JPH06104534A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH06104534A JPH06104534A JP25251592A JP25251592A JPH06104534A JP H06104534 A JPH06104534 A JP H06104534A JP 25251592 A JP25251592 A JP 25251592A JP 25251592 A JP25251592 A JP 25251592A JP H06104534 A JPH06104534 A JP H06104534A
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- laser device
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
- G07C3/02—Registering or indicating working or idle time only
- G07C3/04—Registering or indicating working or idle time only using counting means or digital clocks
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子
の特性の改善、特に閾値電流の低減及び温度特性の向上
を図ったものである。 【構成】 歪量子井戸活性層の量子障壁層１５の膜厚
を、導入した格子歪が各量子井戸層１４内に十分閉じ込
められるように、量子井戸層１４の格子歪量及び量子井
戸層数に応じて５ｎｍから３０ｎｍの範囲で設定する。 【効果】 量子障壁層の膜厚が、格子歪を量子井戸内に
十分閉じ込められるように厚く設定してあるので、歪量
を大きくした場合あるいは量子井戸層数を増大させた場
合でも、導入した格子歪が量子障壁層を介して緩和する
ことがなく、所望の格子歪の効果が得られ、また歪量子
井戸活性層の結晶性を劣化させることも無い。
の特性の改善、特に閾値電流の低減及び温度特性の向上
を図ったものである。 【構成】 歪量子井戸活性層の量子障壁層１５の膜厚
を、導入した格子歪が各量子井戸層１４内に十分閉じ込
められるように、量子井戸層１４の格子歪量及び量子井
戸層数に応じて５ｎｍから３０ｎｍの範囲で設定する。 【効果】 量子障壁層の膜厚が、格子歪を量子井戸内に
十分閉じ込められるように厚く設定してあるので、歪量
を大きくした場合あるいは量子井戸層数を増大させた場
合でも、導入した格子歪が量子障壁層を介して緩和する
ことがなく、所望の格子歪の効果が得られ、また歪量子
井戸活性層の結晶性を劣化させることも無い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は活性層に歪多重量子井戸
構造を用いたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子に関す
る。
構造を用いたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の歪多重量子井戸活性層を持つＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、春季第３９回応用物
理学会学術講演会予稿集ｐ．９３０（１９９２）に論じ
られているように量子井戸層の格子歪量が０．６５％以
下、層数は４層以下で、量子障壁層の膜厚は８ｎｍ以下
となっている。
ＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、春季第３９回応用物
理学会学術講演会予稿集ｐ．９３０（１９９２）に論じ
られているように量子井戸層の格子歪量が０．６５％以
下、層数は４層以下で、量子障壁層の膜厚は８ｎｍ以下
となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このとき、格子歪の導
入による閾値電流の低減等のデバイス特性の向上の効果
をより大きく得るためには、量子井戸層に導入する歪量
をできるだけ大きくすることが効果的であり、また温度
特性の改善のためには量子井戸層数を増加させることが
効果的である。しかし、多重量子井戸構造の場合、ある
歪量に対して転位を導入すること無く結晶を成長できる
臨界膜厚が、歪層が単層の場合に比べて小さくなり、こ
の臨界膜厚の減少は井戸層数の増加と共に顕著になる。
従って、単に量子井戸層の組成を変えて格子歪量を大き
くしただけでは、多重量子井戸層全体で臨界膜厚を超え
て格子歪が量子障壁層を介して活性層全体に緩和して所
望の効果を得られないばかりか、結晶欠陥を導入して活
性層の結晶性を劣化させ、デバイス特性を低下させると
いう問題があった。
入による閾値電流の低減等のデバイス特性の向上の効果
をより大きく得るためには、量子井戸層に導入する歪量
をできるだけ大きくすることが効果的であり、また温度
特性の改善のためには量子井戸層数を増加させることが
効果的である。しかし、多重量子井戸構造の場合、ある
歪量に対して転位を導入すること無く結晶を成長できる
臨界膜厚が、歪層が単層の場合に比べて小さくなり、こ
の臨界膜厚の減少は井戸層数の増加と共に顕著になる。
従って、単に量子井戸層の組成を変えて格子歪量を大き
くしただけでは、多重量子井戸層全体で臨界膜厚を超え
て格子歪が量子障壁層を介して活性層全体に緩和して所
望の効果を得られないばかりか、結晶欠陥を導入して活
性層の結晶性を劣化させ、デバイス特性を低下させると
いう問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、各量子井戸層に導入した格子歪が各量子井戸層内
に閉じ込められるように、量子井戸層の格子歪量及び層
数に応じて量子障壁層の膜厚を十分厚くした。
めに、各量子井戸層に導入した格子歪が各量子井戸層内
に閉じ込められるように、量子井戸層の格子歪量及び層
数に応じて量子障壁層の膜厚を十分厚くした。
【０００５】
【作用】量子障壁層を十分厚くすることにより、量子井
戸に導入する格子歪量を大きくする、または量子井戸層
数を増加させる場合でも、各量子井戸層に導入した格子
歪が量子障壁層を介して活性層全体に緩和することが抑
制され、単一量子井戸に歪を導入したときと同様に、個
々の量子井戸層に格子歪を閉じ込めることができるた
め、歪によって本来期待できる効果を損うこと無く得る
ことができる。
戸に導入する格子歪量を大きくする、または量子井戸層
数を増加させる場合でも、各量子井戸層に導入した格子
歪が量子障壁層を介して活性層全体に緩和することが抑
制され、単一量子井戸に歪を導入したときと同様に、個
々の量子井戸層に格子歪を閉じ込めることができるた
め、歪によって本来期待できる効果を損うこと無く得る
ことができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例１を図１により説明す
る。本実施例はｎ型ＧａＡｓ（１００）ジャスト基板１
上にＭＯＣＶＤ法により成長温度７４０℃で、ｎ型Ｇａ
ＩｎＰバッファ層２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第一クラッド層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ
0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３とアンドープＧａＩ
ｎＰ量子井戸層１４及びアンドープ（Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層１５（Ａｌ組成ｘ＝
０．５５）からなる多重量子井戸活性層４、ｐ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第二クラッド層５、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎ
Ｐコンタクト層８を順次積層した後、ｐ型ＧａＩｎＰコ
ンタクト層８及びｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第三クラッド層７の一部をメサ型のリッジに残してｐ型
ＧａＩｎＰエッチングストップ層６までエッチングし、
残ったリッジの両側をｎ型ＧａＡｓブロック層９でメサ
と略同じ高さまで埋込み、さらにリッジ上のｐ型ＧａＩ
ｎＰコンタクト層８上及びｎ型ＧａＡｓブロック層９上
にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長したあと基板側
及び成長層側にそれぞれｎ電極１１及びｐ電極１２を設
けたものである。多重量子井戸活性層４は図２に示すよ
うに膜厚１５ｎｍの（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
光ガイド層１３、膜厚５ｎｍで格子歪量＋１．５％の４
層のＧａＩｎＰ量子井戸層１４及び膜厚１０ｎｍの（Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層１５からなっ
ている。（Ａｌ0.55Ｇａ 0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層
１５の膜厚を１０ｎｍと厚くすることによりＧａＩｎＰ
量子井戸層１４の格子歪量を＋１．５％まで増大させる
ことができた。この素子は２５℃で５ｍＷの出力時に波
長６８０ｎｍで発振し、従来の歪量が０．６５％程度の
同じ波長帯の素子と比べて、閾値電流を約３０％低減で
きた。
る。本実施例はｎ型ＧａＡｓ（１００）ジャスト基板１
上にＭＯＣＶＤ法により成長温度７４０℃で、ｎ型Ｇａ
ＩｎＰバッファ層２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第一クラッド層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ
0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３とアンドープＧａＩ
ｎＰ量子井戸層１４及びアンドープ（Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層１５（Ａｌ組成ｘ＝
０．５５）からなる多重量子井戸活性層４、ｐ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第二クラッド層５、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎ
Ｐコンタクト層８を順次積層した後、ｐ型ＧａＩｎＰコ
ンタクト層８及びｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第三クラッド層７の一部をメサ型のリッジに残してｐ型
ＧａＩｎＰエッチングストップ層６までエッチングし、
残ったリッジの両側をｎ型ＧａＡｓブロック層９でメサ
と略同じ高さまで埋込み、さらにリッジ上のｐ型ＧａＩ
ｎＰコンタクト層８上及びｎ型ＧａＡｓブロック層９上
にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長したあと基板側
及び成長層側にそれぞれｎ電極１１及びｐ電極１２を設
けたものである。多重量子井戸活性層４は図２に示すよ
うに膜厚１５ｎｍの（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
光ガイド層１３、膜厚５ｎｍで格子歪量＋１．５％の４
層のＧａＩｎＰ量子井戸層１４及び膜厚１０ｎｍの（Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層１５からなっ
ている。（Ａｌ0.55Ｇａ 0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層
１５の膜厚を１０ｎｍと厚くすることによりＧａＩｎＰ
量子井戸層１４の格子歪量を＋１．５％まで増大させる
ことができた。この素子は２５℃で５ｍＷの出力時に波
長６８０ｎｍで発振し、従来の歪量が０．６５％程度の
同じ波長帯の素子と比べて、閾値電流を約３０％低減で
きた。
【０００７】本発明の実施例２を図４及び図５により説
明する。本実施例は（１００）から〔０１１〕方向へ７
°傾いたｎ型ＧａＡｓオフ基板１０１上にＭＯＣＶＤ法
により成長温度７００℃で、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第一クラッド
層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光
ガイド層１３とアンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ
量子井戸層１１４及びアンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）
ＩｎＰ量子障壁層１１５からなる多重量子井戸活性層１
０４、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第二クラッ
ド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７、ｐ
型ＧａＩｎＰコンタクト層８を順次積層した後、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰコンタクト層８及びｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７の一部をメサ型のリッジ
に残してｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６までエ
ッチングし、残ったリッジの両側をｎ型ＧａＡｓブロッ
ク層９でリッジと略同じ高さまで埋込み、さらにリッジ
上のｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８上及びｎ型ＧａＡｓ
ブロック層９上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長
したあと基板側及び成長層側にそれぞれｎ電極１１及び
ｐ電極１２を設けたものである。多重量子井戸活性層１
０４は図４に示すように１５ｎｍの（Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３、膜厚８ｎｍで格
子歪量＋０．６％の７層の（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ
量子井戸層１１４及び膜厚８ｎｍで格子歪量−０．６％
の（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層１１５からな
っている。（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層１１
５の膜厚を８ｎｍと厚くし、（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）Ｉｎ
Ｐ量子井戸層１１４の歪と反対符号の格子歪を導入する
ことにより（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層１１
４の層数を７層まで増大させることができた。この素子
は、オフ基板を用いることでＡｌＧａＩｎＰ系の材料に
存在するオーダリングを抑制し、バンドギャップの縮小
を低減しており、またＡｌＧａＩｎＰ４元量子井戸を用
いることによりバンドギャップを増大させているので短
波長発振が得られ、２５℃で５ｍＷの出力時に波長６３
５ｎｍで発振した。（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井
戸層１１４の層数を増大させてキャリアの閉じ込めを向
上できた結果、温度特性を改善することができ、６３０
ｎｍ帯の発振波長をもつ素子では従来得られていなかっ
た１００℃以上の高温まで５ｍＷの出力が得られる素子
を実現できた。
明する。本実施例は（１００）から〔０１１〕方向へ７
°傾いたｎ型ＧａＡｓオフ基板１０１上にＭＯＣＶＤ法
により成長温度７００℃で、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第一クラッド
層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光
ガイド層１３とアンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ
量子井戸層１１４及びアンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）
ＩｎＰ量子障壁層１１５からなる多重量子井戸活性層１
０４、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第二クラッ
ド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７、ｐ
型ＧａＩｎＰコンタクト層８を順次積層した後、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰコンタクト層８及びｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７の一部をメサ型のリッジ
に残してｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６までエ
ッチングし、残ったリッジの両側をｎ型ＧａＡｓブロッ
ク層９でリッジと略同じ高さまで埋込み、さらにリッジ
上のｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８上及びｎ型ＧａＡｓ
ブロック層９上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長
したあと基板側及び成長層側にそれぞれｎ電極１１及び
ｐ電極１２を設けたものである。多重量子井戸活性層１
０４は図４に示すように１５ｎｍの（Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３、膜厚８ｎｍで格
子歪量＋０．６％の７層の（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ
量子井戸層１１４及び膜厚８ｎｍで格子歪量−０．６％
の（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層１１５からな
っている。（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層１１
５の膜厚を８ｎｍと厚くし、（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）Ｉｎ
Ｐ量子井戸層１１４の歪と反対符号の格子歪を導入する
ことにより（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層１１
４の層数を７層まで増大させることができた。この素子
は、オフ基板を用いることでＡｌＧａＩｎＰ系の材料に
存在するオーダリングを抑制し、バンドギャップの縮小
を低減しており、またＡｌＧａＩｎＰ４元量子井戸を用
いることによりバンドギャップを増大させているので短
波長発振が得られ、２５℃で５ｍＷの出力時に波長６３
５ｎｍで発振した。（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井
戸層１１４の層数を増大させてキャリアの閉じ込めを向
上できた結果、温度特性を改善することができ、６３０
ｎｍ帯の発振波長をもつ素子では従来得られていなかっ
た１００℃以上の高温まで５ｍＷの出力が得られる素子
を実現できた。
【０００８】本発明の実施例３を図５及び図６により説
明する。本実施例は（１００）から〔０１１〕方向へ１
５.８°傾いたｎ型ＧａＡｓ（５１１）Ａ基板２０１上
にＭＯＣＶＤ法により成長温度７００℃で、ｎ型ＧａＩ
ｎＰバッファ層２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第一クラッド層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３とアンドープ（Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４及びアンドープ（Ａｌ
0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層２１５からなる多重量
子井戸活性層２０４、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第二クラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングス
トップ層６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三
クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８を順次積
層した後、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８及びｐ型（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７の一部を
メサ型のリッジに残してｐ型ＧａＩｎＰエッチングスト
ップ層６までエッチングし、残ったリッジの両側をｎ型
ＧａＡｓブロック層９でリッジと略同じ高さまで埋込
み、さらにリッジ上のｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８上
及びｎ型ＧａＡｓブロック層９上にｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層１０を成長したあと基板側及び成長層側にそれぞ
れｎ電極１１及びｐ電極１２を設けたものである。図６
に示すように多重量子井戸活性層２０４は１５ｎｍの
（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３、膜
厚８ｎｍで格子歪量＋０．６％の７層の（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４及び膜厚８ｎｍで格子歪
量−０．６％の（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層
２１５からなっている。（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量
子障壁層２１４の膜厚を８ｎｍと厚くし、（Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４の歪と反対符号の格子
歪を導入することにより（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量
子井戸層２１４の層数を７層まで増大させることができ
た。この素子は、（５１１）Ａ基板を用いることでＡｌ
ＧａＩｎＰ系の材料に存在するオーダリングをほぼ完全
に抑制し、バンドギャップの縮小を解消しており、また
ＡｌＧａＩｎＰ４元量子井戸を用いることによりバンド
ギャップを増大させているので短波長発振が得られ、２
５℃で５ｍＷの出力時にＨｅ−Ｎｅガスレーザの発振波
長より短い波長６３１ｎｍで発振した。（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４の層数を増大させてキャ
リアの閉じ込めを向上できた結果、温度特性を改善する
ことができ、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザより短い発振波長を
もつ素子では従来得られていなかった８０℃以上の高温
まで５ｍＷの出力が得られる素子を実現できた。
明する。本実施例は（１００）から〔０１１〕方向へ１
５.８°傾いたｎ型ＧａＡｓ（５１１）Ａ基板２０１上
にＭＯＣＶＤ法により成長温度７００℃で、ｎ型ＧａＩ
ｎＰバッファ層２、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第一クラッド層３、アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３とアンドープ（Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４及びアンドープ（Ａｌ
0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層２１５からなる多重量
子井戸活性層２０４、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第二クラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングス
トップ層６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三
クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８を順次積
層した後、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８及びｐ型（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第三クラッド層７の一部を
メサ型のリッジに残してｐ型ＧａＩｎＰエッチングスト
ップ層６までエッチングし、残ったリッジの両側をｎ型
ＧａＡｓブロック層９でリッジと略同じ高さまで埋込
み、さらにリッジ上のｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層８上
及びｎ型ＧａＡｓブロック層９上にｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層１０を成長したあと基板側及び成長層側にそれぞ
れｎ電極１１及びｐ電極１２を設けたものである。図６
に示すように多重量子井戸活性層２０４は１５ｎｍの
（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１３、膜
厚８ｎｍで格子歪量＋０．６％の７層の（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４及び膜厚８ｎｍで格子歪
量−０．６％の（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量子障壁層
２１５からなっている。（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）ＩｎＰ量
子障壁層２１４の膜厚を８ｎｍと厚くし、（Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４の歪と反対符号の格子
歪を導入することにより（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量
子井戸層２１４の層数を７層まで増大させることができ
た。この素子は、（５１１）Ａ基板を用いることでＡｌ
ＧａＩｎＰ系の材料に存在するオーダリングをほぼ完全
に抑制し、バンドギャップの縮小を解消しており、また
ＡｌＧａＩｎＰ４元量子井戸を用いることによりバンド
ギャップを増大させているので短波長発振が得られ、２
５℃で５ｍＷの出力時にＨｅ−Ｎｅガスレーザの発振波
長より短い波長６３１ｎｍで発振した。（Ａｌ0.15Ｇａ
0.85）ＩｎＰ量子井戸層２１４の層数を増大させてキャ
リアの閉じ込めを向上できた結果、温度特性を改善する
ことができ、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザより短い発振波長を
もつ素子では従来得られていなかった８０℃以上の高温
まで５ｍＷの出力が得られる素子を実現できた。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、歪量を従来の３倍程度
まで大きくしても、また歪量子井戸層数を７層と増大さ
せても、量子障壁層が量子井戸層の格子歪を十分に各量
子井戸層内のみに閉じ込めることができ、格子歪の緩和
による歪効果の減少及び活性層の結晶性低下を防ぐこと
ができる。このため、期待される通り閾値電流の低減及
び温度特性の向上が図れる。
まで大きくしても、また歪量子井戸層数を７層と増大さ
せても、量子障壁層が量子井戸層の格子歪を十分に各量
子井戸層内のみに閉じ込めることができ、格子歪の緩和
による歪効果の減少及び活性層の結晶性低下を防ぐこと
ができる。このため、期待される通り閾値電流の低減及
び温度特性の向上が図れる。
【図１】本発明の第一の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の第一の実施例の活性層の構造を示す模
式図である。
式図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示す模式図である。
【図４】本発明の第二の実施例の活性層の構造を示す模
式図である。
式図である。
【図５】本発明の第三の実施例を示す模式図である。
【図６】本発明の第三の実施例の活性層の構造を示す図
である。
である。
１…ｎ型ＧａＡｓ（１００）ジャスト基板、２…ｎ型Ｇ
ａＩｎＰバッファ層、３…ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ第一クラッド層、４，１０４，２０４…多重
量子井戸活性層、５…ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第二クラッド層、６…ｐ型ＧａＩｎＰエッチング
ストップ層、７…ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第三クラッド層、８…ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層、９
…ｎ型ＧａＡｓブロック層、１０…ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層、１３…アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ光ガイド層、１４…アンドープＧａＩｎＰ量子
井戸層、１５，１１５，２１５…アンドープ（Ａｌ0.55
Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層、１１４，２１４…
アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層、１
０１…ｎ型ＧａＡｓ７°オフ基板、２０１…ｎ型ＧａＡ
ｓ（５１１）Ａ基板。
ａＩｎＰバッファ層、３…ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ第一クラッド層、４，１０４，２０４…多重
量子井戸活性層、５…ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ第二クラッド層、６…ｐ型ＧａＩｎＰエッチング
ストップ層、７…ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第三クラッド層、８…ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層、９
…ｎ型ＧａＡｓブロック層、１０…ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層、１３…アンドープ（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ光ガイド層、１４…アンドープＧａＩｎＰ量子
井戸層、１５，１１５，２１５…アンドープ（Ａｌ0.55
Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐ量子障壁層、１１４，２１４…
アンドープ（Ａｌ0.15Ｇａ0.85）ＩｎＰ量子井戸層、１
０１…ｎ型ＧａＡｓ７°オフ基板、２０１…ｎ型ＧａＡ
ｓ（５１１）Ａ基板。
Claims (6)
- 【請求項１】ＧａＡｓ基板上に有機金属気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法により形成された、活性層に多重量子井戸構
造（量子障壁層（Ａｌx1Ｇａ1-x1）y1Ｉｎ1-y1Ｐと量子
井戸層（Ａｌx2Ｇａ1-x2）y2Ｉｎ1-y2Ｐ（０≦ｘ2＜ｘ1
≦１，０＜ｙ1，ｙ2＜１）の周期構造からなる）を有
し、該多重量子井戸構造は該量子井戸層の格子定数が該
基板の格子定数より大きいか、または小さい歪多重量子
井戸構造となっているＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素
子において、格子歪量の絶対値が０．５％以上２．０％
以下であり、該量子障壁層の膜厚は格子歪が該量子障壁
層を通して緩和すること無く該量子井戸層内に閉じ込め
られるよう該量子井戸層の格子歪量及び層数に応じて５
ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲で十分厚く設定してあるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ素子におい
て、該量子井戸層の膜厚が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であ
ることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の半導体レーザ素子に
おいて、該量子井戸層の層数が２層以上２０層以下であ
ることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体
レーザ素子において、該基板の面方位が（１００）から
〔０１１〕方向に２度以上５５度以下傾いていることを
特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体
レーザ素子において、該量子障壁層に該量子井戸層の歪
と反対符号で、絶対値が略等しい格子歪が導入されてい
ることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体
レーザ素子において、結晶成長温度が６６０℃以上７８
０℃以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25251592A JPH06104534A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25251592A JPH06104534A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104534A true JPH06104534A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17238445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25251592A Pending JPH06104534A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104534A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995015022A1 (fr) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Element optique a semi-conducteur |
| JP2011054905A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| CN114300944A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 山东大学 | 一种高调制带宽的垂直腔面发射激光器 |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP25251592A patent/JPH06104534A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995015022A1 (fr) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Element optique a semi-conducteur |
| US5739543A (en) * | 1993-11-24 | 1998-04-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical semiconductive device with inplanar compressive strain |
| JP2011054905A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| WO2022137390A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| CN114300944A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 山东大学 | 一种高调制带宽的垂直腔面发射激光器 |
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