JPH0548201A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH0548201A
JPH0548201A JP23121391A JP23121391A JPH0548201A JP H0548201 A JPH0548201 A JP H0548201A JP 23121391 A JP23121391 A JP 23121391A JP 23121391 A JP23121391 A JP 23121391A JP H0548201 A JPH0548201 A JP H0548201A
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superlattice
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band
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古 保 次 瀬
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Abstract

PURPOSE:To obtain a laser having a short wavelength, by using an AlGaP material having a large band gap for its clad layers. CONSTITUTION:Through an AlGaP based material having a large band gap is used, for a clad layer 3, an n-type AlaGa1-aP is used, and for a clad layer 7, a p-type AlaGa1-aP (where 0<=a<=1) is used. In confinement layers 4, 6, used is an AlcGa1-cP)m/AldGa1-dP)n superlattice having a plurality of periods (where 0<=c<=1, 0<=d<=1, and m, n are integers). In an active layer 5, used is an AlxGayIn1-x-yP distorted quantum well or an AlpGaqIn1-p-qP)k/AlxGayIn1-x-yP)h distorted superlattice (where 0<=x<=1, 0<=y<=1, 0<=x+y<=1, 0<=p<=1, 0<=q<=1, and k, h are integers). Thereby, a double heterostructure necessary for a semiconductor laser device can be obtained, and a laser beam having a short wavelength (600nm or less) is made obtainable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バンドギャップの大き
い材料であるAlGaP系材料をクラッド層に使用した
半導体レーザー装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device using an AlGaP-based material having a large band gap as a cladding layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、半導体レーザー装置の構造概要
を示す図である。図8において、10は電極(正極)、
11はp型のクラッド層、12は活性層、13はn型の
クラッド層、14は電極(負極)、Lは接合面垂直方向
である。半導体レーザー装置の基本的構造はpn接合で
あり、電極に電圧を印加することにより、p型のクラッ
ド層11から活性層12へ正孔が供給され、n型のクラ
ッド層13から活性層12へ電子が供給され、それらが
再結合して、レーザー光を発する。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram showing an outline of the structure of a semiconductor laser device. In FIG. 8, 10 is an electrode (positive electrode),
Reference numeral 11 is a p-type cladding layer, 12 is an active layer, 13 is an n-type cladding layer, 14 is an electrode (negative electrode), and L is a direction perpendicular to the bonding surface. The basic structure of the semiconductor laser device is a pn junction. When a voltage is applied to the electrodes, holes are supplied from the p-type clad layer 11 to the active layer 12, and the n-type clad layer 13 to the active layer 12. The electrons are supplied and they recombine to emit laser light.

【0003】しかしながら、レーザー光を発するために
注入する電流が少なくて済むというように、レーザー光
を発するのに適しているとされている代表的なエネルギ
ーバンド構造には、ダブルヘテロ構造と分離閉じ込めヘ
テロ構造(Seperate Confinement Heterostructure,以
下「SCH構造」という)とがある。
However, typical energy band structures suitable for emitting laser light, such as a small amount of current to be injected for emitting laser light, are a double hetero structure and a separate confinement structure. There is a heterostructure (Seperate Confinement Heterostructure, hereinafter referred to as "SCH structure").

【0004】図9は、ダブルヘテロ構造を示す図であ
る。符号は、図8に対応しており、Eは電子エネルギ
ー、EB は伝導帯下端エネルギー準位、ET は価電子帯
上端エネルギー準位、Eg1 ,Eg2 はバンドギャップ
である。この例では、クラッド層11,13に同じ材料
を使用している。そのため、クラッド層11,13での
伝導帯下端エネルギー準位EB ,価電子帯上端エネルギ
ー準位ET は同じエネルギーレベルとなり、バンドギャ
ップも同じEg1 となっている。
FIG. 9 is a diagram showing a double hetero structure. The reference numerals correspond to those in FIG. 8, E is electron energy, E B is the conduction band lower end energy level, E T is the valence band upper end energy level, and Eg 1 and Eg 2 are band gaps. In this example, the same material is used for the cladding layers 11 and 13. Therefore, the conduction band lower end energy level E B and the valence band upper end energy level E T in the cladding layers 11 and 13 have the same energy level, and the band gap also has the same Eg 1 .

【0005】活性層12には、伝導帯下端エネルギー準
位EB がクラッド層11,13のそれより低く、価電子
帯上端エネルギー準位ET がクラッド層11,13のそ
れより高い(従って、バンドギャップEg2 <バンドギ
ャップEg1 )材料が選定される。その厚みは、0.1 〜
0.2μm程度とされる。電流の注入により活性層12の
伝導帯に閉じ込められた電子eが、図示の矢印のように
活性層12の価電子帯に落ちる(正孔と再結合する)時
に、エネルギーを放出して光を発する。
In the active layer 12, the conduction band lower end energy level E B is lower than that of the cladding layers 11 and 13, and the valence band upper end energy level E T is higher than that of the cladding layers 11 and 13 (hence, Bandgap Eg 2 <Bandgap Eg 1 ) Material is selected. Its thickness is 0.1-
It is set to about 0.2 μm. When the electrons e confined in the conduction band of the active layer 12 due to the injection of a current fall into the valence band of the active layer 12 (recombine with holes) as indicated by an arrow in the figure, energy is emitted to emit light. Emit.

【0006】ダブルヘテロ構造の活性層12は、電子や
正孔といったキャリアを閉じ込める「キャリア閉じ込め
層」としての役割と、発生した光をクラッド層側に漏ら
すことなく(即ち活性層12内に閉じ込めながら)外部
へ導くという「光閉じ込め層」としての役割とを果たし
ている。
The active layer 12 having a double hetero structure functions as a "carrier confinement layer" for confining carriers such as electrons and holes, and does not leak generated light to the cladding layer side (that is, while confining it in the active layer 12). ) It plays a role as an "optical confinement layer" of guiding to the outside.

【0007】図10は、もう1つの代表的な構造である
SCH構造を示す図である。この半導体レーザー装置で
は、活性層の両側にコンファインメント層を設ける。符
号は図9のものに対応し、15,16はコンファインメ
ント層、Eg3 はバンドギャップである。伝導帯下端エ
ネルギー準位EB および価電子帯上端エネルギー準位E
T が、コンファインメント層15,16では、クラッド
層11,13と活性層12の中間の値を取るように材料
が選定される。そのような値にされると、バンドギャッ
プEg1 >バンドギャップEg3 >バンドギャップEg
2 となる。
FIG. 10 is a diagram showing another typical structure, the SCH structure. In this semiconductor laser device, a confinement layer is provided on both sides of the active layer. Reference numerals correspond to those in FIG. 9, 15 and 16 are confinement layers, and Eg 3 is a band gap. Lower energy level E B of conduction band and upper energy level E of valence band
In the confinement layers 15 and 16, the material is selected so that T takes an intermediate value between the cladding layers 11 and 13 and the active layer 12. With such a value, the band gap Eg 1 > the band gap Eg 3 > the band gap Eg
It becomes 2 .

【0008】このようなSCH構造では、活性層12は
キャリア閉じ込め層の役割を果たし、コンファインメン
ト層15,16は光閉じ込め層の役割を果たすというよ
うに、役割が分担されている。活性層12に閉じ込めら
れた電子eが、価電子帯に落ちる時に発生した光は、コ
ンファインメント層15,16より外(クラッド層)へ
漏れないように閉じ込められ、レーザー光となって外部
へ導かれる。
In such an SCH structure, the active layer 12 plays a role of a carrier confinement layer, and the confinement layers 15 and 16 play a role of an optical confinement layer. The light generated when the electrons e trapped in the active layer 12 fall into the valence band is trapped so as not to leak to the outside (cladding layer) from the confinement layers 15 and 16 and becomes a laser beam to be guided to the outside. Get burned.

【0009】ところで、半導体レーザー装置によって短
波長の光(エネルギー大の光、例、黄色ビーム)を発生
することが要請されているが、そのような光を発生する
ためには、活性層の材料としてバンドギャップEg2
大である材料を使用する必要がある。活性層のバンドギ
ャップEg2 を大にすると、コンファインメント層やク
ラッド層のバンドギャップはそれより大でなければなら
ないから、それらの材料も、バンドギャップの大なる材
料とする必要がある。
By the way, it is required to generate light having a short wavelength (light having a large energy, for example, a yellow beam) by a semiconductor laser device. In order to generate such light, the material of the active layer is used. Therefore, it is necessary to use a material having a large band gap Eg 2 . If the bandgap Eg 2 of the active layer is made large, the bandgap of the confinement layer or the cladding layer must be larger than that, so that these materials also need to have a large bandgap.

【0010】そこで、バンドギャップが大きい材料であ
るAlGaP系材料を用いて半導体レーザー装置を作製
することが、研究されている。例えば、AlP(アルミ
ニウム・リン),GaP(ガリウム・リン)およびこれ
らの混晶を用いて、半導体レーザー装置を作製すること
が試みられている。
Therefore, it has been studied to manufacture a semiconductor laser device using an AlGaP-based material having a large band gap. For example, attempts have been made to fabricate a semiconductor laser device using AlP (aluminum-phosphorus), GaP (gallium-phosphorus) and their mixed crystals.

【0011】AlPとGaPとは格子整合するから、こ
の点では半導体レーザー装置の材料として都合が良い。
しかし、GaPとAlPとの間のヘテロ界面のエネルギ
ーバンド構造は、図11のようなタイプII(伝導帯下端
エネルギー準位EB が下がるところで、価電子帯上端エ
ネルギー準位ET も下がるというように、同方向に変化
するタイプ)となっている。
Since AlP and GaP are lattice-matched with each other, this point is convenient as a material for a semiconductor laser device.
However, the energy band structure of the hetero interface between GaP and AlP is such that the type II (where the conduction band lower end energy level E B lowers, the valence band upper end energy level E T also lowers as shown in FIG. , The type that changes in the same direction).

【0012】半導体レーザー装置に適しているダブルヘ
テロ構造やSCH構造を実現するには、伝導帯下端エネ
ルギー準位EB が下がるところ(ヘテロ界面)では価電
子帯上端エネルギー準位ET が上がり、上がるところ
(ヘテロ界面)では下がるというような変化をしてくれ
ることが必要である。しかし、タイプIIではその逆の変
化をするから、GaPやAlPを使ってダブルヘテロ構
造やSCH構造を作り出すことは、従来出来ないとされ
ていた。
In order to realize a double hetero structure or an SCH structure suitable for a semiconductor laser device, the valence band upper end energy level E T rises at the conduction band lower end energy level E B (hetero interface), It is necessary to make a change such that it goes down when it goes up (hetero interface). However, in the case of type II, the opposite change occurs. Therefore, it has been conventionally impossible to create a double hetero structure or SCH structure using GaP or AlP.

【0013】また、GaPやAlPは、光が非常に出に
くいところの間接遷移型半導体であるため、通常の半導
体レーザー装置のような電流注入によってレーザー発振
を得ることは出来ないという事情もあり、単にLED発
光デバイスに用いられるに留まっていた。
Further, since GaP and AlP are indirect transition type semiconductors in which light is very difficult to be emitted, there is a situation in which laser oscillation cannot be obtained by current injection as in a normal semiconductor laser device. It was merely used for LED light emitting devices.

【0014】一方、活性層に歪み超格子を用い、クラッ
ド層にAlGaP系材料を使用した半導体レーザー装置
が提案されている(特開昭63−197391号公報)。これ
は、例えば、AlPとAl0.3 In0.7 Pとをそれぞれ
10Åづつ4周期成長させた歪み超格子(合計厚み=8
0Å)を活性層に使用し、クラッド層にAlPを使用し
たものである。この半導体レーザー装置では、室温では
光励起によってレーザー発振させ、540nmといった
短波長の光を得ている。
On the other hand, a semiconductor laser device using a strained superlattice for the active layer and an AlGaP-based material for the cladding layer has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 63-197391). This is, for example, a strained superlattice (total thickness = 8) obtained by growing AlP and Al 0.3 In 0.7 P for 4 cycles of 10 Å each.
0Å) is used for the active layer and AlP is used for the cladding layer. In this semiconductor laser device, laser oscillation is caused by photoexcitation at room temperature to obtain light having a short wavelength of 540 nm.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】(問題点)前記提案
(特開昭63−197391号公報)の半導体レーザー装置の第
1の問題点は、レーザー発振を光励起で行うために大き
な電力を必要とし、発光効率が悪いという点である。第
2の問題点は、活性層を厚くすることが出来ず、光の閉
じ込めが充分に行えないという点である。
(Problem) The first problem of the semiconductor laser device of the above-mentioned proposal (Japanese Patent Laid-Open No. 63-197391) is that a large amount of power is required to perform laser oscillation by photoexcitation. The point is that the luminous efficiency is poor. The second problem is that the active layer cannot be made thick and light cannot be sufficiently confined.

【0016】(問題点の説明)まず第1の問題点につい
て説明する。強力な光を半導体レーザー装置に照射して
レーザー発振を行わせる光励起では、その照射光の光源
に多くの電力を消費してしまうので、レーザー光が得ら
れたとしても発光効率が悪い。
(Description of Problems) First, the first problem will be described. Photoexcitation that irradiates a semiconductor laser device with strong light to cause laser oscillation consumes a large amount of power in the light source of the irradiation light, so that even if laser light is obtained, the light emission efficiency is poor.

【0017】次に第2の問題点について説明する。図1
2に、活性層に歪み超格子を用いた前記従来例のエネル
ギーバンド構造を示す。符号は図9のものに対応してお
り、Dは活性層12の厚みである。厚みDは、使用して
いる材料がAlP/Al0.3 In0.7 Pの歪み超格子で
あるので、光閉じ込め層として働く程の厚さにすること
は出来ない。なぜなら、歪み層で厚みを大にすると、転
位が発生してしまうからである。即ち、この活性層12
は、キャリア閉じ込め層としての役割は果たすが、厚み
不足のため光閉じ込め層としての役割は充分に果たすも
のではなかった。従って、光の閉じ込めが充分には行わ
れなかった。
Next, the second problem will be described. Figure 1
2 shows the energy band structure of the conventional example using a strained superlattice for the active layer. The reference numeral corresponds to that of FIG. 9, and D is the thickness of the active layer 12. Since the material used is a strained superlattice of AlP / Al 0.3 In 0.7 P, the thickness D cannot be made thick enough to act as an optical confinement layer. This is because when the strained layer has a large thickness, dislocations occur. That is, this active layer 12
Plays a role as a carrier confinement layer, but due to its insufficient thickness, does not fully serve as an optical confinement layer. Therefore, the light was not confined sufficiently.

【0018】本発明は、以上のような問題点を解決する
ことを課題とするものである。
An object of the present invention is to solve the above problems.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の半導体レーザー装置では、Ala Ga1-a
Pを使用したクラッド層と、タイプIIのエネルギーバン
ド構造の(Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga
1-d P)n超格子複数周期を使用したコンファインメン
ト層と、Alx Gay In1-x-y P歪み量子井戸を使用
した活性層とを具えるものとした。
In order to solve the above-mentioned problems, in the semiconductor laser device of the present invention, Al a Ga 1-a
The cladding layer using P and (Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga) of the type II energy band structure
A confinement layer using 1-d P) n superlattice multiple cycles was assumed to comprise an active layer using Al x Ga y In 1-xy P strained quantum well.

【0020】また、Ala Ga1-a Pを使用したクラッ
ド層と、タイプIIのエネルギーバンド構造の(Alc
1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子複数周期
を使用したコンファインメント層と、(Alp Gaq
1-p-q P)k /(Alx Gay In1-x-y P)h 歪み
超格子を使用した活性層とを具えるものとした。
In addition, a cladding layer using Al a Ga 1-a P and (Al c G G of the type II energy band structure)
a 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice a confinement layer using a plurality of periods and (Al p Ga q I
n 1-pq P) k / (Al x Gay y In 1-xy P) h active layer using a strained superlattice.

【0021】また、Ala Ga1-a Pを使用したp型ク
ラッド層と、AlP混晶比がn型クラッド層より大きい
Alb Ga1-b Pを使用したn型クラッド層と(但し、
a<b)、タイプIIのエネルギーバンド構造の(Alc
Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子複数周
期を使用したコンファインメント層と、Alx Gay
1-x-y P歪み量子井戸を使用した活性層とを具えるも
のとした。
Further, a p-type clad layer using Al a Ga 1-a P and an n-type clad layer using Al b Ga 1-b P having an AlP mixed crystal ratio higher than that of the n-type clad layer (provided that
a <b), type II energy band structure (Al c
Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n Confinement layer using a plurality of superlattice periods and Al x Ga y I
and an active layer using an n 1-xy P strained quantum well.

【0022】また、Ala Ga1-a Pを使用したp型ク
ラッド層と、AlP混晶比がn型クラッド層より大きい
Alb Ga1-b Pを使用したn型クラッド層と(但し、
a<b)、タイプIIのエネルギーバンド構造の(Alc
Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子複数周
期を使用したコンファインメント層と、(Alp Gaq
In1-p-q P)k /(Alx GayIn1-x-y P)h
み超格子を使用した活性層とを具えるものとした。
Further, a p-type clad layer using Al a Ga 1-a P and an n-type clad layer using Al b Ga 1-b P having a higher AlP mixed crystal ratio than the n-type clad layer (provided that
a <b), type II energy band structure (Al c
Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice a confinement layer using a plurality of periods, and (Al p Ga q
In 1-pq P) k / (Al x Gay y In 1-xy P) h active layer using a strained superlattice.

【0023】ただし、いずれにおいても、0≦a≦1,
0≦b≦1,0≦c≦1,0≦d≦1,0≦p≦1,0
≦q≦1,0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1と
し、m,n,k,hは自然数とする。
However, in any case, 0 ≦ a ≦ 1,
0 ≦ b ≦ 1,0 ≦ c ≦ 1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ p ≦ 1,0
≤q≤1,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x + y≤1, and m, n, k, and h are natural numbers.

【0024】[0024]

【作 用】(Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga
1-d P)n 超格子は、タイプIIのエネルギーバンド構造
を持つが、これを複数周期形成すると、その伝導帯下端
エネルギー準位は、量子サイズ効果により、(Alc
1-c P)m の伝導帯下端エネルギー準位と、(Ald
Ga1-d P)n の伝導帯下端エネルギー準位との間の値
となる。
[Work] (Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga
The 1-d P) n superlattice has a type II energy band structure. However, when a plurality of periods are formed, the conduction band lower end energy level is (Al c G 2
a 1-c P) m conduction band bottom energy level and (Al d
It is a value between Ga 1 -d P) n and the lower energy level of the conduction band.

【0025】他方、(Alc Ga1-c P)m /(Ald
Ga1-d P)n 超格子を複数周期形成した場合の価電子
帯上端エネルギー準位は、(Alc Ga1-c P)m の価
電子帯上端エネルギー準位と、(Ald Ga1-d P)n
の価電子帯上端エネルギー準位との間の値となる。
On the other hand, (Al c Ga 1-c P) m / (Al d
The upper valence band energy level of a Ga 1 -d P) n superlattice formed in a plurality of cycles is (Al c Ga 1 -c P) m valence band upper end energy level and (Al d Ga 1 -d P) n
The value is between the upper valence band energy level of and.

【0026】そのため、(Alc Ga1-c P)m /(A
d Ga1-d P)n 超格子を複数周期形成したものをコ
ンファインメント層に使用し、それよりバンドギャップ
が大きいAla Ga1-a Pをクラッド層に使用すれば、
半導体レーザー装置に好都合なダブルヘテロ構造が得ら
れる。これらは、半導体レーザー装置に使用される材料
の中では、バンドギャップが大であるものである。従っ
て、更に活性層を挟んでSCH構造とする場合に、その
活性層の材料としてバンドギャップが大なる材料(例、
Alx Gay In1-x-y P歪み量子井戸)を使うことが
出来、短波長(600nm以下)のレーザー光を得るこ
とが可能となる。
Therefore, (Al c Ga 1-c P) m / (A
If a plurality of l d Ga 1-d P) n superlattices are formed in the confinement layer and Al a Ga 1-a P having a larger bandgap is used in the cladding layer,
A double heterostructure is obtained which is convenient for semiconductor laser devices. These have a large band gap among the materials used for the semiconductor laser device. Therefore, when an SCH structure is formed by further sandwiching the active layer, a material having a large band gap (eg,
Al x Ga y In 1-xy P strained quantum well) can be used, it is possible to obtain a laser beam of short wavelength (600 nm or less).

【0027】また、クラッド層として使用するAla
1-aPの混晶比(aに依存)を同じにせず、n型のク
ラッド層での混晶比をp型のクラッド層より大にしてや
る(aの値を大にしてやる)と、注入されたキャリアを
堰き止めるエネルギー障壁が高くなり、キャリアのオー
バーフローを効果的に防止することが可能となる。
Al a G used as a cladding layer
If the mixed crystal ratio of a 1-a P (depending on a) is not made the same and the mixed crystal ratio of the n-type cladding layer is made larger than that of the p-type cladding layer (the value of a is made large), The energy barrier that dams the injected carriers becomes high, and it becomes possible to effectively prevent the overflow of carriers.

【0028】更に、歪み層から成る活性層の両側に、コ
ンファインメント層を設けてSCH構造とすることが出
来るので、光の閉じ込めを充分に行える。
Further, since the SCH structure can be formed by providing the confinement layers on both sides of the active layer composed of the strained layer, light can be sufficiently confined.

【0029】[0029]

【実施例】(第1の実施例)以下、本発明の実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。図1は、第1の実施例に
かかわる半導体レーザー装置の断面模式図である。図1
において、1は基板、2はバッファ層、3,7はクラッ
ド層、4,6はコンファインメント層、5は活性層、8
はキャップ層である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to the first embodiment. Figure 1
In the figure, 1 is a substrate, 2 is a buffer layer, 3 and 7 are cladding layers, 4 and 6 are confinement layers, 5 is an active layer, and 8
Is a cap layer.

【0030】この実施例では、半導体レーザー装置を構
成する材料として、バンドギャップの大きいAlGaP
系材料を使用するが、クラッド層3にはn型Ala Ga
1-a Pを用い、クラッド層7にはp型AlaGa1-a
を用いる(但し、0≦a≦1)。コンファインメント層
4,6には、複数周期の(Alc Ga1-c P)m /(A
d Ga1-d P)n 超格子(但し、0≦c≦1,0≦d
≦1,m,nは自然数)を用いる。そして、活性層5に
は、Alx Gay In1-x-y P歪み量子井戸あるいは
(Alp Gaq In1-p-q P)k /(Alx Gay In
1-x-y P)h 歪み超格子を用いる(但し、0≦x≦1,
0≦y≦1,0≦x+y≦1,0≦p≦1,0≦q≦
1,k,hは自然数)。
In this embodiment, AlGaP having a large band gap is used as a material for the semiconductor laser device.
An n-type Al a Ga is used for the clad layer 3 although a base material is used.
1-a P is used, and p-type Al a Ga 1-a P is used for the cladding layer 7.
Is used (however, 0 ≦ a ≦ 1). The confinement layers 4 and 6 have a plurality of periods of (Al c Ga 1 -c P) m / (A
l d Ga 1-d P) n superlattice (where 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d
≤1, m, n are natural numbers). Then, in the active layer 5, Al x Ga y In 1-xy P strained quantum well or (Al p Ga q In 1-pq P) k / (Al x Gay y In) is formed.
1-xy P) h strained superlattice is used (where 0 ≦ x ≦ 1,
0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, 0 ≦ p ≦ 1, 0 ≦ q ≦
1, k and h are natural numbers).

【0031】まず、コンファインメント層4,6に使用
する(Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n
超格子について説明する。図4は、1周期分の(Alc
Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を説明
する図である。21は(Alc Ga1-c P)m 、22は
(Ald Ga1-d P)n であり、20は21,22から
成る1周期分超格子である。
First, (Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n used for the confinement layers 4 and 6 is used.
The superlattice will be described. FIG. 4 shows one cycle of (Al c
It is a diagram illustrating a Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice. Reference numeral 21 is (Al c Ga 1 -c P) m , 22 is (Al d Ga 1 -d P) n , and 20 is a superlattice consisting of 21, 22 for one period.

【0032】(Alc Ga1-c P)m 21は、Alc
1-c Pの原子層m個から成るものであり、(Ald
1-d P)n 22は、AldGa1-d Pの原子層n個か
ら成るものである。これら2つのものから成る(Alc
Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子20の
エネルギーバンド構造は、図11のようなタイプIIであ
ることが、最近になって判明した。
(Al c Ga 1-c P) m 21 is Al c G
a 1-c P consisting of m atomic layers, (Al d G
a 1-d P) n 22 is composed of n atomic layers of Al d Ga 1-d P. Composed of these two (Al c
It has recently been found that the energy band structure of the Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice 20 is of type II as shown in FIG.

【0033】図3は、(Alc Ga1-c P)m /(Al
d Ga1-d P)n 超格子を複数周期形成した場合のエネ
ルギーバンド構造図である。符号は図4,図9のものに
対応し、23は矢印、Eg4 はバンドギャップ、S1
2 はサブバンドエネルギー準位である。エネルギーバ
ンド構造はタイプIIであるから、伝導帯下端エネルギー
準位EB ,価電子帯上端エネルギー準位ET は、共に超
格子の形成周期に対応して高い値,低い値を繰り返し、
量子井戸が出来る。図3では、c<dと仮定しており、
(Alc Ga1-c P)m 21の方が高い値となってい
る。逆にd>cなら、(Ald Ga1-d P)n 22の方
が高い値となる。
FIG. 3 shows (Al c Ga 1 -c P) m / (Al
FIG. 3 is an energy band structure diagram when a plurality of d Ga 1-d P) n superlattices are formed. Reference numerals correspond to those in FIGS. 4 and 9, 23 is an arrow, Eg 4 is a band gap, S 1 ,
S 2 is a subband energy level. Since the energy band structure is type II, the conduction band bottom energy level E B and the valence band top energy level E T both repeat high and low values corresponding to the superlattice formation period,
Quantum well can be created. In FIG. 3, it is assumed that c <d,
The value of (Al c Ga 1-c P) m 21 is higher. On the other hand, if d> c, (Al d Ga 1 -d P) n 22 has a higher value.

【0034】(Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga
1-d P)n 超格子の厚さを薄くして量子井戸層の厚さを
薄くすると、量子井戸層内のキャリア(電子,正孔)は
量子的に振る舞うようになる(量子サイズ効果)。即
ち、量子井戸層内に量子準位が形成され、キャリアはそ
の準位より大きいエネルギー準位に存在するようにな
る。図3のサブバンドエネルギー準位S1 は、電子に対
する量子井戸層での量子準位の内、最低レベルのものを
示す。なお、伝導帯下端エネルギー準位EB が高くなっ
ている部分(この例では、(Alc Ga1-c P)m 21
の部分)も薄いので、電子はトンネル効果により、矢印
23のように動くことが出来る。従って、実質的には、
サブバンドエネルギー準位S1 が、伝導帯下端エネルギ
ー準位となる。
(Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga
When the thickness of the 1-d P) n superlattice is reduced and the thickness of the quantum well layer is reduced, carriers (electrons, holes) in the quantum well layer behave quantumly (quantum size effect). .. That is, a quantum level is formed in the quantum well layer, and the carriers are present at an energy level higher than that level. The subband energy level S 1 in FIG. 3 indicates the lowest level of the quantum levels in the quantum well layer for electrons. The portion where the energy level E B of the bottom of the conduction band is high ((Al c Ga 1 -c P) m 21 in this example)
Since the portion () is thin, electrons can move as shown by arrow 23 due to the tunnel effect. Therefore, in effect,
The subband energy level S 1 becomes the conduction band lower end energy level.

【0035】正孔に対する量子井戸層についても同様の
ことが言える。図3のサブバンドエネルギー準位S
2 は、その量子井戸層での量子準位の内、最低レベルの
ものを示す。実質的には、これが価電子帯上端エネルギ
ー準位となる。従って、この超格子でのバンドギャップ
は、サブバンドエネルギー準位S1 ,S2 の差であるE
4 となる。S1 ,S2 の値は、(Alc Ga1-c P)
m /(Ald Ga1-d P)n 超格子のc,d,m,nの
値を適宜変えることにより変えることが出来る。
The same applies to the quantum well layer for holes. Subband energy level S in FIG.
2 indicates the lowest level among the quantum levels in the quantum well layer. In effect, this is the upper valence band energy level. Therefore, the band gap in this superlattice is the difference E between the subband energy levels S 1 and S 2.
It becomes g 4 . The values of S 1 and S 2 are (Al c Ga 1 -c P)
It can be changed by appropriately changing the values of c, d, m and n of the m / (Al d Ga 1 -d P) n superlattice.

【0036】従って、サブバンドエネルギー準位S
1 を、図1のクラッド層に使用するAla Ga1-a Pの
伝導帯下端エネルギー準位EB より低くなるようにした
り、サブバンドエネルギー準位S2 を、Ala Ga1-a
Pの価電子帯上端エネルギー準位ET より高くなるよう
にすることが出来る。これにより、次に述べるように、
レーザー発振をするのに都合のよいエネルギーバンド構
造を設計することが可能となる。
Therefore, the subband energy level S
1 is set to be lower than the conduction band lower end energy level E B of Al a Ga 1 -a P used for the clad layer in FIG. 1, and the subband energy level S 2 is set to Al a Ga 1 -a
It can be made higher than the valence band upper end energy level E T of P. As a result, as described below,
It is possible to design an energy band structure that is convenient for lasing.

【0037】図5は、(Alc Ga1-c P)m /(Al
d Ga1-d P)n 超格子を用いてダブルヘテロ構造を作
製し得ることを説明する図である。図5(イ)のE
Bは、クラッド層に使用する材料の伝導帯下端エネルギ
ー準位、ET は、同材料の価電子帯上端エネルギー準位
である。このようなEB ,ET に対し、c,d,m,n
の値を調節することにより、(Alc Ga1-c P)m
(Ald Ga1-d P)n 超格子のサブバンドエネルギー
準位S1 をEB より低く、サブバンドエネルギー準位S
2 を、ET より高くすることが出来る。W1 ,W2 は、
この場合のエネルギー準位差である。
FIG. 5 shows that (Al c Ga 1 -c P) m / (Al
with d Ga 1-d P) n superlattice is a diagram for explaining that may produce a double heterostructure. E in Fig. 5 (a)
B is the conduction band minimum energy level of the material used for the cladding layer, E T is a valence band maximum energy level of the same material. For such E B and E T , c, d, m, n
By adjusting the value of (Al c Ga 1 -c P) m /
The subband energy level S 1 of the (Al d Ga 1 -d P) n superlattice is lower than E B , and the subband energy level S
2, it can be higher than E T. W 1 and W 2 are
This is the energy level difference in this case.

【0038】そのように調節した(Alc Ga1-c P)
m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を、クラッド層で挟
めば、そのエネルギーバンド構造は図5(ロ)のような
ダブルヘテロ構造となる。ただし、この超格子は、直接
遷移型ではなく間接遷移型の材料であるため、レーザー
発振を得ることができない。従って、レーザー発振をす
る装置とするためには、直接遷移型の層を中央に挟んで
活性層とする必要がある。そのようにしたものが、即ち
第1の実施例である。なお、そのエネルギーバンド構造
は、次に述べるようにSCH構造となる。
So adjusted (Al c Ga 1-c P)
If the m / (Al d Ga 1 -d P) n superlattice is sandwiched by cladding layers, the energy band structure becomes a double hetero structure as shown in FIG. However, since this superlattice is an indirect transition type material rather than a direct transition type, laser oscillation cannot be obtained. Therefore, in order to make a device for laser oscillation, it is necessary to sandwich a direct transition type layer in the center to form an active layer. That is, that is, the first embodiment. The energy band structure is the SCH structure as described below.

【0039】図2は、第1の実施例のエネルギーバンド
構造を示す。符号は、図1,図3,図10のものに対応
し、W1 は、クラッド層3,7における伝導帯下端エネ
ルギー準位EB とコンファインメント層4,6における
伝導帯下端エネルギー準位EB とのエネルギー準位差、
2は、クラッド層3,7における価電子帯上端エネル
ギー準位ET とコンファインメント層4,6における価
電子帯上端エネルギー準位ET とのエネルギー準位差で
ある。
FIG. 2 shows the energy band structure of the first embodiment. The reference numerals correspond to those in FIGS. 1, 3 and 10, and W 1 is the conduction band bottom energy level E B in the cladding layers 3 and 7 and the conduction band bottom energy level E in the confinement layers 4 and 6. Energy level difference from B ,
W 2 is an energy level difference between the valence band maximum energy level E T in the valence band upper energy level E T and confinement layers 4 and 6 in the cladding layers 3 and 7.

【0040】コンファインメント層4,6に、(Alc
Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を使用
し、c,d,m,nの値を調節することにより、クラッ
ド層3,7との間にエネルギー準位差W1 ,W2 をつけ
る。そして、活性層5の材料として、コンファインメン
ト層4,6のバンドギャップEg4 より小さいバンドギ
ャップを有するAlx Gay In1-x-y P歪み量子井戸
あるいは(Alp Gaq In1-p-q P)k /(Alx
y In1-x-y P)h 歪み超格子を使用する。
On the confinement layers 4 and 6, (Al c
Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice is used, and by adjusting the values of c, d, m, and n, the energy level between the cladding layers 3 and 7 is Add the difference W 1 , W 2 . Then, as the material of the active layer 5, Al x Ga y In 1 -xy P strained quantum well or having a band gap Eg 4 smaller than the band gap of the confinement layers 4,6 (Al p Ga q In 1 -pq P) k / (Al x G
a y In 1-xy P) h strained superlattice is used.

【0041】次に、上記のような半導体レーザー装置
の、具体的な作製例を説明する。固体原料のAl,G
a,Inと気体原料のPH3 を用いたガスソース分子線
エピタキシー法により、レーザー構造層を以下の手順で
作製する。 n型GaPの基板1上に、Siをドープ
してn型GaPのバッファ層2を1000Å程度成長さ
せ、結晶性を良くする。 その上に、Siをドープし
たn型Al0.5 Ga0.5 P(Ala Ga1-a Pで、a=
0.5とした場合のもの)のクラッド層3を、厚さ1.
0μm成長させる。 (AlP)5 /(GaP)5
格子((Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)
n 超格子で、c=1,d=0,m=n=5とした場合の
もの)を、厚さ0.1μm成長させて、一方のコンファ
インメント層4とする。 Ga0.65In0.35P歪み量
子井戸層(Alx Gay In1-x-y P歪み量子井戸層
で、x=0,y=0.65とした場合のもの)を、50
Å成長させて、活性層5とする。 その上に、(Al
P)5 /(GaP)5 超格子((Alc Ga1-c P)m
/(Ald Ga1-d P)n 超格子で、c=1,d=0,
m=n=5とした場合のもの)を、厚さ0.1μm成長
させて、もう一方のコンファインメント層6とする。
Beドープしたp型Al0.5 Ga0.5 P(Ala Ga
1-a Pで、a=0.5とした場合のもの)を、厚さ1.
0μm成長させて、クラッド層7とする。最後に電極
とのオーミックコンタクトをとるために、Beドープし
たGaAsを、0.1μm成長させ、キャップ層8とす
る。
Next, a specific example of manufacturing the semiconductor laser device as described above will be described. Solid raw materials Al, G
A laser structure layer is produced by the following procedure by a gas source molecular beam epitaxy method using a, In and PH 3 as a gas raw material. Si is doped on the n-type GaP substrate 1 to grow an n-type GaP buffer layer 2 of about 1000 Å to improve the crystallinity. On top of that, Si-doped n-type Al 0.5 Ga 0.5 P (Al a Ga 1 -a P, where a =
Clad layer 3 having a thickness of 1.
Grow to 0 μm. (AlP) 5 / (GaP) 5 superlattice ((Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P)
n superlattice with c = 1, d = 0, m = n = 5) is grown to a thickness of 0.1 μm to form one confinement layer 4. A Ga 0.65 In 0.35 P strained quantum well layer (Al x Ga y In 1-xy P strained quantum well layer, where x = 0 and y = 0.65) was used.
Å The layer is grown to form the active layer 5. On top of that, (Al
P) 5 / (GaP) 5 superlattice ((Al c Ga 1 -c P) m
/ (Al d Ga 1 -d P) n superlattice, c = 1, d = 0,
(when m = n = 5) is grown to a thickness of 0.1 μm to form the other confinement layer 6.
Be-doped p-type Al 0.5 Ga 0.5 P (Al a Ga
1-a P, where a = 0.5), thickness 1.
The clad layer 7 is grown to a thickness of 0 μm. Finally, in order to make ohmic contact with the electrodes, Be-doped GaAs is grown to a thickness of 0.1 μm to form the cap layer 8.

【0042】(第2の実施例)図6は、第2の実施例に
かかわる半導体レーザー装置の断面模式図である。符号
は、図1のものに対応している。第1の実施例と異なる
点は、n型のクラッド層3とp型のクラッド層7とで、
AlP層の混晶比をn型の方を大にした点である。即
ち、第1の実施例では、いずれもAlaGa1-a Pであ
ったが、第2の実施例では、p型のクラッド層3はAl
a Ga1-a Pとし、n型のクラッド層7はAlb Ga
1-b Pとし、a<bとした(但し、0≦a≦1,0≦b
≦1)。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to the second embodiment. The reference numerals correspond to those in FIG. The difference from the first embodiment is that the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7 are
This is the point that the mixed crystal ratio of the AlP layer was increased for the n-type. That is, in the first embodiment, all are Al a Ga 1 -a P, but in the second embodiment, the p-type cladding layer 3 is made of Al.
a Ga 1-a P, and the n-type cladding layer 7 is Al b Ga
1-b P and a <b (where 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b
≦ 1).

【0043】図7は、第2の実施例のエネルギーバンド
構造図である。符号は、図2のものに対応し、W3 〜W
6 はエネルギー準位差、26は正孔である。クラッド層
3,7の混晶比を決める係数の関係が、n型の方の係数
bが大きいa<bという関係にされているので、係数が
大なる方のn型クラッド層3における伝導帯下端エネル
ギー準位EB ,価電子帯上端エネルギー準位ET の値
が、p型クラッド層7のそれらに比べて高くなる。
FIG. 7 is an energy band structure diagram of the second embodiment. Reference numerals correspond to those in FIG. 2 and are W 3 to W.
6 is an energy level difference, and 26 is a hole. Since the relationship of the coefficients that determine the mixed crystal ratio of the clad layers 3 and 7 is a <b, in which the coefficient b of the n-type is larger, the conduction band in the n-type clad layer 3 of the larger coefficient is larger. The values of the lower end energy level E B and the valence band upper end energy level E T are higher than those of the p-type cladding layer 7.

【0044】従って、クラッド層7,3での伝導帯下端
エネルギー準位EBと、コンファインメント層4,6で
の伝導帯下端エネルギー準位EB (これは、図3で説明
したサブバンドエネルギー準位S1 であるが)とのエネ
ルギー準位差を、それぞれW3 ,W4 とすると、図7の
如くW3 >W4 となる。
[0044] Thus, the conduction band minimum energy level E B of the cladding layers 7,3, the conduction band minimum energy level E B (which is in confinement layers 4 and 6, the sub-band energy described in FIG. 3 If the energy level difference with the level S 1 ) is W 3 and W 4 , respectively, then W 3 > W 4 as shown in FIG.

【0045】半導体レーザー装置に電圧が印加された
時、伝導帯のキャリアである電子eは、n型のクラッド
層3より矢印24のようにコンファインメント層4に注
入され、やがてキャリア閉じ込め層である活性層5に閉
じ込められる。この時、コンファインメント層6とp型
のクラッド層7との間のヘテロ界面におけるエネルギー
準位差W3 は、電子eが矢印25のようにp型のクラッ
ド層7へ流れて行ってしまう(オーバーフロー)のを防
止するエネルギー障壁として作用する。従って、そのエ
ネルギー障壁(W3 )を大にした第2の実施例では、注
入された電子eのオーバーフローを防止する。
When a voltage is applied to the semiconductor laser device, electrons e, which are carriers in the conduction band, are injected from the n-type cladding layer 3 into the confinement layer 4 as indicated by arrow 24, and eventually become a carrier confinement layer. It is confined in the active layer 5. At this time, the energy level difference W 3 at the hetero interface between the confinement layer 6 and the p-type clad layer 7 is such that the electrons e flow into the p-type clad layer 7 as indicated by the arrow 25 ( Overflow) acts as an energy barrier. Therefore, in the second embodiment in which the energy barrier (W 3 ) is large, the overflow of the injected electrons e is prevented.

【0046】一方、クラッド層7,3での価電子帯上端
エネルギー準位ETと、コンファインメント層4,6で
の価電子帯上端エネルギー準位ET(これは、図3で説
明したサブバンドエネルギー準位S2 であるが)とのエ
ネルギー準位差を、それぞれW5 ,W6 とすると、図7
の如くW6 >W5 となる。従って、大にされたエネルギ
ー準位差W6 は、p型のクラッド層7から注入される正
孔26がオーバーフローするのを、防止するエネルギー
障壁として作用する。
Meanwhile, the valence band maximum energy level E T in the cladding layer 7,3, valence band maximum energy level E T (which is in confinement layers 4 and 6, the sub-described in FIG. 3 The energy level difference between the band energy level S 2 and the band energy level S 2 is W 5 and W 6 , respectively.
As above, W 6 > W 5 . Therefore, the increased energy level difference W 6 acts as an energy barrier that prevents the holes 26 injected from the p-type cladding layer 7 from overflowing.

【0047】このように、第2の実施例では、注入され
たキャリアのオーバーフローを防止し、活性層5に閉じ
込めるキャリアを多くする。
As described above, in the second embodiment, the overflow of injected carriers is prevented, and the number of carriers confined in the active layer 5 is increased.

【0048】なお、本発明では活性層5にAlx Gay
In1-x-y P歪み量子井戸あるいは(Alp Gaq In
1-p-q P)k /(Alx Gay In1-x-y P)h 歪み超
格子を使用するが、これらの歪み層は、隣接する層との
接合面と平行な方向に圧縮応力を受けるため、「重い正
孔」の有効質量が減少し、状態密度が小さくなる。即
ち、正孔に対して、電子の数が相対的に多くなる。その
ため、伝導帯の電子数が、価電子帯の正孔より多くなる
という「反転分布」が生じ易くなり、しきい電流が低く
なる。これは、レーザー発振をし易くするのに寄与す
る。
In the present invention, the active layer 5 is made of Al x Ga y.
In 1-xy P strained quantum well or (Al p Ga q In
1-pq P) k / (Al x Gay y In 1-xy P) h strained superlattices are used, but these strained layers are subject to compressive stress in the direction parallel to the interface with the adjacent layers. , The effective mass of “heavy holes” decreases, and the density of states decreases. That is, the number of electrons is relatively larger than that of holes. Therefore, "inversion distribution" in which the number of electrons in the conduction band is larger than the number of holes in the valence band is likely to occur, and the threshold current becomes low. This contributes to facilitating laser oscillation.

【0049】次に、上記のような半導体レーザー装置
の、具体的な作製例を説明する。固体原料のAl,G
a,In,Si,Beと気体原料のPH3 ,AsH3
用いたガスソース分子線エピタキシー法により、レーザ
ー構造層を以下の手順で作製する。 n型GaPの基
板1上に、Siをドープしてn型GaPのバッファ層2
を1000Å程度成長させ、結晶性を良くする。 そ
の上に、Siをドープしたn型Al0.8 Ga0.2 P(A
a Ga1-a Pでa=0.8とした場合のもの)のクラ
ッド層3を、厚さ1.0μm成長させる。 (Al
P)5 /(GaP)5 超格子((Alc Ga1-c P)m
/(Ald Ga1-d P)n 超格子で、c=1,d=0,
m=n=5とした場合のもの)を、厚さ0.1μm成長
させて、一方のコンファインメント層4とする。 G
0.65In0.35P歪み量子井戸層(Alx Gay In
1-x-y P歪み量子井戸層でx=0,y=0.65とした場合
のもの)を、50Å成長させて、活性層5とする。
その上に、(AlP)5 /(GaP)5 超格子((Al
c Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子で、
c=1,d=0,m=n=5とした場合のもの)を、厚
さ0.1μm成長させて、もう一方のコンファインメン
ト層6とする。 Beドープしたp型Al0.5 Ga
0.5 P(Ala Ga1-a Pで、a=0.5とした場合の
もの)を、厚さ1.0μm成長させて、クラッド層7と
する。 最後に電極とのオーミックコンタクトをとる
ために、BeドープしたGaAsを、0.1μm成長さ
せ、キャップ層8とする。
Next, a specific example of manufacturing the semiconductor laser device as described above will be described. Solid raw materials Al, G
A laser structure layer is produced by the following procedure by a gas source molecular beam epitaxy method using a, In, Si, Be and PH 3 and AsH 3 which are gas raw materials. An n-type GaP buffer layer 2 is formed by doping Si on the n-type GaP substrate 1.
Is grown to about 1000Å to improve the crystallinity. On top of that, n-type Al 0.8 Ga 0.2 P (A
The clad layer 3 of a Ga 1-a P (where a = 0.8) is grown to a thickness of 1.0 μm. (Al
P) 5 / (GaP) 5 superlattice ((Al c Ga 1 -c P) m
/ (Al d Ga 1 -d P) n superlattice, c = 1, d = 0,
(when m = n = 5) is grown to a thickness of 0.1 μm to form one confinement layer 4. G
a 0.65 In 0.35 P strained quantum well layer (Al x Ga y In
A 1-xy P strained quantum well layer (where x = 0 and y = 0.65) is grown as 50 Å to form the active layer 5.
On top of that, (AlP) 5 / (GaP) 5 superlattice ((AlP
c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice,
(when c = 1, d = 0, m = n = 5) is grown to a thickness of 0.1 μm to form the other confinement layer 6. Be-doped p-type Al 0.5 Ga
0.5 P (Al a Ga 1-a P, where a = 0.5) is grown to a thickness of 1.0 μm to form the cladding layer 7. Finally, in order to make ohmic contact with the electrodes, Be-doped GaAs is grown to a thickness of 0.1 μm to form the cap layer 8.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、(A
c Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を
コンファインメント層として使用し、Ala Ga1-a
をクラッド層に使用することにより、半導体レーザー装
置に必要なダブルヘテロ構造を得る。これらは、バンド
ギャップが大きい材料であるので、それに伴い活性層の
バンドギャップも大きいものとすることが出来る。その
ため、短波長(600nm以下)のレーザー光が得られ
るようになる。
As described above, according to the present invention, (A
l c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superlattice is used as a confinement layer, and Al a Ga 1-a P
Is used for the clad layer, a double heterostructure required for a semiconductor laser device is obtained. Since these are materials having a large band gap, the band gap of the active layer can be increased accordingly. Therefore, a laser beam having a short wavelength (600 nm or less) can be obtained.

【0051】また、クラッド層として使用するAla
1-aPの混晶比(aに依存)を同じにせず、n型のク
ラッド層でのaの値をp型のクラッド層より大にしてや
ると、注入されたキャリアを堰き止めるエネルギー障壁
が高くなり、キャリアのオーバーフローを防止すること
が出来る。
Al a G used as a cladding layer
If the mixed crystal ratio of a 1-a P (depending on a) is not made the same and the value of a in the n-type cladding layer is made larger than that of the p-type cladding layer, the energy barrier that blocks the injected carriers And the carrier overflow can be prevented.

【0052】また、活性層に歪み超格子を用いても、そ
の両側にコンファインメント層があるSCH構造とされ
ているので、光の閉じ込めも充分に行われる。
Even if a strained superlattice is used for the active layer, since the SCH structure has the confinement layers on both sides thereof, light can be sufficiently confined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 第1の実施例にかかわる半導体レーザー装置
の断面模式図
FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment.

【図2】 第1の実施例のエネルギーバンド構造図FIG. 2 is an energy band structure diagram of the first embodiment.

【図3】 (Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d
P)n 超格子を複数周期形成した場合のエネルギーバン
ド構造図
FIG. 3 (Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d
P) Energy band structure diagram when multiple periods of n superlattice are formed

【図4】 1周期分の(Alc Ga1-c P)m /(Al
d Ga1-d P)n 超格子を説明する図
FIG. 4 shows one cycle of (Al c Ga 1 -c P) m / (Al
Diagram for explaining d Ga 1-d P) n superlattice

【図5】 (Alc Ga1-c P)m /(Ald Ga1-d
P)n 超格子を用いてダブルヘテロ構造を作製し得るこ
とを説明する図
FIG. 5: (Al c Ga 1-c P) m / (Al d Ga 1-d
P) A diagram illustrating that a double heterostructure can be fabricated using an n superlattice

【図6】 第2の実施例にかかわる半導体レーザー装置
の断面模式図
FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to a second embodiment.

【図7】 第2の実施例のエネルギーバンド構造図FIG. 7 is an energy band structure diagram of the second embodiment.

【図8】 半導体レーザー装置の構造概要を示す図FIG. 8 is a diagram showing a schematic structure of a semiconductor laser device.

【図9】 ダブルヘテロ構造のエネルギーバンド構造を
示す図
FIG. 9 is a diagram showing an energy band structure of a double hetero structure.

【図10】SCH構造のエネルギーバンド構造を示す図FIG. 10 is a diagram showing an energy band structure of an SCH structure.

【図11】GaPとAlPとの接合部付近のエネルギー
バンド構造図
FIG. 11 is an energy band structure diagram near the junction between GaP and AlP.

【図12】活性層に超格子を用いた従来例のエネルギー
バンド構造図
FIG. 12 is an energy band structure diagram of a conventional example using a superlattice in the active layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…バッファ層、3,7…クラッド層、4,
6…コンファインメント層、5…活性層、8…キャップ
層、10…電極、11,13…クラッド層、12…活性
層、14…電極、15,16…コンファインメント層、
20…1周期分超格子、21…(Alc Ga
1-c P)m 、22…(Ald Ga1-d P)n 、23〜2
5…矢印、26…正孔、D…厚み、E…電子エネルギ
ー、EB …伝導帯下端エネルギー準位、Eg1 〜Eg4
…バンドギャップ、ET …価電子帯上端エネルギー準
位、L…接合面垂直方向、S1 ,S2 …サブバンドエネ
ルギー準位、W1 〜W4 …エネルギー準位差
1 ... Substrate, 2 ... Buffer layer, 3, 7 ... Clad layer, 4,
6 ... Confinement layer, 5 ... Active layer, 8 ... Cap layer, 10 ... Electrode, 11, 13 ... Clad layer, 12 ... Active layer, 14 ... Electrode, 15, 16 ... Confinement layer,
20 ... 1 period superlattice, 21 ... (Al c Ga
1-c P) m , 22 ... (Al d Ga 1-d P) n , 23 to 2
5 ... arrows 26 ... hole, D ... thickness, E ... electron energy, E B ... bottom of the conduction band energy level, Eg 1 ~Eg 4
... band gap, E T ... valence band upper end energy level, L ... junction surface vertical direction, S 1 , S 2 ... subband energy level, W 1 to W 4 ... energy level difference

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Ala Ga1-a Pを使用したクラッド層
と、タイプIIのエネルギーバンド構造の(Alc Ga
1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を複数周期
使用したコンファインメント層と、Alx Gay In
1-x-y P歪み量子井戸を使用した活性層とを具え、0≦
a≦1,0≦c≦1,0≦d≦1,0≦x≦1,0≦y
≦1,0≦x+y≦1とし、m,nは自然数としたこと
を特徴とする半導体レーザー装置。
1. A clad layer using Al a Ga 1 -a P and (Al c Ga of a type II energy band structure).
1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n Confinement layer using a plurality of periods and an Al x Ga y In layer.
1-xy P strained quantum well active layer and 0 ≦
a ≦ 1,0 ≦ c ≦ 1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y
A semiconductor laser device characterized in that ≦ 1,0 ≦ x + y ≦ 1, and m and n are natural numbers.
【請求項2】 Ala Ga1-a Pを使用したクラッド層
と、タイプIIのエネルギーバンド構造の(Alc Ga
1-c P)m /(Ald Ga1-d P)n 超格子を複数周期
使用したコンファインメント層と、(Alp Gaq In
1-p-q P)k /(Alx Gay In1-x-y P)h 歪み超
格子を使用した活性層とを具え、0≦a≦1,0≦c≦
1,0≦d≦1,0≦p≦1,0≦q≦1,0≦x≦
1,0≦y≦1,0≦x+y≦1とし、m,n,k,h
は自然数としたことを特徴とする半導体レーザー装置。
2. A clad layer using Al a Ga 1-a P and (Al c Ga of a type II energy band structure).
1-c P) m / (Al d Ga 1-d P) n superconducting confinement layer using a plurality of cycles, and (Al p Ga q In
1-pq P) k / ( Al x Ga y In 1-xy P) comprising an active using h strained superlattice layer, 0 ≦ a ≦ 1,0 ≦ c ≦
1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0 ≦ x ≦
1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1, and m, n, k, h
Is a semiconductor laser device characterized by being a natural number.
【請求項3】 Ala Ga1-a Pを使用したp型クラッ
ド層と、AlP混晶比がn型クラッド層より大きいAl
b Ga1-b Pを使用したn型クラッド層と、タイプIIの
エネルギーバンド構造の(Alc Ga1-c P)m /(A
d Ga1-d P)n 超格子複数周期を使用したコンファ
インメント層と、Alx Gay In1-x-y P歪み量子井
戸を使用した活性層とを具え、0≦a≦1,0≦b≦
1,0≦c≦1,0≦d≦1,0≦x≦1,0≦y≦
1,0≦x+y≦1,a<bとし、m,nは自然数とし
たことを特徴とする半導体レーザー装置。
3. A p-type clad layer using Al a Ga 1 -a P and an Al having a higher AlP mixed crystal ratio than the n-type clad layer.
An n-type cladding layer using b Ga 1-b P and (Al c Ga 1-c P) m / (A of the type II energy band structure
a confinement layer using l d Ga 1-d P) n superlattice multiple cycles, and an active layer using Al x Ga y In 1-xy P strained quantum well comprises, 0 ≦ a ≦ 1,0 ≦ b ≦
1,0≤c≤1,0≤d≤1,0≤x≤1,0≤y≤
A semiconductor laser device characterized in that 1,0 ≦ x + y ≦ 1, a <b, and m and n are natural numbers.
【請求項4】 Ala Ga1-a Pを使用したp型クラッ
ド層と、AlP混晶比がn型クラッド層より大きいAl
b Ga1-b Pを使用したn型クラッド層と、タイプIIの
エネルギーバンド構造の(Alc Ga1-c P)m /(A
d Ga1-d P)n 超格子複数周期を使用したコンファ
インメント層と、(Alp Gaq In1-p-q P)k
(Alx Gay In1-x-y P)h 歪み超格子を使用した
活性層とを具え、0≦a≦1,0≦b≦1,0≦c≦
1,0≦d≦1,0≦p≦1,0≦q≦1,0≦x≦
1,0≦y≦1,0≦x+y≦1,a<bとし、m,
n,k,hは自然数としたことを特徴とする半導体レー
ザー装置。
4. A p-type clad layer using Al a Ga 1 -a P and Al having a higher AlP mixed crystal ratio than the n-type clad layer.
An n-type cladding layer using b Ga 1-b P and (Al c Ga 1-c P) m / (A of the type II energy band structure
l d Ga 1-d P) n and confinement layer using a superlattice multiple cycles, (Al p Ga q In 1 -pq P) k /
(Al x Ga y In 1- xy P) comprises a h strained superlattice active layer using, 0 ≦ a ≦ 1,0 ≦ b ≦ 1,0 ≦ c ≦
1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0 ≦ x ≦
1,0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, a <b, and m,
A semiconductor laser device in which n, k, and h are natural numbers.
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