JPH06268318A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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Publication number
JPH06268318A
JPH06268318A JP5240493A JP5240493A JPH06268318A JP H06268318 A JPH06268318 A JP H06268318A JP 5240493 A JP5240493 A JP 5240493A JP 5240493 A JP5240493 A JP 5240493A JP H06268318 A JPH06268318 A JP H06268318A
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JP
Japan
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layer
semiconductor laser
substrate
type
active layer
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Application number
JP5240493A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Nitta
康一 新田
Masasue Okajima
正季 岡島
Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP5240493A priority Critical patent/JPH06268318A/en
Publication of JPH06268318A publication Critical patent/JPH06268318A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an iNgAalp based semiconductor laser in which temperature characteristics are improved by setting the carrier concentration of p-clad layer sufficiently high. CONSTITUTION:The semiconductor laser has double heterostructure wherein an active layer 104 of In1-y(Ga1-zAlz)YP based material(0<=Y<1, 0<=Z<1) is formed on a semiconductor substrate 101 while being sandwiched by clad layers 103, 105. Mixed crystal composition X of GaAl is set X<=0.4 or the clad layers 103, 105 of In1-y(Ga1-zAlz)YP.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザに係わり、特にダブルヘテロ構造部に
InGaAlP系材料やInGaAs系材料を用いた半
導体レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser using a compound semiconductor material, and more particularly to a semiconductor laser using an InGaAlP-based material or an InGaAs-based material in a double heterostructure portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、0.6μm帯で発振するInGa
AlP可視光半導体レーザが製品化され、光ディスク装
置やレーザビームプリンタ等の光源として広い応用が期
待されている。
2. Description of the Related Art Recently, InGa oscillating in a 0.6 μm band
The AlP visible light semiconductor laser has been commercialized and is expected to be widely applied as a light source for optical disk devices, laser beam printers and the like.

【0003】ところで、半導体レーザの発振しきい値の
低減や温度特性の改善は、動作電流の減少、寿命特性の
向上等の観点から非常に重要である。レーザ発振のしき
い値や温度特性は、活性層へのキャリアの閉じ込め性能
により決まり、しきい値を下げたり温度特性を向上する
には、pクラッド層のキャリア濃度を高くすることが重
要な要素の一つである。例えば、GaAlAs系の半導
体レーザでは、活性層とpクラッド層の伝導帯側におけ
るバンド不連続を十分に大きくすることができるので、
この大きなバンド不連続により活性層からpクラッド層
への電子のもれを有効に防止して、発振しきい値が高く
なったり温度特性が低下するという問題は生じなかっ
た。
By the way, it is very important to reduce the oscillation threshold and improve the temperature characteristic of the semiconductor laser from the viewpoint of reducing the operating current and improving the life characteristic. The laser oscillation threshold and temperature characteristics are determined by the carrier confinement performance in the active layer, and in order to lower the threshold and improve the temperature characteristics, it is an important factor to increase the carrier concentration of the p-clad layer. one of. For example, in a GaAlAs-based semiconductor laser, the band discontinuity on the conduction band side of the active layer and the p-clad layer can be sufficiently increased.
Due to this large band discontinuity, electron leakage from the active layer to the p-clad layer was effectively prevented, and there was no problem that the oscillation threshold was increased or the temperature characteristic was deteriorated.

【0004】しかしながら、InGaAlP系の半導体
レーザでは、上述したGaAlAs系材料に比べ、活性
層とpクラッド層の伝導帯側のバンド不連続が小さいと
いう特徴を持っている。このため、この小さいバンド不
連続によって活性層からpクラッド層側への電子のもれ
を十分に防止することができず、これによりInGaA
lP系の半導体レーザにおいてはキャリアを良好に閉じ
込めることができない。このため、発振しきい値が高く
なったり温度特性が低下するという問題があった。
However, the InGaAlP-based semiconductor laser has a feature that the band discontinuity on the conduction band side of the active layer and the p-clad layer is smaller than that of the GaAlAs-based material described above. Therefore, it is not possible to sufficiently prevent the leakage of electrons from the active layer to the p-clad layer side due to the small band discontinuity.
Carriers cannot be satisfactorily confined in an IP semiconductor laser. Therefore, there is a problem that the oscillation threshold becomes high and the temperature characteristic is deteriorated.

【0005】また、近年、0.9μm帯で発振するIn
GaAs半導体レーザは二次高調波発生の基本波やファ
イバー増幅器の光源とした広い応用が期待されている。
このInGaAsを活性層に用いた半導体レーザでは、
基板にGaAsを使用するため、活性層に歪みが導入さ
れ、信頼性が低下するという問題があった。また、In
GaAlP層をクラッド層に用いた構造においてもGa
As基板と整合する必要があり、良好な結晶性を得るこ
とは困難なため、素子寿命が短いという問題があった。
In addition, in recent years, In oscillating in the 0.9 μm band
The GaAs semiconductor laser is expected to be widely applied as a light source of a fundamental wave for generating a second harmonic and a fiber amplifier.
In the semiconductor laser using InGaAs for the active layer,
Since GaAs is used for the substrate, there is a problem that strain is introduced into the active layer and reliability deteriorates. Also, In
Even in a structure using a GaAlP layer as a cladding layer, Ga
Since it is necessary to match the As substrate and it is difficult to obtain good crystallinity, there is a problem that the device life is short.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、InGa
AlP系の半導体材料を用いた半導体レーザにおいて
は、pクラッド層のAlの組成を高く、例えば0.7に
して、高いバンドギャップを得る場合、酸素の影響によ
り不純物を高濃度にドーピングすることは困難であるた
め、レーザの温度特性を改善することは難しいという問
題があった。
As described above, InGa
In a semiconductor laser using an AlP-based semiconductor material, when the Al composition of the p-cladding layer is high, for example, 0.7 to obtain a high bandgap, it is not possible to dope impurities with a high concentration due to the influence of oxygen. Since it is difficult, it is difficult to improve the temperature characteristics of the laser.

【0007】また、InGaAs系の半導体材料を用い
た半導体レーザにおいては、活性層に歪みが導入され、
またpクラッド層の結晶性が良好でないので、素子寿命
に問題があり、信頼性が低く、動作環境が高温・高出力
での動作を避けるように制限されていた。
In addition, in a semiconductor laser using an InGaAs semiconductor material, strain is introduced into the active layer,
Further, since the p-clad layer has poor crystallinity, there is a problem in device life, reliability is low, and the operating environment is limited to avoid operation at high temperature and high output.

【0008】本発明は上記事情に考慮してなされたもの
で、その目的は、pクラッド層のキャリア濃度を十分に
高くし、レーザの温度特性の改善をはかり得るInGa
AlP系の半導体レーザを提供することである。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to increase the carrier concentration of the p-clad layer sufficiently to improve the temperature characteristics of the laser.
An object is to provide an AlP-based semiconductor laser.

【0009】本発明の他の目的は、活性層の歪みを軽減
すると共にpクラッド層の結晶性を良くすることで、信
頼性を向上し、高温・高出力での動作を可能にするIn
GaAs系の半導体材料を用いた半導体レーザを提供す
ることである。
Another object of the present invention is to reduce the strain of the active layer and improve the crystallinity of the p-clad layer, thereby improving reliability and enabling operation at high temperature and high output.
It is to provide a semiconductor laser using a GaAs-based semiconductor material.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、In
1-Y (Ga1-Z AlZ Y 1系材料(0≦Y<1、0≦
Z<1)からなる活性層と上記活性層と格子定数のこと
なるGaAs1-X X 系材料(0<X≦1)から成る半
導体基板及び上記半導体基板と格子定数が同じであるI
1-Y (Ga1-Z AlZ Y P系材料(0≦Y<1、0
≦Z<1)からなるクラッド層を用いることにより、活
性層とpクラッド層のバンド不連続を十分に大きくする
ことにある。
The gist of the present invention is In
1-Y (Ga 1-Z Al Z ) Y 1-based material (0 ≦ Y <1, 0 ≦
Z <1), a semiconductor substrate made of GaAs 1-X P X- based material (0 <X ≦ 1) having a lattice constant different from that of the active layer, and the semiconductor substrate having the same lattice constant I
n 1-Y (Ga 1-Z Al Z ) Y P-based material (0 ≦ Y <1, 0
The band discontinuity between the active layer and the p-clad layer is sufficiently increased by using the clad layer of ≦ Z <1).

【0011】すなわち本発明によるInGaAlP系の
半導体レーザは、半導体基板上にIn1-Y (Ga1-Z
Z Y P系材料(0≦Y<1、0≦Z<1)からなる
活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を有
し、In1-Y (Ga1-X AlXY Pからなる前記クラ
ッド層のGaAl混晶組成をX≦0.4としたことを特
徴とする。
That is, the InGaAlP-based semiconductor laser according to the present invention comprises In 1 -Y (Ga 1 -Z A) on a semiconductor substrate.
l Z ) Y P-based material (0 ≦ Y <1, 0 ≦ Z <1) having a double heterostructure part in which an active layer is sandwiched between cladding layers, and In 1-Y (Ga 1-X Al X ) the GaAl mixed crystal composition of the clad layer consisting of Y P, characterized in that the X ≦ 0.4.

【0012】また本発明の他の骨子は、InGaAs系
の半導体レーザにおいて、半導体基板上にInW Ga
1-W As系材料(0<W≦1)から成る活性層とIn
1-Y (Ga1-Z AlZ Y P系材料(0≦Y<1、0≦
Z<1)からなるクラッド層を用いなり、クラッド層の
In1-Y (GaAl)Y の組成比をY<0.4とするこ
とによりInの量を多くしてpクラッド層の結晶性を向
上し、信頼性の高いInGaAs系の半導体レーザを得
ることにある。
Another gist of the present invention is, in an InGaAs semiconductor laser, In W Ga on a semiconductor substrate.
1-W As-based material (0 <W ≦ 1) active layer and In
1-Y (Ga 1-Z Al Z ) Y P-based material (0 ≦ Y <1, 0 ≦
A clad layer made of Z <1) is used, and the composition ratio of In 1-Y (GaAl) Y in the clad layer is set to Y <0.4 to increase the amount of In to improve the crystallinity of the p-clad layer. The object is to obtain an improved and highly reliable InGaAs semiconductor laser.

【0013】すなわち本発明のInGaAs系の半導体
レーザは、半導体基板上にInW Ga1-W As系材料
(0<W≦1)から成る活性層をIn1-Y (Ga1-Z
Z Y 系材料(0≦Y<0.4、0≦Z<1)からな
るクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を形成するこ
とを特徴としている。
That is, in the InGaAs semiconductor laser of the present invention, an active layer made of In W Ga 1-W As material (0 <W ≦ 1) is formed on the semiconductor substrate as In 1-Y (Ga 1-Z A
l Z ) Y- based material (0 ≦ Y <0.4, 0 ≦ Z <1) is characterized by forming a double heterostructure portion sandwiched between clad layers.

【0014】[0014]

【作用】本発明によるInGaAlP系の半導体レーザ
によれば、GaAsより格子定数の小さいGaAs1-X
X (0<X≦1)基板を使用すると、このGaAsP
基板上に格子整合するように成長したInGaAlPク
ラッド層は、GaAs基板上に格子整合したInGaA
lPクラッド層よりもAl組成を小さくでき、キャリア
濃度を高濃度にできる特徴を持っている。また、GaA
sP基板上にGaAsに格子整合するように成長するこ
とでInGaP歪み活性層が得られる。したがって、導
入された歪みによるバンド構造の変化とpクラッド層の
高濃度化により温度特性を向上することができる。
According to the InGaAlP semiconductor laser of the present invention, GaAs 1-X having a lattice constant smaller than that of GaAs is used.
When P X (0 <X ≦ 1 ) using the substrate, the GaAsP
The InGaAlP clad layer grown so as to be lattice-matched on the substrate is InGaA lattice-matched on the GaAs substrate.
It has a feature that the Al composition can be made smaller than that of the 1P clad layer and the carrier concentration can be made high. Also, GaA
An InGaP strained active layer can be obtained by growing the GaAs on the sP substrate so as to be lattice-matched to GaAs. Therefore, the temperature characteristics can be improved by the change in the band structure due to the introduced strain and the high concentration of the p-clad layer.

【0015】また、本発明の他のInGaAs系の半導
体レーザによれば、活性層のInGaAsの格子定数に
近いInX Ga1-X As(0<X≦1)基板を使用する
ので、このInGaAs基板上に格子整合するように成
長したInGaAlPクラッド層は、GaAs基板上に
格子整合したInGaAlPクラッド層よりもInの量
が多くなり、結晶性が良好になる。従って、InGaA
s基板上にInGaAsに格子整合するように構成した
歪みの少ないInGaAs活性層と結晶性の良いクラッ
ド層により信頼性が向上する。
Further, according to another InGaAs semiconductor laser of the present invention, since an In X Ga 1-X As (0 <X ≦ 1) substrate having a lattice constant close to that of InGaAs of the active layer is used, this InGaAs is used. The InGaAlP clad layer grown so as to be lattice-matched on the substrate has a larger amount of In than the InGaAlP clad layer lattice-matched on the GaAs substrate, and has good crystallinity. Therefore, InGaA
The reliability is improved by the InGaAs active layer having a low strain and configured to lattice match with InGaAs on the s substrate and the clad layer having good crystallinity.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明による一実施例について説明す
る。
EXAMPLE An example according to the present invention will be described below.

【0017】図1は本実施例による半導体レーザの断面
図である。本実施例の半導体レーザの基板には、GaA
sより格子定数の小さいn型GaAsP基板101が採
用される。このn型GaAsP基板101上には、n型
GaAsPバッファー層102を介してアンドープIn
GaP活性層104をn型InGaAlP第1クラッド
層103とp型InGaAlP第2クラッド層105と
で挟んたダブルヘテロ構造部が形成される。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser according to this embodiment. The substrate of the semiconductor laser of this embodiment is made of GaA.
An n-type GaAsP substrate 101 having a lattice constant smaller than s is adopted. On the n-type GaAsP substrate 101, undoped In via the n-type GaAsP buffer layer 102.
A double heterostructure is formed by sandwiching the GaP active layer 104 between the n-type InGaAlP first cladding layer 103 and the p-type InGaAlP second cladding layer 105.

【0018】p型InGaAlP第2クラッド層105
上には、p型InGaPエッチングストップ層106が
積層され、このエッチングストップ層106上には断面
台形のp型InGaAlP第3クラッド層107が形成
される。この第3クラッド層107上にはp型InGa
Pキャップ層108が形成され、またこの第3クラッド
層107の周囲にはn型GaAsP電流ブロック層10
9が形成される。これらキャップ層108および電流ブ
ロック層109上には、p型GaAsPコンタクト層1
10を介してp型電極AuZn111が装着される。ま
た、n型GaAsP基板101の裏面にはn型電極Au
Ge112が装着される。
Second p-type InGaAlP cladding layer 105
A p-type InGaP etching stop layer 106 is stacked on top of this, and a p-type InGaAlP third cladding layer 107 having a trapezoidal cross section is formed on this etching stop layer 106. The p-type InGa is formed on the third cladding layer 107.
A P cap layer 108 is formed, and the n-type GaAsP current blocking layer 10 is formed around the third cladding layer 107.
9 is formed. The p-type GaAsP contact layer 1 is formed on the cap layer 108 and the current blocking layer 109.
The p-type electrode AuZn111 is attached via 10. In addition, an n-type electrode Au is formed on the back surface of the n-type GaAsP substrate 101.
Ge112 is attached.

【0019】次に基板101、活性層104、クラッド
層103、105、107の各層の組成について図2を
参照して説明する。図2はInGaAlPの混晶の組成
面を示した図である。なお図2において、L1 はGaA
sの格子整合を示し、L2 はGaAsPの格子整合を示
す。まず、基板101はGaAs1-X X の表記でX=
0.1〜0.2で組成される。
Next, the composition of each of the substrate 101, the active layer 104, and the cladding layers 103, 105 and 107 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a compositional plane of a mixed crystal of InGaAlP. In FIG. 2, L1 is GaA.
s indicates the lattice matching, and L2 indicates the GaAsP lattice matching. First, the substrate 101 is represented by GaAs 1-X P X with X =
It is composed of 0.1 to 0.2.

【0020】また、活性層104は、150A(オング
ストローム)の厚さで、GaAsに整合するようにL1
上のA点の組成、つまりX=0,Y=0,5の組成で、
In0.5 Ga0.5 Pに組成される。したがって、活性層
104は、n型GaAsPの基板101に対して歪みが
導入され、歪み活性層として形成され、このときのバン
ドギャップは1.9eVになる。
The active layer 104 has a thickness of 150 A (angstrom) and is L1 so as to match GaAs.
With the composition of point A above, that is, the composition of X = 0, Y = 0, 5,
It is composed of In 0.5 Ga 0.5 P. Therefore, the active layer 104 is formed as a strained active layer by introducing strain into the n-type GaAsP substrate 101, and the bandgap at this time is 1.9 eV.

【0021】一方、第1〜第3のクラッド層103、1
05、107の組成はp型、n型ともに等しく、n型G
aAsPの基板101に対して格子定数し、且つバンド
ギャップ2.33eVが得られるように、L2 上のB点
の組成、つまりIn1-Y (Ga1-Z AlZ Y Pの表記
でY=0.5〜0.7、Z≦0.4程度とした。このよ
うにAlの組成比を図2のD点で示した従来の0,7か
ら0.4以下に低下したので、不純物濃度を高めて、キ
ャリア濃度を十分高め、それによってバンドギャップを
高めることができる。ここでは各クラッド層103、1
05、107の不純物ドーピングは、p型はZnを不純
物とし8×1017cm-3程度、n型はSiを不純物とし
2×1017cm-3程度の濃度とする。
On the other hand, the first to third cladding layers 103, 1
The compositions of 05 and 107 are the same for both p-type and n-type, and n-type G
The composition of point B on L2, that is, In 1-Y (Ga 1-Z Al Z ) Y P is represented by Y in order to obtain a lattice constant with respect to the substrate 101 of aAsP and obtain a band gap of 2.33 eV. = 0.5 to 0.7 and Z ≦ 0.4. As described above, the Al composition ratio is reduced to 0.4 or less from the conventional value of 0.7 shown at the point D in FIG. 2. Therefore, the impurity concentration is increased to sufficiently increase the carrier concentration, thereby increasing the band gap. You can Here, each clad layer 103, 1
Impurity doping of 05 and 107 is performed by using Zn for p-type as an impurity and about 8 × 10 17 cm −3 for n-type, and Si as an impurity for n-type with a concentration of about 2 × 10 17 cm −3 .

【0022】このような構造および組成の半導体レーザ
は、活性層とpクラッド層のバンド不連続差が、従来よ
り100meV程度大きくでき、150C、50mWの
高温動作が実現できる。また基板101上に格子整合し
たInGaPは、670nm以下の波長が活性層にAl
を導入することなしに実現できる。
In the semiconductor laser having such a structure and composition, the band discontinuity difference between the active layer and the p-clad layer can be increased by about 100 meV as compared with the conventional case, and high temperature operation of 150 C and 50 mW can be realized. Further, InGaP lattice-matched on the substrate 101 has a wavelength of 670 nm or less in the active layer of Al.
It can be realized without introducing.

【0023】このように本実施例によると、GaAsよ
り格子定数の小さいn型GaAsP基板を採用し、活性
層をGaAsに整合するようにIn0.5 Ga0.5 Pに組
成してn型GaAsP基板に対して歪みを持つ歪み活性
層を形成することにより、またクラッド層のAl組成比
をX≦0.4として不純物濃度を高めてキャリア濃度を
高めることにより、活性層とpクラッド層の伝導帯側の
バンド不連続を大きくすることができる。したがって、
温度特性の向上したInGaAlP系の半導体レーザを
提供することができる。次に第2の実施例について説明
する。図3は本実施例による半導体レーザの断面図であ
る。本実施例の半導体レーザの基板201には、n型I
nGaAsを採用する。
As described above, according to this embodiment, an n-type GaAsP substrate having a lattice constant smaller than that of GaAs is used, and the active layer is composed of In 0.5 Ga 0.5 P so as to match GaAs. By forming a strained active layer having strain, and by increasing the Al concentration in the cladding layer to X ≦ 0.4 to increase the impurity concentration and carrier concentration, the active layer and the p-clad layer on the conduction band side are formed. Band discontinuity can be increased. Therefore,
It is possible to provide an InGaAlP-based semiconductor laser having improved temperature characteristics. Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a sectional view of the semiconductor laser according to the present embodiment. The substrate 201 of the semiconductor laser of this embodiment has an n-type I
Adopt nGaAs.

【0024】この基板201上にはn型InGaPバッ
ファー層202を介して、アンドープInGaAs活性
層204をn型InGaAlP第1クラッド層203と
p型InGaAlP第2クラッド層205で挟んだダブ
ルヘテロ構造が形成される。
On this substrate 201, a double hetero structure is formed in which an undoped InGaAs active layer 204 is sandwiched between an n-type InGaAlP first clad layer 203 and a p-type InGaAlP second clad layer 205 via an n-type InGaP buffer layer 202. To be done.

【0025】第2クラッド層205上には、p型InG
aPエッチングストップ層206が積層され、このエッ
チングストップ層206上には断面台形のp型InGa
AlP第3クラッド層207が形成される。この第3ク
ラッド層207上にはp型InGaPキャップ層208
が形成され、またこの第3クラッド層207の周囲には
n型InGaAs電流ブロック層209が形成される。
そして、キャップ層208および電流ブロック層209
上にはp型InGaPコンタクト層210が形成され、
このコンタクト層210上にはp型電極AuZn211
が装着される。また、基板201の裏面にはn型電極A
uGe212が装着される。次に基板201、活性層2
04、クラッド層203、205、207の各層の組成
について図4を参照して説明する。活性層204はIn
W Ga1-W Asの表記で0<W≦1、例えばW=0.1
5の組成で、80〜200A(オングストローム)の厚
さに形成される。
On the second cladding layer 205, p-type InG is formed.
An aP etching stop layer 206 is laminated, and p-type InGa having a trapezoidal cross section is formed on the etching stop layer 206.
The AlP third cladding layer 207 is formed. A p-type InGaP cap layer 208 is formed on the third clad layer 207.
And an n-type InGaAs current blocking layer 209 is formed around the third cladding layer 207.
Then, the cap layer 208 and the current blocking layer 209
A p-type InGaP contact layer 210 is formed on the
A p-type electrode AuZn211 is formed on the contact layer 210.
Is installed. Further, on the back surface of the substrate 201, the n-type electrode A
uGe212 is attached. Next, the substrate 201 and the active layer 2
04, the cladding layers 203, 205, and 207, the composition of each layer will be described with reference to FIG. The active layer 204 is In
In the notation W Ga 1-W As, 0 <W ≦ 1, for example W = 0.1
It is formed with a composition of 5 to a thickness of 80 to 200 A (angstrom).

【0026】一方、基板201は、活性層204のIn
GaAsの格子定数にちかいInXGa1-X Asの表記
で0<X≦1、例えばX=0.1の組成に形成する。し
たがって活性層204は基板201上にInGaAsに
格子整合するように成長することができ、歪みが軽減す
ることができる。
On the other hand, the substrate 201 is made of In of the active layer 204.
It is formed to have a composition of 0 <X ≦ 1, for example, X = 0.1 by the expression of In X Ga 1-X As, which is close to the lattice constant of GaAs. Therefore, the active layer 204 can be grown on the substrate 201 so as to be lattice-matched with InGaAs, and strain can be reduced.

【0027】また、クラッド層203、205、207
の組成はp型、n型ともに等しくIn1-Y (Ga1-Z
Z Y Pの表記で0≦Y<0.4、0≦Z<1とし、
各クラッド層203、205、207の不純物ドーピン
グは、p型はZnを不純物とし8×1017cm-3程度、
n型はSiを不純物とし2×1017cm-3程度の濃度と
する。したがって、基板201上にInGaAsに格子
整合するように成長したクラッド層203、205、2
07は、従来のようにGaAs基板上に格子整合したI
nGaAlPクラッド層よりも、組成比Yに応じてIn
の量が多くなり、良好な結晶性を得ることができる。
Further, the cladding layers 203, 205, 207
Have the same composition for both p-type and n-type In 1-Y (Ga 1 -Z A
l Z ) Y P, where 0 ≦ Y <0.4 and 0 ≦ Z <1,
Impurity doping of each clad layer 203, 205, 207 is about 8 × 10 17 cm −3 with p-type Zn as an impurity,
The n-type has Si as an impurity and has a concentration of about 2 × 10 17 cm −3 . Therefore, the cladding layers 203, 205, 2 grown on the substrate 201 so as to be lattice-matched to InGaAs.
07 is a lattice-matched I on a GaAs substrate as in the conventional case.
Depending on the composition ratio Y, the In content may be higher than that of the nGaAlP cladding layer.
The amount of is increased, and good crystallinity can be obtained.

【0028】このように本実施例によると、InGaA
s活性層のInGaAsの格子定数にちかいInX Ga
1-X As基板(0<X≦1)を採用したので、歪みの少
ない活性層を形成でき、またInの量を多くして結晶性
の良好なInGaAlPクラッド層を得ることができ
る。したがって、信頼性が向上し、高温・高出力で動作
可能なInGaAs系の半導体レーザを提供することが
できる。従来のGaAs基板を用いた構造では1000
時間程度の寿命しか得られなかったのに対して、本実施
例による上記構造の半導体レーザは10000時間以上
の寿命を確保することができた。本発明は上述した実施
例に限定されることなく、種々変形して実施可能であ
る。
Thus, according to this embodiment, InGaA
In X Ga close to the lattice constant of InGaAs in the s active layer
Since the 1-X As substrate (0 <X ≦ 1) is adopted, an active layer with less strain can be formed, and an InGaAlP clad layer having good crystallinity can be obtained by increasing the amount of In. Therefore, it is possible to provide an InGaAs semiconductor laser having improved reliability and capable of operating at high temperature and high output. 1000 in the structure using the conventional GaAs substrate
While a lifetime of only about 10 hours was obtained, the semiconductor laser of the above-described structure according to this example could secure a lifetime of 10,000 hours or more. The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented with various modifications.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、GaAs
より格子定数の小さいGaAs1-X X (0<X≦1)
基板を使用したので、このGaAsP基板上に格子整合
するように成長したInGaAlPクラッド層は、Ga
As基板上に格子整合したInGaAlPクラッド層よ
りもAl組成を小さく且つキャリア濃度を高くでき、こ
の結果、GaAsP基板上にGaAsに格子整合するよ
うに成長したInGaP歪み活性層が得られると共に、
活性層とpクラッド層のバンド不連続を十分に大きくし
て温度特性を向上し得るInGaAlP系の半導体レー
ザを提供できる。
As described above in detail, the present invention is based on GaAs
GaAs with smaller lattice constant 1-X P X (0 <X ≦ 1)
Since the substrate is used, the InGaAlP clad layer grown so as to be lattice-matched on this GaAsP substrate is made of Ga.
The Al composition can be made smaller and the carrier concentration can be made higher than that of the InGaAlP clad layer lattice-matched on the As substrate, and as a result, an InGaP strained active layer grown so as to be lattice-matched to GaAs on the GaAsP substrate can be obtained.
It is possible to provide an InGaAlP-based semiconductor laser capable of improving the temperature characteristics by sufficiently increasing the band discontinuity between the active layer and the p-clad layer.

【0030】また、本発明は、活性層のInGaAsの
格子定数に近いInX Ga1-X As(0<X≦1)基板
を使用することにより、このInGaAs基板上に格子
整合するように成長したInGaAlPクラッド層は、
GaAs基板上に格子整合したInGaAlPクラッド
層よりもInの量が多くなって結晶性がよくなり、発光
動作の信頼性が向上できるInGaAs系の半導体レー
ザを提供できる。
Further, according to the present invention, by using an In X Ga 1-X As (0 <X ≦ 1) substrate having a lattice constant close to that of InGaAs of the active layer, the growth is performed so as to be lattice-matched on this InGaAs substrate. The InGaAlP clad layer is
It is possible to provide an InGaAs-based semiconductor laser in which the amount of In is larger than that of the InGaAlP clad layer lattice-matched on the GaAs substrate, the crystallinity is improved, and the reliability of light emission operation is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による半導体レーザの概略構
成を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】InGaAlPの混晶の組成面を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a composition plane of a mixed crystal of InGaAlP.

【図3】本発明の他の実施例による半導体レーザの概略
構成を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例による半導体レーザの基
板、活性層、クラッド層の格子整合を説明する図。
FIG. 4 is a diagram for explaining lattice matching of a substrate, an active layer and a cladding layer of a semiconductor laser according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…n型GaAsP基板、 102…n型GaAsPバッファー層、 103…n型InGaAlP第1クラッド層、 104…アンドープInGaP活性層、 105…p型InGaAlP第2クラッド層、 106…p型InGaPエッチングストップ層、 107…p型InGaAlP第3クラッド層、 108…p型InGaPキャップ層、 109…n型GaAsP電流ブロック層、 110…p型GaAsPコンタクト層、 111…p型電極AuZn、 112…n型電極AuGe。 101 ... n-type GaAsP substrate, 102 ... n-type GaAsP buffer layer, 103 ... n-type InGaAlP first cladding layer, 104 ... undoped InGaP active layer, 105 ... p-type InGaAlP second cladding layer, 106 ... p-type InGaP etching stop layer , 107 ... p-type InGaAlP third cladding layer, 108 ... p-type InGaP cap layer, 109 ... n-type GaAsP current blocking layer, 110 ... p-type GaAsP contact layer, 111 ... p-type electrode AuZn, 112 ... n-type electrode AuGe.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にIn1-Y (Ga1-Z Al
Z Y P系材料(0≦Y<1、0≦Z<1)からなる活
性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を有し、
In1-Y (Ga1-X AlX Y Pからなる前記クラッド
層のGaAl混晶組成をX≦0.4としたことを特徴と
する半導体レーザ。
1. An In 1 -Y (Ga 1 -Z Al) layer on a semiconductor substrate.
Z) Y P type material (having a 0 ≦ Y <1,0 ≦ Z < 1) double heterostructure section for sandwiching the active layer in the cladding layer made of,
A semiconductor laser, wherein the GaAl mixed crystal composition of the clad layer made of In 1 -Y (Ga 1 -X Al X ) Y P is X ≦ 0.4.
【請求項2】 半導体基板上にInW Ga1-W As系材
料(0≦W<1)からなる活性層をIn1-Y (Ga1-X
AlX Y P系材料(0≦Y<1、0≦Z<1)からな
るクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部を有し、In
1-Y (Ga1-X AlX Y Pの前記クラッド層のIn
(GaAl)混晶組成をY<0.4としたことを特徴と
する半導体レーザ。
2. An active layer made of In W Ga 1-W As based material (0 ≦ W <1) is formed on a semiconductor substrate as In 1-Y (Ga 1-X).
Al X) Y P type material (having a 0 ≦ Y <1,0 ≦ Z < 1) double heterostructure section sandwiched between cladding layers formed of, In
In of the clad layer of 1-Y (Ga 1-X Al X ) Y P
A semiconductor laser having a (GaAl) mixed crystal composition of Y <0.4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043696A (en) * 2000-07-26 2002-02-08 Fujitsu Ltd Semiconductor laser device
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