JPH06112584A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH06112584A JPH06112584A JP28064092A JP28064092A JPH06112584A JP H06112584 A JPH06112584 A JP H06112584A JP 28064092 A JP28064092 A JP 28064092A JP 28064092 A JP28064092 A JP 28064092A JP H06112584 A JPH06112584 A JP H06112584A
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- Japan
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- electrode
- semiconductor laser
- current
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製作が容易で、端面破壊最大光出力が大きい
半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に活性層５を含むダブルヘテ
ロ構造と電極９を積層し、電極９から活性層５への電流
注入領域を設けた半導体レーザ素子において、電流注入
領域の反射端面近傍に、該電流注入領域内において相対
的に高い立ち上がり電圧を有する金属９と半導体７のシ
ョットキー接合を設け、反射端面近傍における注入電流
密度を低減する。
半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に活性層５を含むダブルヘテ
ロ構造と電極９を積層し、電極９から活性層５への電流
注入領域を設けた半導体レーザ素子において、電流注入
領域の反射端面近傍に、該電流注入領域内において相対
的に高い立ち上がり電圧を有する金属９と半導体７のシ
ョットキー接合を設け、反射端面近傍における注入電流
密度を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力駆動の半導体レ
ーザ素子に関する。
ーザ素子に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、ＧａＡｓ系半導体レーザ素子の用途
拡大にともない、高出力駆動という要求が高まってい
る。ところで、半導体レーザ素子の光出力を増大させて
いくと、そのレーザ端面には、瞬時に劣化する光学損傷
や長時間動作させた時に起こる端面腐食が観察される。
これは、端面温度の上昇→バンドギャップの縮小→光吸
収→再結合電流→端面温度の上昇という現象のサイクル
を繰り返すことが原因と考えられている。そこで、半導
体レーザ素子のレーザ端面におけるこのような現象を抑
制するために、レーザ端面に次のような手段を施すこと
が検討されている。即ち、 １）レーザ端面にバンドギャップを拡大する部分を設
け、光吸収を防いで、光学損傷を防止する。 ２）レーザ端面近傍に電流の非注入構造部、例えば、ｎ
ｐｎ若しくはｐｎｐ構造を設け、電流注入による温度上
昇を防ぎ、端面腐食を防止する。
拡大にともない、高出力駆動という要求が高まってい
る。ところで、半導体レーザ素子の光出力を増大させて
いくと、そのレーザ端面には、瞬時に劣化する光学損傷
や長時間動作させた時に起こる端面腐食が観察される。
これは、端面温度の上昇→バンドギャップの縮小→光吸
収→再結合電流→端面温度の上昇という現象のサイクル
を繰り返すことが原因と考えられている。そこで、半導
体レーザ素子のレーザ端面におけるこのような現象を抑
制するために、レーザ端面に次のような手段を施すこと
が検討されている。即ち、 １）レーザ端面にバンドギャップを拡大する部分を設
け、光吸収を防いで、光学損傷を防止する。 ２）レーザ端面近傍に電流の非注入構造部、例えば、ｎ
ｐｎ若しくはｐｎｐ構造を設け、電流注入による温度上
昇を防ぎ、端面腐食を防止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような手段をレーザ端面に施すと、半導体レーザ素子の
作製プロセスが複雑になるという問題があった。
ような手段をレーザ端面に施すと、半導体レーザ素子の
作製プロセスが複雑になるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した半導体レーザ素子を提供するもので、半導体基板
上に活性層を含むダブルヘテロ構造と電極を積層し、電
極から活性層への電流注入領域を設けた半導体レーザ素
子において、電流注入領域の反射端面近傍に、該電流注
入領域内において相対的に高い立ち上がり電圧を有する
金属と半導体のショットキー接合を設けたことを第１発
明とし、電流注入領域の反射端面近傍に、電極と活性層
間に絶縁物を介在させること第２発明とするものであ
る。
決した半導体レーザ素子を提供するもので、半導体基板
上に活性層を含むダブルヘテロ構造と電極を積層し、電
極から活性層への電流注入領域を設けた半導体レーザ素
子において、電流注入領域の反射端面近傍に、該電流注
入領域内において相対的に高い立ち上がり電圧を有する
金属と半導体のショットキー接合を設けたことを第１発
明とし、電流注入領域の反射端面近傍に、電極と活性層
間に絶縁物を介在させること第２発明とするものであ
る。
【０００５】
【作用】上述のように、電流注入領域の反射端面近傍
に、該電流注入領域内において相対的に高い立ち上がり
電圧を有する金属と半導体のショットキー接合を設けた
り、あるいは、電極と活性層間に絶縁物を介在させる
と、他の部分よりも注入電流密度を低減することができ
る。また、これらの注入電流密度を低減する手段は、容
易な製造プロセスで実現することができる。従って、電
流注入領域の反射端面近傍に、これらの注入電流密度を
低減する手段を設けると、電流注入による端面の温度上
昇を防ぐことができ、端面近傍だけバンドギャップの縮
小が起こらないので、光の吸収を防ぐことができる。
に、該電流注入領域内において相対的に高い立ち上がり
電圧を有する金属と半導体のショットキー接合を設けた
り、あるいは、電極と活性層間に絶縁物を介在させる
と、他の部分よりも注入電流密度を低減することができ
る。また、これらの注入電流密度を低減する手段は、容
易な製造プロセスで実現することができる。従って、電
流注入領域の反射端面近傍に、これらの注入電流密度を
低減する手段を設けると、電流注入による端面の温度上
昇を防ぐことができ、端面近傍だけバンドギャップの縮
小が起こらないので、光の吸収を防ぐことができる。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明にかか
る半導体レーザ素子の一実施例の正面図とそのＡ−Ａ断
面図である。本実施例は、次のような工程で製作した。
即ち、 １）先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、厚さ０．５μｍの
ｎ−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ層２、
厚さ１．２μｍのｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０18ｃｍ
-3）下クラッド層３、厚さ０．０３μｍのｎ−ＧａＡｓ
（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、厚さ８０
Åのｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17ｃ
ｍ-3）活性層５、厚さ０．０３μｍのｐ−ＧａＡｓ（ｐ
＝３×１０17ｃｍ-3）上光閉じ込め層６、厚さ１．０μ
ｍのｐ−ＩｎＧａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッ
ド層７、厚さ０．５μｍのｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４×１
０19ｃｍ-3）キャップ層８を順次積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィ技術などによりリッジ
メサを形成する。リッジ幅は２μｍとし、キャビティ長
は８００μｍとした。 ３）次いで、再びフォトリソグラフィ技術などにより、
リッジメサの中央部にリッジメサとは直角に交わる方向
に幅７４０μｍの帯状にエッチングマスクを形成し、そ
れ以外の領域（両反射端側各３０μｍ幅）のキャップ層
８を除去した。 ４）次いで、リッジメサの両側面をポリイミド１１で埋
め込み、エピ側にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極９を
形成して、リッジ導波路型の半導体レーザ素子とした。
１０はｎ電極である。 本実施例では、ｐ電極９を構成するＴｉは、リッジメサ
の両端を除いてｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４×１０19ｃ
ｍ-3）キャップ層８に接触し、その両端ではｐ−ＩｎＧ
ａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッド層７に接触し
ている。このｐ電極９とキャップ層８との間、およびｐ
電極９と上クラッド層７との間における電流−電圧特性
を測定すると、図２に示す結果が得られた。即ち、電流
の立ち上がり電圧が、リッジメサの両端（電流通路）
ではリッジメサの他の部分（電流通路）に比較して高
くなっている。このことは、高濃度にドーピングしたＧ
ａＡｓとＴｉは良好なオーミック接合を形成するが、低
濃度にドーピングしたＩｎＧａＰとＴｉはショットキー
接合を形成するからである。従って、本実施例ではレー
ザ駆動時に、リッジメサの両端における注入電流を相対
的に低減することができる。なお、比較例として、リッ
ジメサの両反射端面にエッチングを施さない全面注入の
素子を製作した。これらの素子について、温度上昇によ
る端面破壊最大光出力と、５０℃、１００ｍｗで１００
０時間駆動した時のしきい値電流の上昇率を比較した。
表１にその結果を示す。表１からわかるように、本実施
例は高い破壊光出力を示した。一方、しきい値電流の増
加率は実施例と比較例でほとんど変化がなかった。
を詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明にかか
る半導体レーザ素子の一実施例の正面図とそのＡ−Ａ断
面図である。本実施例は、次のような工程で製作した。
即ち、 １）先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、厚さ０．５μｍの
ｎ−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ層２、
厚さ１．２μｍのｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０18ｃｍ
-3）下クラッド層３、厚さ０．０３μｍのｎ−ＧａＡｓ
（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、厚さ８０
Åのｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17ｃ
ｍ-3）活性層５、厚さ０．０３μｍのｐ−ＧａＡｓ（ｐ
＝３×１０17ｃｍ-3）上光閉じ込め層６、厚さ１．０μ
ｍのｐ−ＩｎＧａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッ
ド層７、厚さ０．５μｍのｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４×１
０19ｃｍ-3）キャップ層８を順次積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィ技術などによりリッジ
メサを形成する。リッジ幅は２μｍとし、キャビティ長
は８００μｍとした。 ３）次いで、再びフォトリソグラフィ技術などにより、
リッジメサの中央部にリッジメサとは直角に交わる方向
に幅７４０μｍの帯状にエッチングマスクを形成し、そ
れ以外の領域（両反射端側各３０μｍ幅）のキャップ層
８を除去した。 ４）次いで、リッジメサの両側面をポリイミド１１で埋
め込み、エピ側にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極９を
形成して、リッジ導波路型の半導体レーザ素子とした。
１０はｎ電極である。 本実施例では、ｐ電極９を構成するＴｉは、リッジメサ
の両端を除いてｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４×１０19ｃ
ｍ-3）キャップ層８に接触し、その両端ではｐ−ＩｎＧ
ａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッド層７に接触し
ている。このｐ電極９とキャップ層８との間、およびｐ
電極９と上クラッド層７との間における電流−電圧特性
を測定すると、図２に示す結果が得られた。即ち、電流
の立ち上がり電圧が、リッジメサの両端（電流通路）
ではリッジメサの他の部分（電流通路）に比較して高
くなっている。このことは、高濃度にドーピングしたＧ
ａＡｓとＴｉは良好なオーミック接合を形成するが、低
濃度にドーピングしたＩｎＧａＰとＴｉはショットキー
接合を形成するからである。従って、本実施例ではレー
ザ駆動時に、リッジメサの両端における注入電流を相対
的に低減することができる。なお、比較例として、リッ
ジメサの両反射端面にエッチングを施さない全面注入の
素子を製作した。これらの素子について、温度上昇によ
る端面破壊最大光出力と、５０℃、１００ｍｗで１００
０時間駆動した時のしきい値電流の上昇率を比較した。
表１にその結果を示す。表１からわかるように、本実施
例は高い破壊光出力を示した。一方、しきい値電流の増
加率は実施例と比較例でほとんど変化がなかった。
【０００７】
【表１】
【０００８】同様の結果は、反射端面近傍に半導体層と
電極の間に絶縁物を介在させた素子についても確認でき
た。
電極の間に絶縁物を介在させた素子についても確認でき
た。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に活性層を含むダブルヘテロ構造と電極を積
層し、電極から活性層への電流注入領域を設けた半導体
レーザ素子において、電流注入領域の反射端面近傍に、
該電流注入領域内において相対的に高い立ち上がり電圧
を有する金属と半導体のショットキー接合を設け、ある
いは、電極と活性層間に絶縁物を介在させるため、端面
破壊最大光出力が増加した半導体レーザ素子を容易に製
造することがきるという優れた効果がある。
導体基板上に活性層を含むダブルヘテロ構造と電極を積
層し、電極から活性層への電流注入領域を設けた半導体
レーザ素子において、電流注入領域の反射端面近傍に、
該電流注入領域内において相対的に高い立ち上がり電圧
を有する金属と半導体のショットキー接合を設け、ある
いは、電極と活性層間に絶縁物を介在させるため、端面
破壊最大光出力が増加した半導体レーザ素子を容易に製
造することがきるという優れた効果がある。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の正面図とそのＡ−Ａ断面図である。
素子の一実施例の正面図とそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】上記実施例のリッジメサの両端とその他の部分
における電流と電圧の関係を示す図である。
における電流と電圧の関係を示す図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 下クラッド層 ４ 下光閉じ込め層 ５ 活性層 ６ 上光閉じ込め層 ７ 上クラッド層 ８ キャップ層 ９ ｐ電極 １０ ｎ電極 １１ ポリイミド
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に活性層を含むダブルヘテ
ロ構造と電極を積層し、電極から活性層への電流注入領
域を設けた半導体レーザ素子において、電流注入領域の
反射端面近傍に、該電流注入領域内において相対的に高
い立ち上がり電圧を有する金属と半導体のショットキー
接合を設けたことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 半導体基板上に活性層を含むダブルヘテ
ロ構造と電極を積層し、電極から活性層への電流注入領
域を設けた半導体レーザ素子において、電流注入領域の
反射端面近傍に、電極と活性層間に絶縁物を介在させる
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28064092A JP3217495B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ素子 |
| DE69308977T DE69308977T2 (de) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Halbleiterlaservorrichtung |
| US08/125,848 US5388116A (en) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Semiconductor laser device |
| EP93307608A EP0589727B1 (en) | 1992-09-25 | 1993-09-24 | Semiconductor laser device |
| CA002106596A CA2106596C (en) | 1992-09-25 | 1993-09-27 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28064092A JP3217495B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112584A true JPH06112584A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3217495B2 JP3217495B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=17627875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28064092A Expired - Lifetime JP3217495B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217495B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6643308B2 (en) | 2001-07-06 | 2003-11-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for suppressing injection current |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP28064092A patent/JP3217495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6643308B2 (en) | 2001-07-06 | 2003-11-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for suppressing injection current |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3217495B2 (ja) | 2001-10-09 |
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Legal Events
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