JPH0563287A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0563287A JPH0563287A JP3093596A JP9359691A JPH0563287A JP H0563287 A JPH0563287 A JP H0563287A JP 3093596 A JP3093596 A JP 3093596A JP 9359691 A JP9359691 A JP 9359691A JP H0563287 A JPH0563287 A JP H0563287A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電流絶縁層を生成せずに、電流の狭窄作用の発
揮できる高機能半導体レーザを実現する。 【構成】超格子構造とした活性層３を上，下２つのクラ
ッド層４，２によって挟み込み、上側のクラッド層４の
上面にキャップ層５を形成した半導体レーザの改良であ
って、キャップ層５の上面より活性層３の中心部分を除
く両側部分に亜鉛Ｚｎを拡散させて亜鉛拡散層Ａを形成
することによって活性領域３ａの両側部分を無秩序層３
ｂ，３ｂとするとともに、上側のクラッド層４とキャッ
プ層５との界面をヘテロ障壁界面Ｂに形成した構造とな
っている。
揮できる高機能半導体レーザを実現する。 【構成】超格子構造とした活性層３を上，下２つのクラ
ッド層４，２によって挟み込み、上側のクラッド層４の
上面にキャップ層５を形成した半導体レーザの改良であ
って、キャップ層５の上面より活性層３の中心部分を除
く両側部分に亜鉛Ｚｎを拡散させて亜鉛拡散層Ａを形成
することによって活性領域３ａの両側部分を無秩序層３
ｂ，３ｂとするとともに、上側のクラッド層４とキャッ
プ層５との界面をヘテロ障壁界面Ｂに形成した構造とな
っている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は活性層を２つのクラッド
層で挟み込んだ構造とした高機能半導体レーザの改良に
関する。
層で挟み込んだ構造とした高機能半導体レーザの改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、コンパクトディスクプ
レーヤーや光ディスクメモリー等の種々の光情報処理機
器の光源として実用化が進められているが、これらの分
野に於いてその性能を最大限に発揮するためには、安定
な基本横モードで発振し、かつ情報量を高密度化させる
ため短波長を出力する必要がある。
レーヤーや光ディスクメモリー等の種々の光情報処理機
器の光源として実用化が進められているが、これらの分
野に於いてその性能を最大限に発揮するためには、安定
な基本横モードで発振し、かつ情報量を高密度化させる
ため短波長を出力する必要がある。
【０００３】このような要求に応えるためには、活性層
に流す電流（キャリア）を狭窄する機構と、屈折率差に
よるレーザ光の閉じ込め機構を設けることが必要となる
が、短波長化を図るために活性層に超格子構造を用いた
ものでは、レーザ発振を行なう発振領域を除く両側部分
を亜鉛拡散などの手法で無秩序化させ、この無秩序化領
域に電流を流さないようにするため、無秩序化領域上部
に電流ブロック層として、図４に示したように、ＳｉＯ
2などによる絶縁膜を蒸着した構造となっている。
に流す電流（キャリア）を狭窄する機構と、屈折率差に
よるレーザ光の閉じ込め機構を設けることが必要となる
が、短波長化を図るために活性層に超格子構造を用いた
ものでは、レーザ発振を行なう発振領域を除く両側部分
を亜鉛拡散などの手法で無秩序化させ、この無秩序化領
域に電流を流さないようにするため、無秩序化領域上部
に電流ブロック層として、図４に示したように、ＳｉＯ
2などによる絶縁膜を蒸着した構造となっている。
【０００４】すなわち、図４に示した従来の半導体レー
ザでは、ｎ−ＧａＡｓ基板１００上には、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＰより成るクラッド層１０１が形成され、このクラ
ッド層１０１の上に、不純物をドープしない（ＧａＩｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＰ）より成る超格子構造の活性層１０
２が生成され、更にこの活性層１０２の上面には、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰより成るクラッド層１０３を積層すると
ともに、クラッド層１０３の上面には保護層としてｐ−
ＧａＡｓより成るキャップ層１０４が形成され、その上
面には中央の電流通路１０６を除く部分をマスキングし
て、ＳｉＯ2による絶縁層１０５を形成し、最後に絶縁
層１０５の上面と、ｎ−ＧａＡｓ基板１００の下面の各
々には、ｐ型電極１０７と、ｎ型電極１０８を形成した
構造体となっており、活性層１０２の中央部を除く両側
部分には、キャップ層１０４の上面より活性層１０２を
含む下側のクラッド層１０１に至る深さ部分まで亜鉛Ｚ
ｎを拡散させることによって、ＧａＩｎＰより成る活性
層１０２は、キャリアの電流注入領域となる中央の活性
領域１０２ａを除く両側部を無秩序領域１０２ｂ，１０
２ｃとしている。
ザでは、ｎ−ＧａＡｓ基板１００上には、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＰより成るクラッド層１０１が形成され、このクラ
ッド層１０１の上に、不純物をドープしない（ＧａＩｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＰ）より成る超格子構造の活性層１０
２が生成され、更にこの活性層１０２の上面には、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰより成るクラッド層１０３を積層すると
ともに、クラッド層１０３の上面には保護層としてｐ−
ＧａＡｓより成るキャップ層１０４が形成され、その上
面には中央の電流通路１０６を除く部分をマスキングし
て、ＳｉＯ2による絶縁層１０５を形成し、最後に絶縁
層１０５の上面と、ｎ−ＧａＡｓ基板１００の下面の各
々には、ｐ型電極１０７と、ｎ型電極１０８を形成した
構造体となっており、活性層１０２の中央部を除く両側
部分には、キャップ層１０４の上面より活性層１０２を
含む下側のクラッド層１０１に至る深さ部分まで亜鉛Ｚ
ｎを拡散させることによって、ＧａＩｎＰより成る活性
層１０２は、キャリアの電流注入領域となる中央の活性
領域１０２ａを除く両側部を無秩序領域１０２ｂ，１０
２ｃとしている。
【０００５】しかしながら、このような構造のもので
は、上側のクラッド層１０３の上面に形成された保護層
１０４の上面にＳｉＯ2による絶縁層１０５を蒸着させ
て電流を狭窄させる必要があり、その場合、保護層１０
４の上面にマスキングを行なって絶縁層１０５を形成し
てから電極１０７、１０８を蒸着する必要がある。この
ため、製造工程が面倒である上に、キャリア通路からキ
ャップ層１０４やクラッド層１０３を通じて亜鉛Ｚｎの
拡散層Ａ，Ａ側に流れ出るもれ電流を生じ、低閾値化を
図る場合の障害となっていた。
は、上側のクラッド層１０３の上面に形成された保護層
１０４の上面にＳｉＯ2による絶縁層１０５を蒸着させ
て電流を狭窄させる必要があり、その場合、保護層１０
４の上面にマスキングを行なって絶縁層１０５を形成し
てから電極１０７、１０８を蒸着する必要がある。この
ため、製造工程が面倒である上に、キャリア通路からキ
ャップ層１０４やクラッド層１０３を通じて亜鉛Ｚｎの
拡散層Ａ，Ａ側に流れ出るもれ電流を生じ、低閾値化を
図る場合の障害となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みてなされたもので、簡易な方法で超格子構造
とされた活性領域に近い箇所にヘテロ障壁界面を形成
し、これによってもれ電流を抑えるとともに電流の狭窄
効果を有効に発揮できるようにし得た半導体レーザを提
供することを目的としている。
事情に鑑みてなされたもので、簡易な方法で超格子構造
とされた活性領域に近い箇所にヘテロ障壁界面を形成
し、これによってもれ電流を抑えるとともに電流の狭窄
効果を有効に発揮できるようにし得た半導体レーザを提
供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
提案される本発明の半導体レーザは、超格子構造とした
活性層を上，下２つのクラッド層によって挟み込み、上
側のクラッド層の上面に保護層を形成した半導体レーザ
の改良に係り、保護層の上面より上記活性層の中心部分
を除く両側部分に亜鉛を拡散させることによって、活性
領域の両側部分を無秩序層に形成するとともに、上側の
クラッド層と保護層との界面をヘテロ障壁界面に形成し
た構造となっている。一般に、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎ
Ｐをヘテロ接合すれば、価電子帯バンドギャップの不連
続値は大きくなり、特にｐ型ＧａＡｓとｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰでは、その混晶組成や不純物密度などを調整するこ
とにより、界面に電流が流れないようにできる。本発明
の半導体レーザでは、このような電流阻止作用を呈する
ヘテロ障壁界面を電流ブロック層に利用した構造となっ
ている。
提案される本発明の半導体レーザは、超格子構造とした
活性層を上，下２つのクラッド層によって挟み込み、上
側のクラッド層の上面に保護層を形成した半導体レーザ
の改良に係り、保護層の上面より上記活性層の中心部分
を除く両側部分に亜鉛を拡散させることによって、活性
領域の両側部分を無秩序層に形成するとともに、上側の
クラッド層と保護層との界面をヘテロ障壁界面に形成し
た構造となっている。一般に、ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎ
Ｐをヘテロ接合すれば、価電子帯バンドギャップの不連
続値は大きくなり、特にｐ型ＧａＡｓとｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰでは、その混晶組成や不純物密度などを調整するこ
とにより、界面に電流が流れないようにできる。本発明
の半導体レーザでは、このような電流阻止作用を呈する
ヘテロ障壁界面を電流ブロック層に利用した構造となっ
ている。
【０００８】
【作用】本発明の半導体レーザでは、電流の注入される
活性層の中央部は超格子活性領域となり、その両側部分
は混晶化された無秩序層となっているので両層間は、キ
ャリアの封じ込めに必要なバンドギャップ差及び屈折率
差を有する。また、活性領域の上面に形成されたクラッ
ド層とキャップ層の間には、亜鉛の拡散によって、電流
を流さないようにするヘテロ障壁界面が形成されている
ので、電流ブロック層を生成しなくても電流の封じ込め
作用が図れる。
活性層の中央部は超格子活性領域となり、その両側部分
は混晶化された無秩序層となっているので両層間は、キ
ャリアの封じ込めに必要なバンドギャップ差及び屈折率
差を有する。また、活性領域の上面に形成されたクラッ
ド層とキャップ層の間には、亜鉛の拡散によって、電流
を流さないようにするヘテロ障壁界面が形成されている
ので、電流ブロック層を生成しなくても電流の封じ込め
作用が図れる。
【０００９】
【実施例】以下に、添付図を参照して、本発明の一実施
例を説明する。図１は本発明に係る半導体レーザの一実
施例断面図である。
例を説明する。図１は本発明に係る半導体レーザの一実
施例断面図である。
【００１０】図１に見るように、本発明の半導体レーザ
は、ｐ−ＧａＡｓ基板１上にｐ−ＡｌＧａＩｎＰより成
るクラッド層２が形成され、このクラッド層２の上に
は、不純物をドープしない（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎ
Ｐ）より成る超格子構造の活性層３が形成され、更にこ
の活性層３の上には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰより成るクラ
ッド層４が積層され、その上面には保護膜として、ｎ−
ＧａＡｓより成るキャップ層５が形成され、最後にキャ
ップ層５とｐ−ＧａＡｓ基板１の各々の上，下面にはｎ
型電極６と、ｐ型電極７を形成した積層構造体となって
いる。そして、活性層３の中央部を除く両側部分には、
キャップ層５の上面より活性層３を含む下側のクラッド
層４に至る深さ部分まで亜鉛Ｚｎを拡散させて亜鉛拡散
層Ａを形成しており、これによって、ＧａＩｎＰより成
る活性層３はキャリアの電流注入領域となる中央の活性
領域３ａを除く両側部を無秩序領域３ｂ，３ｂに形成し
ている。また、この亜鉛Ｚｎの拡散によって、ｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰより成るクラッド層４とｎ−ＧａＡｓより成
るキャップ層５との界面はヘテロ障壁界面Ｂとなって電
流を殆ど流さない界面となっている。
は、ｐ−ＧａＡｓ基板１上にｐ−ＡｌＧａＩｎＰより成
るクラッド層２が形成され、このクラッド層２の上に
は、不純物をドープしない（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎ
Ｐ）より成る超格子構造の活性層３が形成され、更にこ
の活性層３の上には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰより成るクラ
ッド層４が積層され、その上面には保護膜として、ｎ−
ＧａＡｓより成るキャップ層５が形成され、最後にキャ
ップ層５とｐ−ＧａＡｓ基板１の各々の上，下面にはｎ
型電極６と、ｐ型電極７を形成した積層構造体となって
いる。そして、活性層３の中央部を除く両側部分には、
キャップ層５の上面より活性層３を含む下側のクラッド
層４に至る深さ部分まで亜鉛Ｚｎを拡散させて亜鉛拡散
層Ａを形成しており、これによって、ＧａＩｎＰより成
る活性層３はキャリアの電流注入領域となる中央の活性
領域３ａを除く両側部を無秩序領域３ｂ，３ｂに形成し
ている。また、この亜鉛Ｚｎの拡散によって、ｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰより成るクラッド層４とｎ−ＧａＡｓより成
るキャップ層５との界面はヘテロ障壁界面Ｂとなって電
流を殆ど流さない界面となっている。
【００１１】ついで、このような本発明の半導体レーザ
の製造方法について説明する。図２のａ）〜ｇ）は、図
１に示した本発明の半導体レーザの製造手順を示したも
のである。反応炉内にｎ−ＧａＡｓ基板１を置き、この
基板１上にＭＯＶＰＥ法などの有機金属成膜方法を用い
て約２μｍ程度の膜厚でｐ−ＡｌＧａＩｎＰより成るク
ラッド層２を成長させ、このクラッド層２の上に、不純
物をドープしない（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ）より
成る活性層３を０．５〜１μｍ程度の膜厚で成長させ
る。活性層３は超格子構造に形成するが、上記の膜厚成
長の過程で成長条件を適当に選べば（例えば基板温度６
５０℃、ＩＩＩ族元素流量に対するＶ族元素流量の比Ｖ
／ＩＩＩ比を約４００にする）、（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ）の活性層３は自然超格子構造となるので、こ
のような自然超格子構造に形成してもよい。
の製造方法について説明する。図２のａ）〜ｇ）は、図
１に示した本発明の半導体レーザの製造手順を示したも
のである。反応炉内にｎ−ＧａＡｓ基板１を置き、この
基板１上にＭＯＶＰＥ法などの有機金属成膜方法を用い
て約２μｍ程度の膜厚でｐ−ＡｌＧａＩｎＰより成るク
ラッド層２を成長させ、このクラッド層２の上に、不純
物をドープしない（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ）より
成る活性層３を０．５〜１μｍ程度の膜厚で成長させ
る。活性層３は超格子構造に形成するが、上記の膜厚成
長の過程で成長条件を適当に選べば（例えば基板温度６
５０℃、ＩＩＩ族元素流量に対するＶ族元素流量の比Ｖ
／ＩＩＩ比を約４００にする）、（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ）の活性層３は自然超格子構造となるので、こ
のような自然超格子構造に形成してもよい。
【００１２】活性層３の上には、厚さ約２μｍ程度のｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４を更に成長させ、その上
にｎ系結晶の保護膜として約０．５μｍ程度のｎ−Ｇａ
Ａｓより成るキャップ層５を成長させる。
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４を更に成長させ、その上
にｎ系結晶の保護膜として約０．５μｍ程度のｎ−Ｇａ
Ａｓより成るキャップ層５を成長させる。
【００１３】かくして、ｎ−ＧａＡｓのキャップ層５に
よる保護膜が形成されたところで、マスキングをして、
キャップ層５の上面より亜鉛Ｚｎを拡散させて活性層３
のキャリアの注入領域となる中央部を除く両側部分に亜
鉛拡散層Ａ，Ａを形成する。すなわち、キャップ層５の
電流注入領域となる中央部分をマスクして、積層基板の
上面より亜鉛Ｚｎをドーパントとして拡散させると、超
格子構造とされた（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ）の活
性層３内の中央部分は活性領域３ａとして残され、その
両側部分は混晶化された無秩序層３ｂ，３ｂが形成され
る。またこのような亜鉛Ｚｎの拡散により、クラッド層
４とキャップ層５との界面は電流を殆ど流さないヘテロ
障壁界面Ｂが形成されることになる。
よる保護膜が形成されたところで、マスキングをして、
キャップ層５の上面より亜鉛Ｚｎを拡散させて活性層３
のキャリアの注入領域となる中央部を除く両側部分に亜
鉛拡散層Ａ，Ａを形成する。すなわち、キャップ層５の
電流注入領域となる中央部分をマスクして、積層基板の
上面より亜鉛Ｚｎをドーパントとして拡散させると、超
格子構造とされた（ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ）の活
性層３内の中央部分は活性領域３ａとして残され、その
両側部分は混晶化された無秩序層３ｂ，３ｂが形成され
る。またこのような亜鉛Ｚｎの拡散により、クラッド層
４とキャップ層５との界面は電流を殆ど流さないヘテロ
障壁界面Ｂが形成されることになる。
【００１４】最後に、キャップ層５の上面に０．３μｍ
程度のｎ型電極ＡｕＧｅ／Ａｕ７を、またｎ−ＧａＡｓ
基板１の下面に０．３μｍ程度のｐ型電極ＡｕＺｎ／Ａ
ｕ８を蒸着させる。このような本発明の半導体レーザで
は、超格子構造とされた活性層３の超格子活性領域３ａ
と、この両側に形成された無秩序領域３ｂ，３ｂ間のバ
ンドギャップ差Ｅｇと屈折率差ｎは、図３に示した関係
を呈するので、活性層３を流れる電流は横方向に制限さ
れて活性領域３ａに集中し、活性層３内の無秩序領域３
ｂ，３ｂは光を反射する。このため、レーザ発振時に活
性層３の活性領域３ａより発生する光は横方向に閉じこ
められる屈折率導波構造が形成されて基本横モード発振
による短波長のレーザ光を安定して出力できる。
程度のｎ型電極ＡｕＧｅ／Ａｕ７を、またｎ−ＧａＡｓ
基板１の下面に０．３μｍ程度のｐ型電極ＡｕＺｎ／Ａ
ｕ８を蒸着させる。このような本発明の半導体レーザで
は、超格子構造とされた活性層３の超格子活性領域３ａ
と、この両側に形成された無秩序領域３ｂ，３ｂ間のバ
ンドギャップ差Ｅｇと屈折率差ｎは、図３に示した関係
を呈するので、活性層３を流れる電流は横方向に制限さ
れて活性領域３ａに集中し、活性層３内の無秩序領域３
ｂ，３ｂは光を反射する。このため、レーザ発振時に活
性層３の活性領域３ａより発生する光は横方向に閉じこ
められる屈折率導波構造が形成されて基本横モード発振
による短波長のレーザ光を安定して出力できる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の半導体レーザによれば、上下のクラッド層で挟まれ
た超格子構造の活性層の中央部を超格子活性領域とし、
その両側を無秩序領域としているので、超格子活性領域
より出た光は横方向に閉じこめられる屈折率導波構造と
なり、基本横モード発振による短波長のレーザ光を安定
して出力できる。
明の半導体レーザによれば、上下のクラッド層で挟まれ
た超格子構造の活性層の中央部を超格子活性領域とし、
その両側を無秩序領域としているので、超格子活性領域
より出た光は横方向に閉じこめられる屈折率導波構造と
なり、基本横モード発振による短波長のレーザ光を安定
して出力できる。
【００１６】また、電流を狭窄させる電流ブロック層
は、マスキングを使用せずに、キャップ層の上面より亜
鉛を拡散させることによって容易に生成できるので製造
工程も単純化できる。
は、マスキングを使用せずに、キャップ層の上面より亜
鉛を拡散させることによって容易に生成できるので製造
工程も単純化できる。
【００１７】更に、電流ブロック層となるヘテロ障壁界
面は、クラッド層とキャップ層との境界面に形成され、
従来の構造に比べていっそう活性層に近い箇所に形成さ
れることになる。このため、キャリア通路からクラッド
層やキャップ層に流れ出る電流拡散によるもれ電流も少
なくなり、閾値電流を小さく出来る効果もある。
面は、クラッド層とキャップ層との境界面に形成され、
従来の構造に比べていっそう活性層に近い箇所に形成さ
れることになる。このため、キャリア通路からクラッド
層やキャップ層に流れ出る電流拡散によるもれ電流も少
なくなり、閾値電流を小さく出来る効果もある。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例を示した構造
説明図である。
説明図である。
【図２】図１に示した本発明の半導体レーザの製造工程
の手順を示した説明図である。
の手順を示した説明図である。
【図３】本発明の半導体レーザにおける活性層の超格子
活性領域と無秩序領域のバンドギャップ差Ｅｇと屈折率
差ｎを示した図である。
活性領域と無秩序領域のバンドギャップ差Ｅｇと屈折率
差ｎを示した図である。
【図４】上下のクラッド層の間に超格子構造による活性
層を形成し、活性層の両側部分を亜鉛拡散により無秩序
化させた従来の半導体レーザの構造説明図である。
層を形成し、活性層の両側部分を亜鉛拡散により無秩序
化させた従来の半導体レーザの構造説明図である。
１・・・ｐ−ＧａＡｓ基板 ２，４・・・クラッド層 ３・・・超格子構造とされた活性層 ３ａ・・・超格子活性領域 ３ｂ・・・無秩序領域 Ａ・・・亜鉛拡散層 Ｂ・・・ヘテロ障壁界面
Claims (1)
- 【請求項１】 超格子構造とした活性層を上，下２つの
クラッド層によって挟み込み、上側のクラッド層の上面
に保護層を形成した半導体レーザにおいて、 上記保護層の上面より上記活性層の中心部分を除く両側
部分に亜鉛を拡散させることによって、活性領域の両側
部分を無秩序層に形成するとともに、上記上側のクラッ
ド層と保護層との界面をヘテロ障壁界面に形成した構造
とした半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093596A JPH0563287A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093596A JPH0563287A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563287A true JPH0563287A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=14086694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093596A Withdrawn JPH0563287A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563287A (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3093596A patent/JPH0563287A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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