JPH05283794A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH05283794A JPH05283794A JP7766292A JP7766292A JPH05283794A JP H05283794 A JPH05283794 A JP H05283794A JP 7766292 A JP7766292 A JP 7766292A JP 7766292 A JP7766292 A JP 7766292A JP H05283794 A JPH05283794 A JP H05283794A
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- Japan
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- active layer
- semiconductor laser
- laminated substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造工程が簡単で、埋め込み活性層と確実な
電流ブロック層とを備えた半導体レーザを提供する。 【構成】 半導体積層基板内に形成された２つのクラッ
ド層５ａ，６ａで活性層１を挟んだ半導体レーザにおい
て、上記半導体積層基板の層構造を無秩序化するイオン
と、上記半導体積層基板を高抵抗化するイオンとが、上
記半導体積層基板の中央のストライプ状の部分１ａを除
く部分に注入されて、上記ストライプ状の上記活性層１
ａの部分が埋め込み活性層１ａに形成されると共に、上
記埋め込み活性層１ａの両側に、屈折率の小さな層と、
電流ブロック層とを兼ねた層２が形成された構造となっ
ている。
電流ブロック層とを備えた半導体レーザを提供する。 【構成】 半導体積層基板内に形成された２つのクラッ
ド層５ａ，６ａで活性層１を挟んだ半導体レーザにおい
て、上記半導体積層基板の層構造を無秩序化するイオン
と、上記半導体積層基板を高抵抗化するイオンとが、上
記半導体積層基板の中央のストライプ状の部分１ａを除
く部分に注入されて、上記ストライプ状の上記活性層１
ａの部分が埋め込み活性層１ａに形成されると共に、上
記埋め込み活性層１ａの両側に、屈折率の小さな層と、
電流ブロック層とを兼ねた層２が形成された構造となっ
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クラッド層と活性層に
層構造を無秩序化するイオンと、高抵抗化するイオンと
を注入させて形成した半導体レーザに関する。
層構造を無秩序化するイオンと、高抵抗化するイオンと
を注入させて形成した半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来技術】なるべく狭い領域に光電力を閉じ込めて誘
導放出レートを高め、レーザ発振に有利な条件を作り出
す為と、レーザの励起電流を狭窄させる為にエピタキシ
ャル層の面内に細長いストライプ状の埋め込み活性層を
作り付ける種々の方法が開発されている。
導放出レートを高め、レーザ発振に有利な条件を作り出
す為と、レーザの励起電流を狭窄させる為にエピタキシ
ャル層の面内に細長いストライプ状の埋め込み活性層を
作り付ける種々の方法が開発されている。
【０００３】以下にそのいくつかを述べると、 （Ａ）まず、クラッド層−活性層−クラッド層からなる
ダブルへテロ構造をエピタキシャル成長により成膜した
後、エッチングにより中央のストライプ状の部分以外を
除去し、その除いた部分にｐｎｐｎのサイリスタ構造
（またはｐｎｐ，ｎｐｎ）の電流ブロック層をエピタキ
シャル成長により成膜して、ストライプ状の埋め込み活
性層を得る。 （Ｂ）上記した（Ａ）とは逆に、先にｐｎｐｎのサイリ
スタ構造（またはｐｎｐ，ｎｐｎ）の電流ブロック層を
エピタキシャル成長により成膜した後、中央のストライ
プ状の部分にエッチングを施し、その後、ストライプ状
の埋め込み活性層をエピタキシャル成長により成膜す
る。 （Ｃ）まず、クラッド層−活性層をエピタキシャル成長
により成膜した後、活性層の中央のストライプ状の部分
以外に、無秩序化を誘起するイオンを注入し、その後、
活性層の上面全体にクラッド層をエピタキシャル成長に
より成膜して、ストライプ状の埋め込み活性層を得る。 と言うものである。
ダブルへテロ構造をエピタキシャル成長により成膜した
後、エッチングにより中央のストライプ状の部分以外を
除去し、その除いた部分にｐｎｐｎのサイリスタ構造
（またはｐｎｐ，ｎｐｎ）の電流ブロック層をエピタキ
シャル成長により成膜して、ストライプ状の埋め込み活
性層を得る。 （Ｂ）上記した（Ａ）とは逆に、先にｐｎｐｎのサイリ
スタ構造（またはｐｎｐ，ｎｐｎ）の電流ブロック層を
エピタキシャル成長により成膜した後、中央のストライ
プ状の部分にエッチングを施し、その後、ストライプ状
の埋め込み活性層をエピタキシャル成長により成膜す
る。 （Ｃ）まず、クラッド層−活性層をエピタキシャル成長
により成膜した後、活性層の中央のストライプ状の部分
以外に、無秩序化を誘起するイオンを注入し、その後、
活性層の上面全体にクラッド層をエピタキシャル成長に
より成膜して、ストライプ状の埋め込み活性層を得る。 と言うものである。
【０００４】ところが、上記の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
の製造法では、成膜工程を２回に分けて行なう為、製造
工程が複雑になる、また、１回目と２回目の成膜工程の
間で、真空状態の中から取り出して、他の処理（例え
ば、イオン注入、エッチンッグ等）を行なうので、２回
目の成膜表面に欠陥が生じ易い、また、（Ａ），（Ｂ）
の製造法の半導体レーザでは、電流ブロック層がサイリ
スタ構造になる為、レーザの励起電流が大きくなると、
サイリスタがトリガされて、電流がブロックされないこ
とがある、等の問題が有った。
の製造法では、成膜工程を２回に分けて行なう為、製造
工程が複雑になる、また、１回目と２回目の成膜工程の
間で、真空状態の中から取り出して、他の処理（例え
ば、イオン注入、エッチンッグ等）を行なうので、２回
目の成膜表面に欠陥が生じ易い、また、（Ａ），（Ｂ）
の製造法の半導体レーザでは、電流ブロック層がサイリ
スタ構造になる為、レーザの励起電流が大きくなると、
サイリスタがトリガされて、電流がブロックされないこ
とがある、等の問題が有った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて提案されるのもので、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓによ
って構成されるダブルへテロ構造に珪素イオンＳｉ+を
注入することによって、無秩序化が誘起されることと、
ＧａＡｓ膜またはＡｌＧａＡｓ膜に酸素イオンＯ +を注
入する事によって、高抵抗化が図れることを知得して開
発されたもので、製造工程が簡単で、埋め込み活性層と
確実な電流ブロック層とを備えた半導体レーザと、その
製造方法を提供することを目的とする。
みて提案されるのもので、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓによ
って構成されるダブルへテロ構造に珪素イオンＳｉ+を
注入することによって、無秩序化が誘起されることと、
ＧａＡｓ膜またはＡｌＧａＡｓ膜に酸素イオンＯ +を注
入する事によって、高抵抗化が図れることを知得して開
発されたもので、製造工程が簡単で、埋め込み活性層と
確実な電流ブロック層とを備えた半導体レーザと、その
製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
提案される本発明による半導体レーザは、半導体積層基
板内に形成された２つのクラッド層で活性層を挟んだ半
導体レーザにおいて、上記半導体積層基板の層構造を無
秩序化するイオンと、上記半導体積層基板を高抵抗化す
るイオンとが、上記半導体積層基板の中央のストライプ
状の部分を除く部分に注入されて、上記ストライプ状の
上記活性層の部分が埋め込み活性層に形成されると共
に、上記埋め込み活性層の両側に、光を閉じ込める為の
屈折率の小さな層と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ね
た層が形成された構造となっている。
提案される本発明による半導体レーザは、半導体積層基
板内に形成された２つのクラッド層で活性層を挟んだ半
導体レーザにおいて、上記半導体積層基板の層構造を無
秩序化するイオンと、上記半導体積層基板を高抵抗化す
るイオンとが、上記半導体積層基板の中央のストライプ
状の部分を除く部分に注入されて、上記ストライプ状の
上記活性層の部分が埋め込み活性層に形成されると共
に、上記埋め込み活性層の両側に、光を閉じ込める為の
屈折率の小さな層と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ね
た層が形成された構造となっている。
【０００７】
【作用】本発明の半導体レーザによれば、活性層の両側
には、半導体積層基板の層構造を無秩序化するイオン
と、半導体積層基板を高抵抗化するイオンとが注入され
て、光の屈折率が小さく、電流抵抗の大きい電流ブロッ
ク層が形成されているので、電極より電流を流したとき
にも、クラッド層やキャップ層から活性層の外側を通っ
て流れることはない。また、光も活性層に閉じ込められ
る。この為、電極より注入されたキャリアが活性層に集
中し、封じ込められるので発光効率が向上する。
には、半導体積層基板の層構造を無秩序化するイオン
と、半導体積層基板を高抵抗化するイオンとが注入され
て、光の屈折率が小さく、電流抵抗の大きい電流ブロッ
ク層が形成されているので、電極より電流を流したとき
にも、クラッド層やキャップ層から活性層の外側を通っ
て流れることはない。また、光も活性層に閉じ込められ
る。この為、電極より注入されたキャリアが活性層に集
中し、封じ込められるので発光効率が向上する。
【０００８】また、イオン注入法により製造される為、
ストライプ状の埋め込み活性層の幅を制御し易いので、
狭い領域に光電力を閉じ込めて、誘導放出レートの高
い、レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザを
実現出来る。
ストライプ状の埋め込み活性層の幅を制御し易いので、
狭い領域に光電力を閉じ込めて、誘導放出レートの高
い、レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザを
実現出来る。
【０００９】
【実施例】以下に、添付図を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の半導体レーザの構造の一例
を示したもので、ダブルへテロ型の構造に形成した例を
示している。ｎ−ＧａＡｓ基板４の上面には、半導体積
層基板の層構造を無秩序化するＳｉ+イオンと、半導体
積層基板を高抵抗化するＯ+イオンとが注入されて、光
の屈折率ｎが小さく、バンドギャップエネルギーＥｇの
大きい（従って、電流抵抗の大きい）ＡｌＧａＡｓ層２
が形成され、この中央のストライプ状の部分には、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ層６ａとｐ−ＡｌＧａＡｓ層５ａよりなる
クラッド層によって上下から挟み込まれる様にして、Ｇ
ａＡｓ層で形成された埋め込み活性層１ａが形成され、
その上にｐ−ＧａＡｓ層より成るキャップ層３が形成さ
れた構造となっている。図２は上記のストライプ状の部
分の形状を示す断面図であり、図４はＡｌＧａＡｓ層２
−埋め込み活性層１ａ−ＡｌＧａＡｓ層２の光の屈折率
ｎとバンドギャップエネルギーＥｇの状態を示した図で
ある。
説明する。図１は、本発明の半導体レーザの構造の一例
を示したもので、ダブルへテロ型の構造に形成した例を
示している。ｎ−ＧａＡｓ基板４の上面には、半導体積
層基板の層構造を無秩序化するＳｉ+イオンと、半導体
積層基板を高抵抗化するＯ+イオンとが注入されて、光
の屈折率ｎが小さく、バンドギャップエネルギーＥｇの
大きい（従って、電流抵抗の大きい）ＡｌＧａＡｓ層２
が形成され、この中央のストライプ状の部分には、ｎ−
ＡｌＧａＡｓ層６ａとｐ−ＡｌＧａＡｓ層５ａよりなる
クラッド層によって上下から挟み込まれる様にして、Ｇ
ａＡｓ層で形成された埋め込み活性層１ａが形成され、
その上にｐ−ＧａＡｓ層より成るキャップ層３が形成さ
れた構造となっている。図２は上記のストライプ状の部
分の形状を示す断面図であり、図４はＡｌＧａＡｓ層２
−埋め込み活性層１ａ−ＡｌＧａＡｓ層２の光の屈折率
ｎとバンドギャップエネルギーＥｇの状態を示した図で
ある。
【００１０】尚、図１では電極は省略されている。この
様な半導体レーザでは、埋め込み活性層１ａが埋め込み
活性層１ａに比べて光の屈折率が小さいＡｌＧａＡｓ層
２で両側から挟み込まれて、埋め込み活性層１ａ内に光
電力が閉じ込められるので、誘導放出レートの高い半導
体レーザが実現出来る。また、埋め込み活性層１ａの両
側のＡｌＧａＡｓ層２は、電流抵抗の大きい電流ブロッ
ク層をも形成しているので、電極（不図示）より電流を
流したときにも、図３に示す様にクラッド層５ａとキャ
ップ層３から活性層の外側を通って流れることはない。
この為、電極（不図示）より注入されたキャリアが活性
層に集中して閉じ込められるので、発光効率も向上し、
レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザが実現
出来る。
様な半導体レーザでは、埋め込み活性層１ａが埋め込み
活性層１ａに比べて光の屈折率が小さいＡｌＧａＡｓ層
２で両側から挟み込まれて、埋め込み活性層１ａ内に光
電力が閉じ込められるので、誘導放出レートの高い半導
体レーザが実現出来る。また、埋め込み活性層１ａの両
側のＡｌＧａＡｓ層２は、電流抵抗の大きい電流ブロッ
ク層をも形成しているので、電極（不図示）より電流を
流したときにも、図３に示す様にクラッド層５ａとキャ
ップ層３から活性層の外側を通って流れることはない。
この為、電極（不図示）より注入されたキャリアが活性
層に集中して閉じ込められるので、発光効率も向上し、
レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザが実現
出来る。
【００１１】図５は、本発明の半導体レーザの製造方法
の例を示した図で、図において、 （ａ）ｎ−ＧａＡｓ基板４を作製する。 （ｂ）ｎ−ＧａＡｓ基板４の上面に下からｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ層６、ＧａＡｓ層１、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層５、ｐ−
ＧａＡｓ層３をエピタキシャル成長により成膜する。 （ｃ）ｐ−ＧａＡｓ層３の中央部分をストライプ状のマ
スク８で覆って、ｐ−ＧａＡｓ層３の上方より、ＧａＡ
ｓ層１（活性層１）の深さに合わせてエネルギー調節さ
れたＳｉ+イオンを注入する。斜線部分７がイオン注入
された部分である。 （ｄ）アニール（熱処理）を行なって、イオン注入され
た斜線部分７を無秩序化して、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層６と
ｐ−ＡｌＧａＡｓ層５に変化させる。 （ｅ）ｐ−ＧａＡｓ層３の中央部分をストライプ状のマ
スク９で覆って、ｐ−ＧａＡｓ層３の上方より、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層６とｐ−ＡｌＧａＡｓ層５の深さに合わせ
てエネルギー調節されたＯ+イオンを注入する。斜線部
分１０，１１がイオン注入された部分である。 （ｆ）アニール（熱処理）を行なって、Ｏ+イオン注入
された斜線部分１０，１１の高抵抗化を促進させ、高抵
抗のＡｌＧａＡｓ層２を形成する。 と言う様な工程になっている。
の例を示した図で、図において、 （ａ）ｎ−ＧａＡｓ基板４を作製する。 （ｂ）ｎ−ＧａＡｓ基板４の上面に下からｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ層６、ＧａＡｓ層１、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層５、ｐ−
ＧａＡｓ層３をエピタキシャル成長により成膜する。 （ｃ）ｐ−ＧａＡｓ層３の中央部分をストライプ状のマ
スク８で覆って、ｐ−ＧａＡｓ層３の上方より、ＧａＡ
ｓ層１（活性層１）の深さに合わせてエネルギー調節さ
れたＳｉ+イオンを注入する。斜線部分７がイオン注入
された部分である。 （ｄ）アニール（熱処理）を行なって、イオン注入され
た斜線部分７を無秩序化して、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層６と
ｐ−ＡｌＧａＡｓ層５に変化させる。 （ｅ）ｐ−ＧａＡｓ層３の中央部分をストライプ状のマ
スク９で覆って、ｐ−ＧａＡｓ層３の上方より、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ層６とｐ−ＡｌＧａＡｓ層５の深さに合わせ
てエネルギー調節されたＯ+イオンを注入する。斜線部
分１０，１１がイオン注入された部分である。 （ｆ）アニール（熱処理）を行なって、Ｏ+イオン注入
された斜線部分１０，１１の高抵抗化を促進させ、高抵
抗のＡｌＧａＡｓ層２を形成する。 と言う様な工程になっている。
【００１２】尚、上記の実施例では、ｎーＡｌＧａＡｓ
層６−ＧａＡｓ層１−ｐーＡｌＧａＡｓ５層のダブルへ
テロ構造の半導体レーザについて述べたが、ＡｌＧａＡ
ｓ層−ＧａＡｓ層の複数の層構造からなる活性層を持つ
多重量子井戸型レーザにも適用出来、また、ｎ−ＧａＡ
ｓ層基板の代わりにｐ−ＧａＡｓ基板を使用してもよ
い。
層６−ＧａＡｓ層１−ｐーＡｌＧａＡｓ５層のダブルへ
テロ構造の半導体レーザについて述べたが、ＡｌＧａＡ
ｓ層−ＧａＡｓ層の複数の層構造からなる活性層を持つ
多重量子井戸型レーザにも適用出来、また、ｎ−ＧａＡ
ｓ層基板の代わりにｐ−ＧａＡｓ基板を使用してもよ
い。
【００１３】また、上記のＳｉ+イオン注入とＯ+イオン
注入の順序を逆にしてもよく、さらに（ｄ）のアニール
を省略して、（ｆ）のアニール１回で済ませてもよい。
また、上記の半導体積層基板の層構造を無秩序化するＳ
ｉ+イオンの代わりにＢｅ+イオン、Ｚｎ+イオン等を使
用することも出来る。
注入の順序を逆にしてもよく、さらに（ｄ）のアニール
を省略して、（ｆ）のアニール１回で済ませてもよい。
また、上記の半導体積層基板の層構造を無秩序化するＳ
ｉ+イオンの代わりにＢｅ+イオン、Ｚｎ+イオン等を使
用することも出来る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の半導体レーザによれば、電極よ
り電流を流したときにも、クラッド層やキャップ層から
活性層の外側を通って流れることはない。また、光も活
性層に閉じ込められる。この為、電極より注入されたキ
ャリアが活性層に集中し、封じ込められるので発光効率
が向上する。
り電流を流したときにも、クラッド層やキャップ層から
活性層の外側を通って流れることはない。また、光も活
性層に閉じ込められる。この為、電極より注入されたキ
ャリアが活性層に集中し、封じ込められるので発光効率
が向上する。
【００１５】また、イオン注入法により製造される為、
ストライプ状の埋め込み活性層の幅を制御し易いので、
狭い領域に光電力を閉じ込めて、誘導放出レートの高
い、レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザを
実現出来る。また、成膜工程の途中で真空中から取り出
すことが無いので、膜の界面に異物が混入する恐れが無
くなり、確実な半導体レーザを実現出来る。
ストライプ状の埋め込み活性層の幅を制御し易いので、
狭い領域に光電力を閉じ込めて、誘導放出レートの高
い、レーザの発振しきい値電流の小さな半導体レーザを
実現出来る。また、成膜工程の途中で真空中から取り出
すことが無いので、膜の界面に異物が混入する恐れが無
くなり、確実な半導体レーザを実現出来る。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例を示した構造
図である。
図である。
【図２】本発明の半導体レーザのストライプの形状を示
した図である。
した図である。
【図３】本発明の半導体レーザ内の電流の流れ方を示し
た図である。
た図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の半導体レーザのバン
ドギャップエネルギーと屈折率を示した図である。
ドギャップエネルギーと屈折率を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の半導体レーザの製造
方法の例を示した図である。
方法の例を示した図である。
１・・・活性層 １ａ・・・活性層のストライプ状部分（埋め込み活性
層） ２・・・ＡｌＧａＡｓ層 ３・・・ｐ−ＧａＡｓ層（キャップ層） ４・・・ｎ−ＧａＡｓ層 ５・・・ｐ−ＡｌＧａＡｓ層 ５ａ・・・ｐ−ＡｌＧａＡｓ層のストライプ状部分（ク
ラッド層） ６・・・ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ６ａ・・・ｎ−ＡｌＧａＡｓ層のストライプ状部分（ク
ラッド層） ７・・・Ｓｉ+イオンを注入された部分 ８，９・・・マスク １０，１１・・・Ｏ+イオンを注入された部分
層） ２・・・ＡｌＧａＡｓ層 ３・・・ｐ−ＧａＡｓ層（キャップ層） ４・・・ｎ−ＧａＡｓ層 ５・・・ｐ−ＡｌＧａＡｓ層 ５ａ・・・ｐ−ＡｌＧａＡｓ層のストライプ状部分（ク
ラッド層） ６・・・ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 ６ａ・・・ｎ−ＡｌＧａＡｓ層のストライプ状部分（ク
ラッド層） ７・・・Ｓｉ+イオンを注入された部分 ８，９・・・マスク １０，１１・・・Ｏ+イオンを注入された部分
Claims (1)
- 【請求項１】半導体積層基板内に形成された２つのクラ
ッド層で活性層を挟んだ半導体レーザにおいて、 上記半導体積層基板の層構造を無秩序化するイオンと、
上記半導体積層基板を高抵抗化するイオンとが、上記半
導体積層基板の中央のストライプ状の部分を除く部分に
注入されて、上記ストライプ状の上記活性層の部分が埋
め込み活性層に形成されると共に、上記埋め込み活性層
の両側に、光を閉じ込める為の屈折率の小さな層と、高
抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層が形成された構造を
特徴とした半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7766292A JPH05283794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7766292A JPH05283794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283794A true JPH05283794A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13640089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7766292A Withdrawn JPH05283794A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283794A (ja) |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7766292A patent/JPH05283794A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |