JPH06152052A - 多重量子井戸型半導体レーザ - Google Patents

多重量子井戸型半導体レーザ

Info

Publication number
JPH06152052A
JPH06152052A JP29944892A JP29944892A JPH06152052A JP H06152052 A JPH06152052 A JP H06152052A JP 29944892 A JP29944892 A JP 29944892A JP 29944892 A JP29944892 A JP 29944892A JP H06152052 A JPH06152052 A JP H06152052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantum well
layer
semiconductor
barrier layer
semiconductor laser
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.)
Granted
Application number
JP29944892A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2867819B2 (ja
Inventor
Yoshihiro Sasaki
善浩 佐々木
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP29944892A priority Critical patent/JP2867819B2/ja
Publication of JPH06152052A publication Critical patent/JPH06152052A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2867819B2 publication Critical patent/JP2867819B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3403Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の量子井戸を有する多重量子井戸型半導体
レーザにおいて、キャリアー、特にホールの量子井戸へ
の注入を改善し、半導体レーザの特性を向上させる。 【構成】活性層に量子サイズ効果が現れる厚さ以下の厚
さをもつ複数の半導体量子井戸層と、量子井戸層の半導
体より広いバンドギャップを有する複数の半導体障壁層
と、障壁層の半導体より広いバンドギャップを有し屈折
率が小さい半導体光導波路層を備え、前記複数の量子井
戸層及び障壁層の少なくとも一つの半導体層に歪を導入
することでバンドギャップを変化させ量子井戸層の半導
体と障壁層の半導体バンドギャップの組み合わせが少な
くても2種類以上あり、かつ、それぞれの組み合わせで
量子化された電子及びホールのエネルギー差が同一であ
る様な多重量子井戸型半導体レーザ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システム、光計
測器、光情報処理等の光源として用いられる多重量子井
戸型半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多重量子井戸を有する半導体レー
ザの活性層は、図3に示すように光閉じこめを大きくす
るためのクラッド層の半導体よりバンドギャップが狭く
屈折率の大きい半導体光導波路層2,10と、量子井戸
に閉じこめられたキャリアーの波動関数が隣の量子井戸
にしみ出さない程の厚さをもつ光導波路層の半導体より
バンドギャップが狭い半導体障壁層4,6,8と、量子
化された電子とホールのエネルギー差が目的の波長にな
る様に厚さを調整された障壁層の半導体のバンドギャッ
プより狭く屈折率が大きい半導体量子井戸層3,5,
7,9からなっている。なお、1はバッファ層,11は
クラッド層,12は電子の第1量子準位,13はホール
の第1量子準位である。
【0003】最近では、量子井戸層の半導体に意図的に
歪を導入して半導体レーザの特性改善が試みられてい
る。また、光閉じこめの為の光導波路層には、クラッド
層の半導体のバンドギャップ及び屈折率から障壁層の半
導体のバンドギャップおよび屈折率までなだらかにバン
ドギャップ及び屈折率を変化させたいわゆるGRIN構
造や、複数のバンドギャップや屈折率の半導体を階段状
に積層させたいわゆる多段SCH構造を採用することも
行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この従来の多重量子井
戸型半導体レーザでは、例え量子井戸に歪を導入したと
しても量子井戸層と障壁層のバンドギャップの組み合わ
せは一定であり、それゆえ目的の波長を得るためにすべ
ての量子井戸層の厚さは一定になっている。従って、利
得飽和を避ける為に量子井戸層数を増加した場合、反対
の導電型側の量子井戸へのキャリアーの注入が困難にな
り、各量子井戸に注入されるキャリアーが不均一にな
る。最悪の場合は、ある量子井戸では利得が生じていて
もべつの量子井戸ではまだ利得が得られずその結果とし
て共振器全体としては損失が大きくなり閾値、効率等の
特性に悪影響を及ぼしていた。特に、電子に比べてホー
ルは有効質量が大きい為に、n側に近い量子井戸にはホ
ールが注入されにくいという欠点を有していた。
【0005】この発明は上記の問題点を解決するために
成されたもので量子井戸層へのキャリアーの注入を改善
し閾値、効率等の半導体レーザの特性を向上させること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の多重量子井戸型
半導体レーザは、活性層に量子サイズ効果が現れる厚さ
以下の厚さをもつ複数の半導体量子井戸層と、量子井戸
層の半導体より広いバンドギャップを有する複数の半導
体障壁層と、障壁層の半導体と同じかそれより広いバン
ドギャップを有し屈折率が小さい半導体光導波路層とを
備える多重量子井戸型半導体レーザにおいて、前記複数
の量子井戸層及び障壁層の少なくとも一つの半導体層に
歪を導入することでバンドギャップを変化させ、量子井
戸層の半導体と障壁層の半導体のバンドギャップの組み
合わせが少なくても2種類以上あり、かつ、それぞれの
組み合わせで量子化された電子及びホールのエネルギー
差が同一である。
【0007】
【作用】この発明においては、量子井戸層か障壁層の半
導体の少なくとも一層に歪を導入することで量子井戸層
と障壁層のエネルギーギャップの組み合わせを複数にし
ており、かつ、量子化された電子及びホールのエネルギ
ー差が同一になるようにしている為、量子井戸層の厚さ
を変えることができ、また、障壁層の障壁高さも変える
ことができるのでそれぞれの量子井戸へのキャリアーの
注入を制御することができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の1.48μm帯多重
量子井戸型半導体レーザの活性層のバンド構造の概念図
である。この半導体レーザの製造にあたっては、n型I
nP基板上に、n型InPバッファ層1を0.4μm程
度成長し、その上にノンドープの1.05μm組成のI
nGaAsP光導波路層2を600オングストローム程
度成長し、第一の量子井戸層として無歪のInGaAs
3を51オングストローム程度成長し、障壁層として
1.05μm組成のInGaAsP4を100オングス
トローム成長し、第二の量子井戸層として0.1%圧縮
歪のInGaAs5を40オングストローム成長し、障
壁層として1.05μm組成のInGaAsP6を10
0オングストローム成長し、第三の量子井戸層として
0.2%圧縮歪のInGaAs7を33オングストロー
ム成長し、障壁層として1.05μm組成のInGaA
sP8を100オングストローム成長し、第四の量子井
戸層として0.8%圧縮歪のInGaAs9を25オン
グストローム成長し、ノンドープの1.05μm組成の
InGaAsP光導波路層10を600オングストロー
ム程度成長し、最後に、p型InPクラッド層11を
0.8μm成長してDH成長を終える。この場合のエピ
タキシャル成長法としては有機金属気相成長法もしくは
分子線成長法を用いる。
【0009】次に、ホトリソグラフ法を用いて幅2μm
程度の光導波路を形成する。さらに、光導波路以外の部
分にpnpnのサイリスタ構造もしくは半絶縁層で電流
阻止層を成長させる。この場合のエピタキシャル成長法
としては液相成長もしくは有機金属気相成長法を用い
る。最後に、p側、n側に電極を形成し、共振器長10
00μmにへき開し半導体レーザチップにする。
【0010】以上のようにして作成した多重量子井戸型
半導体レーザでは、n側に向かって量子井戸層のInG
aAsの圧縮歪量は小さくなっているため量子井戸層の
バンドギャップもn側に向かって大きくなっている。従
って、目的の波長1.48μmにすべての量子井戸にお
ける電子とホールのエネルギー差をあわせるために、n
側の量子井戸層厚はp側の量子井戸層厚より厚くなって
いる。このため、有効質量が大きいために各量子井戸層
への注入が不均一だったホールは、n側に向かって量子
井戸厚が徐々に厚くなっているため、p側よりもn側の
ほうの量子井戸に注入され易くなっているので注入の不
均一性が解消されている。
【0011】図2は本発明の第2の実施例の1.55μ
m帯の多重量子井戸型半導体レーザの活性層のバンド構
造の概念図である。この例では量子井戸層の半導体は無
歪のInGaAs3、5、7、9に固定し、障壁層の半
導体としては1.2μm組成のInGaAsPを採用し
p側に向かって、無歪4、0.5%引っ張り歪6、1.
5%引っ張り歪8とすることでn側に無かって障壁層の
バンドギャップを小さくしている。従って、n側に向か
って価電子帯の障壁高さが徐々に下がる為、キャリアー
の高注入時でも各量子井戸層に均一にホールを注入する
ことができる。この場合も製造の仕方は量子井戸の形成
以外は第1の実施例と全く同じである。
【0012】尚、上記実施例では量子井戸層もしくは障
壁層の一方にのみ歪を導入したが、もちろん両方同時に
歪を導入しても良いしその歪量は圧縮から引っ張りにわ
たっても良い。
【0013】また、上記実施例ではへき開によって作成
したミラーで共振器を構成するFabry−Perot
半導体レーザを例示したが、回折格子を有するDFBレ
ーザにも適用できるし、1.48μm帯や1.55μm
帯以外の波長の半導体レーザにも適用できることはいう
までもない。更に、上記実施例は量子井戸層数が4層の
場合のみ例示したが単層以外のすべての多重量子井戸型
半導体レーザに適用可能である。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による多重
量子井戸型半導体レーザではある発振波長に対して歪を
量子井戸層の半導体または障壁層の半導体に導入し量子
井戸層と障壁層の半導体のエネルギーギャップの組み合
わせを複数にしてあるため量子井戸層の厚さを変えるこ
とや、障壁層の価電子帯の高さを変えることができるの
でキャリアーの注入を制御することができる。
【0015】第1の実施例では共振器長1000μmで
端面に低反射膜と高反射膜をつけて光出力特性を測定し
たところ温度25℃、注入電流500mAで光出力20
0mWの値が得られた。これは、従来の多重量子井戸型
半導体レーザの値の約1.3倍である。
【0016】また、第2の実施例では共振器長1000
μmで端面に低反射膜と高反射膜をつけてパルス(パル
ス幅1μs,duty1%)で光出力特性を測定したと
ころ光出力特性が注入電流650mAの高注入状態まで
飽和がはじまることがなかった。これは従来の多重量子
井戸型半導体レーザで注入電流が500mAで飽和が始
まったのに比べ、約1.3倍の飽和電流の上昇である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の多重量子井戸型半導体
レーザ活性層のバンド構造の概念図である。
【図2】本発明の第2の実施例の多重量子井戸型半導体
レーザ活性層のバンド構造の概念図である。
【図3】従来の多重量子井戸型半導体レーザ活性層のバ
ンド構造の概念図である。
【符号の説明】
1 n−InPバッファ層 2,10 光導波路層 3,5,7,9 量子井戸層 4,6,8 障壁層 11 p−InPクラッド層 12 電子の第一量子準位 13 ホールの第一量子準位

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層に量子サイズ効果が現れる厚さ以
    下の厚さをもつ複数の半導体量子井戸層と、量子井戸層
    の半導体より広いバンドギャップを有する複数の半導体
    障壁層と、障壁層の半導体と同じかそれより広いバンド
    ギャップを有し屈折率が小さい半導体光導波路層とを備
    える多重量子井戸型半導体レーザにおいて、前記複数の
    量子井戸層及び障壁層の少なくとも一つの半導体層に歪
    を導入することでバンドギャップを変化させ、量子井戸
    層の半導体と障壁層の半導体のバンドギャップの組み合
    わせが少なくても2種類以上あり、かつ、それぞれの組
    み合わせで量子化された電子及びホールのエネルギー差
    が同一であることを特徴とする多重量子井戸型半導体レ
    ーザ。
JP29944892A 1992-11-10 1992-11-10 多重量子井戸型半導体レーザ Expired - Fee Related JP2867819B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29944892A JP2867819B2 (ja) 1992-11-10 1992-11-10 多重量子井戸型半導体レーザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29944892A JP2867819B2 (ja) 1992-11-10 1992-11-10 多重量子井戸型半導体レーザ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06152052A true JPH06152052A (ja) 1994-05-31
JP2867819B2 JP2867819B2 (ja) 1999-03-10

Family

ID=17872711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29944892A Expired - Fee Related JP2867819B2 (ja) 1992-11-10 1992-11-10 多重量子井戸型半導体レーザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2867819B2 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1729385A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-06 AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (A Delaware Corporation) Active region of a light emitting device optimized for increased modulation speed operation
JP2007201281A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ
JP2008103711A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Samsung Electronics Co Ltd 半導体発光素子
JP2010087463A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 窒化物半導体素子
KR20130120591A (ko) * 2012-04-26 2013-11-05 엘지디스플레이 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2014051137A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Canon Kabushiki Kaisha Optical semiconductor device, driving method thereof, and optical coherence tomography apparatus having the optical semiconductor device
CN111726976A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用其的传输线组件与电子封装结构
CN112135503A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用电磁波屏蔽件的传输线组件
CN112135502A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用电磁波屏蔽件的传输线组件
JP2021034497A (ja) * 2019-08-22 2021-03-01 株式会社東芝 半導体発光デバイス
US11369049B2 (en) * 2018-12-19 2022-06-21 Hotek Material Technology Co., Ltd. Electromagnetic shielding element, and transmission line assembly and electronic structure package using the same
WO2024105723A1 (ja) * 2022-11-14 2024-05-23 日本電信電話株式会社 多重量子井戸構造、半導体レーザおよび多重量子井戸構造の製造方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1729385A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-06 AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (A Delaware Corporation) Active region of a light emitting device optimized for increased modulation speed operation
US7577172B2 (en) 2005-06-01 2009-08-18 Agilent Technologies, Inc. Active region of a light emitting device optimized for increased modulation speed operation
JP2007201281A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ
JP4720522B2 (ja) * 2006-01-27 2011-07-13 住友電気工業株式会社 半導体レーザ
JP2008103711A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Samsung Electronics Co Ltd 半導体発光素子
JP2010087463A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 窒化物半導体素子
KR20130120591A (ko) * 2012-04-26 2013-11-05 엘지디스플레이 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2014051137A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Canon Kabushiki Kaisha Optical semiconductor device, driving method thereof, and optical coherence tomography apparatus having the optical semiconductor device
US11369049B2 (en) * 2018-12-19 2022-06-21 Hotek Material Technology Co., Ltd. Electromagnetic shielding element, and transmission line assembly and electronic structure package using the same
CN111726976A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用其的传输线组件与电子封装结构
CN111726976B (zh) * 2019-03-18 2023-04-07 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用其的传输线组件与电子封装结构
CN112135503A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用电磁波屏蔽件的传输线组件
CN112135502A (zh) * 2019-06-24 2020-12-25 禾达材料科技股份有限公司 电磁波屏蔽件以及应用电磁波屏蔽件的传输线组件
JP2021034497A (ja) * 2019-08-22 2021-03-01 株式会社東芝 半導体発光デバイス
WO2024105723A1 (ja) * 2022-11-14 2024-05-23 日本電信電話株式会社 多重量子井戸構造、半導体レーザおよび多重量子井戸構造の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2867819B2 (ja) 1999-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5770466A (en) Semiconductor optical integrated circuits and method for fabricating the same
US5926493A (en) Optical semiconductor device with diffraction grating structure
US5327448A (en) Semiconductor devices and techniques for controlled optical confinement
US5452318A (en) Gain-coupled DFB laser with index coupling compensation
EP0735635B1 (en) Optical semiconductor apparatus, driving method therefor, light source apparatus and optical communication system using the same
US4920542A (en) Tunable semiconductor laser
US5289484A (en) Laser diode
US20050053112A1 (en) Surface emitting dfb laser structures for broadband communication systems and array of same
US6621842B1 (en) Method and apparatus for long wavelength semiconductor lasers
JP3195159B2 (ja) 光半導体素子
US5488507A (en) Semiconductor optical amplifier having reduced polarization dependence
EP0533485B1 (en) Semiconductor device and method of making it
JP2867819B2 (ja) 多重量子井戸型半導体レーザ
JP2002158399A (ja) レーザダイオード
US5276702A (en) Gain-coupled distributed-feedback semiconductor laser
JP2701569B2 (ja) 光半導体素子の製造方法
JP2013520003A (ja) 半導体デバイス
US9912122B2 (en) Semiconductor optical device
US5321716A (en) Distributed Feedback semiconductor laser with controlled phase shift
JP2882335B2 (ja) 光半導体装置およびその製造方法
JP2677232B2 (ja) 長波長半導体レーザおよびその製造方法
JP3166836B2 (ja) 半導体レーザ
US5436924A (en) Semiconductor laser device
US5675602A (en) Optical integrated circuit device and driving method therefor
JPS63228795A (ja) 分布帰還型半導体レ−ザ

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981124

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071225

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081225

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091225

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees