JPH05275803A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH05275803A
JPH05275803A JP7155792A JP7155792A JPH05275803A JP H05275803 A JPH05275803 A JP H05275803A JP 7155792 A JP7155792 A JP 7155792A JP 7155792 A JP7155792 A JP 7155792A JP H05275803 A JPH05275803 A JP H05275803A
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JP
Japan
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layer
mixed crystal
gaas substrate
semiconductor laser
crystal layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP7155792A
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English (en)
Inventor
Katsuto Nagano
克人 長野
Atsushi Yoshida
篤至 吉田
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、レーザ光発光の際の省電力化を図
れるとともに、放熱特性も良好な半導体レーザを提供す
る。 【構成】 本発明は、p型GaAs基板10上に、p−
Cdx Zn1-x SからなるII−VI族混晶の第1のクラッ
ド層11,活性層12,II−VI族混晶の第2のクラッド
層13,コンタクト層14及び電極層15をエピタキシ
ーした半導体レーザ1において、p型GaAs基板10
と第1のクラッド層11との間に、これら両者のバンド
ギャップの間の値のバンドギャップを有し、熱伝導率が
これら両者よりも大きい混晶層2を設けた。この構成に
より、p型GaAs基板10と第1のクラッド層11と
のヘトロ障壁が段階的となり、活性層へ注入される電流
が増大してレーザ光発光の際の立上がりの閾値電流を小
さなり、かつ、p型GaAs基板10と第1のクラッド
層11との間の放熱特性も良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光を発光する半導体レーザが種々
提案され実用化されているが、その一例として、図5に
示すII−VI族半導体レーザ20がある。
【0003】このII−VI族半導体レーザ20は、p−G
aAs基板(又はp−GaAsバッファー層を積層した
p−GaAs基板)10上に、p−Cd0.57Zn0.43
からなるII−VI族混晶の第1のクラッド層11、p−Z
nS0.09Se0.91からなる活性層12、n−Cd0.57
0.43SからなるII−VI族混晶の第2のクラッド層1
3、n−GaAsからなるコンタクト層14及びAuか
らなる電極層15をエピタキシーした構造となってい
る。
【0004】また、p−GaAs基板10の代りに、n
−GaAs基板(又はn−GaAsバッファー層を積層
したn−GaAs基板)を用い、II−VI族混晶のクラッ
ド層,活性層,コンタクト層及び電極層をエピタキシー
した構造のもの製造されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、p−G
aAs基板10を用いたII−VI族半導体レーザの場合、
図6に示すように、p−GaAs基板10とII−VI族混
晶の第1のクラッド層11との界面における価電子帯の
ヘテロ障壁Jが大きいため、正孔電流が流れにくくレー
ザ光発光の際の立上がりの閾値電流が大きくなり省電力
化を図れないという問題があった。
【0006】また、II−VI族混晶の第1のクラッド層1
1の熱伝導率が小さいため、p−GaAs基板10とII
−VI族混晶の第1のクラッド層11との界面での放熱特
性が悪いという問題があった。
【0007】他方、n−GaAs基板を用いたII−VI族
半導体レーザにおいても、上述した場合と同様、n−G
aAs基板とII−VI族混晶のクラッド層との界面におけ
る価電子帯のヘテロ障壁が大きく、やはりレーザ光発光
の際の立上がりの閾値電流が大きくなり省電力化を図れ
ないという問題があった。また、このII−VI族半導体レ
ーザにおいても、上述した場合と同様、n−GaAs基
板とII−VI族混晶のクラッド層との界面での放熱特性が
悪いという問題があった。
【0008】そこで、本発明は、レーザ光発光の際の立
上がりの閾値電流が小さく省電力化を図れるとともに、
放熱特性も良好な半導体レーザを提供することを目的と
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、p型GaAs
基板上に、p−Cdx Zn1-x SからなるII−VI族混晶
の第1のクラッド層,活性層,II−VI族混晶の第2のク
ラッド層,コンタクト層及び電極層をエピタキシーした
半導体レーザにおいて、前記p型GaAs基板と第1の
クラッド層との間に、これら両者のバンドギャップの間
の値のバンドギャップを有し、熱伝導率がこれら両者よ
りも大きい混晶層を設けたものである。
【0010】前記混晶層は、p−Gax In1-x Pの混
晶層,p−Aly In1-y Pの混晶層、又は、P−(A
a Ga1-a y In1-y P(0<x<1,0<y<
1,0<a<1)から選ばれるいずれか一層又は両者を
積層したものである。
【0011】
【作用】上述した構成の半導体レーザによれば、p型G
aAs基板と第1のクラッド層との間に、これら両者の
バンドギャップの間の値のバンドギャップをもつ混晶層
を設けたので、p型GaAs基板と第1のクラッド層と
のヘトロ障壁が段階的となり、所定のバアイアス条件下
での正孔電流を増加させることができ、活性層へ注入さ
れる電流が増大してレーザ光発光の際の立上がりの閾値
電流を小さくすることが可能となる。
【0012】また、混晶層の熱伝導率が、p型GaAs
基板、第1のクラッド層の熱伝導率よりも大きいので、
p型GaAs基板、第1のクラッド層間の熱抵抗が小さ
くなり、良好な放熱特性を発揮させることができる。
【0013】前記混晶層は、p−Gax In1-x Pの混
晶層,p−Aly In1-y Pの混晶層、又は、P−(A
a Ga1-a y In1-y P(0<x<1,0<y<
1,0<a<1)から選ばれるいずれか一層又は両者を
積層した構造とすることで、上述した作用を実現でき
る。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0015】図1に示す半導体レーザ1は、p−GaA
s基板10上に、p−Gax In1- x Pからなる第1の
混晶層3とp−Aly In1-y Pからなる第2の混晶層
4との2層の混晶層2をエピタキシーし、さらに、混晶
層2上にp−Cd0.57Zn0. 43SからなるII−VI族混晶
の第1のクラッド層11、p−ZnS0.09Se0.91から
なる活性層12、n−Cd0.57Zn0.43SからなるII−
VI族混晶の第2のクラッド層13、n−GaAsからな
るコンタクト層14及びAuからなる電極層15をエピ
タキシーした構造となっている。
【0016】前記混晶層2を構成する第1の混晶層3の
GaとInとの配合割合xは、0.45<x<0.55
とし、正孔濃度を制御することで、この第1の混晶層3
の価電子帯のエネルギー準位を図2に示すように、前記
p−GaAs基板10の価電子帯のエネルギー準位より
も低く、第2の混晶層4の価電子帯のエネルギー準位よ
りも高くすることができる。
【0017】また、混晶層2を構成する第2の混晶層4
のAlとInとの配合割合yは、0.45<y<0.5
5とし、正孔濃度を制御することで、この第2の混晶層
4の価電子帯のエネルギー順位を図2に示すように、第
1の混晶層3の価電子帯のエネルギー準位よりも低く、
第1のクラッド層11の価電子帯のエネルギー準位より
も高くすることができる。
【0018】即ち、前記第1の混晶層3及び第2の混晶
層4を設けることで、前記p−GaAs基板10から第
1のクラッド層11に至るヘテロ障壁は段階的となり、
所定のバアイアス条件下での正孔電流を増加させること
ができ、活性層12へ注入される電流が増大する。
【0019】尚、例えば、p−GaAs基板10の正孔
濃度を1×1018/cm3 、第1の混晶層3の正孔濃度
を1×1017/cm3 、第2の混晶層4の正孔濃度を1
×1015/cm3 、第1のクラッド層11の正孔濃度を
1×1017/cm3 としたとき、前記p−GaAs基板
10の価電子帯のフェルミレベルEfからのエネルギー
準位の差α1 は、0.055eV、第1の混晶層3の価
電子帯のフェルミレベルEfからのエネルギー準位の差
α2 は、0.124eV、第2の混晶層4の価電子帯の
フェルミレベルEfからのエネルギー準位の差α3 は、
0.380eV、第1のクラッド層11の価電子帯のフ
ェルミレベルEfからのエネルギー準位の差α4 は、
0.470eVである。
【0020】この結果、図4に示すように、レーザ光発
光の際の閾値電流I0 の立上がり値(約40mA)を、
点線で示す従来例の閾値電流I1 の立上がり値(約60
mA)より小さくすることが可能となる。
【0021】また、前記p−GaAs基板10、p−C
0.57Zn0.43SからなるII−VI族混晶の第1のクラッ
ド層11、p−Gax In1-x Pからなる第1の混晶層
3、p−Aly In1-y Pからなる第2の混晶層4の各
熱伝導率の値は、図3に示すとおりであり、第1の混晶
層3,第2の混晶層4の各熱伝導率は、p−GaAs基
板10,第1のクラッド層11の各熱伝導率よりも2倍
近く大きいので、p−GaAs基板10,第1のクラッ
ド層11間の熱抵抗が小さくなり、良好な放熱特性を発
揮させることができる。
【0022】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能であ
る。
【0023】例えば、上述した実施例では、混晶層を、
p−Gax In1-x Pの混晶層,p−Aly In1-y
の混晶層の2層とした場合について説明したが、これら
に、P−(Ala Ga1-a y In1-y Pを加えたいず
れか一層若しくはいずれか二層又は三層全てを用いても
実施可能である。
【0024】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、上述した
構成としたので、p型GaAs基板と第1のクラッド層
とのヘトロ障壁が段階的となり、活性層へ注入される電
流が増大してレーザ光発光の際の立上がりの閾値電流を
小さくすることが可能であるとともに、p型GaAs基
板と第1のクラッド層との間の放熱特性も良好な半導体
レーザを提供することができる。
【0025】また、前記混晶層を、p−Gax In1-x
Pの混晶層,p−Aly In1-y Pの混晶層、又は、P
−(Ala Ga1-a y In1-y P(0<x<1,0<
y<1,0<a<1)から選ばれるいずれか一層若しく
はいずれ二層又は三層全てを積層した構造とすること
で、上述した効果を奏する半導体レーザを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としての半導体レーザを示す断
面図
【図2】本実施例の半導体レーザにおけるp−GaAs
基板、混晶層、第1のクラッド層のエネルギー帯を示す
説明図
【図3】本実施例の半導体レーザにおけるp−GaAs
基板、混晶層、第1のクラッド層の各熱伝導率を示す表
【図4】本実施例の半導体レーザにおける閾値電流と光
出力との関係を示すグラフ
【図5】従来の半導体レーザを示す断面図
【図6】従来の半導体レーザのp−GaAs基板、第1
のクラッド層のエネルギー帯を示す説明図
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 混晶層 3 第1の混晶層 4 第2の混晶層 10 p−GaAs基板 11 第1のクラッド層 12 活性層 13 第2のクラッド層 14 コンタクト層 15 電極層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型GaAs基板上に、p−Cdx Zn
    1-x SからなるII−VI族混晶の第1のクラッド層,活性
    層,II−VI族混晶の第2のクラッド層,コンタクト層及
    び電極層をエピタキシーした半導体レーザにおいて、前
    記p型GaAs基板と第1のクラッド層との間に、これ
    ら両者のバンドギャップの間の値のバンドギャップを有
    し、熱伝導率がこれら両者よりも大きい混晶層を設けた
    ことを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 前記混晶層は、p−Gax In1-x Pの
    混晶層,p−Aly In1-y Pの混晶層、又は、P−
    (Ala Ga1-a y In1-y P(0<x<1,0<y
    <1,0<a<1)から選ばれるいずれか一層又は両者
    を積層したものである請求項1記載の半導体レーザ。
JP7155792A 1992-03-27 1992-03-27 半導体レーザ Pending JPH05275803A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432810A (en) * 1993-06-18 1995-07-11 Sony Corporation Semiconductor layer having first and second cladding layers and an active layer formed of a II-VI group compound and a current confinement layer comprising a metal oxide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432810A (en) * 1993-06-18 1995-07-11 Sony Corporation Semiconductor layer having first and second cladding layers and an active layer formed of a II-VI group compound and a current confinement layer comprising a metal oxide

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010529