JPH0587157B2 - - Google Patents

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JPH0587157B2
JPH0587157B2 JP61271178A JP27117886A JPH0587157B2 JP H0587157 B2 JPH0587157 B2 JP H0587157B2 JP 61271178 A JP61271178 A JP 61271178A JP 27117886 A JP27117886 A JP 27117886A JP H0587157 B2 JPH0587157 B2 JP H0587157B2
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JP
Japan
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layer
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semiconductor laser
laser device
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JP61271178A
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JPS63124592A (ja
Inventor
Akiko Gomyo
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体レーザ装置に関する。
(従来の技術) 光情報処理用の光源として可視光半導体レーザ
装置はその重要性を増している。波長0.58〜
0.68μmの可視光半導体レーザ装置として活性層
に(AlxGa1-x0.5In0.5Pを、クラツド層に(Aly
Ga1-y0.5In0.5P(0x<y1)を用いたダブ
ルヘテロ構造レーザ装置が注目されている。従来
例を第2図に示す。n型GaAs基板201上に順
次厚さ1.0μmn型GaAsバツフア層202、厚さ
1.0μmn型(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pクラツド層20
3、厚さ0.2μmアンドープGa0.5In0.5P活性層20
4、厚さ1.0μmp型(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pクラツド
層205、厚さ1.0μmn型GaAs電流ブロツク層2
06、厚さ1.0μmP型GaAsキヤツプ層207が形
成されている。クラツド層のAl組成yを適当に
選ぶことにより、この従来例の様に活性層への注
入キヤリアおよび光の閉じ込みを充分に行なうこ
とができる。また、n型GaAs電流ブロツク層に
より電流狭窄を行うことができる(エレクトロニ
クス・レターズ(Elect.Lett.第21巻p.p.931−932
(1985))。上記の半導体レーザ装置において結晶
成長を有機金属気相成長法(MOVPE法)あるい
は分子線エピタキシヤル法(MBE法)によつて
行うが、該半導体レーザ装置の発振波長は680乃
至690nmである。また、発振波長の短波長化が実
用上強く望まれているが、発振波長の短波長化の
ために、Alを含む(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを活性層
に用いた従来例を第3図に示す。n型GaAs基板
301上に順次厚さ1.0μmn型GaAsバツフア層3
02、厚さ1.0μmn型(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pクラツ
ド層303、厚さ0.2μmアンドープ(Al0.1Ga0.9
0.5In0.5P活性層304、厚さ1.0μmp型(Al0.4
Ga0.60.5In0.5Pクラツド層305、厚さ1.0μmn型
GaAs電流ブロツク層306、厚さ1.0μmp型
GaAsキヤツプ層307が形成されている。第2
図の例と同様、クラツド層のAl組成yを適当に
選ぶことにより、活性層への注入キヤリアおよび
光の閉じ込めを充分に行える。また、n型GaAs
電流ブロツク層により電流狭窄を行える。(エレ
クトロニクス・レターズ(Elect.Lett.第21巻p.
p.1162−1163(1985))。上記の半導体結晶成長は
MOVPEあるいはMBE法により、上記による半
導体レーザ装置の発振波長は662nmである。活性
層にAlを含む4元混晶を用いた事により、活性
層にGa0.5In0.5Pを用いたレーザ装置の発振波長
よりも13nm乃至23nm発振波長が短くなつてい
る。
ところが、活性層に(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pの様
なAlを含む混晶を用いた場合、Al組成比xが大
きい程レーザ素子端面が酸化しやすい、高品質結
晶が得にくくなるなどの原因によつて、連続動作
させる閾値電流が上昇し、高信頼化が困難とな
る、高温動作が行えない、などの不都合が生じて
いた。従来技術は以上説明した様な欠点を有して
いる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、この様な従来の欠点を軽減
し、同一発振波長において、連続動作させる閾値
電流の低下および高信頼化、高温動作の可能な半
導体レーザ装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明はGaAs基板上に、(AlxGa1-x0.5In0.5
(0x<1)を活性層とし、(AlyGa1-y0.5In0.5
P(0x<y1)をクラツド層とするダブル
ヘテロ構造をもち、該活性層が不純物濃度が1×
1018cm-3以上であるp型あるいはn型結晶である
ことを特徴とする。
(作用) 本発明の作用を以下に説明する。(AluGa1-u0.
In0.5Pは通常MOVPE法あるいはMBE法により
成長されるが、上記の成長法で成長した場合、
(AluGa1-u0.5In0.5Pのエネルギーギヤツプは成長
時の温度、原料の族と族の比(/比)の
組み合わせ、あるいは不純物ドーピングにより、
組成一定のままで約60meV変化とする。不純物
濃度によるエネルギーギヤツプの変化を、p型ド
ーピングGa0.5In0.5Pを例にとつて第4図に示す。
成長温度700℃ではGa0.5In0.5Pのエネルギーギヤ
ツプは約1.91eVで正孔濃度依存性がないが、成
長温度650℃では正孔濃度p=1×1018cm-3未満
ではエネルギーギヤツプが約1.85eVで、p1
×1018cm-3以上ではエネルギーが約60meV高くな
り700℃の値と等しくなる。この様に、レーザ活
性層に不純物濃度1×1018cm-3以上エピタキシヤ
ル層を用いることにより、成長温度、/比の
組み合わせにかかわらず、同一組成におけるエネ
ルギーギヤツプの最大値を常に取ることができ
る。
従来技術の問題点で述べたように(AluGa1-u
vIn1-vP4元混晶はAl組成比uが大きくなる程エネ
ルギーギヤツプが大きくなり、活性層に用いた場
合発振波長が短くなるが結晶成長において高品質
膜が得にくくなる。そこである発振波長を得たい
場合、活性層の(AlxGa1-x0.5In0.5P層は同一発
振波長でAl組成比xが小さい程望ましいことが
わかる。
本発明のように、正孔濃度1×1018cm-3以上の
p型(AlxGa1-x0.5In0.5P層を活性層に用いるこ
とにより、従来MOVPE法あるいはMBE法で成
長した同一組成(Alx′Ga1-x′)0.5In0.5Pで15〜
20nm発振波長が短い半導体レーザ装置で得るこ
とができる。言い換えれば、ある発振波長を得た
い場合、活性層のAl組成比を従来よりも小さく
することができる。
(実施例) 可視光半導体レーザに本発明を適用した例を第
1図に示す。n型GaAs基板101上にMOVPE
法により厚さ1.0μmのn型GaAsバツフア層10
2、厚さ1.0μmのn型(Al0.4Ga0.60.5In0.5P層1
03、厚さ0.1μm、正孔濃度3×1018cm-3のGa0.5
In0.5P層104、厚さ1.0μmのp型(Al0.4Ga0.60.
In0.5P層105、厚さ1.0μmのn型GaAs電流ブ
ロツク層106、厚さ1.0μmp型GaAsキヤツプ層
107を形成する。さらにp電極108、n極1
09を形成する。本実施例におけるp型Ga0.5
In0.5Pを活性層に用いたレーザ装置の発振波長は
664nmであり、従来例で、活性層にアンドープ
(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを用いた場合の発振波長
662nmをほぼ等しく、しかも、活性層にまつたく
Alが含まれていない。従来例におけるAl組成比
0.1を活性層に用いたものの連続動作の発振閾値
電流密度は6〜7KA/cm2であつたが、本実施例
では同一発振波長の半導体レーザ装置の発振閾値
電流密度は従来例のアンドープGaInP層活性層の
場合と同様3KA/cm2と約2分の1に低減できた。
また、高信頼性、高温動作に関しても、従来例の
アンドープGaInP層を活性層に用いた場合と変わ
らなかつた。
(発明の効果) 以上述べた様に、本発明によれば発振波長を全
く変えず、むしろ短波長化できる状態で、連続動
作における発振閾値を下げることにより、高信頼
性、高温動作が達せられる半導体レーザ装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の、第2,3図は従来
例の半導体レーザ装置の断面図である。第4図は
本発明の作用を示す一例で、Ga0.5In0.5Pのエネ
ルギーギヤツプの正孔濃度依存性を示す図であ
る。横軸は正孔濃度、縦軸はエネルギーギヤツプ
である。 101,201,301……n−GaAs基板、
102,202,302……n−GaAsバツフア
層、103,203,303……n−(Al0.4
Ga0.60.5n0.5P層、104……p型Ga0.5In0.5P層、
105,205,305……p−(Al0.4Ga0.50.5
In0.5P層、106,206,306……n型
GaAs層、107,207,307……p型
GaAs層、108……p型電極、109……n電
極、204……アンドープGa0.5In0.5P層、30
4……アンドープ(Al0.1Ga0.90.5In0.5P層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 GaAs基板上に、Ga0.5In0.5Pまたは(Alx
    Ga1-x0.5In0.5P(0x<1)を活性層とし、
    (AlyGa1-y0.5In0.5P(0x<y1)または
    Al0.5In0.5Pをクラツド層とするダブルヘテロ構造
    をもち、該活性層の不純物濃度が1×1018cm-3
    上であるp型あるいはn型結晶であることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
JP27117886A 1986-11-14 1986-11-14 半導体レ−ザ装置 Granted JPS63124592A (ja)

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JPH01286480A (ja) * 1988-05-13 1989-11-17 Toshiba Corp 可視光発光素子
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JPS61207090A (ja) * 1985-03-12 1986-09-13 Fujitsu Ltd 半導体発光装置

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