JPH0568873B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0568873B2
JPH0568873B2 JP20150284A JP20150284A JPH0568873B2 JP H0568873 B2 JPH0568873 B2 JP H0568873B2 JP 20150284 A JP20150284 A JP 20150284A JP 20150284 A JP20150284 A JP 20150284A JP H0568873 B2 JPH0568873 B2 JP H0568873B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
refractive index
laser
striped
cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP20150284A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6180881A (en
Inventor
Naoto Mogi
Motoyuki Yamamoto
Yukio Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP59201502A priority Critical patent/JPS6180881A/en
Publication of JPS6180881A publication Critical patent/JPS6180881A/en
Publication of JPH0568873B2 publication Critical patent/JPH0568873B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、作り付け導波路構造を備えた半導体
レーザ装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to improvements in semiconductor laser devices with built-in waveguide structures.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

デイジタル・オーデイオ・デイスク(DAD)、
ビデオ・デイスク、ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつてきた。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶操作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法(LPE法)が用いられてきたが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピ
タキシー法(MBE法)等の結晶成長技術が近年
特に注目されるようになつてきた。
Digital Audio Disk (DAD),
As the application of semiconductor lasers has expanded to optical disk devices such as video disks and document files, and as light sources for optical communications, technology for mass production of semiconductor lasers has become necessary. Conventionally, the liquid phase epitaxial growth method (LPE method) using a sliding boat method has been used as a thin film multilayer heterojunction crystal manipulation technology for semiconductor lasers.
With the LPE method, there is a limit to how large the wafer area can be.
For this reason, crystal growth techniques such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE), which have excellent uniformity and controllability over large areas, have attracted particular attention in recent years.

MOCVD法の特徴を生かした作り付け導波路
レーザと言えるものに、(アプライド・フイジツ
クスレター誌、第37号3号262頁、1980年)に発
表された第4図に示す如き半導体レーザがある。
なお、図中1はN−GaAs基板、2はN−
GaAlAsクラツド層、3はGaAlAs活性層、4は
P−GaAlAsクラツド層、5はN−GaAs電流阻
止層、6はP−GaAlAs被覆層、7はP−GaAs
コンタクト層、8,9は金属電極を示している。
この構造においては、異種導電型の電流阻止層5
により活性層への電流注入がストライプ状に限定
されると同時に、活性層に導波された光が電流阻
止層5及び被覆層まで滲み出し、その結果ストラ
イプ直下とそれ以外の部分とで異つた複屈折率差
を生じ、これによりストライプ直下部分に導波さ
れたモードが形成されることになる。すなわち、
電流阻止層5によつて、電流狭窄による利得導波
路構造と作り付け屈折率導波路構造とが自己整合
的に形成されている。この構造のレーザは著者等
の報告によれば、室温パルス動作では50〔mA〕
程度とかなり低いしきい値で発振し、また単一モ
ード発振が達成され横モードが十分良く制御され
ることが示されている。
An example of a built-in waveguide laser that takes advantage of the characteristics of the MOCVD method is the semiconductor laser shown in FIG. 4, which was published in Applied Physics Letters, No. 37, No. 3, p. 262, 1980.
In the figure, 1 is an N-GaAs substrate, and 2 is an N-GaAs substrate.
GaAlAs clad layer, 3 is GaAlAs active layer, 4 is P-GaAlAs clad layer, 5 is N-GaAs current blocking layer, 6 is P-GaAlAs covering layer, 7 is P-GaAs
Contact layers 8 and 9 indicate metal electrodes.
In this structure, a current blocking layer 5 of different conductivity type is used.
At the same time, the current injection into the active layer is limited to a stripe pattern, and at the same time, the light guided in the active layer leaks to the current blocking layer 5 and the coating layer, and as a result, there is a difference between the area directly under the stripe and the other part. A difference in birefringence is generated, and a guided mode is formed directly below the stripe. That is,
The current blocking layer 5 forms a gain waveguide structure by current confinement and a built-in refractive index waveguide structure in a self-aligned manner. According to a report by the authors, a laser with this structure has a power consumption of 50 [mA] in room temperature pulse operation.
It has been shown that oscillation occurs at relatively low thresholds, and that single-mode oscillation is achieved and transverse modes are well controlled.

なお、上記構造のレーザは基板1から電流阻止
層5までの第1回目の結晶成長と、電流阻止層5
の一部をストライプ状にエツチングしたのちの被
覆層6及びコンタクト層7を形成する第2回目の
結晶成長とからなる2段階の結晶成長プロセスに
より作成される。ここで、第2回目の結晶成長の
開始時点におけるクラツド層7への成長は、一旦
表面が空気中に晒されたGaAlAs面上への成長で
ある。このため、従来のLPE法では成長が難し
く、GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法に
よつて始めて制御性良く製作できるようになつた
ものである。
Note that the laser with the above structure requires the first crystal growth from the substrate 1 to the current blocking layer 5, and the first crystal growth from the substrate 1 to the current blocking layer 5.
It is formed by a two-step crystal growth process consisting of etching a part of the crystal in a stripe shape and then a second crystal growth to form the covering layer 6 and the contact layer 7. Here, the growth to the cladding layer 7 at the start of the second crystal growth is growth on the GaAlAs surface whose surface is once exposed to the air. For this reason, it is difficult to grow using the conventional LPE method, and it was only possible to manufacture it with good control using the MOCVD method, which allows easy growth on GaAlAs surfaces.

ところで、半導体レーザの発振しきい値は、動
作電流の減少、寿命特性の向上等の観点からも低
いことが必要であり、しきい値の低さはレーザの
構造、性能の良し悪しをはかる目安にもなつてい
る。低しきい値を示すレーザ構造としては、作り
付け導波構造である埋め込み型(BH)や横方向
接合型(TJS)があり、これらは10〜20〔mA〕
以下のしきいを値を示す。これらに比べて第1図
の構造のレーザのしきい値は、前述した様に50
〔mB〕とBH、TJS型と比較して2倍以上高い。
本発明者等の実験によつても、現構造のままでは
これ以上の低しきい値を計ることははなはだ困難
であることが確かめられた。この様なしきい値の
違いは、第4図構造とBH、TJS型等との導波路
効果の違いにあると考えられる。すなわち、第4
図構造は、活性層3に導波された光がクラツド層
4を通して電流阻止層5までしみ出し、吸収を受
けることによつて接合面に水平方向に等価的複素
屈折率の虚数部分に差が形成されて光がガイドさ
れる吸収損失ガイドである。一方、BH構造等の
場合は複素屈折率の実数部分の差によつて光がガ
イドされる屈折率ガイドである。つまり、第4図
の構造では、吸収損失の分だけ閾値が上昇してし
まうと考えられる。
By the way, the oscillation threshold of a semiconductor laser needs to be low from the viewpoint of reducing operating current and improving life characteristics, and the low threshold is a measure of the structure and performance of the laser. It has also become familiar. Laser structures that exhibit low thresholds include built-in waveguide structures, such as the buried type (BH) and the lateral junction type (TJS), which have a power output of 10 to 20 [mA].
The following threshold values are shown. Compared to these, the threshold value of the laser with the structure shown in Figure 1 is 50
[mB] is more than twice as high as BH and TJS types.
Experiments conducted by the present inventors have confirmed that it is extremely difficult to measure a threshold value even lower than this with the current structure. This difference in threshold value is thought to be due to the difference in waveguide effect between the structure shown in FIG. 4 and the BH, TJS, etc. structure. That is, the fourth
In the structure shown in the figure, light guided through the active layer 3 leaks through the cladding layer 4 to the current blocking layer 5 and is absorbed, resulting in a difference in the imaginary part of the equivalent complex refractive index in the horizontal direction to the junction surface. It is an absorption loss guide formed to guide light. On the other hand, in the case of a BH structure, etc., it is a refractive index guide in which light is guided by the difference in the real part of the complex refractive index. In other words, in the structure shown in FIG. 4, it is thought that the threshold value increases by the amount of absorption loss.

損失ガイド構造の以上のような欠点に鑑みると
き、低しきい値化を実現するためにはこうした損
失のペナルテイーを払う必要のない屈折率導波型
レーザに改良することが考えられる。この考え方
をもとに考案された半導体レーザが、第5図に示
すようなものである。すなわち、電流阻止層5は
電流阻止効果を得るために残すもの、この層より
も屈折効率の小さいクラツド層4を充分厚くする
ことによつて、屈折率が高く且つレーザ光を吸収
する電流阻止層5にまで光が滲み出すのを防ぐ変
りにストライプ状溝部分には、クラツド層4より
もわずかに屈折率高く、かつ、レーザ光を吸収し
ない被覆層6を設けたものである。この構造で
は、活性層3に導波された光は、ストライプ直下
部分では屈折率の大きい被覆層6を感じる一方、
ストライプの両側では屈折率の小さい層を感じ、
結果としてストライプの内側・外側では実効屈折
率の実数部分に差が生じ、屈折率導波効果によつ
て光がガイドされることになる。
In view of the above-mentioned drawbacks of the loss guide structure, in order to achieve a lower threshold value, it may be possible to improve the laser to a refractive index guided laser that does not need to pay the penalty of such loss. A semiconductor laser devised based on this idea is shown in FIG. That is, the current blocking layer 5 is left to obtain a current blocking effect, and by making the cladding layer 4, which has a lower refractive efficiency than this layer, sufficiently thick, a current blocking layer that has a high refractive index and absorbs laser light is formed. In order to prevent light from seeping out to the laser beam 5, a coating layer 6 having a slightly higher refractive index than the cladding layer 4 and not absorbing laser light is provided in the striped groove portion. In this structure, the light guided to the active layer 3 senses the coating layer 6 with a high refractive index directly below the stripe, while
On both sides of the stripe, a layer with a low refractive index is felt,
As a result, a difference occurs in the real part of the effective refractive index between the inside and outside of the stripe, and light is guided by the refractive index waveguide effect.

ところが、第5図に示すレーザは、意に反して
低しきい値が達成されないことがしばしば生じる
ことが判つてきた。そして、この原因が構造その
ものに内在したものであることも判つてきた。す
なわち、第5図の構造の場合、ストライプ状溝部
の両側では被覆層6にレーザ光が異常に洩れ出
し、これがこの種のレーザ特有の新たな損失とな
るためであることが判つた。この事情を第6図に
よつて示す。まず、p型・n型クラツド層2,4
が充分厚い場所の接合面に垂直方向のモードの実
効屈折率をn eff°とし、被覆層6の屈折率nは
n>n eff°の関係があるとする。ところでP−
クラツド層の厚みの充分薄い場所では、活性層3
に導波された光は被覆層6の高い屈折率を感じ、
この時の導波モードのn effn eff°より大きいあ
る値となる。そして、この状態でP−クラツド層
の厚みを仮想的に厚くしてゆくと、活性層3に導
波された光は被覆層6を感じなくなるためn
effは小さくなりn eff°にだんだん近づくことに
なる。そしてさらに被覆層6が遠ざかると、n
eff°は被覆層6のnよりも小さくなる。こうした
導波モードのn eff°よりも屈折率の大きい層が
比較的近接して存在すると、それ迄活性層3に導
波されていた光が被覆層6の方に滲み出し、活性
層3から散逸してしまう事態が生じる。こうした
現象が、被覆層6が活性層3に近い場合に起こら
ず、ある適当な距離離れたところで発生する点が
問題で第2図のレーザの場合にはストライプ溝部
では光が活性層に導波されていても、ストライプ
溝部両側では光が被覆層6に逃げだすという現象
となつて現われている。以上のような導波路光が
ストライプ両側で、散逸してしまう現象は、この
種のレーザの端面を赤外顕微鏡で観察したとき、
活性層上部のストライプ両側部分で放射状の輝点
が見出されることからも明らかである。ストライ
プ両側部分でもn eff>nの関係が常に満たさ
れるようにするためには、被覆層6の屈折率nを
n eff°>nの関係が満たされるよう充分小さく
選べば良い。しかしながら、これでは、ストライ
プ直下の領域で実効屈折率を大きくすることが逆
に難しくなるという欠点が生じる。
However, it has been found that the laser shown in FIG. 5 often fails to achieve an unexpectedly low threshold value. It has also become clear that the cause of this is inherent in the structure itself. That is, in the case of the structure shown in FIG. 5, it has been found that the laser light abnormally leaks into the coating layer 6 on both sides of the striped groove, and this causes a new loss peculiar to this type of laser. This situation is illustrated in FIG. First, p-type/n-type cladding layers 2 and 4
It is assumed that the effective refractive index of the mode perpendicular to the bonded surface at a location where is sufficiently thick is n eff°, and that the refractive index n of the coating layer 6 has a relationship of n>n eff°. By the way, P-
In places where the thickness of the cladding layer is sufficiently thin, the active layer 3
The light guided by the coating layer 6 senses the high refractive index of the coating layer 6,
At this time, it becomes a certain value larger than n effn eff° of the waveguide mode. If the thickness of the P-cladding layer is virtually increased in this state, the light guided to the active layer 3 will no longer feel the coating layer 6, so that n
eff becomes smaller and gradually approaches n eff°. Then, as the coating layer 6 moves further away, n
eff° is smaller than n of the covering layer 6. When such a layer with a refractive index larger than n eff degree of the waveguide mode exists relatively close to each other, light that has been guided to the active layer 3 leaks toward the coating layer 6, and the light that has been guided to the active layer 3 leaks out from the active layer 3. A situation arises in which it is dissipated. The problem is that this phenomenon does not occur when the coating layer 6 is close to the active layer 3, but occurs at a certain distance away.In the case of the laser shown in Fig. 2, the light is guided to the active layer in the stripe groove. Even if the striped grooves are covered, a phenomenon occurs in which light escapes into the coating layer 6 on both sides of the striped groove portion. The phenomenon in which the waveguide light is dissipated on both sides of the stripe as described above can be seen when the end face of this type of laser is observed with an infrared microscope.
This is clear from the fact that radial bright spots are found on both sides of the stripe above the active layer. In order to always satisfy the relationship n eff > n even on both sides of the stripe, the refractive index n of the covering layer 6 should be selected to be sufficiently small so that the relationship n eff > n is satisfied. However, this has the disadvantage that it becomes difficult to increase the effective refractive index in the region immediately below the stripe.

以上のように第5図の構造のレーザでは、第1
図の構造のレーザにくらべ損失導波構造から屈折
率導波構造にした分しきい値電流は低下するが、
一方では新たな損失が生じているために第4図と
くらべ十分に低しきい値化することはできていな
かつた。
As described above, in the laser with the structure shown in Fig. 5, the first
Compared to the laser with the structure shown in the figure, the threshold current is lower by changing from the loss waveguide structure to the refractive index waveguide structure.
On the other hand, since a new loss occurred, the threshold value could not be lowered sufficiently compared to FIG. 4.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、実効屈折率差により作り付け
導波路効果を確実に生じせしめることができ、低
しきい値化をはかり得る半導体レーザ装置を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can reliably produce a built-in waveguide effect due to an effective refractive index difference and can achieve a low threshold value.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、ストライプ直下における実効屈折率
がストライプ両側部のそれよりも十分大きく保持
しながらも被覆層への異常なしみ出しによる光の
損失を極力抑えたレーザを提供せんことを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser in which the effective refractive index immediately below the stripe is kept sufficiently larger than that on both sides of the stripe, while minimizing loss of light due to abnormal seepage into the coating layer.

すなわち本発明は、活性層に対し基板と反対側
のクラツド層上に外クラツド層とは導電型の異な
る層がストライプ状部分を除いて形成され、且つ
この上に上記クラツド層と同じ導電型の被覆層が
形成され電流狭窄効果及び作り付け導波路効果を
有するヘテロ接合型半導体レーザ装置において、
前記被覆層は少なくとも2層に形成され、前記活
性層に近い方の第1の被覆層は前記クラツド層よ
りも屈折率が大きい層であつて、且つ、ストライ
プ状溝部側面を除いて形成されたものであり第1
の被覆層より上記活性層に遠い方の第2の被覆層
は第1の被覆層よりも屈折率が小さくなるように
されたものである。
That is, in the present invention, a layer having a conductivity type different from that of the outer cladding layer is formed on the cladding layer on the side opposite to the substrate with respect to the active layer, excluding the striped portion, and a layer having the same conductivity type as the cladding layer is formed on this layer. In a heterojunction semiconductor laser device in which a coating layer is formed and has a current confinement effect and a built-in waveguide effect,
The covering layer is formed in at least two layers, and the first covering layer closer to the active layer has a higher refractive index than the cladding layer, and is formed excluding the side surfaces of the striped groove. The first thing
The second coating layer, which is farther from the active layer than the coating layer, has a refractive index smaller than that of the first coating layer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ストライプ状溝部に埋め込む
層を高屈折率層と低屈折層の少くとも2層とする
ことにより、ストライプ状溝部に滲み出した光が
光屈折率層を感じ、接合面に水平方向に実効屈折
率分布を生ずることになる。ここにおいて被覆層
の低屈折層の屈折率nを前述した活性層に導波さ
れたモードの実効屈折率n eff°に充分近い値と
するかもしくはn effよりも小さい値とするな
らばストライプ状溝部側面直下の領域において
も、前述した議論に基づき活性層に導波された光
が被覆層側へ逸散することは生じえない。また被
覆層の高屈折層の屈折率を充分大きくするか若し
くは充分厚くすることによつてストライプ状溝部
直下にモードを閉じ込めるに必要とされる実効屈
折率層が存在しないがゆえに、仮に高屈折層の屈
折率を充分大きくとつたとしても、従来のレーザ
のように被覆された光が散逸することは起り得な
い。したがつて本発明のレーザでは過剰閾値電流
増加を極力抑えることができ、屈折率導波型レー
ザによる低閾値化を充分達成できるようになつ
た。
According to the present invention, by using at least two layers, a high refractive index layer and a low refractive index layer, to be buried in the striped grooves, the light seeping into the striped grooves senses the light refractive index layer, and the bonding surface This results in an effective refractive index distribution in the horizontal direction. Here, if the refractive index n of the low refractive layer of the coating layer is set to a value sufficiently close to the effective refractive index n eff° of the mode waveguided in the active layer, or if it is set to a value smaller than n eff , it is necessary to form a stripe shape. Even in the area immediately below the side surface of the groove, based on the above discussion, the light guided by the active layer will not dissipate toward the coating layer. Furthermore, by making the refractive index of the high refractive layer of the coating layer sufficiently large or sufficiently thick, there is no effective refractive index layer required to confine the mode directly under the striped groove. Even if the refractive index of the laser is made sufficiently large, the coated light cannot be dissipated as in conventional lasers. Therefore, in the laser of the present invention, excessive increase in threshold current can be suppressed as much as possible, and it has become possible to sufficiently achieve a low threshold value using a refractive index guided laser.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザ概略構造を示す断面図である。図中21はN−
GaAs基板、22はN−Ga0.65Al0.35Asクラツド
層、23はGa092Al008As活性層、24は−Ga0.65
Al0.35Asクラツド層、25はN−GaAs電流阻止
層、26はP−Ga0.7Al0.3As第1被覆層、27は
P−Ga0.65Al0.35As第2被覆層、28はP−
GaASコンタクト層、29,30は金属電極層を
それぞれ示している。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. 21 in the figure is N-
GaAs substrate, 22 is N-Ga 0.65 Al 0.35 As cladding layer, 23 is Ga 092 Al 008 As active layer, 24 is -Ga 0.65
Al 0.35 As cladding layer, 25 N-GaAs current blocking layer, 26 P-Ga 0.7 Al 0.3 As first covering layer, 27 P-Ga 0.65 Al 0.35 As second covering layer, 28 P-
The GaAS contact layer, 29 and 30 indicate metal electrode layers, respectively.

上記構造のレーザは、第2図a〜cに示す工程
によつて実現される。まず、第5図aに示す如
く、面方位100のN−GaAs基板21(Siドー
プ1×1018cm-3)上に、厚さ1.5〔μm〕のN−
Ga0.65Al0.35Asクラツド層22、(Seドープ1×
1017cm-3)、厚さ0.08〔μm〕のアンドープGa0.92
Al0.08As活性層23、厚さ1.5〔μm〕のP−
Ga0.65Al0.35Asクラツド層24(Znドープ7×
1018cm-3)及び厚さ1〔μm〕のN−GaAs電流阻
止を層(異種層)25(Seドープ5×1018cm-3
を順次成長した。この第1回目の結晶成長には
MOCVD法を用い、成長条件は基板温度750
〔℃〕、V/=20、キヤリアガス(H2)の流量
〜10〔/min〕、原料はトリメチルガリウム
(TMG:(CH)3Ga)、トリメチルアルミニウム
(TMA:(CH33Al)、アルシン(AsH3)、p−
ドーパント:ジエチル亜鉛(DEZ:(C2H52Zn)、
n−ドーパント:セレン化水素(H2Se)で、成
長速度は0.25〔μm/min〕であつた。なお、第
1回目の結晶成長では必ずしもMO−CVD法を
用いる必要がはないが、大面積で均一性の良い結
晶成長が可能なMO−CMD法を用いることは、
量産化を考えた場合LPE法に比べて有利である。
The laser having the above structure is realized by the steps shown in FIGS. 2a to 2c. First, as shown in FIG. 5a , a 1.5 [ μm ] thick N-
Ga 0.65 Al 0.35 As cladding layer 22, (Se doped 1×
10 17 cm -3 ), undoped Ga 0.92 with a thickness of 0.08 [μm]
Al 0.08 As active layer 23, 1.5 [μm] thick P-
Ga 0.65 Al 0.35 As clad layer 24 (Zn doped 7×
10 18 cm -3 ) and 1 μm thick N-GaAs current blocking layer (heterogeneous layer) 25 (Se doped 5×10 18 cm -3 )
grew sequentially. In this first crystal growth,
Using MOCVD method, growth conditions are substrate temperature 750
[°C], V/=20, carrier gas (H 2 ) flow rate ~10 [/min], raw materials are trimethyl gallium (TMG: (CH) 3 Ga), trimethyl aluminum (TMA: (CH 3 ) 3 Al), Arsine (AsH 3 ), p-
Dopant: diethyl zinc (DEZ: (C 2 H 5 ) 2 Zn),
The n-dopant was hydrogen selenide (H 2 Se), and the growth rate was 0.25 [μm/min]. Although it is not necessarily necessary to use the MO-CVD method for the first crystal growth, it is possible to use the MO-CMD method, which allows crystal growth with good uniformity over a large area.
It is advantageous compared to the LPE method when considering mass production.

次に、第2図bに示す如く電流阻止層25上に
フオトレジスト31を塗布し、該レジスト31に
幅3〔μm〕のストライプ状窓を形成し、これを
マスクとして電流阻止層25を選択エツチング
し、さらにクラツド層24を途中までエツチング
してストライプ状の溝32を形成した。次いで、
レジスト31を除去し表面洗浄処理を施したの
ち、第2回目の結晶成長をMOCVD法で行つた。
すなわち、第6図cに示す如く全面に厚さ0.3〔μ
m〕P−Ga0.07Al0.03As第1被覆層26、P−
Ga0.65Al0.35As第2被覆層27及びP−GaAs被覆
層(Znドープ5×1018cm-3)28を成長形成し
た。
Next, as shown in FIG. 2b, a photoresist 31 is applied on the current blocking layer 25, a striped window with a width of 3 [μm] is formed in the resist 31, and the current blocking layer 25 is selected using this as a mask. Then, the cladding layer 24 was further etched halfway to form striped grooves 32. Then,
After removing the resist 31 and performing surface cleaning treatment, a second crystal growth was performed using the MOCVD method.
That is, as shown in Figure 6c, the entire surface is coated with a thickness of 0.3 [μ
m] P-Ga 0.07 Al 0.03 As first coating layer 26, P-
A Ga 0.65 Al 0.35 As second covering layer 27 and a P-GaAs covering layer (Zn doped 5×10 18 cm -3 ) 28 were grown.

ところでストライプ状溝32は面方位100
GaAs基板平方晶を用いたときには通称逆メサ方
向に形成する必要がある。逆メサ方向とは酸化剤
を含む硫酸素エツチヤント等の面異方性の強いエ
ツチヤントを用い、フオトレジスト等をマスクと
してメサを形成したとき、上方にゆくに従い幅が
狭くなるメサが形成される{011}に等価な方向、
すなわち順メサ方向に対し直交する{011}に等
価な面方位のことである。ストライプ状溝をいわ
ゆる逆メサ方向に選びMOCVD法により成長を
行うと、溝部底部の100面には成長が進むが溝
部側面にはほとんど成長が行なわれない。
MOCVD成長とおけるこの現象は比較的良く知
られた事実である。これは、ストライプ状溝をい
わゆる順メサ方向に選びMOCVD成長を行つた
場合には溝部低部のみならず溝部側面にも同じよ
うに成長するのと好対照である。本発明の構造は
100面方位基板を用いた場合には逆メサ方向に
選ぶことによつて実現できる。これ以降は通常の
電極付け工程によりコンタクト層28上にCr−
Au電極層29を、基板21下面にAu−Ge電極
30を被着して前記第1図に示す構造を得た。
By the way, the striped groove 32 has a plane orientation of 100.
When a square crystal GaAs substrate is used, it is necessary to form it in the so-called reverse mesa direction. In the reverse mesa direction, when a mesa is formed using an etchant with strong surface anisotropy such as a sulfuric acid etchant containing an oxidizing agent and a mask such as photoresist, a mesa whose width becomes narrower toward the top is formed. 011},
In other words, it is a surface orientation equivalent to {011} that is orthogonal to the forward mesa direction. When striped grooves are selected in the so-called reverse mesa direction and grown using the MOCVD method, growth progresses on the 100 planes at the bottom of the groove, but almost no growth occurs on the sides of the groove.
This phenomenon in MOCVD growth is a relatively well-known fact. This is in sharp contrast to when striped grooves are selected in the so-called forward mesa direction and MOCVD growth is performed, in which growth occurs not only at the bottom of the groove but also on the side surfaces of the groove. The structure of the present invention can be realized by selecting the reverse mesa direction when a 100-plane orientation substrate is used. After this, Cr-
The structure shown in FIG. 1 was obtained by depositing an Au electrode layer 29 and an Au--Ge electrode 30 on the lower surface of the substrate 21.

かくして得られた試料をへき開により共振器長
250〔μm〕のフアブリペロー型レーザに切り出し
た素子の特性は、しきい値電流35〔mA〕と低く、
微分・量子効率も50〔%〕と良好であつた。また、
出力12〔mW〕以上までキンクのない線形成の良
い電流−光出力特性が得られた。また、レーザ端
面より放射されたレーザ光ビームの接合面に水平
方向、垂直方向のビームウエストは端面に一致し
ており、屈折率ガイドが充分におこなわれている
ことが確認できた。
The resonator length is determined by cleaving the sample thus obtained.
The characteristics of the element cut into a 250 [μm] Fabry-Perot laser are as low as a threshold current of 35 [mA].
The differential and quantum efficiency were also good at 50%. Also,
Good current-light output characteristics with no kinks and good line formation were obtained up to an output of 12 [mW] or more. Furthermore, the beam waist of the laser beam emitted from the laser end face in the horizontal and vertical directions coincided with the end face, confirming that the refractive index guide was sufficiently performed.

第3図は他の実施例に係わる半導体レーザの概
略構造を示す断面図である。なお、第1図と同一
部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。この実施例が先に説明した実施例と異なる
点は、前記異種層を2層にしたことにある。すな
わち、p−GaAlAsクラツド層24とn−GaAs
第1異種層25との間にn−Ga0.04Al0.6As第2異
種層25aが挿入されている。これはストライプ
両側の領域における活性層23に導波されたモー
ドの実効屈折率を小さくすることに寄与する。し
たがつて、第1被覆層26の効果とあいまつて、
ストライプ直下に大きな実効屈折率分布を生じせ
しめることができる。実際には、単一基本横モー
ド発振を安定に得るための実効屈折率差は適当量
あれば良く、大きすぎても高次横モードを発振さ
せる原因となつて好ましいことではなく、実効屈
折率差を大きくとることができるようになる利点
はストライプ直下のp−クラツド層の厚みを厚く
し、工程の歩留り、信頼性の確保等に振り向ける
ようにするのが良い。第2種異種層25aを導入
したことによる他のメリツトは第1図の実施例で
のp−クラツド層24を通して広がる無効電流成
分を、p−クラツド層24が薄くなる分だけ少な
くすることができる点である。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to another embodiment. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. This embodiment differs from the previously described embodiments in that there are two different layers. That is, the p-GaAlAs cladding layer 24 and the n-GaAs
A second heterogeneous layer 25 a of n-Ga 0.04 Al 0.6 As is inserted between the first heterogeneous layer 25 . This contributes to reducing the effective refractive index of the mode guided by the active layer 23 in the regions on both sides of the stripe. Therefore, together with the effect of the first coating layer 26,
A large effective refractive index distribution can be generated directly below the stripe. In reality, in order to stably obtain single fundamental transverse mode oscillation, an appropriate amount of effective refractive index difference is sufficient. The advantage of being able to make a large difference is to increase the thickness of the p-cladding layer directly under the stripe, which can be used to ensure process yield and reliability. Another advantage of introducing the second heterogeneous layer 25a is that the reactive current component that spreads through the p-clad layer 24 in the embodiment of FIG. 1 can be reduced by the thickness of the p-clad layer 24. It is a point.

なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。例えば構成材料としてはGaAlAs
に限るものではなくInGaAsPやAlGaInP等の他
の化合物半導体材料を用いてもよい。さらに、結
晶成長法としてMOCVD法のかわりにMBE法を
用いることも可能である。また、基板としてP型
基板を用い、各層の導電型を逆にすることも可能
である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the constituent material is GaAlAs
The material is not limited to , and other compound semiconductor materials such as InGaAsP and AlGaInP may be used. Furthermore, it is also possible to use the MBE method instead of the MOCVD method as a crystal growth method. It is also possible to use a P-type substrate as the substrate and reverse the conductivity type of each layer. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

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

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザの概略構造を示す概面図、第2図a〜cは上記
実施例レーザの製造工程を示す断面図、第3図は
他の実施例の概略構造を示す断面図、第4図は従
来の半導体レーザの概略構造を示す断面図、第5
図はストライプ状の実効屈折率差を大きくした半
導体レーザの概略構造を示す断面図、第6図は第
5図に示すレーザの導波路特性を示す模式図であ
る。 21……n−GaAs基板、22……n−Ga0.65
Al0.35Asクラツド層、23……Ga0.92Al0.08As活
性層、24……p−Ga0.65Al0.35Asクラツド層、
25……n−GaAs電流阻止層(異種層)、26
……p−Ga0.3Al0.2As第1被覆層、27……p−
Ga0.65Al0.35As第2被覆層、28……p−GaAsコ
ンタクト層、29,30……電極、31……レジ
スト、32……ストライプ状溝。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 a to c are sectional views showing the manufacturing process of the laser of the above embodiment, and FIG. 3 is another embodiment. FIG. 4 is a sectional view showing the schematic structure of a conventional semiconductor laser.
The figure is a cross-sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser with a large striped effective refractive index difference, and FIG. 6 is a schematic diagram showing waveguide characteristics of the laser shown in FIG. 5. 21...n-GaAs substrate, 22...n-Ga 0.65
Al 0.35 As clad layer, 23...Ga 0.92 Al 0.08 As active layer, 24...p-Ga 0.65 Al 0.35 As clad layer,
25...n-GaAs current blocking layer (different layer), 26
...p-Ga 0.3 Al 0.2 As first coating layer, 27...p-
Ga 0.65 Al 0.35 As second coating layer, 28... p-GaAs contact layer, 29, 30... electrode, 31... resist, 32... striped groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 活性層に対し基板と反対側のクラツド層上に
該クラツド層とは導電型の異なる異種層をストラ
イプ状部分を除いて形成し、且つこの上に上記ク
ラツド層と同じ導電型の被覆層を形成して電流狭
窄効果及び作り付け導波路効果を持たせたヘテロ
接合型半導体レーザ装置において、前記被覆層は
少なくとも2層に形成され、前記活性層に近い方
の第1の被覆層は前記クラツド層よりも屈折率が
大きい層であつて、且つ、ストライプ状溝部側面
を除いて形成されたものであり、第1の被覆層よ
り上記活性層に遠い方の第2の被覆層は第1の被
覆層より屈折率が小さいものであることを特徴と
する半導体レーザ装置。 2 前記クラツド層は、前記ストライプ状部分に
対応する溝がその途中まで形成されたものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体レーザ装置。
[Scope of Claims] 1. A different type of layer having a conductivity type different from that of the cladding layer is formed on the opposite side of the active layer from the substrate, excluding the striped portion, and a layer having the same conductivity as the above cladding layer is formed on the cladding layer on the side opposite to the substrate. In a heterojunction semiconductor laser device in which a conductive coating layer is formed to have a current confinement effect and a built-in waveguide effect, the coating layer is formed in at least two layers, the first one being closer to the active layer. The covering layer is a layer having a higher refractive index than the cladding layer, and is formed excluding the side surfaces of the striped groove, and the second covering layer is farther from the active layer than the first covering layer. A semiconductor laser device characterized in that the layer has a refractive index smaller than that of the first coating layer. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the cladding layer has grooves formed halfway therein to correspond to the striped portions.
JP59201502A 1984-09-28 1984-09-28 Semiconductor laser device Granted JPS6180881A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59201502A JPS6180881A (en) 1984-09-28 1984-09-28 Semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59201502A JPS6180881A (en) 1984-09-28 1984-09-28 Semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6180881A JPS6180881A (en) 1986-04-24
JPH0568873B2 true JPH0568873B2 (en) 1993-09-29

Family

ID=16442114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59201502A Granted JPS6180881A (en) 1984-09-28 1984-09-28 Semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6180881A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2743540B2 (en) * 1989-12-26 1998-04-22 松下電器産業株式会社 Semiconductor laser and method of manufacturing the same
US5114877A (en) * 1991-01-08 1992-05-19 Xerox Corporation Method of fabricating quantum wire semiconductor laser via photo induced evaporation enhancement during in situ epitaxial growth
US5138625A (en) * 1991-01-08 1992-08-11 Xerox Corporation Quantum wire semiconductor laser

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM256012U (en) * 2004-03-04 2005-01-21 Carry Computer Eng Co Ltd USB connector with card detector
JP2009059052A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Seiko Instruments Inc Portable electronic equipment
US7771202B2 (en) * 2008-01-07 2010-08-10 Einam Yitzhak Amotz Apparatus for transferring alternating current electrical power
JP2011113727A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Sharp Corp Dc power supply device, dc power supply method, dc power supply receptacle, dc power supply plug, and combination of dc power supply plug and dc power supply receptacle
KR101204510B1 (en) * 2012-07-09 2012-11-26 (주)에스피에스 Charging device for mobile phone

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6180881A (en) 1986-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4635268A (en) Semiconductor laser device having a double heterojunction structure
JPH0118590B2 (en)
JP3484394B2 (en) Optical semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH07162086A (en) Manufacture of semiconductor laser
JP2997573B2 (en) Semiconductor laser device
US4691321A (en) Semiconductor laser device having current confining and built-in waveguide structure
US4365336A (en) Terraced substrate semiconductor laser
JPH0518473B2 (en)
JPH0568873B2 (en)
JPS603178A (en) Semiconductor laser device
US5917846A (en) Optical Semiconductor device with carrier recombination layer
JPS6349396B2 (en)
JPH07254750A (en) Semiconductor laser
JP2000353849A (en) Optical semiconductor device and its manufacture
JPH0644661B2 (en) Semiconductor laser device
JP2759275B2 (en) Light emitting diode and method of manufacturing the same
JPS6362292A (en) Semiconductor laser device and manufacture thereof
JPS6352479B2 (en)
JPH0766992B2 (en) AlGaInP semiconductor laser and manufacturing method thereof
JPH0574957B2 (en)
JPH09214058A (en) Semiconductor laser device
JPS621290A (en) Hetero-junction type semiconductor laser
JPS61253882A (en) Semiconductor laser device
JP2908480B2 (en) Semiconductor laser device
JPS6234473Y2 (en)