JPH06188509A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH06188509A JPH06188509A JP33842992A JP33842992A JPH06188509A JP H06188509 A JPH06188509 A JP H06188509A JP 33842992 A JP33842992 A JP 33842992A JP 33842992 A JP33842992 A JP 33842992A JP H06188509 A JPH06188509 A JP H06188509A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバジャイロ等の光源として用いる高
出力で、低電流動作のスーパールミネッセントダイオー
ドおよび、その製造方法を提供する。 【構成】 活性層となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の主面の少
なくとも一方の側に、一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第
一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層を順
次、備えるとともに、前記第二光ガイド層上に、これと
は逆の導電型でストライプ状の窓を有するＧａ1-ZＡｌZ
Ａｓ層が形成されており、前記ストライプ状の窓には、
前記光ガイド層と同じ導電型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を
備えており、ＡｌＡｓ混晶比、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３お
よびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の
関係を有し、前記ストライプ状の窓の前端面の垂直面に
対し、前記ストライプ状の窓が３度から１５度の角度を
有する。
出力で、低電流動作のスーパールミネッセントダイオー
ドおよび、その製造方法を提供する。 【構成】 活性層となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の主面の少
なくとも一方の側に、一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第
一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層を順
次、備えるとともに、前記第二光ガイド層上に、これと
は逆の導電型でストライプ状の窓を有するＧａ1-ZＡｌZ
Ａｓ層が形成されており、前記ストライプ状の窓には、
前記光ガイド層と同じ導電型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を
備えており、ＡｌＡｓ混晶比、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３お
よびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の
関係を有し、前記ストライプ状の窓の前端面の垂直面に
対し、前記ストライプ状の窓が３度から１５度の角度を
有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光応用計測機器のひとつ
である光ファイバジャイロの光源として用いられるスー
パールミネッセントダイオード（Superluminescent Dio
de;ＳＬＤ）に関するものである。
である光ファイバジャイロの光源として用いられるスー
パールミネッセントダイオード（Superluminescent Dio
de;ＳＬＤ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは、光による回転角
速度の検出原理（Sagnac効果）を用いた光ジャイロの一
種で、光ファイバを用いて光路の十分長い高密度の干渉
計を構成している。光源としては、通常、半導体発光素
子であるレーザーダイオードあるいはＳＬＤを用いる
が、コヒーレント長の長いレーザーダイオードでは、光
ファイバ中でのレイリー散乱により、その一部が後方散
乱光となって位相ノイズを発生させる。従って、光源に
はコヒーレンス長の短いＳＬＤの方が望ましいが、従
来、低コヒーレンスでありかつ低動作電流で十分な光出
力の得られるＳＬＤは実用化されておらず、半導体レー
ザが用いられている。
速度の検出原理（Sagnac効果）を用いた光ジャイロの一
種で、光ファイバを用いて光路の十分長い高密度の干渉
計を構成している。光源としては、通常、半導体発光素
子であるレーザーダイオードあるいはＳＬＤを用いる
が、コヒーレント長の長いレーザーダイオードでは、光
ファイバ中でのレイリー散乱により、その一部が後方散
乱光となって位相ノイズを発生させる。従って、光源に
はコヒーレンス長の短いＳＬＤの方が望ましいが、従
来、低コヒーレンスでありかつ低動作電流で十分な光出
力の得られるＳＬＤは実用化されておらず、半導体レー
ザが用いられている。
【０００３】以下従来の半導体発光素子について説明す
る。図５は、従来のＳＬＤの一例を示す要部斜視図であ
る。同図において、２１はｐ−ＧａＡｓ基板、２２はプ
ロトン注入高抵抗ＧａＡｓ電流ブロック層、２３はｐ−
Ｇａ0.59Ａｌ0.41Ａｓクラッド層、２４はＧａ0.92Ａｌ
0.08Ａｓ活性層、２５はｎ−Ｇａ0.59Ａｌ0.41Ａｓクラ
ッド層、２６はｎ−ＧａＡｓコンタクト層、２７はオー
ミック電極、２８は同じくオーミック電極である。ま
た、チップの両端面には低反射率コーティングが施して
ある。
る。図５は、従来のＳＬＤの一例を示す要部斜視図であ
る。同図において、２１はｐ−ＧａＡｓ基板、２２はプ
ロトン注入高抵抗ＧａＡｓ電流ブロック層、２３はｐ−
Ｇａ0.59Ａｌ0.41Ａｓクラッド層、２４はＧａ0.92Ａｌ
0.08Ａｓ活性層、２５はｎ−Ｇａ0.59Ａｌ0.41Ａｓクラ
ッド層、２６はｎ−ＧａＡｓコンタクト層、２７はオー
ミック電極、２８は同じくオーミック電極である。ま
た、チップの両端面には低反射率コーティングが施して
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバジャイロの
位相ノイズ低減のためには、低コヒーレンスのＳＬＤが
必要であり、かつその回転角速度検出感度向上のために
は、高出力化が必要である。しかし、図５に示すような
従来構造のＳＬＤでは、端面に低反射率コーティングを
施しても、レーザ発振を抑えるに十分な低い反射率を再
現性よく得ることは難しく、図３に示すように、低い出
力光レベルでレーザ発振を起こし高出力のスーパールミ
ネッセント（Superluminescent;ＳＬ）光が得られない
欠点があった。また、電流ブロック層２２の光吸収によ
る導波路の損失により動作電流が大きいという欠点もあ
った。
位相ノイズ低減のためには、低コヒーレンスのＳＬＤが
必要であり、かつその回転角速度検出感度向上のために
は、高出力化が必要である。しかし、図５に示すような
従来構造のＳＬＤでは、端面に低反射率コーティングを
施しても、レーザ発振を抑えるに十分な低い反射率を再
現性よく得ることは難しく、図３に示すように、低い出
力光レベルでレーザ発振を起こし高出力のスーパールミ
ネッセント（Superluminescent;ＳＬ）光が得られない
欠点があった。また、電流ブロック層２２の光吸収によ
る導波路の損失により動作電流が大きいという欠点もあ
った。
【０００５】本発明の目的は、従来の欠点を解消し、低
動作電流で高出力のＳＬ光を発光することができるＳＬ
Ｄを提供することである。
動作電流で高出力のＳＬ光を発光することができるＳＬ
Ｄを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体発光素子は、活性層となるＧａ1-XＡ
ｌXＡｓ層の主面の少なくとも一方の側に、一導電型の
Ｇａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａ
ｓ第二光ガイド層を順次、備えるとともに、前記第二光
ガイド層上に、これとは逆の導電型でストライプ状の窓
を有するＧａ1- ZＡｌZＡｓ層が形成されており、前記ス
トライプ状の窓には、前記光ガイド層と同じ導電型のＧ
ａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶比、
Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２
＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ストライプ状
の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の窓が
３度から１５度の角度を有する構成を有している。
に本発明の半導体発光素子は、活性層となるＧａ1-XＡ
ｌXＡｓ層の主面の少なくとも一方の側に、一導電型の
Ｇａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａ
ｓ第二光ガイド層を順次、備えるとともに、前記第二光
ガイド層上に、これとは逆の導電型でストライプ状の窓
を有するＧａ1- ZＡｌZＡｓ層が形成されており、前記ス
トライプ状の窓には、前記光ガイド層と同じ導電型のＧ
ａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶比、
Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２
＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ストライプ状
の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の窓が
３度から１５度の角度を有する構成を有している。
【０００７】
【作用】この構成によって、電流ブロック層となるＧａ
1-ZＡｌZＡｓ層のストライプ状の窓となっているＧａ
1-Y3ＡｌY3Ａｓ層から注入される電流により、活性層と
なるＧａ1-XＡｌXＡｓ層でＳＬ光が生じる。ここで、電
流ブロック層となるＧａ1- ZＡｌZＡｓ層の屈折率はスト
ライプ内部のクラッド層となるＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層よ
りも小さいので、ＳＬ光はこの屈折率差によりストライ
プ内に有効に閉じ込められる。さらに、電流ブロック層
となるＧａ1-ZＡｌZＡｓ層の禁制帯幅は活性層となるＧ
ａ1-XＡｌXＡｓ層の禁制帯幅よりもかなり大きいので、
ＳＬ光の電流ブロック層による光吸収はなく、導波路の
損失による動作電流の増大がない。
1-ZＡｌZＡｓ層のストライプ状の窓となっているＧａ
1-Y3ＡｌY3Ａｓ層から注入される電流により、活性層と
なるＧａ1-XＡｌXＡｓ層でＳＬ光が生じる。ここで、電
流ブロック層となるＧａ1- ZＡｌZＡｓ層の屈折率はスト
ライプ内部のクラッド層となるＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層よ
りも小さいので、ＳＬ光はこの屈折率差によりストライ
プ内に有効に閉じ込められる。さらに、電流ブロック層
となるＧａ1-ZＡｌZＡｓ層の禁制帯幅は活性層となるＧ
ａ1-XＡｌXＡｓ層の禁制帯幅よりもかなり大きいので、
ＳＬ光の電流ブロック層による光吸収はなく、導波路の
損失による動作電流の増大がない。
【０００８】また、この構成によって、活性層へのキャ
リアの閉じ込めはＡｌＡｓ混晶比の高いＧａ1-Y1ＡｌY1
Ａｓ第一光ガイド層により決定され、再成長はＡｌＡｓ
混晶比の低いＧａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層上への
成長となるため、容易に再成長が行える。また、活性層
となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の前記ストライプ状の窓の前
端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の窓が３度以上
の角度を有しているので、前記ストライプ内を導波した
ＳＬ光は前端面に斜めに入射し、端面から反射して再び
前記ストライプ内に戻って導波する光量がほとんどなく
なるので、容易にレーザ発振を抑圧し、かつ、前記スト
ライプ状の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ
状の窓が１５度以下の角度を有しているので、前端面に
おいて全反射することなく、前端面から結晶外部へとＳ
Ｌ光が出射され、以上により低動作電流で高出力のＳＬ
Ｄを得ることができる。
リアの閉じ込めはＡｌＡｓ混晶比の高いＧａ1-Y1ＡｌY1
Ａｓ第一光ガイド層により決定され、再成長はＡｌＡｓ
混晶比の低いＧａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層上への
成長となるため、容易に再成長が行える。また、活性層
となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の前記ストライプ状の窓の前
端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の窓が３度以上
の角度を有しているので、前記ストライプ内を導波した
ＳＬ光は前端面に斜めに入射し、端面から反射して再び
前記ストライプ内に戻って導波する光量がほとんどなく
なるので、容易にレーザ発振を抑圧し、かつ、前記スト
ライプ状の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ
状の窓が１５度以下の角度を有しているので、前端面に
おいて全反射することなく、前端面から結晶外部へとＳ
Ｌ光が出射され、以上により低動作電流で高出力のＳＬ
Ｄを得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１０】図１（ａ）は本発明の一実施例におけるＳ
ＬＤの斜視図、図１（ｂ）はストライプ部の透視上面図
である。ｎ型のＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型のＧａＡｓ
バッファ層２が形成されており、その上にｎ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層３、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活
性層４、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光ガイド層５、
ｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第二光ガイド層６が形成され
ており、電流狭窄のために電流チャンネルとなる窓７ａ
以外の領域には、ｎ型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロッ
ク層７が形成されている。８はＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ保護
層、９はｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層、１０は
ｐ型のＧａＡｓコンタクト層である。
ＬＤの斜視図、図１（ｂ）はストライプ部の透視上面図
である。ｎ型のＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型のＧａＡｓ
バッファ層２が形成されており、その上にｎ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層３、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活
性層４、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光ガイド層５、
ｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第二光ガイド層６が形成され
ており、電流狭窄のために電流チャンネルとなる窓７ａ
以外の領域には、ｎ型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロッ
ク層７が形成されている。８はＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ保護
層、９はｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層、１０は
ｐ型のＧａＡｓコンタクト層である。
【００１１】ここで、安定な単一横モードを得るため
に、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比をｐ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９のＡｌＡｓ混晶比より、高
く設定する。もし、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比
がクラッド層９と同様である場合、プラズマ効果による
ストライプ内の屈折率の低下があり、アンチガイドの導
波路となり、単一な横モードは得られない。いわんや、
電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比がｐ型のＧａ0.5Ａ
ｌ0.5Ａｓクラッド層９より、低い場合は、完全に、横
モードが不安定になる。本実施例では、図１に示すよう
に、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比をｐ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９のＡｌＡｓ混晶比より、
０．１高く、０．６としている。そして、前端面からＳ
Ｌ光を得るため、前端面の垂直面に対するストライプの
角度θ１１は、３度から１５度にする必要があり、本実
施例ではこの角度を５度に設定している。
に、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比をｐ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９のＡｌＡｓ混晶比より、高
く設定する。もし、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比
がクラッド層９と同様である場合、プラズマ効果による
ストライプ内の屈折率の低下があり、アンチガイドの導
波路となり、単一な横モードは得られない。いわんや、
電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比がｐ型のＧａ0.5Ａ
ｌ0.5Ａｓクラッド層９より、低い場合は、完全に、横
モードが不安定になる。本実施例では、図１に示すよう
に、電流ブロック層７のＡｌＡｓ混晶比をｐ型のＧａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９のＡｌＡｓ混晶比より、
０．１高く、０．６としている。そして、前端面からＳ
Ｌ光を得るため、前端面の垂直面に対するストライプの
角度θ１１は、３度から１５度にする必要があり、本実
施例ではこの角度を５度に設定している。
【００１２】この構造において、ｐ型のＧａＡｓコンタ
クト層１０から注入される電流は窓７ａ内に閉じ込めら
れ、７ａ下部のＧａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４でＳＬ光
が生じる。ここで、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光ガ
イド層５のＡｌＡｓ混晶比は、活性層のＡｌＡｓ混晶比
より十分に高く、活性層へ有効にキャリアを閉じ込め
る。具体的に、本実施例では、０．５とした。再成長
は、ＡｌＡｓ混晶比の低いｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第
二光ガイド層６上への成長となるため、表面酸化の問題
は全くない。具体的に、第二光ガイド層のＡｌＡｓ混晶
比としては、再成長が容易な０．３以下で、ＳＬ光波長
に対して透明であることが望ましい。したがって、本実
施例では、０．２としている。さらに、その膜厚は、光
分布にあまり影響を与えない０．０５μｍ以下が望まし
い。本実施例では、０．０３μｍとしている。以上、キ
ャリアを閉じ込める層（第一光ガイド層）と、再成長さ
れる層（第二光ガイド層）を別々に、形成することによ
り、光吸収による損失の少ない誘導放出を可能としてい
るのである。また、ｎ型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロ
ック層７の禁制帯幅は、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４
の禁制帯幅よりも大きいので、従来の構造のように電流
ブロック層による光吸収がなく、導波路の損失の小さい
低動作電流の素子が得られる。
クト層１０から注入される電流は窓７ａ内に閉じ込めら
れ、７ａ下部のＧａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４でＳＬ光
が生じる。ここで、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光ガ
イド層５のＡｌＡｓ混晶比は、活性層のＡｌＡｓ混晶比
より十分に高く、活性層へ有効にキャリアを閉じ込め
る。具体的に、本実施例では、０．５とした。再成長
は、ＡｌＡｓ混晶比の低いｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第
二光ガイド層６上への成長となるため、表面酸化の問題
は全くない。具体的に、第二光ガイド層のＡｌＡｓ混晶
比としては、再成長が容易な０．３以下で、ＳＬ光波長
に対して透明であることが望ましい。したがって、本実
施例では、０．２としている。さらに、その膜厚は、光
分布にあまり影響を与えない０．０５μｍ以下が望まし
い。本実施例では、０．０３μｍとしている。以上、キ
ャリアを閉じ込める層（第一光ガイド層）と、再成長さ
れる層（第二光ガイド層）を別々に、形成することによ
り、光吸収による損失の少ない誘導放出を可能としてい
るのである。また、ｎ型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロ
ック層７の禁制帯幅は、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４
の禁制帯幅よりも大きいので、従来の構造のように電流
ブロック層による光吸収がなく、導波路の損失の小さい
低動作電流の素子が得られる。
【００１３】図２は本発明の一実施例におけるＳＬＤの
製造工程図である。図２（ａ）に示すように、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板１の上に、ＭＯＣＶＤあるいはＭＢＥ成長法
により、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２（厚さ、０．５μ
ｍ）、ｎ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層３（厚
さ、．１μｍ）、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４（厚
さ、０．０７μｍ）、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光
ガイド層５（厚さ、０．５μｍ）、ｐ型のＧａ0.8Ａｌ
0.2Ａｓ第二光ガイド層６（厚さ、０．０３μｍ）、ｎ
型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７（厚さ、０．
５μｍ）、Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ保護層８（厚さ、０．０
１μｍ）を形成する。この保護層８は、ｎ型のＧａ0.4
Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７の上部を表面酸化から守
るのに必要である。保護層８のＡｌＡｓ混晶比として
は、第二光ガイド層と同様、再成長が容易な０．３以下
で、ＳＬ光に対して透明な混晶比であることが望まし
い。
製造工程図である。図２（ａ）に示すように、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板１の上に、ＭＯＣＶＤあるいはＭＢＥ成長法
により、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２（厚さ、０．５μ
ｍ）、ｎ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層３（厚
さ、．１μｍ）、Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層４（厚
さ、０．０７μｍ）、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光
ガイド層５（厚さ、０．５μｍ）、ｐ型のＧａ0.8Ａｌ
0.2Ａｓ第二光ガイド層６（厚さ、０．０３μｍ）、ｎ
型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７（厚さ、０．
５μｍ）、Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ保護層８（厚さ、０．０
１μｍ）を形成する。この保護層８は、ｎ型のＧａ0.4
Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７の上部を表面酸化から守
るのに必要である。保護層８のＡｌＡｓ混晶比として
は、第二光ガイド層と同様、再成長が容易な０．３以下
で、ＳＬ光に対して透明な混晶比であることが望まし
い。
【００１４】図２で、活性層の導電型は、特に記載して
いないが、ｐ型であっても、ｎ型であっても、もちろ
ん、アンドープであってもかまわない。
いないが、ｐ型であっても、ｎ型であっても、もちろ
ん、アンドープであってもかまわない。
【００１５】また、電流ブロック層の膜厚については、
電流ブロック層７の厚さが薄いと、上部のｐ型のＧａＡ
ｓコンタクト層８においてレーザ光の光吸収が生じてし
まうので、最低限、０．４μｍは必要である。
電流ブロック層７の厚さが薄いと、上部のｐ型のＧａＡ
ｓコンタクト層８においてレーザ光の光吸収が生じてし
まうので、最低限、０．４μｍは必要である。
【００１６】次に、図２（ｂ）に示すように、ストライ
プ状の窓７ａをフォトリソグラフィー技術を用い、前端
面の垂直面に対するストライプの角度θ１１が５度にな
るように、エッチングにより形成する。エッチングの方
法としては、最初に酒石酸または、硫酸などのＡｌＡｓ
混晶比に対して選択性のあまりないエッチャントでＧａ
0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７の途中まで、エッチン
グを行なう。次に、フッ酸系、リン酸系などのＡｌＡｓ
混晶比の高い層を選択的にエッチングできるエッチャン
トを用いて、選択的にＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック
層７のエッチングを行なう。すなわち、ｐ型のＧａ0.8
Ａｌ0.2Ａｓ第二光ガイド層６は、エッチングストップ
層としても作用する。そのため、エッチングによるばら
つきが小さく、高歩留が得られる。
プ状の窓７ａをフォトリソグラフィー技術を用い、前端
面の垂直面に対するストライプの角度θ１１が５度にな
るように、エッチングにより形成する。エッチングの方
法としては、最初に酒石酸または、硫酸などのＡｌＡｓ
混晶比に対して選択性のあまりないエッチャントでＧａ
0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層７の途中まで、エッチン
グを行なう。次に、フッ酸系、リン酸系などのＡｌＡｓ
混晶比の高い層を選択的にエッチングできるエッチャン
トを用いて、選択的にＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック
層７のエッチングを行なう。すなわち、ｐ型のＧａ0.8
Ａｌ0.2Ａｓ第二光ガイド層６は、エッチングストップ
層としても作用する。そのため、エッチングによるばら
つきが小さく、高歩留が得られる。
【００１７】次に、図２（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶ
ＤあるいはＭＢＥ成長法により、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5
Ａｓクラッド層９、ｐ型のコンタクト層１０を再成長に
より、形成する。このとき、電流の流れるストライプ内
は、ＡｌＡｓ混晶比の低いｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第
二光ガイド層６上の成長となるため、容易に成長が行え
る。ただし、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９の
ドーパントにＺｎを使用する場合には、Ｚｎのストライ
プ領域への成長中の拡散による特性への影響があるた
め、少なくとも、再成長界面においてキャリア濃度を１
０18cm-3以下にする必要がある。本実施例では、７×１
０17cm-3とした。もちろん、カーボンなど拡散のあまり
ないドーパントを用いる方法もある。最後に、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板１および、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層１０
にそれぞれ、電極を形成する。
ＤあるいはＭＢＥ成長法により、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5
Ａｓクラッド層９、ｐ型のコンタクト層１０を再成長に
より、形成する。このとき、電流の流れるストライプ内
は、ＡｌＡｓ混晶比の低いｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第
二光ガイド層６上の成長となるため、容易に成長が行え
る。ただし、ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層９の
ドーパントにＺｎを使用する場合には、Ｚｎのストライ
プ領域への成長中の拡散による特性への影響があるた
め、少なくとも、再成長界面においてキャリア濃度を１
０18cm-3以下にする必要がある。本実施例では、７×１
０17cm-3とした。もちろん、カーボンなど拡散のあまり
ないドーパントを用いる方法もある。最後に、ｎ型のＧ
ａＡｓ基板１および、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層１０
にそれぞれ、電極を形成する。
【００１８】図３は本発明の一実施例におけるＳＬＤの
電流−光出力特性図である。比較のために、従来のＳＬ
Ｄの特性もあわせて示した。本発明のＳＬＤでは、導波
路の損失が小さいため、大幅に動作電流値が小さくなっ
ている。具体的には、活性領域長３００μｍの素子にお
いて、室温で５ｍＷのＳＬ光を放出するのに必要な動作
電流値を１２０ｍＡから６０ｍＡに低減できた。また、
本発明の構造は、動作電流値が低いので、ＳＬＤの高出
力化にも有効である。
電流−光出力特性図である。比較のために、従来のＳＬ
Ｄの特性もあわせて示した。本発明のＳＬＤでは、導波
路の損失が小さいため、大幅に動作電流値が小さくなっ
ている。具体的には、活性領域長３００μｍの素子にお
いて、室温で５ｍＷのＳＬ光を放出するのに必要な動作
電流値を１２０ｍＡから６０ｍＡに低減できた。また、
本発明の構造は、動作電流値が低いので、ＳＬＤの高出
力化にも有効である。
【００１９】より高出力にするため、図４（ａ）の本発
明の特許請求項第二項の一実施例におけるＳＬＤの斜視
図、および図４（ｂ）のストライプ部の透視上面図に示
すように、前端面の垂直面に対するストライプの角度θ
を３度から１５度にすると共に、ストライプを湾曲また
は屈曲させて、ストライプが後端面に対し９０度に接す
るようにすることによって、後端面の反射光量を増大さ
せ、より高出力にすることができる。このとき、前端面
からはＳＬ光は戻らないため、ファブリ・ペロ共振器は
形成されず、レーザ発振は生じない。したがって、スペ
クトル半値幅の広いＳＬ光を高い光出力まで得ることが
できる。この構造において、後端面を高反射率にコーテ
ィングすることによって、より後端面からの反射光量を
増やし、さらに高出力化できる。
明の特許請求項第二項の一実施例におけるＳＬＤの斜視
図、および図４（ｂ）のストライプ部の透視上面図に示
すように、前端面の垂直面に対するストライプの角度θ
を３度から１５度にすると共に、ストライプを湾曲また
は屈曲させて、ストライプが後端面に対し９０度に接す
るようにすることによって、後端面の反射光量を増大さ
せ、より高出力にすることができる。このとき、前端面
からはＳＬ光は戻らないため、ファブリ・ペロ共振器は
形成されず、レーザ発振は生じない。したがって、スペ
クトル半値幅の広いＳＬ光を高い光出力まで得ることが
できる。この構造において、後端面を高反射率にコーテ
ィングすることによって、より後端面からの反射光量を
増やし、さらに高出力化できる。
【００２０】また、活性層を量子井戸構造とすることに
より、さらに、動作電流を低減でき、高出力が得られ
る。量子井戸構造として、シングルカンタムウェル（Ｓ
ＱＷ）構造、ダブルカンタムウェル（ＤＱＷ）構造、ト
リプルカンタムウェル（ＴＱＷ）構造、グリン（ＧＲＩ
Ｎ）構造、または、そのセパレートコンファインメント
ヘテロストラクチャー（ＳＣＨ）構造などでもかまわな
い。
より、さらに、動作電流を低減でき、高出力が得られ
る。量子井戸構造として、シングルカンタムウェル（Ｓ
ＱＷ）構造、ダブルカンタムウェル（ＤＱＷ）構造、ト
リプルカンタムウェル（ＴＱＷ）構造、グリン（ＧＲＩ
Ｎ）構造、または、そのセパレートコンファインメント
ヘテロストラクチャー（ＳＣＨ）構造などでもかまわな
い。
【００２１】なお、上記全ての実施例において、基板は
ｎ型で、ｎ型の電流ブロック層を用いる場合のみを示し
たが、基板にｐ型を用い、ｐ型の電流ブロック層を用い
てもかまわない。すなわち、電流ブロック層のＡｌＡｓ
混晶比が高いからである。なぜなら、ＡｌＡｓ混晶比の
高いｐ型のＧａＡｌＡｓ層の場合、電子の拡散が抑えら
れるので、ｐ型のブロック層の実現が可能となるからで
ある。
ｎ型で、ｎ型の電流ブロック層を用いる場合のみを示し
たが、基板にｐ型を用い、ｐ型の電流ブロック層を用い
てもかまわない。すなわち、電流ブロック層のＡｌＡｓ
混晶比が高いからである。なぜなら、ＡｌＡｓ混晶比の
高いｐ型のＧａＡｌＡｓ層の場合、電子の拡散が抑えら
れるので、ｐ型のブロック層の実現が可能となるからで
ある。
【００２２】なお、上記全ての実施例では、電流ブロッ
ク層が活性層上、すなわち、活性層から見て、基板と反
対側にある場合のみを示したが、基板と同方向にある場
合でも、同じ効果が得られる。あるいは、電流ブロック
層が両方向にあるダブルコンファイメント構造にすれば
さらに、漏れ電流が少なくなり、低動作電流化が図れる
ことはいうまでもない。
ク層が活性層上、すなわち、活性層から見て、基板と反
対側にある場合のみを示したが、基板と同方向にある場
合でも、同じ効果が得られる。あるいは、電流ブロック
層が両方向にあるダブルコンファイメント構造にすれば
さらに、漏れ電流が少なくなり、低動作電流化が図れる
ことはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明は、活性層となるＧ
ａ1-XＡｌXＡｓ層の主面の少なくとも一方の側に、一導
電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2Ａ
ｌY2Ａｓ第二光ガイド層を順次、備えるとともに、前記
第二光ガイド層上に、これとは逆の導電型でストライプ
状の窓を有するＧａ1-ZＡｌZＡｓ層が形成されており、
前記ストライプ状の窓には、前記光ガイド層と同じ導電
型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶
比、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞
Ｙ２＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ストライ
プ状の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の
窓が３度から１５度の角度を有する構成により、低動作
電流値のＳＬＤを容易に実現できるものである。
ａ1-XＡｌXＡｓ層の主面の少なくとも一方の側に、一導
電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2Ａ
ｌY2Ａｓ第二光ガイド層を順次、備えるとともに、前記
第二光ガイド層上に、これとは逆の導電型でストライプ
状の窓を有するＧａ1-ZＡｌZＡｓ層が形成されており、
前記ストライプ状の窓には、前記光ガイド層と同じ導電
型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶
比、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞
Ｙ２＞Ｘ≧０，Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ストライ
プ状の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライプ状の
窓が３度から１５度の角度を有する構成により、低動作
電流値のＳＬＤを容易に実現できるものである。
【００２４】すなわち、ＡｌＡｓ混晶比の高いＧａ1-Y1
ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層により活性層へキャリアを閉
じ込め、再成長はＡｌＡｓ混晶比の低いＧａ1-Y2ＡｌY2
Ａｓ第二光ガイド層への成長となるため、容易に作製で
きる。
ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層により活性層へキャリアを閉
じ込め、再成長はＡｌＡｓ混晶比の低いＧａ1-Y2ＡｌY2
Ａｓ第二光ガイド層への成長となるため、容易に作製で
きる。
【００２５】また、ストライプを形成するエッチングの
時に、ＡｌＡｓ混晶比の違いによる選択エッチング法を
使用できるため、エッチングのばらつきが小さくなり、
高歩留が得られる。
時に、ＡｌＡｓ混晶比の違いによる選択エッチング法を
使用できるため、エッチングのばらつきが小さくなり、
高歩留が得られる。
【００２６】また、電流ブロック層のＡｌＡｓ混晶比
が、クラッド層のＡｌＡｓ混晶比より高く設定されてい
るため、単一な横モードで発光し、ＳＬ光の電流ブロッ
ク層による光吸収がないため、低動作電流値が得られ
る。
が、クラッド層のＡｌＡｓ混晶比より高く設定されてい
るため、単一な横モードで発光し、ＳＬ光の電流ブロッ
ク層による光吸収がないため、低動作電流値が得られ
る。
【００２７】また、低動作電流化は、活性層における発
熱等の低減をもたらすため、高出力が得られる。さら
に、ストライプと前端面の垂直面との角度を３度から１
５度にすると共に、ストライプを湾曲または屈曲させる
ことによって、後端面に対しストライプを９０度に接す
るようにし、また、活性層を量子井戸構造とすれば、よ
り、高出力が得られる。
熱等の低減をもたらすため、高出力が得られる。さら
に、ストライプと前端面の垂直面との角度を３度から１
５度にすると共に、ストライプを湾曲または屈曲させる
ことによって、後端面に対しストライプを９０度に接す
るようにし、また、活性層を量子井戸構造とすれば、よ
り、高出力が得られる。
【００２８】以上、説明したところから明らかなよう
に、本発明のＳＬＤは、高出力のＳＬ光を発光すること
ができ、光ファイバジャイロ用として実用上の効果は大
である。
に、本発明のＳＬＤは、高出力のＳＬ光を発光すること
ができ、光ファイバジャイロ用として実用上の効果は大
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施例におけるＳＬＤの斜視
図 （ｂ）本発明の一実施例におけるＳＬＤのストライプ部
の透視上面図
図 （ｂ）本発明の一実施例におけるＳＬＤのストライプ部
の透視上面図
【図２】本発明の一実施例におけるＳＬＤの製造工程図
【図３】本発明の一実施例におけるＳＬＤの電流−光出
力特性図
力特性図
【図４】（ａ）本発明の特許請求項第二項の一実施例に
おけるＳＬＤの斜視図 （ｂ）本発明の特許請求項第二項の一実施例におけるＳ
ＬＤのストライプ部の透視上面図
おけるＳＬＤの斜視図 （ｂ）本発明の特許請求項第二項の一実施例におけるＳ
ＬＤのストライプ部の透視上面図
【図５】従来のＳＬＤの要部斜視図
１ ｎ型のＧａＡｓ基板 ２ ｎ型のＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層 ４ Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層 ５ ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ第一光ガイド層 ６ ｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ第二光ガイド層 ７ ｎ型のＧａ0.4Ａｌ0.6Ａｓ電流ブロック層 ７ａ ストライプ状の窓 ８ ｐ型のＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ保護層 ９ ｐ型のＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層 １０ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層 １１ 前端面の垂直面に対するストライプの角度θ ２１ ｐ型のＧａＡｓ基板 ２２ プロトン注入高抵抗ＧａＡｓ電流ブロック層 ２３ ｐ型のＧａ0.59Ａｌ0.41Ａｓ層 ２４ Ｇａ0.92Ａｌ0.08Ａｓ活性層 ２５ ｎ型のＧａ0.59Ａｌ0.41Ａｓ層 ２６ ｎ型のＧａＡｓコンタクト層 ２７，２８ オーミック電極
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 国雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の主面
の少なくとも一方の側に、一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａ
ｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層
を順次、備えるとともに、前記第二光ガイド層上に、こ
れとは逆の導電型でストライプ状の窓を有するＧａ1-Z
ＡｌZＡｓ層が形成されており、前記ストライプ状の窓
には、前記光ガイド層と同じ導電型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａ
ｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶比、Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，
Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｘ≧０，Ｙ１＞
Ｙ２の関係を有し、前記ストライプ状の窓の前端面の垂
直面に対し、前記ストライプ状の窓が３度から１５度の
角度を有することを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 活性層となるＧａ1-XＡｌXＡｓ層の主面
の少なくとも一方の側に、一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａ
ｓ第一光ガイド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層
を順次、備えるとともに、前記第二光ガイド層上に、こ
れとは逆の導電型で湾曲したストライプ状の窓を有する
Ｇａ1-ZＡｌZＡｓ層が形成されており、前記ストライプ
状の窓には、前記光ガイド層と同じ導電型のＧａ1-Y3Ａ
ｌY3Ａｓ層を備えており、ＡｌＡｓ混晶比、Ｘ，Ｙ１，
Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｘ≧０，
Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ストライプ状の窓の前端
面の垂直面に対し、前記ストライプ状の窓が３度から１
５度の角度を有するとともに、前記ストライプ状の窓の
後端面に対し、前記ストライプ状の窓が９０度の角度を
有することを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項３】 量子井戸構造の活性層の主面の少なくと
も一方の側に、一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガ
イド層、Ｇａ1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層を順次、備
えるとともに、前記第二光ガイド層上に、これとは逆の
導電型でストライプ状の窓を有するＧａ1-ZＡｌZＡｓ層
が形成されており、前記ストライプ状の窓には、前記光
ガイド層と同じ導電型のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層を備えて
おり、ＡｌＡｓ混晶比、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間
に、Ｚ＞Ｙ３＞Ｙ２，Ｙ１＞Ｙ２の関係を有し、前記ス
トライプ状の窓の前端面の垂直面に対し、前記ストライ
プ状の窓が３度から１５度の角度を有することを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項４】 活性層の主面の少なくとも一方の側に、
一導電型のＧａ1-Y1ＡｌY1Ａｓ第一光ガイド層、Ｇａ
1-Y2ＡｌY2Ａｓ第二光ガイド層、前記第二光ガイド層上
に、これとは逆の導電型でＧａ1-ZＡｌZＡｓ層を、エピ
タキシャル成長により形成する工程と、前記Ｇａ1-ZＡ
ｌZＡｓ層だけを前端面の垂直面に対し３度から１５度
の角度となるようストライプ状に選択的にエッチングす
る工程と、前記ストライプ状にエッチングした部分に前
記光ガイド層と同じ導電性のＧａ1-Y3ＡｌY3Ａｓ層をエ
ピタキシャル成長により形成する工程を備え、ＡｌＡｓ
混晶比、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３およびＺの間に、Ｚ＞Ｙ３＞
Ｙ２，Ｙ１＞Ｙ２の関係を成立させたことを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33842992A JP3040273B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33842992A JP3040273B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188509A true JPH06188509A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3040273B2 JP3040273B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=18318069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33842992A Expired - Fee Related JP3040273B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3040273B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003142777A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体素子 |
| US6849473B2 (en) | 2000-04-21 | 2005-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing thereof |
| JP2009238826A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Seiko Epson Corp | 発光装置 |
| JP2011003686A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Seiko Epson Corp | 発光装置およびその駆動方法、並びに、プロジェクター |
| JP2011066138A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
| JP2012089890A (ja) * | 2012-01-30 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | 発光装置 |
| US8629460B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-01-14 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device having a gain region and a reflector |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP33842992A patent/JP3040273B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849473B2 (en) | 2000-04-21 | 2005-02-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing thereof |
| JP2003142777A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体素子 |
| JP2009238826A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Seiko Epson Corp | 発光装置 |
| US8629460B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-01-14 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device having a gain region and a reflector |
| JP2011003686A (ja) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Seiko Epson Corp | 発光装置およびその駆動方法、並びに、プロジェクター |
| JP2011066138A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
| JP2012089890A (ja) * | 2012-01-30 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | 発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3040273B2 (ja) | 2000-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |