JPH06152063A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH06152063A JPH06152063A JP32747492A JP32747492A JPH06152063A JP H06152063 A JPH06152063 A JP H06152063A JP 32747492 A JP32747492 A JP 32747492A JP 32747492 A JP32747492 A JP 32747492A JP H06152063 A JPH06152063 A JP H06152063A
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- semiconductor
- laser element
- layer
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光出力特性および信頼性を著しく向上させた
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
ロ構造を積層し、前記活性層５の共振器面あるいはその
近傍部分には、前記活性層５よりもバンドギャップの大
きい半導体領域１２を設けた半導体レーザ素子におい
て、少なくとも前記半導体領域１２を含む共振器面ある
いはその近傍に電流非注入構造１１を設ける。
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
ロ構造を積層し、前記活性層５の共振器面あるいはその
近傍部分には、前記活性層５よりもバンドギャップの大
きい半導体領域１２を設けた半導体レーザ素子におい
て、少なくとも前記半導体領域１２を含む共振器面ある
いはその近傍に電流非注入構造１１を設ける。
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、光吸収→表面再結合電流増加→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、端面で光吸収を起
こさない構造（窓構造）を設けることが行われている。
具体的には、端面に活性層のバンドギャップを拡大する
部分を設けて、光吸収を防いで、光学損傷を防止する方
法がある。
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、光吸収→表面再結合電流増加→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、端面で光吸収を起
こさない構造（窓構造）を設けることが行われている。
具体的には、端面に活性層のバンドギャップを拡大する
部分を設けて、光吸収を防いで、光学損傷を防止する方
法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、電流注入時に端面にバイアス電圧による電流
が流れるために、それによるジュール発熱が表面再結合
電流を増加させ、半導体レーザ素子が劣化するという問
題があった。
方法では、電流注入時に端面にバイアス電圧による電流
が流れるために、それによるジュール発熱が表面再結合
電流を増加させ、半導体レーザ素子が劣化するという問
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を積層し、前記活性
層の共振器面あるいはその近傍部分には、前記活性層よ
りもバンドギャップの大きい半導体領域を設けた半導体
レーザ素子において、少なくとも前記半導体領域を含む
共振器面あるいはその近傍に電流非注入構造を設けたこ
とを特徴とするものである。
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を積層し、前記活性
層の共振器面あるいはその近傍部分には、前記活性層よ
りもバンドギャップの大きい半導体領域を設けた半導体
レーザ素子において、少なくとも前記半導体領域を含む
共振器面あるいはその近傍に電流非注入構造を設けたこ
とを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】上述のように、活性層の共振器面あるいはその
近傍部分に、前記活性層よりもバンドギャップの大きい
半導体領域を設け、かつ、少なくとも前記半導体領域を
含む共振器面あるいはその近傍に非電流注入構造を設け
ると、共振器面あるいはその近傍における光吸収による
温度上昇がなくなるとともに、その部分での注入電流が
減少し、ジュール発熱が抑制されるので、光出力特性お
よび信頼性が著しく向上する。
近傍部分に、前記活性層よりもバンドギャップの大きい
半導体領域を設け、かつ、少なくとも前記半導体領域を
含む共振器面あるいはその近傍に非電流注入構造を設け
ると、共振器面あるいはその近傍における光吸収による
温度上昇がなくなるとともに、その部分での注入電流が
減少し、ジュール発熱が抑制されるので、光出力特性お
よび信頼性が著しく向上する。
【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０．５
μｍのｎ−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ
層２、厚さ１．２μｍのｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０
18ｃｍ-3）下クラッド層３、厚さ０．０３μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、厚
さ８０Åのｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17
ｃｍ-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．
０μｍのｐ−ＩｎＧａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上ク
ラッド層７、厚さ０．５μｍのｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４
×１０19ｃｍ-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３μｍ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、リッジメサのスト
ライププに直角に交わる方向に、７６０μｍの間隔をお
いて両側合わせて４０μｍ巾のＺｎ拡散領域１２を形成
し、量子井戸層からなる活性層５を混晶化させ、その部
分のバンドギャップを活性層５の他の部分よりも拡大し
て、窓構造とした。４）次いで、再びフォトリソグラフ
ィ技術などにより、リッジメサのストライププに直角に
交わる方向に、幅７４０μｍの帯状にエッチングマスク
を形成し、それ以外の領域のキャップ層８を除去した。
次いで、除去したキャップ層８の側面をポリイミド１１
で埋め込み、電流非注入構造とした。５）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。キャビティ長は８００μｍとした。
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０．５
μｍのｎ−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ
層２、厚さ１．２μｍのｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０
18ｃｍ-3）下クラッド層３、厚さ０．０３μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、厚
さ８０Åのｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17
ｃｍ-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．
０μｍのｐ−ＩｎＧａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上ク
ラッド層７、厚さ０．５μｍのｐ+ −ＧａＡｓ（ｎ＝４
×１０19ｃｍ-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３μｍ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、リッジメサのスト
ライププに直角に交わる方向に、７６０μｍの間隔をお
いて両側合わせて４０μｍ巾のＺｎ拡散領域１２を形成
し、量子井戸層からなる活性層５を混晶化させ、その部
分のバンドギャップを活性層５の他の部分よりも拡大し
て、窓構造とした。４）次いで、再びフォトリソグラフ
ィ技術などにより、リッジメサのストライププに直角に
交わる方向に、幅７４０μｍの帯状にエッチングマスク
を形成し、それ以外の領域のキャップ層８を除去した。
次いで、除去したキャップ層８の側面をポリイミド１１
で埋め込み、電流非注入構造とした。５）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。キャビティ長は８００μｍとした。
【０００７】このようにして製作した半導体レーザ素子
は、キャビティ長８００μｍであり、その両端２０μｍ
幅は活性層のバンドギャプが活性層の他の部分よりも大
きい窓構造になっている。また、その両端３０μｍは電
流非注入構造となっている。なお比較例として、上記実
施例において、窓構造のみを設けて端面電流非注入構造
を設けない素子（比較例１）と、窓構造も端面電流非注
入構造も設けない素子（比較例２）を製作した。これら
の素子について、最大光出力と、２５℃、１００ｍＷの
ＡＰＣのもとで、１００時間駆動した後のしきい値電流
の上昇率を測定した。その結果を表１に示す。
は、キャビティ長８００μｍであり、その両端２０μｍ
幅は活性層のバンドギャプが活性層の他の部分よりも大
きい窓構造になっている。また、その両端３０μｍは電
流非注入構造となっている。なお比較例として、上記実
施例において、窓構造のみを設けて端面電流非注入構造
を設けない素子（比較例１）と、窓構造も端面電流非注
入構造も設けない素子（比較例２）を製作した。これら
の素子について、最大光出力と、２５℃、１００ｍＷの
ＡＰＣのもとで、１００時間駆動した後のしきい値電流
の上昇率を測定した。その結果を表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１からわかるように、しきい値電流の時
間変動については、実施例と比較例の間には差がなかっ
た。しかしながら、最大光出力については、本実施例が
比較例よりも高い値を示した。これは、窓構造の他に端
面に電流を流さない構造を設けることにより、端面劣化
が抑制されたことを示している。なお、上記実施例で
は、電流非注入構造はポリイミドからなる絶縁物により
構成されているが、電流非注入構造は上記に限定され
ず、ｐｎｐまたはｎｐｎなどの電流阻止層を設ける構造
や、電極を設けない構造でもよい。
間変動については、実施例と比較例の間には差がなかっ
た。しかしながら、最大光出力については、本実施例が
比較例よりも高い値を示した。これは、窓構造の他に端
面に電流を流さない構造を設けることにより、端面劣化
が抑制されたことを示している。なお、上記実施例で
は、電流非注入構造はポリイミドからなる絶縁物により
構成されているが、電流非注入構造は上記に限定され
ず、ｐｎｐまたはｎｐｎなどの電流阻止層を設ける構造
や、電極を設けない構造でもよい。
【００１０】
【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を積層し、
前記活性層の共振器面あるいはその近傍部分には、前記
活性層よりもバンドギャップの大きい半導体領域を設け
た半導体レーザ素子において、少なくとも前記半導体領
域を含む共振器面あるいはその近傍に電流非注入構造を
設けるため、光出力特性および信頼性が著しく向上する
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を積層し、
前記活性層の共振器面あるいはその近傍部分には、前記
活性層よりもバンドギャップの大きい半導体領域を設け
た半導体レーザ素子において、少なくとも前記半導体領
域を含む共振器面あるいはその近傍に電流非注入構造を
設けるため、光出力特性および信頼性が著しく向上する
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。
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 １２ Ｚｎ拡散領域
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に活性層を含むダブルヘテ
ロ構造を積層し、前記活性層の共振器面あるいはその近
傍部分には、前記活性層よりもバンドギャップの大きい
半導体領域を設けた半導体レーザ素子において、少なく
とも前記半導体領域を含む共振器面あるいはその近傍に
電流非注入構造を設けた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 |
|---|---|---|---|
| JP32747492A JPH06152063A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP32747492A JPH06152063A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152063A true JPH06152063A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=18199567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32747492A Pending JPH06152063A (ja) | 1992-09-25 | 1992-11-11 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6647044B2 (en) | 2000-08-14 | 2003-11-11 | Nec Corporation | Semiconductor light-emitting device with an improved ridge waveguide structure and method of forming the same |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP32747492A patent/JPH06152063A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6647044B2 (en) | 2000-08-14 | 2003-11-11 | Nec Corporation | Semiconductor light-emitting device with an improved ridge waveguide structure and method of forming the same |
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