JPH06334272A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH06334272A
JPH06334272A JP18443693A JP18443693A JPH06334272A JP H06334272 A JPH06334272 A JP H06334272A JP 18443693 A JP18443693 A JP 18443693A JP 18443693 A JP18443693 A JP 18443693A JP H06334272 A JPH06334272 A JP H06334272A
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哲 伊藤
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Abstract

PURPOSE:To achieve blue or green light emission using ZnMgSSe compound semiconductor as a clad layer by constituting a first clad layer, a first optical waveguide layer, an active layer, a second optical waveguide, and a second clad layer with a compound semiconductor shown by an expression and then forming the active layer to be a single quantum well layer with a specific thickness. CONSTITUTION:By forming a first clad layer 3 and a second clad layer 7 with ZnMgSSe compound semiconductor (x=0, b=0) in a compound semiconductor in an expression 1 (0<=x<1, 0<=y<1, 0<=a<1, 0<=b<1), the title semiconductor laser with SCH structure where blue or green light can be emitted using the ZnMgSSe compound semiconductor as the material of a clad layer can be achieved. Besides, an active layer 5 has a single quantum well layer 5b which is 2-20nm thick so that the title semiconductor laser has a low threshold current.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザーに関
し、特に、青色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザ
ーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a semiconductor laser capable of emitting blue or green light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the recording density of optical discs and the resolution of laser printers, there is an increasing demand for semiconductor lasers capable of emitting light at short wavelengths, and research aimed at realizing them has been made. It is active.

【0003】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの作製に用いる材料としては、II−VI族化
合物半導体が注目されている。そして、最近になって、
II−VI族化合物半導体の一種であるZnSSe系化
合物半導体をクラッド層の材料として用いて発振波長が
490〜520nmの青色ないし緑色発光の半導体レー
ザーを実現することができたとの報告がなされている
(例えば、日経エレクトロニクス、1992年4月27
日号、no.552、第90頁〜第91頁)。
II-VI group compound semiconductors are attracting attention as materials used for producing semiconductor lasers capable of emitting light at such short wavelengths. And recently,
It has been reported that a blue- or green-emitting semiconductor laser with an oscillation wavelength of 490 to 520 nm could be realized by using a ZnSSe-based compound semiconductor, which is one of II-VI group compound semiconductors, as a material for the cladding layer ( For example, Nikkei Electronics, April 27, 1992.
Japanese issue, no. 552, pages 90-91).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ZnS
Se系化合物半導体をクラッド層の材料として用いて青
色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザーは実現され
ているが、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層
の材料として用いて青色ないし緑色で発光が可能な半導
体レーザーを実現することは困難であった。
As described above, ZnS
Although a semiconductor laser capable of emitting blue or green light has been realized by using a Se-based compound semiconductor as a material for the cladding layer, a semiconductor laser capable of emitting blue or green light by using a ZnMgSSe-based compound semiconductor as a material for the cladding layer has been realized. Realizing a laser has been difficult.

【0005】従って、この発明の目的は、ZnMgSS
e系化合物半導体をクラッド層の材料として用いた、青
色ないし緑色で発光が可能でしかも低しきい値電流の半
導体レーザーを提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to obtain ZnMgSS.
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser which uses an e-based compound semiconductor as a material for a cladding layer and can emit blue or green light and has a low threshold current.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】ZnSe活性層の上下を
n型ZnMgSSeクラッド層とp型ZnMgSSeク
ラッド層とで挟んだDH構造(Double Heterostructur
e)を有する半導体レーザーと、ZnCdSe活性層の
上下をn型ZnMgSSe光導波層とp型ZnMgSS
e光導波層とで挟み、さらにその上下をn型ZnMgS
Seクラッド層とp型ZnMgSSeクラッド層とで挟
んだSCH構造(Separated ConfinementHeterostructu
re)を有する半導体レーザーとについてしきい値電流密
度(Jth)の活性層の厚さ依存性を計算により求めた結
果を図13に示す。ただし、DH構造を有する半導体レ
ーザーおよびSCH構造を有する半導体レーザーとも共
振器長Lは500μm、内部損失αinは10cm-1とし
た。また、DH構造を有する半導体レーザーについて
は、ZnSe活性層とn型ZnMgSSeクラッド層お
よびp型ZnMgSSeクラッド層との間の屈折率差Δ
nが0.13である場合と0.2である場合との二通り
について計算を行った。一方、SCH構造を有する半導
体レーザーについては、ZnCdSe活性層とn型Zn
MgSSe光導波層およびp型ZnMgSSe光導波層
との間の屈折率差Δng は0.1、ZnCdSe活性層
とn型ZnMgSSeクラッド層およびp型ZnMgS
Seクラッド層との間の屈折率差Δnc は0.2、n型
ZnMgSSe光導波層およびp型ZnMgSSe光導
波層のそれぞれの厚さWg は75nmとした。
A DH structure (Double Heterostructur) in which a ZnSe active layer is sandwiched between an n-type ZnMgSSe cladding layer and a p-type ZnMgSSe cladding layer
e), a n-type ZnMgSSe optical waveguide layer and a p-type ZnMgSS layer above and below the ZnCdSe active layer.
e n-type ZnMgS and the upper and lower sides of the n-type ZnMgS
SCH structure (Separated Confinement Heterostructu) sandwiched between Se clad layer and p-type ZnMgSSe clad layer
FIG. 13 shows the results obtained by calculating the dependence of the threshold current density (J th ) on the thickness of the active layer for a semiconductor laser having re). However, the resonator length L of both the semiconductor laser having the DH structure and the semiconductor laser having the SCH structure was 500 μm, and the internal loss α in was 10 cm −1 . In addition, regarding the semiconductor laser having the DH structure, the refractive index difference Δ between the ZnSe active layer and the n-type ZnMgSSe cladding layer and the p-type ZnMgSSSSe cladding layer is Δ.
The calculation was performed for two cases where n was 0.13 and 0.2. On the other hand, for the semiconductor laser having the SCH structure, the ZnCdSe active layer and the n-type Zn are used.
MgSSe refractive index difference between the optical waveguide layer and p-type ZnMgSSe optical waveguide layer [Delta] n g is 0.1, ZnCdSe active layer and the n-type ZnMgSSe cladding layer and p-type ZnMgS
The refractive index difference Δn c with the Se clad layer was 0.2, and the thickness W g of each of the n-type ZnMgSSe optical waveguide layer and the p-type ZnMgSSe optical waveguide layer was 75 nm.

【0007】図13からわかるように、DH構造を有す
る半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが30〜4
0nmのときにしきい値電流密度は極小値をとり、活性
層の厚さがこの極小値を与える厚さの近傍にあるとき、
すなわち活性層の厚さが15〜60nmのときにはしき
い値電流密度は十分に低くなる。一方、SCH構造を有
する半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが約10
nmになるまでは、活性層の厚さの減少とともにしきい
値電流密度は減少し、活性層の厚さが2〜20nmのと
きにはしきい値電流密度は十分に低くなる。以上のこと
から、レーザー構造を形成するための材料としてII−
VI族化合物半導体を用いた場合、DH構造を有する半
導体レーザーにおいても、またSCH構造を有する半導
体レーザーにおいても、しきい値電流密度を低くするた
めには、活性層の厚さを十分に小さくしてキャリアの注
入効率を高くすることの重要性を理解することができ
る。
As can be seen from FIG. 13, in the semiconductor laser having the DH structure, the active layer has a thickness of 30-4.
The threshold current density has a minimum value at 0 nm, and when the thickness of the active layer is in the vicinity of the thickness giving this minimum value,
That is, the threshold current density becomes sufficiently low when the thickness of the active layer is 15 to 60 nm. On the other hand, in the semiconductor laser having the SCH structure, the thickness of the active layer is about 10
up to nm, the threshold current density decreases as the thickness of the active layer decreases, and when the thickness of the active layer is 2 to 20 nm, the threshold current density becomes sufficiently low. From the above, as a material for forming a laser structure, II-
When a group VI compound semiconductor is used, in order to reduce the threshold current density in both the semiconductor laser having the DH structure and the semiconductor laser having the SCH structure, the thickness of the active layer should be made sufficiently small. Therefore, it is possible to understand the importance of increasing the carrier injection efficiency.

【0008】このように活性層の厚さを小さくしてキャ
リアの注入効率を高くすることの重要性は、以下の実験
結果からも明らかである。すなわち、図14はZnSS
e活性層の上下をn型ZnMgSSeクラッド層とp型
ZnMgSSeクラッド層とで挟んだDH構造を有する
半導体レーザーにおける厚さ70nmのZnSSe活性
層から得られたフォトルミネッセンス(PL)強度の減
衰曲線を示す。この図14に示す減衰曲線の傾きよりP
L強度の減衰の時定数を求めると、約50psecとな
る。ZnSe結晶の発光再結合寿命は数nsecと予想
されるので、この約50psecという時定数での非常
に速いPL強度の減衰は非発光再結合過程に支配されて
いると考えられる。しかしながら、同一の試料を用い
て、光励起によりレーザー発振を実現することもでき
る。これは、試料中の非発光中心の数がPL測定におけ
る弱励起条件の励起光により励起されるキャリアの数と
同程度であるため、強励起条件の光励起時にはトラップ
が飽和してレーザー発振が起こるのに十分なキャリアが
蓄積されるためであると説明される。このようなトラッ
プを含む結晶を用いて作製される半導体レーザーにおい
ては、通常にも増して効率良くキャリアを活性層に注入
することが重要になってくる。この点からも、II−V
I族化合物半導体を用いた半導体レーザーのしきい値電
流密度を低くするためには、活性層の厚さを小さくする
ことが有効であることがわかる。
The importance of reducing the thickness of the active layer and increasing the carrier injection efficiency is clear from the following experimental results. That is, FIG. 14 shows ZnSS
7 shows a photoluminescence (PL) intensity decay curve obtained from a ZnSSe active layer having a thickness of 70 nm in a semiconductor laser having a DH structure in which an e active layer is sandwiched between an n-type ZnMgSSe cladding layer and a p-type ZnMgSSe cladding layer. . From the slope of the attenuation curve shown in FIG. 14, P
The time constant of the L intensity decay is about 50 psec. Since the radiative recombination lifetime of the ZnSe crystal is expected to be several nsec, it is considered that this very fast PL intensity decay with a time constant of about 50 psec is governed by the nonradiative recombination process. However, it is possible to realize laser oscillation by photoexcitation using the same sample. This is because the number of non-radiative centers in the sample is approximately the same as the number of carriers excited by the excitation light under the weak excitation condition in the PL measurement, so that the trap is saturated and laser oscillation occurs during the optical excitation under the strong excitation condition. This is due to the accumulation of enough carriers for In a semiconductor laser manufactured using a crystal containing such a trap, it is important to inject carriers into the active layer more efficiently than usual. From this point as well, II-V
It can be seen that it is effective to reduce the thickness of the active layer in order to reduce the threshold current density of the semiconductor laser using the group I compound semiconductor.

【0009】さらに、本発明者の知見によれば、SCH
構造を有する半導体レーザーにおいて活性層を単一量子
井戸構造または二重量子井戸構造とした場合には、活性
層を三重量子井戸構造とした場合に比べて、しきい値電
流密度はほぼ半減する(ただし、量子井戸層の厚さは同
一とする)。従って、SCH構造を有する半導体レーザ
ーのしきい値電流密度を低くするためには、活性層を単
一量子井戸構造または二重量子井戸構造とするのが有効
であることがわかる。
Further, according to the knowledge of the present inventor, SCH
In a semiconductor laser having a structure, when the active layer has a single quantum well structure or a double quantum well structure, the threshold current density is almost halved compared to the case where the active layer has a triple quantum well structure ( However, the thickness of the quantum well layer is the same). Therefore, it is found that it is effective to make the active layer a single quantum well structure or a double quantum well structure in order to reduce the threshold current density of the semiconductor laser having the SCH structure.

【0010】この発明は、本発明者の上記知見および検
討に基づき、さらに種々の検討を加えた結果案出された
ものである。
The present invention was devised as a result of further various investigations based on the above findings and investigations of the present inventor.

【0011】すなわち、上記目的を達成するため、この
発明の第1の発明による半導体レーザーは、化合物半導
体基板(1)上に積層された第1導電型の第1のクラッ
ド層(3)と、第1のクラッド層(3)上に積層された
第1の光導波層(4)と、第1の光導波層(4)上に積
層された活性層(5)と、活性層(5)上に積層された
第2の光導波層(6)と、第2の光導波層(6)上に積
層された第2導電型の第2のクラッド層(7)とを有
し、第1のクラッド層(3)、第1の光導波層(4)、
活性層(5)、第2の光導波層(6)および第2のクラ
ッド層(7)はZn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se
1-a-b (ただし、0≦x<1、0≦y<1、0≦a<
1、0≦b<1)系化合物半導体から成るとともに、活
性層(5)は単一の量子井戸層(5b)を有し、かつ量
子井戸層(5b)の厚さは2〜20nmであることを特
徴とするものである。
That is, to achieve the above object, the semiconductor laser according to the first invention of the present invention comprises a first conductivity type first cladding layer (3) laminated on a compound semiconductor substrate (1), A first optical waveguide layer (4) laminated on the first cladding layer (3), an active layer (5) laminated on the first optical waveguide layer (4), and an active layer (5) A second conductive type second clad layer (7) laminated on the second optical waveguide layer (6) and a second optical waveguide layer (6); Clad layer (3), first optical waveguide layer (4),
Active layer (5), a second optical waveguide layer (6) and a second cladding layer (7) is Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se
1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ a <
1, 0 ≦ b <1) based compound semiconductor, the active layer (5) has a single quantum well layer (5b), and the quantum well layer (5b) has a thickness of 2 to 20 nm. It is characterized by that.

【0012】この発明の第2の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第1の発明による半導体レーザーにお
いて、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、第1
の光導波層(4)および第2の光導波層(6)はZnS
Se系化合物半導体またはZnSe系化合物半導体から
成り、活性層(5)はZnCdSe系化合物半導体から
成る量子井戸層から成ることを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the second invention of the present invention is the semiconductor laser according to the first invention of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of ZnMgSSe compound semiconductor. Consists, first
The optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) of
The active layer (5) is made of a Se-based compound semiconductor or a ZnSe-based compound semiconductor, and the active layer (5) is a quantum well layer made of a ZnCdSe-based compound semiconductor.

【0013】この発明の第3の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第1の発明による半導体レーザーにお
いて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であり、
第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッファ層
(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1のクラ
ッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0<p≦
0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se1-q
から成り、第1の光導波層(4)および第2の光導波層
(6)は0<u≦0.1のZnSu Se1-u またはZn
Seから成り、活性層(5)は0<z≦0.3のZn
1-z Cdz Seから成る量子井戸層から成り、第1のク
ラッド層(3)および第2のクラッド層(7)と量子井
戸層との間のバンドギャップの差は0.25eV以上で
あり、第1の光導波層(4)および第2の光導波層
(6)と量子井戸層との間のバンドギャップの差は0.
1eV以上であることを特徴とするものである。
A semiconductor laser according to a third aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate,
The first cladding layer (3) is laminated on a GaAs substrate via a buffer layer (2) made of ZnSe, and the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are 0 <p ≦.
0.2, 0 <q ≦ 0.3 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are made of ZnS u Se 1-u or Zn with 0 <u ≦ 0.1.
The active layer (5) is made of Se and has Zn of 0 <z ≦ 0.3.
A quantum well layer made of 1-z Cd z Se, and a bandgap difference between the quantum well layer and the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) is 0.25 eV or more. , The band gap difference between the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) and the quantum well layer is 0.
It is characterized by being 1 eV or more.

【0014】この発明の第4の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第1の発明による半導体レーザーにお
いて、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、第1
の光導波層(4)および第2の光導波層(6)はZnM
gSSe系化合物半導体から成り、活性層(5)はZn
Se系化合物半導体またはZnSSe系化合物半導体か
ら成る量子井戸層から成ることを特徴とするものであ
る。
A semiconductor laser according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of ZnMgSSe compound semiconductor. Consists, first
The optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) of
The active layer (5) is composed of gSSe-based compound semiconductor and is made of Zn.
The quantum well layer is made of a Se-based compound semiconductor or a ZnSSe-based compound semiconductor.

【0015】この発明の第5の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第1の発明による半導体レーザーにお
いて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であり、
第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッファ層
(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1のクラ
ッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.1≦
p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、第1の光導波層(4)および第
2の光導波層(6)は0.05≦p≦0.15、0.1
≦q≦0.2のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、
活性層(5)はZnSeから成る量子井戸層から成り、
第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層(7)
と量子井戸層との間のバンドギャップの差は0.25e
V以上であり、第1の光導波層(4)および第2の光導
波層(6)と量子井戸層との間のバンドギャップの差は
0.1eV以上であることを特徴とするものである。
A semiconductor laser according to a fifth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate,
The first clad layer (3) is laminated on a GaAs substrate via a buffer layer (2) made of ZnSe, and the first clad layer (3) and the second clad layer (7) are 0.1 ≦.
Zn 1-p Mg p with p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
S q Se 1-q , wherein the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are 0.05 ≦ p ≦ 0.15, 0.1.
Zn 1-p Mg p S q Se 1-q with ≦ q ≦ 0.2,
The active layer (5) comprises a quantum well layer made of ZnSe,
First cladding layer (3) and second cladding layer (7)
Bandgap difference between the quantum well layer and the quantum well layer is 0.25e
V or more, and the difference in bandgap between the quantum well layer and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) is 0.1 eV or more. is there.

【0016】この発明の第6の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第1の発明による半導体レーザーにお
いて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であり、
第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッファ層
(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1のクラ
ッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.15
≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、第1の光導波層(4)および第
2の光導波層(6)は0.1≦p≦0.2、0.15≦
q≦0.25のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、
活性層(5)は0.01≦u≦0.1のZnSu Se
1-u から成る量子井戸層から成り、第1のクラッド層
(3)および第2のクラッド層(7)と量子井戸層との
間のバンドギャップの差は0.25eV以上であり、第
1の光導波層(4)および第2の光導波層(6)と量子
井戸層との間のバンドギャップの差は0.1eV以上で
あることを特徴とするものである。
A semiconductor laser according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate,
The first cladding layer (3) is laminated on a GaAs substrate via a buffer layer (2) made of ZnSe, and the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are 0.15
Zn 1-p Mg p with ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
Sq Se 1-q , and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are 0.1 ≦ p ≦ 0.2, 0.15 ≦
consisting of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q with q ≦ 0.25,
The active layer (5) is ZnS u Se with 0.01 ≦ u ≦ 0.1.
A quantum well layer made of 1-u, and a bandgap difference between the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) and the quantum well layer is 0.25 eV or more; The bandgap difference between the optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) and the quantum well layer is 0.1 eV or more.

【0017】この発明の第7の発明による半導体レーザ
ーは、化合物半導体基板(1)上に積層された第1導電
型の第1のクラッド層(3)と、第1のクラッド層
(3)上に積層された第1の光導波層(4)と、第1の
光導波層(4)上に積層された活性層(5)と、活性層
(5)上に積層された第2の光導波層(6)と、第2の
光導波層(6)上に積層された第2導電型の第2のクラ
ッド層(7)とを有し、第1のクラッド層(3)、第1
の光導波層(4)、活性層(5)、第2の光導波層
(6)および第2のクラッド層(7)はZn1-x-y Cd
x Mgy a Teb Se1-a-b (ただし、0≦x<1、
0≦y<1、0≦a<1、0≦b<1)系化合物半導体
から成るとともに、活性層(5)は二つの量子井戸層
(5a、5c)を有し、かつ二つの量子井戸層(5a、
5c)の合計の厚さは2〜20nmであることを特徴と
するものである。
A semiconductor laser according to a seventh aspect of the present invention comprises a first clad layer (3) of the first conductivity type laminated on a compound semiconductor substrate (1) and a first clad layer (3). A first optical waveguide layer (4) laminated on the first optical waveguide layer, an active layer (5) laminated on the first optical waveguide layer (4), and a second optical waveguide layer laminated on the active layer (5). A first clad layer (3), a first clad layer (3), and a second clad layer (7) of the second conductivity type laminated on the second optical waveguide layer (6).
Of the optical waveguide layer (4), the active layer (5), the second optical waveguide layer (6) and the second cladding layer (7) of Zn 1-xy Cd
x Mg y S a Te b Se 1-ab ( However, 0 ≦ x <1,
0 ≦ y <1, 0 ≦ a <1, 0 ≦ b <1) based compound semiconductor, the active layer (5) has two quantum well layers (5a, 5c), and two quantum wells Layer (5a,
The total thickness of 5c) is characterized by being 2 to 20 nm.

【0018】この発明の第8の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第7の発明による半導体レーザーにお
いて、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、第1
の光導波層(4)および第2の光導波層(6)はZnS
Se系化合物半導体またはZnSe系化合物半導体から
成り、活性層(5)はZnCdSe系化合物半導体から
成る第1の量子井戸層(5a)、第1の量子井戸層(5
a)上に積層されたZnSe系化合物半導体から成る障
壁層(5b)および障壁層(5b)上に積層されたZn
CdSe系化合物半導体から成る第2の量子井戸層(5
c)から成ることを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the eighth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the seventh invention of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of a ZnMgSSe-based compound semiconductor. Consists, first
The optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) of
The active layer (5) is made of a Se-based compound semiconductor or a ZnSe-based compound semiconductor, and the active layer (5) is a first quantum well layer (5a) and a first quantum well layer (5) made of a ZnCdSe-based compound semiconductor.
a) A barrier layer (5b) made of a ZnSe-based compound semiconductor laminated on the a) and a Zn layer laminated on the barrier layer (5b)
The second quantum well layer (5 composed of a CdSe-based compound semiconductor
It is characterized by comprising c).

【0019】この発明の第9の発明による半導体レーザ
ーは、この発明の第7の発明による半導体レーザーにお
いて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であり、
第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッファ層
(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1のクラ
ッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0<p≦
0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se1-q
から成り、第1の光導波層(4)および第2の光導波層
(6)は0<u≦0.1のZnSu Se1-u またはZn
Seから成り、活性層(5)は0<z≦0.3のZn
1-z Cdz Seから成る第1の量子井戸層(5a)、第
1の量子井戸層(5a)上に積層されたZnSeから成
る障壁層(5b)および障壁層(5b)上に積層された
0<z≦0.3のZn1-z Cdz Seから成る第2の量
子井戸層(5c)から成り、第1のクラッド層(3)お
よび第2のクラッド層(7)と第1の量子井戸層(5
a)および第2の量子井戸層(5c)との間のバンドギ
ャップの差は0.25eV以上であり、第1の光導波層
(4)および第2の光導波層(6)と第1の量子井戸層
(5a)および第2の量子井戸層(5c)との間のバン
ドギャップの差は0.1eV以上であることを特徴とす
るものである。
A semiconductor laser according to a ninth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the seventh invention of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate,
The first cladding layer (3) is laminated on a GaAs substrate via a buffer layer (2) made of ZnSe, and the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are 0 <p ≦.
0.2, 0 <q ≦ 0.3 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are made of ZnS u Se 1-u or Zn with 0 <u ≦ 0.1.
The active layer (5) is made of Se and has Zn of 0 <z ≦ 0.3.
A first quantum well layer (5a) made of 1-z Cd z Se, a barrier layer (5b) made of ZnSe laminated on the first quantum well layer (5a) and a barrier layer (5b) laminated A second quantum well layer (5c) made of Zn 1-z Cd z Se with 0 <z ≦ 0.3, the first clad layer (3) and the second clad layer (7) and the first clad layer (3). Quantum well layer (5
The bandgap difference between a) and the second quantum well layer (5c) is 0.25 eV or more, and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are The difference in band gap between the quantum well layer (5a) and the second quantum well layer (5c) is 0.1 eV or more.

【0020】この発明の第10の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第7の発明による半導体レーザーに
おいて、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド
層(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、第
1の光導波層(4)および第2の光導波層(6)はZn
MgSSe系化合物半導体から成り、活性層(5)はZ
nSe系化合物半導体またはZnSSe系化合物半導体
から成る第1の量子井戸層(5a)、第1の量子井戸層
(5a)上に積層されたZnMgSSe系化合物半導体
から成る障壁層(5b)および障壁層(5b)上に積層
されたZnSe系化合物半導体またはZnSSe系化合
物半導体から成る第2の量子井戸層(5c)から成るこ
とを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the tenth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the seventh aspect of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of ZnMgSSe type compound semiconductor. And the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are Zn
The active layer (5) is made of a MgSSe-based compound semiconductor and is made of Z
A first quantum well layer (5a) made of an nSe-based compound semiconductor or a ZnSSe-based compound semiconductor, a barrier layer (5b) and a barrier layer (5b) made of a ZnMgSSe-based compound semiconductor laminated on the first quantum well layer (5a). 5b) is a second quantum well layer (5c) made of a ZnSe-based compound semiconductor or a ZnSSe-based compound semiconductor, which is laminated on top of the second quantum well layer (5c).

【0021】この発明の第11の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第7の発明による半導体レーザーに
おいて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
1≦p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p
p q Se1-q から成り、第1の光導波層(4)およ
び第2の光導波層(6)は0.05≦p≦0.15、
0.1≦q≦0.2のZn1-p Mgp q Se1-q から
成り、活性層(5)はZnSeから成る第1の量子井戸
層(5a)、第1の量子井戸層(5a)上に積層された
0.05≦p≦0.15、0.1≦q≦0.2のZn
1-p Mgp qSe1-q から成る障壁層(5b)および
障壁層(5b)上に積層されたZnSeから成る第2の
量子井戸層(5c)から成り、第1のクラッド層(3)
および第2のクラッド層(7)と第1の量子井戸層(5
a)および第2の量子井戸層(5c)との間のバンドギ
ャップの差は0.25eV以上であり、第1の光導波層
(4)および第2の光導波層(6)と第1の量子井戸層
(5a)および第2の量子井戸層(5c)との間のバン
ドギャップの差は0.1eV以上であることを特徴とす
るものである。
The semiconductor laser according to the eleventh invention of the present invention is the semiconductor laser according to the seventh invention of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 1 ≦ p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
g p S q Se 1-q , and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are 0.05 ≦ p ≦ 0.15,
The first quantum well layer (5a) and the first quantum well layer (5a) are made of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q with 0.1 ≦ q ≦ 0.2 and the active layer (5) is made of ZnSe. Zn of 0.05 ≦ p ≦ 0.15 and 0.1 ≦ q ≦ 0.2 stacked on (5a)
A barrier layer (5b) made of 1-p Mg p S q Se 1-q and a second quantum well layer (5c) made of ZnSe laminated on the barrier layer (5b), and the first cladding layer (5c). 3)
And the second cladding layer (7) and the first quantum well layer (5
The bandgap difference between a) and the second quantum well layer (5c) is 0.25 eV or more, and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are The difference in band gap between the quantum well layer (5a) and the second quantum well layer (5c) is 0.1 eV or more.

【0022】この発明の第12の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第7の発明による半導体レーザーに
おいて、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
15≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p
p q Se1-q から成り、第1の光導波層(4)およ
び第2の光導波層(6)は0.1≦p≦0.2、0.1
5≦q≦0.25のZn1-p Mgp q Se1-q から成
り、活性層(5)は0.01≦u≦0.1のZnSu
1-u から成る第1の量子井戸層(5a)、第1の量子
井戸層(5a)上に積層された0.1≦p≦0.2、
0.15≦q≦0.25のZn1-p Mgp q Se1-q
から成る障壁層(5b)および障壁層(5b)上に積層
された0.01≦u≦0.1のZnSu Se1-u から成
る第2の量子井戸層(5c)から成り、第1のクラッド
層(3)および第2のクラッド層(7)と第1の量子井
戸層(5a)および第2の量子井戸層(5c)との間の
バンドギャップの差は0.25eV以上であり、第1の
光導波層(4)および第2の光導波層(6)と第1の量
子井戸層(5a)および第2の量子井戸層(5c)との
間のバンドギャップの差は0.1eV以上であることを
特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the twelfth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the seventh invention of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 15 ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
g p S q Se 1-q , and the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) are 0.1 ≦ p ≦ 0.2, 0.1.
5 ≦ q ≦ 0.25 of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q , and the active layer (5) is 0.01 ≦ u ≦ 0.1 of ZnS u S
a first quantum well layer (5a) made of e 1 -u, 0.1 ≦ p ≦ 0.2 stacked on the first quantum well layer (5a),
0.15 ≦ q ≦ 0.25, Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
A first quantum well layer (5c) made of ZnS u Se 1-u with 0.01 ≦ u ≦ 0.1 laminated on the barrier layer (5b). The difference in bandgap between the clad layer (3) and the second clad layer (7) and the first quantum well layer (5a) and the second quantum well layer (5c) is 0.25 eV or more. , The bandgap difference between the first optical waveguide layer (4) and the second optical waveguide layer (6) and the first quantum well layer (5a) and the second quantum well layer (5c) is 0. It is characterized in that it is 0.1 eV or more.

【0023】この発明の第13の発明による半導体レー
ザーは、化合物半導体基板(1)上に積層された第1導
電型の第1のクラッド層(3)と、第1のクラッド層
(3)上に積層された活性層(5)と、活性層(5)上
に積層された第2導電型の第2のクラッド層(7)とを
有し、第1のクラッド層(3)、活性層(5)および第
2のクラッド層(7)はZn1-x-y Cdx Mgy a
b Se1-a-b (ただし、0≦x<1、0≦y<1、0
≦a<1、0≦b<1)系化合物半導体から成るととも
に、活性層(5)の厚さは15〜60nmであることを
特徴とするものである。
A semiconductor laser according to a thirteenth invention of the present invention comprises a first clad layer (3) of the first conductivity type laminated on a compound semiconductor substrate (1) and a first clad layer (3). An active layer (5) stacked on the active layer (5) and a second clad layer (7) of the second conductivity type stacked on the active layer (5). The first clad layer (3) and the active layer (5) and the second cladding layer (7) are Zn 1-xy Cd x Mg y S a T
e b Se 1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0
≦ a <1, 0 ≦ b <1) based compound semiconductor, and the active layer (5) has a thickness of 15 to 60 nm.

【0024】この発明の第14の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第13の発明による半導体レーザー
において、第1のクラッド層(3)および第2のクラッ
ド層(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、
活性層(5)はZnSSe系化合物半導体、ZnSe系
化合物半導体またはZnCdSe系化合物半導体から成
ることを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the fourteenth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the thirteenth invention of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of ZnMgSSe compound semiconductor. Consists of
The active layer (5) is characterized by being made of a ZnSSe-based compound semiconductor, a ZnSe-based compound semiconductor or a ZnCdSe-based compound semiconductor.

【0025】この発明の第15の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第13の発明による半導体レーザー
において、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
1≦p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p
p q Se1-q から成り、活性層(5)はZnSeか
ら成り、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド
層(7)と活性層(5)との間のバンドギャップの差は
0.25eV以上であることを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the fifteenth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the thirteenth aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 1 ≦ p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
g p S q Se 1-q , the active layer (5) is ZnSe, and the band gap between the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) and the active layer (5) Is characterized by being 0.25 eV or more.

【0026】この発明の第16の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第13の発明による半導体レーザー
において、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
15≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p
p q Se1-q から成り、活性層(5)は0<u≦
0.1のZnSu Se1-u から成り、第1のクラッド層
(3)および第2のクラッド層(7)と活性層(5)と
の間のバンドギャップの差は0.25eV以上であるこ
とを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the 16th aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the 13th aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 15 ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
g p S q Se 1-q , and the active layer (5) has 0 <u ≦
Consist 0.1 of ZnS u Se 1-u, the difference in band gap between the first cladding layer (3) and a second cladding layer (7) active layer (5) in the above 0.25eV It is characterized by being.

【0027】この発明の第17の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第13の発明による半導体レーザー
において、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0<
p≦0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se
1-q から成り、活性層(5)は0<z≦0.3のZn
1-z Cdz Seから成り、第1のクラッド層(3)およ
び第2のクラッド層(7)と活性層(5)との間のバン
ドギャップの差は0.25eV以上であることを特徴と
するものである。
The semiconductor laser according to the 17th aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the 13th aspect of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) consisting of
Zn 1-p Mg p S q Se with p ≦ 0.2 and 0 <q ≦ 0.3
1-q , the active layer (5) is Zn with 0 <z ≦ 0.3
1-z Cd z Se, characterized in that the band gap difference between the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) and the active layer (5) is 0.25 eV or more. It is what

【0028】この発明の第18の発明による半導体レー
ザーは、化合物半導体基板(1)上に積層された第1導
電型の第1のクラッド層(3)と、第1のクラッド層
(3)上に積層された活性層(5)と、活性層(5)上
に積層された第2導電型の第2のクラッド層(7)とを
有し、第1のクラッド層(3)、活性層(5)および第
2のクラッド層(7)はZn1-x-y Cdx Mgy a
b Se1-a-b (ただし、0≦x<1、0≦y<1、0
≦a<1、0≦b<1)系化合物半導体から成るととも
に、活性層(5)は複数の量子井戸層を有し、かつ複数
の量子井戸層の合計の厚さは10〜35nmであること
を特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the eighteenth invention of the present invention is the first clad layer (3) of the first conductivity type laminated on the compound semiconductor substrate (1) and the first clad layer (3). An active layer (5) stacked on the active layer (5) and a second clad layer (7) of the second conductivity type stacked on the active layer (5). The first clad layer (3) and the active layer (5) and the second cladding layer (7) are Zn 1-xy Cd x Mg y S a T
e b Se 1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0
≦ a <1, 0 ≦ b <1) based compound semiconductor, the active layer (5) has a plurality of quantum well layers, and the total thickness of the plurality of quantum well layers is 10 to 35 nm. It is characterized by that.

【0029】この発明の第19の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第18の発明による半導体レーザー
において、第1のクラッド層(3)および第2のクラッ
ド層(7)はZnMgSSe系化合物半導体から成り、
活性層(5)は交互に積層されたZnSSe系化合物半
導体またはZnMgSSe系化合物半導体から成る複数
の障壁層およびZnSe系化合物半導体から成る複数の
量子井戸層から成ることを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the nineteenth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the eighteenth invention of the present invention, wherein the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of ZnMgSSe compound semiconductor. Consists of
The active layer (5) is characterized by comprising a plurality of barrier layers made of ZnSSe-based compound semiconductor or ZnMgSSe-based compound semiconductor and a plurality of quantum well layers made of ZnSe-based compound semiconductor, which are alternately stacked.

【0030】この発明の第20の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第18の発明による半導体レーザー
において、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
1≦p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p
p q Se1-q から成り、活性層(5)は交互に積層
された0.05≦p≦0.4、0.1≦q≦0.45の
Zn1-p Mgp q Se1-q から成る複数の障壁層およ
びZnSeから成る複数の量子井戸層から成り、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)と量子
井戸層との間のバンドギャップの差は0.25eV以上
であり、障壁層と量子井戸層との間のバンドギャップの
差は0.1eV以上であることを特徴とするものであ
る。
The semiconductor laser according to the twentieth invention of the present invention is the semiconductor laser according to the eighteenth invention of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 1 ≦ p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
g p S q Se 1-q , and the active layer (5) is alternately laminated with 0.05 ≦ p ≦ 0.4 and 0.1 ≦ q ≦ 0.45 Zn 1-p Mg p S q. A plurality of barrier layers made of Se 1-q and a plurality of quantum well layers made of ZnSe, and a band gap between the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) and the quantum well layer. The difference is 0.25 eV or more, and the band gap difference between the barrier layer and the quantum well layer is 0.1 eV or more.

【0031】この発明の第21の発明による半導体レー
ザーは、この発明の第18の発明による半導体レーザー
において、化合物半導体基板(1)はGaAs基板であ
り、第1のクラッド層(3)はZnSeから成るバッフ
ァ層(2)を介してGaAs基板上に積層され、第1の
クラッド層(3)および第2のクラッド層(7)は0.
15≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p
p q Se1-q から成り、活性層(5)は交互に積層
された0.1≦p≦0.5、0.15≦q≦0.55の
Zn1-p Mgp q Se1-q から成る複数の障壁層およ
び0<u≦0.1のZnSu Se1-u から成る複数の量
子井戸層から成り、第1のクラッド層(3)および第2
のクラッド層(7)と量子井戸層との間のバンドギャッ
プの差は0.25eV以上であり、障壁層と量子井戸層
との間のバンドギャップの差は0.1eV以上であるこ
とを特徴とするものである。
The semiconductor laser according to the twenty-first invention of the present invention is the semiconductor laser according to the eighteenth invention of the present invention, wherein the compound semiconductor substrate (1) is a GaAs substrate and the first cladding layer (3) is made of ZnSe. The first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are laminated on the GaAs substrate with the buffer layer (2) made of 0.1.
Zn 1-p M with 15 ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
g p S q Se 1-q , and the active layers (5) are alternately laminated with 0.1 ≦ p ≦ 0.5, 0.15 ≦ q ≦ 0.55 Zn 1-p Mg p S q A plurality of barrier layers made of Se 1-q and a plurality of quantum well layers made of ZnS u Se 1-u with 0 <u ≦ 0.1, and a first cladding layer (3) and a second cladding layer.
The band gap difference between the cladding layer (7) and the quantum well layer is 0.25 eV or more, and the band gap difference between the barrier layer and the quantum well layer is 0.1 eV or more. It is what

【0032】[0032]

【作用】第1の発明による半導体レーザーによれば、第
1のクラッド層(3)および第2のクラッド層(7)を
Zn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b 系化合物
半導体においてx=0、b=0としたもの、すなわちZ
nMgSSe系化合物半導体で形成することにより、Z
nMgSSe系化合物半導体をクラッド層の材料として
用いた、青色ないし緑色で発光が可能なSCH構造を有
する半導体レーザーを実現することができる。しかも、
活性層(5)は単一の量子井戸層(5b)を有し、かつ
量子井戸層(5b)の厚さは2〜20nmであることに
より、この半導体レーザーは低しきい値電流である。
According to the semiconductor laser of the first invention, the first clad layer (3) and the second clad layer (7) are made of a Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab compound. In semiconductor, x = 0 and b = 0, that is, Z
By forming an nMgSSe-based compound semiconductor, Z
A semiconductor laser having an SCH structure capable of emitting blue or green light can be realized by using an nMgSSe compound semiconductor as a material for the cladding layer. Moreover,
Since the active layer (5) has a single quantum well layer (5b) and the thickness of the quantum well layer (5b) is 2 to 20 nm, this semiconductor laser has a low threshold current.

【0033】第2の発明〜第6の発明による半導体レー
ザーによれば、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッ
ド層の材料として用いた、緑色で発光が可能でしかも低
しきい値電流のSCH構造を有する半導体レーザーを実
現することができる。
According to the semiconductor lasers of the second invention to the sixth invention, a semiconductor which uses ZnMgSSe type compound semiconductor as a material of the cladding layer and has a SCH structure capable of emitting green light and having a low threshold current. A laser can be realized.

【0034】第7の発明による半導体レーザーによれ
ば、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)をZn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b
系化合物半導体においてx=0、b=0としたもの、す
なわちZnMgSSe系化合物半導体により形成するこ
とにより、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層
の材料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能なS
CH構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。しかも、活性層(5)は二つの量子井戸層(5b、
5d)を有し、かつ二つの量子井戸層(5b、5d)の
合計の厚さは2〜20nmであることにより、この半導
体レーザーは低しきい値電流である。
According to the semiconductor laser according to the seventh invention, the first cladding layer (3) and a second cladding layer (7) Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab
A compound semiconductor having x = 0 and b = 0, that is, a ZnMgSSe compound semiconductor is used as a material for the clad layer and is capable of emitting blue or green S by using a ZnMgSSe compound semiconductor.
A semiconductor laser having a CH structure can be realized. Moreover, the active layer (5) is composed of two quantum well layers (5b,
5d) and the total thickness of the two quantum well layers (5b, 5d) being 2-20 nm, this semiconductor laser has a low threshold current.

【0035】第8の発明〜第12の発明による半導体レ
ーザーによれば、ZnMgSSe系化合物半導体をクラ
ッド層の材料として用いた、緑色で発光が可能でしかも
低しきい値電流のSCH構造を有する半導体レーザーを
実現することができる。
According to the semiconductor lasers of the eighth invention to the twelfth invention, a semiconductor which uses ZnMgSSe compound semiconductor as a material for the cladding layer and which can emit green light and has a low threshold current SCH structure. A laser can be realized.

【0036】第13の発明による半導体レーザーによれ
ば、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)をZn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b
系化合物半導体においてx=0、b=0としたもの、す
なわちZnMgSSe系化合物半導体で形成することに
より、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層の材
料として用いた、青色なしい緑色で発光が可能なDH構
造を有する半導体レーザーを実現することができる。し
かも、活性層(5)の厚さは15〜60nmであること
により、この半導体レーザーは低しきい値電流である。
According to the semiconductor laser of the thirteenth invention, the first cladding layer (3) and the second cladding layer (7) are made of Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab.
Of a compound semiconductor having x = 0 and b = 0, that is, a ZnMgSSe compound semiconductor is used to form a clad layer, and a DH structure capable of emitting light in a greenish blue color. It is possible to realize a semiconductor laser having Moreover, since the thickness of the active layer (5) is 15 to 60 nm, this semiconductor laser has a low threshold current.

【0037】第14の発明〜第17の発明による半導体
レーザーによれば、ZnMgSSe系化合物半導体をク
ラッド層の材料として用いた、青色ないし緑色で発光が
可能でしかも低しきい値電流のDH構造を有する半導体
レーザーを実現することができる。
According to the semiconductor lasers of the fourteenth invention to the seventeenth invention, a DH structure which uses ZnMgSSe compound semiconductor as a material for the cladding layer and which can emit light in blue or green and has a low threshold current is provided. A semiconductor laser having the same can be realized.

【0038】第18の発明による半導体レーザーによれ
ば、第1のクラッド層(3)および第2のクラッド層
(7)をZn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b
系化合物半導体においてx=0、b=0としたもの、す
なわちZnMgSSe系化合物半導体で形成することに
より、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層の材
料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能なDH構
造を有する半導体レーザーを実現することができる。し
かも、活性層(5)は複数の量子井戸層を有し、かつ複
数の量子井戸層の合計の厚さは10〜35nmであるこ
とにより、この半導体レーザーは低しきい値電流であ
る。
According to the semiconductor laser of the eighteenth invention, the first clad layer (3) and the second clad layer (7) are made of Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab.
A compound-based compound semiconductor having x = 0 and b = 0, that is, a DH structure capable of emitting light in blue or green by using a ZnMgSSe-based compound semiconductor as a material for a cladding layer by forming a ZnMgSSe-based compound semiconductor. A semiconductor laser having the same can be realized. Moreover, since the active layer (5) has a plurality of quantum well layers and the total thickness of the plurality of quantum well layers is 10 to 35 nm, this semiconductor laser has a low threshold current.

【0039】第19の発明〜第21の発明による半導体
レーザーによれば、ZnMgSSe系化合物半導体をク
ラッド層の材料として用いた、青色ないし緑色で発光が
可能でしかも低しきい値電流のDH構造を有する半導体
レーザーを実現することができる。
According to the semiconductor lasers of the nineteenth invention to the twenty-first invention, a DH structure which uses ZnMgSSe compound semiconductor as a material of the cladding layer and is capable of emitting blue or green light and having a low threshold current is used. A semiconductor laser having the same can be realized.

【0040】[0040]

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

【0041】図1はこの発明の第1実施例による半導体
レーザーを示す。この第1実施例による半導体レーザー
はSCH構造を有するものである。
FIG. 1 shows a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor laser according to the first embodiment has an SCH structure.

【0042】図1に示すように、この第1実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばn型不純物としてS
iがドープされた(100)面方位のn型GaAs基板
1上に、例えばn型不純物としてClがドープされたn
型ZnSeバッファ層2、例えばn型不純物としてCl
がドープされたn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層3、例えばn型不純物としてClがドープされたn
型ZnSe光導波層4、活性層5、例えばp型不純物と
してNがドープされたp型ZnSe光導波層6、例えば
p型不純物としてNがドープされたp型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層7および例えばp型不純物とし
てNがドープされたp型ZnSeキャップ層8が順次積
層されている。
As shown in FIG. 1, in the semiconductor laser according to the first embodiment, for example, S is used as an n-type impurity.
On the n-type GaAs substrate 1 having a (100) plane orientation doped with i, for example, n doped with Cl as an n-type impurity
Type ZnSe buffer layer 2, for example, Cl as an n-type impurity
N-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 doped with, for example, n doped with Cl as an n-type impurity
-Type ZnSe optical waveguide layer 4, active layer 5, for example p-type ZnSe optical waveguide layer 6 doped with N as a p-type impurity, for example p - type Zn 1-p Mg p doped with N as a p-type impurity
An S q Se 1-q cladding layer 7 and a p-type ZnSe cap layer 8 doped with N as a p-type impurity, for example, are sequentially stacked.

【0043】さらに、p型ZnSeキャップ層8上に
は、ストライプ状の開口9aを有する例えばポリイミ
ド、SiOx 膜、SiNx 膜などから成る絶縁層9が形
成されている。そして、この開口9aを通じてp型Zn
Seキャップ層8に例えばAu/Pd電極やAu電極の
ようなp側電極10がコンタクトしている。一方、n型
GaAs基板1の裏面には、例えばIn電極のようなn
側電極11がコンタクトしている。
Further, on the p-type ZnSe cap layer 8, an insulating layer 9 made of, for example, polyimide, SiO x film, SiN x film or the like having a stripe-shaped opening 9a is formed. Then, through this opening 9a, p-type Zn
A p-side electrode 10 such as an Au / Pd electrode or an Au electrode is in contact with the Se cap layer 8. On the other hand, on the back surface of the n-type GaAs substrate 1, for example, an n-type
The side electrode 11 is in contact.

【0044】この第1実施例においては、活性層5は例
えば厚さが6nmのi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、n型Z
nSe光導波層4およびp型ZnSe光導波層6が障壁
層を構成する。
In the first embodiment, the active layer 5 has a single quantum well structure composed of an i-type Zn 1 -z Cd z Se quantum well layer having a thickness of 6 nm, for example. In this case, n-type Z
The nSe optical waveguide layer 4 and the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 form a barrier layer.

【0045】n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層3およびp型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層
7のMg組成比pは例えば0.07、またS組成比qは
例えば0.14であり、そのときのバンドギャップEg
は約2.87eVである。これらのMg組成比p=0.
07およびS組成比q=0.14を有するn型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型Zn1-p
p q Se1-q クラッド層7はGaAsと格子整合す
る。また、n型ZnSe光導波層4およびp型ZnSe
光導波層6のバンドギャップEg は約2.72eVであ
る。さらに、活性層5を構成するi型Zn1-z Cdz
e量子井戸層のCd組成比zは例えば0.14であり、
そのときのバンドギャップEg は約2.54eVであ
る。この場合、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層7と活性層5を構成するi型Zn1-z Cdz Se量子
井戸層との間のバンドギャップEg の差ΔEg は0.3
3eVであり、n型ZnSe光導波層4およびp型Zn
Se光導波層6と活性層5を構成するi型Zn1-z Cd
z Se量子井戸層との間のバンドギャップEg の差ΔE
g は0.18eVである。n型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層3、n型ZnSe光導波層4、活性層
5、p型ZnSe光導波層6およびp型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層7のエネルギーバンド図をp=
0.07、q=0.14、z=0.14のときのこれら
の層のバンドギャップEg の値とともに図2に示す。な
お、図2において、Ec は伝導帯の下端のエネルギーで
ある(以下同様)。
The Mg composition ratio p of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is 0.07, for example. The S composition ratio q is, for example, 0.14, and the band gap E g at that time is
Is about 2.87 eV. The Mg composition ratio p = 0.
07 and n-type Zn 1-p with S composition ratio q = 0.14
Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and p-type Zn 1-p M
The g p S q Se 1-q cladding layer 7 is lattice-matched with GaAs. In addition, the n-type ZnSe optical waveguide layer 4 and the p-type ZnSe
The bandgap E g of the optical waveguide layer 6 is about 2.72 eV. Further, i-type Zn 1-z Cd z S constituting the active layer 5 is formed.
The Cd composition ratio z of the e quantum well layer is, for example, 0.14,
The band gap E g at that time is about 2.54 eV. In this case, the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 and the i-type Zn 1- constituting the active layer 5 are formed. The difference ΔE g of the band gap E g from the z Cd z Se quantum well layer is 0.3.
3 eV, n-type ZnSe optical waveguide layer 4 and p-type Zn
I-type Zn 1-z Cd forming the Se optical waveguide layer 6 and the active layer 5
the difference ΔE of the band gap E g between the z Se quantum well layer
g is 0.18 eV. n-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q cladding layer 3, n-type ZnSe optical waveguide layer 4, active layer 5, p-type ZnSe optical waveguide layer 6 and p-type Zn 1-p Mg p
The energy band diagram of the S q Se 1-q clad layer 7 is p =
It is shown in FIG. 2 together with the values of the bandgap E g of these layers when 0.07, q = 0.14 and z = 0.14. In FIG. 2, E c is energy at the lower end of the conduction band (the same applies hereinafter).

【0046】n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層3およびp型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層
7の厚さは好適にはそれぞれ0.5μm以上に選ばれ、
具体的にはn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
3の厚さは例えば1μm、p型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7の厚さは例えば0.6μmに選ばれ
る。また、n型ZnSe光導波層4およびp型ZnSe
光導波層6の厚さは好適にはそれぞれ20〜100nm
の範囲に選ばれ、具体的には例えばそれぞれ50nmに
選ばれる。さらに、p型ZnSeキャップ層8の厚さは
好適には0.5μm以上に選ばれる。
The thickness of each of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is preferably 0.5 μm or more. Was chosen as
Specifically, the thickness of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 is, for example, 1 μm, and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se
The thickness of the 1-q clad layer 7 is selected to be 0.6 μm, for example. In addition, the n-type ZnSe optical waveguide layer 4 and the p-type ZnSe
The thickness of the optical waveguide layer 6 is preferably 20 to 100 nm, respectively.
Is selected, and specifically, for example, each is selected to be 50 nm. Further, the thickness of the p-type ZnSe cap layer 8 is preferably selected to be 0.5 μm or more.

【0047】また、n型ZnSeバッファ層2の厚さ
は、ZnSeとGaAsとの間にはわずかではあるが格
子不整合が存在することから、この格子不整合に起因し
てこのn型ZnSeバッファ層2及びその上の各層のエ
ピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止するため
に、ZnSeの臨界膜厚(〜100nm)よりも十分に
小さく選ばれ、具体的には例えば2nmに選ばれる。
Since the n-type ZnSe buffer layer 2 has a slight lattice mismatch between ZnSe and GaAs, the n-type ZnSe buffer layer is caused by this lattice mismatch. In order to prevent dislocation from occurring during epitaxial growth of the layer 2 and each layer thereon, it is selected to be sufficiently smaller than the critical film thickness of ZnSe (up to 100 nm), specifically 2 nm, for example.

【0048】次に、上述のように構成されたこの第1実
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment constructed as described above will be described.

【0049】この第1実施例による半導体レーザーを製
造するには、まず、n型GaAs基板1上に、例えば分
子線エピタキシー(MBE)法により、n型ZnSeバ
ッファ層2、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層3、n型ZnSe光導波層4、i型Zn1-z Cdz
e量子井戸層から成る活性層5、p型ZnSe光導波層
6、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7およ
びp型ZnSeキャップ層8を順次エピタキシャル成長
させる。
In order to manufacture the semiconductor laser according to the first embodiment, first, the n-type ZnSe buffer layer 2 and the n-type Zn 1-p are formed on the n-type GaAs substrate 1 by, for example, the molecular beam epitaxy (MBE) method. Mg p S q Se 1-q cladding layer 3, n-type ZnSe optical waveguide layer 4, i-type Zn 1-z Cd z S
An active layer 5 composed of an e-quantum well layer, a p-type ZnSe optical waveguide layer 6, a p-type Zn 1-p Mg p Sq Se 1-q cladding layer 7 and a p-type ZnSe cap layer 8 are sequentially epitaxially grown.

【0050】上述のMBE法によるエピタキシャル成長
においては、例えば、Zn原料としては純度99.99
99%のZnを用い、Mg原料としては純度99.9%
のMgを用い、S原料としては99.9999%のZn
Sを用い、Se原料としては純度99.9999%のS
eを用いる。また、n型ZnSeバッファ層2、n型Z
1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびn型Zn
Se光導波層4のn型不純物としてのClのドーピング
は例えば純度99.9999%のZnCl2 をドーパン
トとして用いて行い、p型ZnSe光導波層6、p型Z
1-p Mgp q Se1-q クラッド層7およびp型Zn
Seキャップ層8のp型不純物としてのNのドーピング
は例えば電子サイクロトロン共鳴(ECR)により発生
されたN2 プラズマを照射することにより行う。
In the above epitaxial growth by the MBE method, for example, a Zn raw material has a purity of 99.99.
99% of Zn is used, and the purity of Mg is 99.9%.
Of Mg and 99.9999% Zn as the S raw material
S is used, and Se having a purity of 99.9999% is used as the Se raw material.
e is used. In addition, the n-type ZnSe buffer layer 2 and the n-type Z
n 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and n-type Zn
The doping of Cl as an n-type impurity in the Se optical waveguide layer 4 is performed by using ZnCl 2 with a purity of 99.9999% as a dopant, and the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 and the p-type Z optical waveguide layer 6, respectively.
n 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 and p-type Zn
Doping of N as a p-type impurity in the Se cap layer 8 is performed by irradiating N 2 plasma generated by electron cyclotron resonance (ECR), for example.

【0051】次に、p型ZnSeキャップ層8の全面に
絶縁層9を形成した後、この絶縁層9の所定部分を除去
して開口9aを形成する。次に、全面にAu/Pd膜や
Au膜を真空蒸着してAu/Pd電極やAu電極のよう
なp側電極10を形成し、その後必要に応じて熱処理を
行って、このp側電極10をp型ZnSeキャップ層8
にオーミックコンタクトさせる。一方、n型GaAs基
板1の裏面にはIn電極のようなn側電極11を形成す
る。
Next, after forming the insulating layer 9 on the entire surface of the p-type ZnSe cap layer 8, a predetermined portion of the insulating layer 9 is removed to form the opening 9a. Next, an Au / Pd film or an Au film is vacuum-deposited on the entire surface to form a p-side electrode 10 such as an Au / Pd electrode or an Au electrode, and then heat treatment is performed if necessary, so that the p-side electrode 10 is formed. The p-type ZnSe cap layer 8
Make ohmic contact with. On the other hand, an n-side electrode 11 such as an In electrode is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1.

【0052】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたn型GaAs基板1を例えばバー状に劈開し
て共振器端面を形成し、このバーを劈開してチップ化
し、パッケージングを行う。
Thereafter, the n-type GaAs substrate 1 on which the laser structure is formed as described above is cleaved into, for example, a bar shape to form a resonator end face, and the bar is cleaved to form a chip for packaging. .

【0053】この第1実施例による半導体レーザーの光
出力−電流特性の測定結果を図3に示す。この測定に用
いた半導体レーザーの単一量子井戸(SQW)構造の活
性層5を構成するi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層の
厚さは6nmである。図3には、比較のために、活性層
が厚さ6nmのi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層と厚
さ4nmのi型ZnSe障壁層とを交互に積層した三重
量子井戸(TQW)構造となっていることを除いてこの
第1実施例による半導体レーザーと同様な構造を有する
半導体レーザーの光出力−電流特性の測定結果も示して
ある。後者の場合には、活性層における三つの量子井戸
層の合計の厚さは6nm×3=18nmである。
FIG. 3 shows the measurement results of the light output-current characteristics of the semiconductor laser according to the first embodiment. The thickness of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer constituting the active layer 5 of the single quantum well (SQW) structure of the semiconductor laser used for this measurement is 6 nm. For comparison, FIG. 3 shows, for comparison, a triple quantum well (TQW) in which an i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer having a thickness of 6 nm and an i-type ZnSe barrier layer having a thickness of 4 nm are alternately stacked. ) The measurement results of the optical output-current characteristics of the semiconductor laser having the same structure as the semiconductor laser according to the first embodiment except that the structure is also shown. In the latter case, the total thickness of the three quantum well layers in the active layer is 6 nm × 3 = 18 nm.

【0054】図3より明らかなように、単一量子井戸構
造の活性層5を構成する量子井戸層の厚さが6nmであ
るときのこの第1実施例による半導体レーザーのしきい
値電流は、三重量子井戸構造の活性層における三つの量
子井戸層の合計の厚さが18nmである半導体レーザー
のしきい値電流と比較して、ほぼ1/2に低減されてい
る。
As is apparent from FIG. 3, the threshold current of the semiconductor laser according to the first embodiment when the thickness of the quantum well layer constituting the active layer 5 having the single quantum well structure is 6 nm is Compared with the threshold current of a semiconductor laser in which the total thickness of the three quantum well layers in the active layer of the triple quantum well structure is 18 nm, it is reduced to about 1/2.

【0055】また、この第1実施例による半導体レーザ
ーの発振波長を測定したところ、室温において約498
nmであった。
When the oscillation wavelength of the semiconductor laser according to the first embodiment was measured, it was about 498 at room temperature.
was nm.

【0056】以上のように、この第1実施例によれば、
n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3、n型Z
nSe光導波層4、単一量子井戸構造の活性層5、p型
ZnSe光導波層6およびp型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7によりレーザー構造を形成し、しかも
活性層5を構成するi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層
の厚さを例えば6nmと小さく選んでいることにより、
ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層の材料とし
て用いた、室温において波長約498nmで発振可能な
緑色発光でしかも低しきい値電流密度のSCH構造を有
する半導体レーザーを実現することができる。また、こ
の半導体レーザーは、低しきい値電流密度であることに
より発熱を抑えることができ、寿命特性の向上を図るこ
とができる。さらに、この半導体レーザーは低しきい値
電流であることにより低消費電力である。
As described above, according to the first embodiment,
n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3, n-type Z
nSe optical waveguide layer 4, active layer 5 having a single quantum well structure, p-type ZnSe optical waveguide layer 6 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se
By forming a laser structure with the 1-q clad layer 7 and selecting the thickness of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer constituting the active layer 5 to be as small as 6 nm, for example,
It is possible to realize a semiconductor laser using ZnMgSSe-based compound semiconductor as a material for the cladding layer and having a SCH structure that emits green light at room temperature and can oscillate at a wavelength of about 498 nm and has a low threshold current density. Further, since this semiconductor laser has a low threshold current density, heat generation can be suppressed, and life characteristics can be improved. Furthermore, this semiconductor laser has a low threshold current and thus consumes low power.

【0057】次に、この発明の第2実施例による半導体
レーザーについて説明する。
Next explained is a semiconductor laser according to the second embodiment of the invention.

【0058】この第2実施例による半導体レーザーは、
活性層5が図4に示すように二重量子井戸構造を有する
ことを除いて、第1実施例による半導体レーザーと同様
な構造を有する。図4に示すように、この第2実施例に
よる半導体レーザーにおいては、活性層5は、i型Zn
1-z Cdz Se量子井戸層5a、i型ZnSe障壁層5
bおよびi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層5cが順次
積層された二重量子井戸構造を有する。ここで、i型Z
1-z Cdz Se量子井戸層5aおよびi型Zn1-z
z Se量子井戸層5cの厚さはそれぞれ例えば6nm
であり、i型ZnSe障壁層5bの厚さは例えば4nm
である。この場合、活性層5における二つのi型Zn
1-z Cdz Se量子井戸層5aおよびi型Zn1-z Cd
z Se量子井戸層5cの合計の厚さは6nm×2=12
nmである。この活性層5のエネルギーバンド図を図5
に示す。
The semiconductor laser according to the second embodiment is
The active layer 5 has a structure similar to that of the semiconductor laser according to the first embodiment except that the active layer 5 has a double quantum well structure as shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the semiconductor laser according to the second embodiment, the active layer 5 is made of i-type Zn.
1-z Cd z Se quantum well layer 5a, i-type ZnSe barrier layer 5
It has a double quantum well structure in which b and i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layers 5 c are sequentially stacked. Where i type Z
n 1-z Cd z Se quantum well layer 5 a and i-type Zn 1-z C
The thickness of each of the d z Se quantum well layers 5c is, for example, 6 nm.
And the thickness of the i-type ZnSe barrier layer 5b is 4 nm, for example.
Is. In this case, two i-type Zn in the active layer 5
1-z Cd z Se quantum well layer 5a and i-type Zn 1-z Cd
The total thickness of the z Se quantum well layer 5c is 6 nm × 2 = 12.
nm. An energy band diagram of this active layer 5 is shown in FIG.
Shown in.

【0059】この第2実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第1実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
The method of manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment is the same as the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0060】この第2実施例によっても、第1実施例に
よる半導体レーザーと同様に、ZnMgSSe系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
緑色発光が可能でしかも低しきい値電流密度のSCH構
造を有する半導体レーザーを実現することができる。
According to the second embodiment as well, similar to the semiconductor laser according to the first embodiment, ZnMgSSe compound semiconductor is used as the material for the cladding layer, which can emit green light at room temperature and has a low threshold current density. A semiconductor laser having an SCH structure can be realized.

【0061】次に、この発明の第3実施例による半導体
レーザーについて説明する。
Next explained is a semiconductor laser according to the third embodiment of the invention.

【0062】図6はこの第3実施例による半導体レーザ
ーを示す。この第3実施例による半導体レーザーはDH
構造を有するものである。
FIG. 6 shows a semiconductor laser according to the third embodiment. The semiconductor laser according to the third embodiment is DH
It has a structure.

【0063】図6に示すように、この第3実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばn型不純物としてS
iがドープされた(100)面方位のn型GaAs基板
1上に、例えばn型不純物としてClがドープされたn
型ZnSeバッファ層2、例えばn型不純物としてCl
がドープされたn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層3、活性層5、例えばp型不純物としてNがドープ
されたp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7お
よび例えばp型不純物としてNがドープされたp型Zn
Seキャップ層8が順次積層されている。
As shown in FIG. 6, in the semiconductor laser according to the third embodiment, for example, S is used as an n-type impurity.
On the n-type GaAs substrate 1 having a (100) plane orientation doped with i, for example, n doped with Cl as an n-type impurity
Type ZnSe buffer layer 2, for example, Cl as an n-type impurity
N-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 3, active layer 5, for example, p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q doped with N as a p-type impurity Cladding layer 7 and p-type Zn doped with N as a p-type impurity, for example
The Se cap layer 8 is sequentially stacked.

【0064】p型ZnSeキャップ層8上に絶縁層9が
形成され、この絶縁層9に形成されたストライプ状の開
口9aを通じてp型ZnSeキャップ層8にp側電極1
0がコンタクトしていることやn型GaAs基板1の裏
面にn側電極11がコンタクトしていることは、第1実
施例による半導体レーザーと同様である。
An insulating layer 9 is formed on the p-type ZnSe cap layer 8, and the p-side electrode 1 is formed on the p-type ZnSe cap layer 8 through the stripe-shaped openings 9a formed in the insulating layer 9.
The fact that 0 is in contact and the n-side electrode 11 is in contact with the back surface of the n-type GaAs substrate 1 is the same as in the semiconductor laser according to the first embodiment.

【0065】この場合、活性層5は、単層のZnSe
層、ZnSu Se1-u 層またはZn1-z Cdz Se層に
より形成される。また、この活性層5の厚さは15〜6
0nmの範囲に選ばれ、好ましくは20〜40nmの範
囲に選ばれる。
In this case, the active layer 5 is a single layer of ZnSe.
Layer, a ZnS u Se 1-u layer, or a Zn 1-z Cd z Se layer. The thickness of the active layer 5 is 15 to 6
It is selected in the range of 0 nm, preferably 20 to 40 nm.

【0066】活性層5をZnSe層により形成する場
合、n型Zn1-p Mgp q Se1-qクラッド層3およ
びp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7のMg
組成比pは例えば0.23、またS組成比qは例えば
0.28である。このときの活性層5のバンドギャップ
g は約2.72eV、n型Zn1-p Mgp q Se
1-qクラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7のバンドギャップEg は約3.05e
Vである。この場合、n型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層7と活性層5との間のバンドギャップEg の差
ΔEg は0.33eVである。
When the active layer 5 is formed of a ZnSe layer, the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 are formed. Mg
The composition ratio p is, for example, 0.23, and the S composition ratio q is, for example, 0.28. The bandgap E g of the active layer 5 at this time is about 2.72 eV, and n-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q clad layer 3 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se
The band gap E g of the 1-q cladding layer 7 is about 3.05e.
V. In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The difference ΔE g of the band gap E g between the clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 and the active layer 5 is 0.33 eV.

【0067】また、活性層5をu=0.06のZnSu
Se1-u 層により形成する場合、n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層7のMg組成比pは例えば0.2
6、またS組成比qは例えば0.31である。このとき
の活性層5のバンドギャップEg は約2.76eV、n
型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型
Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7のバンドギャ
ップEg は約3.10eVである。この場合、n型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層7と活性層5との間
のバンドギャップEg の差ΔEg は0.34eVであ
る。
Further, the active layer 5 is formed of ZnS u with u = 0.06.
When it is formed of a Se 1-u layer, n-type Zn 1-p Mg p S
q Se 1-q clad layer 3 and p-type Zn 1-p Mg p S q
The Mg composition ratio p of the Se 1-q cladding layer 7 is, for example, 0.2.
6, and the S composition ratio q is, for example, 0.31. At this time, the band gap E g of the active layer 5 is about 2.76 eV, n
The band gap E g of the type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is about 3.10 eV. In this case, n-type Zn
1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and p-type Zn
The difference ΔE g of the band gap E g between the 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 and the active layer 5 is 0.34 eV.

【0068】さらに、活性層5をz=0.14のZn
1-z Cdz Se層により形成する場合、n型Zn1-p
p q Se1-q クラッド層3およびp型Zn1-p Mg
p qSe1-q クラッド層7のMg組成比pは例えば
0.07、またS組成比qは例えば0.14である。こ
のときの活性層5のバンドギャップEg は約2.54e
V、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およ
びp型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層7のバン
ドギャップEg は約2.87eVである。この場合、n
型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型
Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層7と活性層5と
の間のバンドギャップEg の差ΔEg は0.33eVで
ある。
Further, the active layer 5 is formed of Zn = 0.14.
When formed by a 1-z Cd z Se layer, n-type Zn 1-p M
g p S q Se 1-q cladding layer 3 and p-type Zn 1-p Mg
The Mg composition ratio p of the p S q Se 1-q cladding layer 7 is, for example, 0.07, and the S composition ratio q is, for example, 0.14. At this time, the band gap E g of the active layer 5 is about 2.54e.
The band gap E g of V, the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is about 2.87 eV. In this case n
The difference ΔE g in the bandgap E g between the active ZnO 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 and the active layer 5. Is 0.33 eV.

【0069】n型ZnSeバッファ層2、n型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層3、活性層5、p型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層7およびp型ZnS
eキャップ層8の厚さは第1実施例による半導体レーザ
ーと同様の値に選ぶことができる。
N-type ZnSe buffer layer 2, n-type Zn 1-p
Mg p S q Se 1-q clad layer 3, active layer 5, p-type Zn
1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 and p-type ZnS
The thickness of the e-cap layer 8 can be selected to the same value as that of the semiconductor laser according to the first embodiment.

【0070】この第3実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第1実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
The method of manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment is the same as the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0071】この第3実施例によれば、単層のZnSe
層、ZnSu Se1-u 層またはZn1-z Cdz Se層に
より形成される活性層5の厚さが15〜60nmと十分
に小さく選ばれていることにより、第1実施例による半
導体レーザーと同様に、ZnMgSSe系化合物半導体
をクラッド層の材料として用いた、室温において青色な
いし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のDH構造
を有する半導体レーザーを実現することができる。
According to this third embodiment, a single layer of ZnSe
Layer, ZnS u Se 1-u layer or Zn 1-z Cd z Se layer, the active layer 5 is selected to have a sufficiently small thickness of 15 to 60 nm. Similarly, it is possible to realize a semiconductor laser having a low threshold current density DH structure capable of emitting blue or green light at room temperature using ZnMgSSe compound semiconductor as a material for the cladding layer.

【0072】次に、この発明の第4実施例による半導体
レーザーについて説明する。
Next explained is a semiconductor laser according to the fourth embodiment of the invention.

【0073】この第4実施例による半導体レーザーにお
いては、活性層5がZn1-s Mgst Se1-t から成
る複数の障壁層とZnSeまたはZnSu Se1-u から
成る複数の量子井戸層とを交互に積層した多重量子井戸
(MQW)構造を有することを除いて、第3実施例によ
る半導体レーザーと同様な構造を有する。この場合、こ
の活性層5における複数の量子井戸層の合計の厚さは1
0〜35nmの範囲に選ばれる。
In the semiconductor laser according to the fourth embodiment, the active layer 5 has a plurality of barrier layers made of Zn 1-s Mg s St Se 1-t and a plurality of quantum layers made of ZnSe or ZnS u Se 1-u. It has the same structure as the semiconductor laser according to the third embodiment except that it has a multiple quantum well (MQW) structure in which well layers are alternately stacked. In this case, the total thickness of the quantum well layers in the active layer 5 is 1
It is selected in the range of 0 to 35 nm.

【0074】活性層5における障壁層をZn1-s Mgs
t Se1-t により形成し、量子井戸層をZnSeによ
り形成する場合、障壁層を形成するZn1-s Mgs t
Se1-t のMg組成比sおよびS組成比tは例えばそれ
ぞれ0.1および0.16に選ばれるか、例えばそれぞ
れ0.23および0.28に選ばれる。また、この場合
のn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3および
p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7のMg組
成比pおよびS組成比qは例えばそれぞれ0.23およ
び0.28に選ばれる。このときの活性層5におけるZ
nSe量子井戸層のバンドギャップEg は約2.72e
V、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およ
びp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7のバン
ドギャップEg は約3.05eVである。この場合、n
型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型
Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7と活性層5に
おけるZnSe量子井戸層との間のバンドギャップEg
の差ΔEg は0.33eVである。
The barrier layer in the active layer 5 is made of Zn 1-s Mg s
S t Se is formed by 1-t, when forming the ZnSe quantum well layer, forming a barrier layer Zn 1-s Mg s S t
The Mg composition ratio s and the S composition ratio t of Se 1 -t are selected to be 0.1 and 0.16, respectively, or are selected to be 0.23 and 0.28, respectively. Further, in this case, the Mg composition ratio p and the S composition ratio q of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 are Are selected to be 0.23 and 0.28, respectively. Z in the active layer 5 at this time
The bandgap E g of the nSe quantum well layer is about 2.72e.
The band gap E g of V, the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is about 3.05 eV. In this case n
Type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 and the band gap E between the ZnSe quantum well layer in the active layer 5 g
Difference ΔE g is 0.33 eV.

【0075】また、活性層5における障壁層をZn1-s
Mgs t Se1-t により形成し、量子井戸層をZnS
u Se1-u により形成する場合、障壁層を形成するZn
1-sMgs t Se1-t のMg組成比sおよびS組成比
tは例えばそれぞれ0.13および0.19に選ばれる
か、例えばそれぞれ0.26および0.31に選ばれ
る。また、この場合のn型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層7のMg組成比pおよびS組成比qは例えばそ
れぞれ0.26および0.31に選ばれる。このときの
活性層5におけるZnSt Se1-t 量子井戸層のバンド
ギャップEg は約2.76eV、n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層7のバンドギャップEg は約3.1
0eVである。この場合、n型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7と活性層5におけるZnSt Se1-t
量子井戸層との間のバンドギャップEg の差ΔEg
0.34eVである。
The barrier layer in the active layer 5 is made of Zn 1-s.
It is formed of Mg s St Se 1-t , and the quantum well layer is ZnS.
Zn formed as a barrier layer when formed by u Se 1-u
The Mg composition ratio s and the S composition ratio t of 1-s Mg s St Se 1-t are selected to be 0.13 and 0.19, respectively, or are selected to be 0.26 and 0.31, respectively. Further, in this case, n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The Mg composition ratio p and the S composition ratio q of the clad layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 7 are selected to be 0.26 and 0.31, respectively. At this time, the band gap E g of the ZnS t Se 1-t quantum well layer in the active layer 5 is about 2.76 eV, and the n-type Zn 1-p Mg p S
q Se 1-q clad layer 3 and p-type Zn 1-p Mg p S q
The band gap E g of the Se 1-q clad layer 7 is about 3.1.
It is 0 eV. In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q clad layer 3 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se
ZnS t Se 1-t in 1-q clad layer 7 and active layer 5
The difference ΔE g of the band gap E g from the quantum well layer is 0.34 eV.

【0076】この第4実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第1実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
The method of manufacturing the semiconductor laser according to the fourth embodiment is the same as the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0077】この第4実施例によっても、第1実施例に
よる半導体レーザーと同様に、ZnMgSSe系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
青色ないし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のD
H構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
According to the fourth embodiment as well, similar to the semiconductor laser according to the first embodiment, a low threshold current capable of emitting blue or green light at room temperature using ZnMgSSe compound semiconductor as a material for the cladding layer. Density D
A semiconductor laser having an H structure can be realized.

【0078】次に、この発明の第5実施例による半導体
レーザーについて説明する。
Next explained is a semiconductor laser according to the fifth embodiment of the invention.

【0079】図7に示すように、この第5実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばn型不純物としてS
iがドープされた(100)面方位のn型GaAs基板
1上に、例えばn型不純物としてClがドープされたn
型ZnSeバッファ層2、例えばn型不純物としてCl
がドープされたn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層3、例えばn型不純物としてClがドープされたn
型ZnSe光導波層4、活性層5、例えばp型不純物と
してNがドープされたp型ZnSe光導波層6、例えば
p型不純物としてNがドープされたp型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層7、例えばp型不純物としてN
がドープされたp型ZnSv Se1-v 層12および例え
ばp型不純物としてNがドープされたp型ZnSeキャ
ップ層8が順次積層されている。ここで、p型ZnSv
Se1-v 層12は、p型Zn1-pMgp q Se1-q
ラッド層7と格子整合をとるための層として用いられる
とともに、補助的なp型クラッド層として用いられる。
p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7との格子
整合をとるために、このp型ZnSv Se1-v 層12の
S組成比vは好適には0.06に選ばれる。
As shown in FIG. 7, in the semiconductor laser according to the fifth embodiment, for example, S is used as an n-type impurity.
On the n-type GaAs substrate 1 having a (100) plane orientation doped with i, for example, n doped with Cl as an n-type impurity
Type ZnSe buffer layer 2, for example, Cl as an n-type impurity
N-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 doped with, for example, n doped with Cl as an n-type impurity
-Type ZnSe optical waveguide layer 4, active layer 5, for example p-type ZnSe optical waveguide layer 6 doped with N as a p-type impurity, for example p - type Zn 1-p Mg p doped with N as a p-type impurity
S q Se 1-q cladding layer 7, for example N as p-type impurity
A p-type ZnS v Se 1-v layer 12 doped with and a p-type ZnSe cap layer 8 doped with N as a p-type impurity, for example, are sequentially stacked. Here, p-type ZnS v
The Se 1-v layer 12 is used as a layer for achieving lattice matching with the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 and is also used as an auxiliary p-type cladding layer.
In order to achieve lattice matching with the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7, the S composition ratio v of the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 is preferably 0.06. To be elected.

【0080】この場合、p型ZnSeキャップ層8およ
びp型ZnSv Se1-v 層12の上層部はストライプ形
状にパターニングされている。このストライプ部の幅は
例えば5μmである。
In this case, the upper layers of the p-type ZnSe cap layer 8 and the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 are patterned in a stripe shape. The width of this stripe portion is, for example, 5 μm.

【0081】さらに、上述のストライプ部以外の部分の
p型ZnSv Se1-v 層12上には、例えば厚さが30
0nmのアルミナ(Al2 3 )膜から成る絶縁層9が
形成されている。そして、ストライプ形状のp型ZnS
eキャップ層8および絶縁層9上にp側電極10が形成
されている。このp側電極10がp型ZnSeキャップ
層8とコンタクトした部分が電流の通路となる。ここ
で、このp側電極10としては、例えば、厚さが10n
mのPd膜と厚さが100nmのPt膜と厚さが300
nmのAu膜とを順次積層したAu/Pt/Pd電極が
用いられる。一方、n型GaAs基板1の裏面には、例
えばIn電極のようなn側電極11がコンタクトしてい
る。
Further, a thickness of, for example, 30 is formed on the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 in the portion other than the above-mentioned stripe portion.
An insulating layer 9 made of a 0 nm alumina (Al 2 O 3 ) film is formed. Then, stripe-shaped p-type ZnS
A p-side electrode 10 is formed on the e cap layer 8 and the insulating layer 9. A portion of the p-side electrode 10 in contact with the p-type ZnSe cap layer 8 serves as a current passage. Here, the p-side electrode 10 has, for example, a thickness of 10 n.
m Pd film, 100 nm thick Pt film, and 300 nm thick
An Au / Pt / Pd electrode in which an Au film having a thickness of 10 nm is sequentially stacked is used. On the other hand, an n-side electrode 11 such as an In electrode is in contact with the back surface of the n-type GaAs substrate 1.

【0082】この第5実施例による半導体レーザーにお
いては、いわゆる端面コーティングが施されている。す
なわち、図8はこの第5実施例による半導体レーザーの
共振器長方向に平行な断面を示す。図8に示すように、
共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のうちレーザー
光が取り出されるフロント側の端面には厚さ74nmの
Al2 3 膜13と厚さ31nmのSi膜14とから成
る多層膜がコーティングされ、共振器長方向に垂直な一
対の共振器端面のうちレーザー光が取り出されないリア
側の端面には厚さ74nmのAl2 3 膜13と厚さ3
1nmのSi膜14とを2周期積層した多層膜がコーテ
ィングされている。ここで、Al2 3膜13とSi膜
14とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をかけた
光学的距離が、レーザー光の発振波長の1/4に等しく
なるように選ばれている。この場合、フロント側の端面
の反射率は70%であり、リア側の端面の反射率は95
%である。
In the semiconductor laser according to the fifth embodiment, so-called end face coating is applied. That is, FIG. 8 shows a section parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser according to the fifth embodiment. As shown in FIG.
Of the pair of resonator end faces perpendicular to the cavity length direction, the front end face from which the laser light is extracted is coated with a multilayer film composed of an Al 2 O 3 film 13 having a thickness of 74 nm and a Si film 14 having a thickness of 31 nm. The 74 nm-thick Al 2 O 3 film 13 and the thickness of 3 nm are formed on the end face on the rear side from which laser light is not extracted, of the pair of cavity end faces perpendicular to the cavity length direction.
A multilayer film in which two 1-nm Si films 14 are stacked is coated. Here, the thickness of the multilayer film composed of the Al 2 O 3 film 13 and the Si film 14 is selected so that the optical distance obtained by multiplying the refractive index thereof is equal to 1/4 of the oscillation wavelength of the laser light. ing. In this case, the reflectance of the front end face is 70%, and the reflectance of the rear end face is 95%.
%.

【0083】この第5実施例においては、活性層5は例
えば厚さが9nmのi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、n型Z
nSe光導波層4およびp型ZnSe光導波層6が障壁
層を構成することは第1実施例と同様である。
In the fifth embodiment, the active layer 5 has a single quantum well structure composed of an i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer having a thickness of 9 nm, for example. In this case, n-type Z
Similar to the first embodiment, the nSe optical waveguide layer 4 and the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 form a barrier layer.

【0084】n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層3およびp型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層
7のMg組成比pは例えば0.09、またS組成比qは
例えば0.18であり、そのときのバンドギャップEg
は77Kで約2.94eVである。これらのMg組成比
p=0.09およびS組成比q=0.18を有するn型
Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3およびp型Z
1-p Mgp q Se1-q クラッド層7はGaAsと格
子整合する。また、活性層5を構成するi型Zn1-z
z Se量子井戸層のCd組成比zは例えば0.19で
あり、そのときのバンドギャップEg は77Kで約2.
54eVである。この場合、n型Zn1-p Mgp q
1-q クラッド層3およびp型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7と活性層5を構成するi型Zn1-z
z Se量子井戸層との間のバンドギャップEg の差Δ
g は0.40eVである。
The Mg composition ratio p of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is, for example, 0.09. The S composition ratio q is, for example, 0.18, and the band gap E g at that time is
Is about 2.94 eV at 77K. The n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 3 and the p-type Z having the Mg composition ratio p = 0.09 and the S composition ratio q = 0.18.
The n 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 7 is lattice-matched with GaAs. In addition, i-type Zn 1-z C constituting the active layer 5
The Cd composition ratio z of the d z Se quantum well layer is, for example, 0.19, and the band gap E g at that time is 77 K, which is about 2.
It is 54 eV. In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q S
e 1-q clad layer 3 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se
I- type Zn 1-z C constituting the 1-q clad layer 7 and the active layer 5
The difference Δg in the band gap E g between the d z Se quantum well layer and Δ
E g is 0.40 eV.

【0085】この場合、n型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層3の厚さは例えば1.5μmであり、不
純物濃度はND −NA (ただし、ND はドナー濃度、N
A はアクセプタ濃度)で例えば5×1017cm-3であ
る。n型ZnSe光導波層4の厚さは例えば80nmで
あり、不純物濃度はND −NA で例えば5×1017cm
-3である。また、p型ZnSe光導波層6の厚さは例え
ば80nmであり、不純物濃度はNA −ND で例えば5
×1017cm-3である。p型Zn1-p Mgp q Se
1-q クラッド層7の厚さは例えば0.8μmであり、不
純物濃度はNA −NDで例えば2×1017cm-3であ
る。p型ZnSv Se1-v 層12の厚さは例えば0.8
μmであり、不純物濃度はNA −ND で例えば8×10
17cm-3である。p型ZnSeキャップ層8の厚さは例
えば45nmであり、不純物濃度はNA −ND で例えば
8×1017cm-3である。なお、n型ZnSeバッファ
層2の厚さは、例えば33nmである。
In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q thickness of the cladding layer 3 is 1.5μm example, an impurity concentration N D -N A (however, N D is the donor concentration, N
A is an acceptor concentration) and is, for example, 5 × 10 17 cm −3 . The thickness of the n-type ZnSe waveguide layer 4 is 80nm for example, an impurity concentration N D -N A, for example, 5 × 10 17 cm
-3 . The thickness of the p-type ZnSe waveguide layer 6 is 80nm for example, for example, an impurity concentration N A -N D 5
It is × 10 17 cm -3 . p-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q thickness of the cladding layer 7 is 0.8μm example, the impurity concentration is N A -N D, for example, 2 × 10 17 cm -3. The thickness of the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 is 0.8, for example.
μm, and the impurity concentration is N A -N D , for example, 8 × 10
It is 17 cm -3 . The thickness of the p-type ZnSe cap layer 8 is, for example, 45 nm, the impurity concentration is N A -N D, for example, 8 × 10 17 cm -3. The n-type ZnSe buffer layer 2 has a thickness of 33 nm, for example.

【0086】この第5実施例による半導体レーザーの共
振器長Lは例えば640μmに選ばれ、この共振器長方
向に垂直な方向の幅は例えば400μmに選ばれる。
The resonator length L of the semiconductor laser according to the fifth embodiment is selected to be, for example, 640 μm, and the width in the direction perpendicular to the resonator length direction is selected to be, for example, 400 μm.

【0087】次に、上述のように構成されたこの第5実
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser according to the fifth embodiment having the above-mentioned structure will be described.

【0088】この第5実施例による半導体レーザーを製
造するには、まず、n型GaAs基板1上に、例えばM
BE法により例えば成長温度280℃で、n型ZnSe
バッファ層2、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層3、n型ZnSe光導波層4、i型Zn1-z Cdz
Se量子井戸層から成る活性層5、p型ZnSe光導波
層6、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層7、
p型ZnSv Se1-v層12およびp型ZnSeキャッ
プ層8を順次エピタキシャル成長させる。
To manufacture the semiconductor laser according to the fifth embodiment, first, for example, M on the n-type GaAs substrate 1.
By the BE method, for example, at a growth temperature of 280 ° C., n-type ZnSe
Buffer layer 2, n-type Zn 1-p Mg p Sq Se 1-q cladding layer 3, n-type ZnSe optical waveguide layer 4, i-type Zn 1-z Cd z
An active layer 5 composed of a Se quantum well layer, a p-type ZnSe optical waveguide layer 6, a p-type Zn 1-p Mg p Sq Se 1-q cladding layer 7,
The p-type ZnS v Se 1-v layer 12 and the p-type ZnSe cap layer 8 are sequentially epitaxially grown.

【0089】上述のMBE法によるエピタキシャル成長
においては、第1実施例と同様に、Zn原料としては純
度99.9999%のZnを用い、Mg原料としては純
度99.9%のMgを用い、S原料としては99.99
99%のZnSを用い、Se原料としては純度99.9
999%のSeを用いる。また、n型ZnSeバッファ
層2、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層3お
よびn型ZnSe光導波層4のn型不純物としてのCl
のドーピングは例えば純度99.9999%のZnCl
2 をドーパントとして用いて行う。第1実施例と同様
に、p型ZnSe光導波層6、p型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層7およびp型ZnSeキャップ層8
のp型不純物としてのNのドーピングは、ECRにより
発生されたN2 プラズマを照射することにより行う。
In the epitaxial growth by the MBE method described above, as in the first embodiment, Zn with a purity of 99.9999% was used as the Zn raw material, Mg with a purity of 99.9% was used as the Mg raw material, and the S raw material was used. As 99.99
99% ZnS is used, and the purity of the Se raw material is 99.9.
999% Se is used. In addition, Cl as an n-type impurity of the n-type ZnSe buffer layer 2, the n-type Zn 1-p Mg p Sq Se 1-q cladding layer 3, and the n-type ZnSe optical waveguide layer 4.
For example, the doping of ZnCl is 99.9999% ZnCl
2 is used as a dopant. Similar to the first embodiment, the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 and the p-type Zn 1-p Mg p S q
Se 1-q cladding layer 7 and p-type ZnSe cap layer 8
The doping of N as a p-type impurity is performed by irradiating N 2 plasma generated by ECR.

【0090】次に、p型ZnSeキャップ層8上に所定
幅のストライプ形状のレジストパターン(図示せず)を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてp型
ZnSv Se1-v 層12の厚さ方向の途中までウエット
エッチング法によりエッチングする。これによって、p
型ZnSeキャップ層8およびp型ZnSv Se1-v
12の上層部がストライプ状にパターニングされる。
Next, after forming a stripe-shaped resist pattern (not shown) having a predetermined width on the p-type ZnSe cap layer 8, the thickness of the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 is used as a mask. Etching is performed by a wet etching method in the middle of the vertical direction. By this, p
The upper layer portion of the type ZnSe cap layer 8 and the p-type ZnS v Se 1-v layer 12 is patterned in a stripe shape.

【0091】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面にAl23 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたA
23 膜とともに除去する(リフトオフ)。これによ
って、ストライプ部以外の部分のp型ZnSv Se1-v
層12上にのみAl2 3 膜から成る絶縁層9が形成さ
れる。
Next, an Al 2 O 3 film was vacuum-deposited on the entire surface while leaving the resist pattern used for the above-mentioned etching, and then this resist pattern was formed on the A film.
It is removed together with the l 2 O 3 film (lift-off). As a result, p-type ZnS v Se 1-v in the part other than the stripe part
The insulating layer 9 made of an Al 2 O 3 film is formed only on the layer 12.

【0092】次に、ストライプ形状のp型ZnSeキャ
ップ層8および絶縁層9の全面にPd膜、Pt膜および
Au膜を順次真空蒸着してAu/Pt/Pd電極から成
るp側電極10を形成し、その後必要に応じて熱処理を
行って、このp側電極10をp型ZnSeキャップ層8
にオーミックコンタクトさせる。一方、n型GaAs基
板1の裏面にはIn電極のようなn側電極11を形成す
る。
Next, a Pd film, a Pt film, and an Au film are sequentially vacuum-deposited on the entire surface of the stripe-shaped p-type ZnSe cap layer 8 and the insulating layer 9 to form a p-side electrode 10 composed of an Au / Pt / Pd electrode. The p-side electrode 10 is then subjected to a heat treatment, if necessary, to form the p-type ZnSe cap layer 8
Make ohmic contact with. On the other hand, an n-side electrode 11 such as an In electrode is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1.

【0093】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたn型GaAs基板1を例えば幅640μmの
バー状に劈開して両共振器端面を形成した後、真空蒸着
法により、フロント側の端面にAl2 3 膜13とSi
膜14とから成る多層膜を形成するとともに、リア側の
端面にAl2 3 膜13とSi膜14とを2周期繰り返
した多層膜を形成する。このように端面コーティングを
施した後、このバーを例えば幅400μmに劈開してチ
ップ化し、パッケージングを行う。
After that, the n-type GaAs substrate 1 on which the laser structure is formed as described above is cleaved into, for example, a bar shape having a width of 640 μm to form both resonator end faces, and then the front side of the resonator is formed by vacuum deposition. Al 2 O 3 film 13 and Si on the end face
A multi-layered film including the film 14 is formed, and a multi-layered film in which the Al 2 O 3 film 13 and the Si film 14 are repeated two cycles is formed on the rear end surface. After the end face coating is applied in this manner, the bar is cleaved into a chip having a width of 400 μm for packaging.

【0094】この第5実施例による半導体レーザーの室
温(296K)における光出力−電流特性を注入電流を
連続的に流した場合とパルス的に流した場合とについて
測定した結果を図9に示す。測定は、レーザーチップを
例えば銅製のヒートシンク上に、p側電極10が下側に
なるように、すなわちpサイド・ダウンでマウントして
行った。図9からわかるように、注入電流を連続的に流
した場合のしきい値電流Ithは約45mAであり、これ
は約1.5kA/cm2 のしきい値電流密度Jthに対応
する。一方、注入電流をパルス的に流した場合のしきい
値電流Ithは約42mAである。ここで、注入電流を連
続的に流した場合の光出力−電流特性の測定は、注入電
流を500mA/秒の速さで0から100mAに増加さ
せて行った。一方、注入電流をパルス的に流した場合の
光出力−電流特性の測定は、注入電流のパルス幅2μ
s、繰り返し速度1msで行った。図9からわかるよう
に、注入電流をパルス的に流した場合および連続的に流
した場合のスロープ効率Sdはそれぞれ0.34W/A
および0.31W/Aである。レーザー発振のしきい値
におけるp側電極10およびn側電極11間の印加電圧
は約17Vである。
FIG. 9 shows the results of measuring the optical output-current characteristics of the semiconductor laser according to the fifth embodiment at room temperature (296K) with and without injection current. The measurement was carried out by mounting the laser chip on a heat sink made of, for example, copper such that the p-side electrode 10 was on the lower side, that is, p-side down. As can be seen from FIG. 9, the threshold current I th when the injection current is continuously flowed is about 45 mA, which corresponds to the threshold current density J th of about 1.5 kA / cm 2 . On the other hand, the threshold current I th when the injection current is made to flow in a pulse is about 42 mA. Here, the measurement of the light output-current characteristics when the injection current was continuously flowed was performed by increasing the injection current from 0 to 100 mA at a speed of 500 mA / sec. On the other hand, when the injection current is pulsed, the optical output-current characteristics are measured with a pulse width of 2 μm of the injection current.
s, the repetition rate was 1 ms. As can be seen from FIG. 9, the slope efficiency S d when the injection current is made to flow in a pulsed manner and when it is made to flow continuously is 0.34 W / A, respectively.
And 0.31 W / A. The applied voltage between the p-side electrode 10 and the n-side electrode 11 at the threshold of laser oscillation is about 17V.

【0095】図10はこの第5実施例による半導体レー
ザーを室温(296K)で発振させたときの発光スペク
トルの測定結果を示す。図10からわかるように、パル
ス動作させた場合および連続動作させた場合においてそ
れぞれ521.6nmおよび523.5nmの波長で誘
導放出が観測される。
FIG. 10 shows the measurement result of the emission spectrum when the semiconductor laser according to the fifth embodiment is oscillated at room temperature (296K). As can be seen from FIG. 10, stimulated emission is observed at the wavelengths of 521.6 nm and 523.5 nm in the pulsed operation and the continuous operation, respectively.

【0096】以上のことからわかるように、この第5実
施例によれば、室温において波長523.5nmで連続
発振可能な緑色発光でしかも低しきい値電流密度のSC
H構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
As can be seen from the above, according to the fifth embodiment, the SC which emits green light and has a low threshold current density capable of continuous oscillation at a wavelength of 523.5 nm at room temperature.
A semiconductor laser having an H structure can be realized.

【0097】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0098】例えば、上述の第1実施例、第2実施例お
よび第5実施例において用いられているn型ZnSe光
導波層4およびp型ZnSe光導波層6の代わりにi型
ZnSe光導波層を用いてもよい。
For example, instead of the n-type ZnSe optical waveguide layer 4 and the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 used in the above-described first, second and fifth embodiments, an i-type ZnSe optical waveguide layer is used. May be used.

【0099】また、上述の第1実施例においては、活性
層5はi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層だけにより構
成されているが、この活性層5は、場合によっては、図
11に示すように、i型ZnSe障壁層5b、i型Zn
1-z Cdz Se量子井戸層5aおよびi型ZnSe障壁
層5dを順次積層した単一量子井戸構造としてもよい。
ここで、i型Zn1-z Cdz Se量子井戸層5aの厚さ
は例えば6nmであり、i型ZnSe障壁層5bおよび
i型ZnSe障壁層5dの厚さは例えばそれぞれ4nm
である。
In the first embodiment described above, the active layer 5 is composed only of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer, but the active layer 5 may be formed as shown in FIG. , The i-type ZnSe barrier layer 5b, the i-type Zn
A 1-z Cd z Se quantum well layer 5a and an i-type ZnSe barrier layer 5d may be sequentially stacked to form a single quantum well structure.
Here, the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer 5 a has a thickness of, for example, 6 nm, and the i-type ZnSe barrier layer 5 b and the i-type ZnSe barrier layer 5 d have a thickness of, for example, 4 nm.
Is.

【0100】同様に、上述の第2実施例における活性層
5は、場合によっては、図12に示すように、i型Zn
Se障壁層5b、i型Zn1-z Cdz Se量子井戸層5
a、i型ZnSe障壁層5d、i型Zn1-z Cdz Se
量子井戸層5cおよびi型ZnSe障壁層5eを順次積
層した二重量子井戸構造としてもよい。ここで、i型Z
1-z Cdz Se量子井戸層5aおよびi型Zn1-z
z Se量子井戸層5cの厚さはそれぞれ例えば6nm
であり、i型ZnSe障壁層5b、i型ZnSe障壁層
5dおよびi型ZnSe障壁層5eの厚さは例えばそれ
ぞれ4nmである。
Similarly, as shown in FIG. 12, the active layer 5 in the above-mentioned second embodiment may be formed of i-type Zn as the case may be.
Se barrier layer 5b, i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer 5
a, i-type ZnSe barrier layer 5d, i-type Zn 1-z Cd z Se
A double quantum well structure may be formed by sequentially stacking the quantum well layer 5c and the i-type ZnSe barrier layer 5e. Where i type Z
n 1-z Cd z Se quantum well layer 5 a and i-type Zn 1-z C
The thickness of each of the d z Se quantum well layers 5c is, for example, 6 nm.
The thicknesses of the i-type ZnSe barrier layer 5b, the i-type ZnSe barrier layer 5d, and the i-type ZnSe barrier layer 5e are each 4 nm, for example.

【0101】また、上述の第1実施例〜第5実施例にお
いて、p型ZnSeキャップ層8上にこのp型ZnSe
キャップ層8よりも高不純物濃度のものが容易に得られ
るp型ZnTeキャップ層を形成し、このp型ZnTe
キャップ層にp側電極10をコンタクトさせるようにし
てもよい。さらに、このp型ZnTeキャップ層とp型
ZnSeキャップ層8との接合部においてp型ZnSe
キャップ層8側に形成される空乏層内に、p型ZnTe
から成る量子井戸層とp型ZnSeから成る障壁層とを
交互に積層した構造の多重量子井戸(MQW)層を設
け、このMQW層のそれぞれの量子井戸層の厚さをその
量子準位がp型ZnSeおよびp型ZnTeの価電子帯
の頂上のエネルギーとほぼ等しくなるように選び、これ
らの量子準位を介して正孔を共鳴トンネリングにより伝
導させるようにしてもよい。このようにすれば、p側電
極10のコンタクト特性の向上を図ることが可能であ
る。
Further, in the above-mentioned first to fifth embodiments, the p-type ZnSe is formed on the p-type ZnSe cap layer 8.
By forming a p-type ZnTe cap layer that can easily obtain a higher impurity concentration than the cap layer 8, the p-type ZnTe is formed.
The p-side electrode 10 may be brought into contact with the cap layer. Further, at the junction between the p-type ZnTe cap layer and the p-type ZnSe cap layer 8, p-type ZnSe is formed.
In the depletion layer formed on the cap layer 8 side, p-type ZnTe is formed.
A multiple quantum well (MQW) layer having a structure in which a quantum well layer made of p-type ZnSe and a barrier layer made of p-type ZnSe are alternately laminated, and the thickness of each quantum well layer of this MQW layer is set to p The energy may be selected so as to be almost equal to the energy at the top of the valence band of n-type ZnSe and p-type ZnTe, and holes may be conducted by resonant tunneling through these quantum levels. This makes it possible to improve the contact characteristics of the p-side electrode 10.

【0102】また、上述の第1実施例〜第5実施例にお
いては、p型ZnSe光導波層6、p型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層7、p型ZnSv Se1-v 層1
2およびp型ZnSeキャップ層8のp型不純物として
のNのドーピングはECRにより発生されたN2 プラズ
マを照射することにより行っているが、このNのドーピ
ングは、例えば、高周波プラズマにより励起されたN2
を照射することにより行うようにしてもよい。
Further, in the above-mentioned first to fifth embodiments, the p-type ZnSe optical waveguide layer 6 and the p-type Zn 1-p Mg p are formed.
S q Se 1-q clad layer 7, p-type ZnS v Se 1-v layer 1
The doping of N as a p-type impurity in the 2 and p-type ZnSe cap layer 8 is performed by irradiating N 2 plasma generated by ECR. The N doping is excited by, for example, high-frequency plasma. N 2
It may be performed by irradiating.

【0103】さらに、上述の第1実施例〜第5実施例に
おいては、化合物半導体基板としてGaAs基板を用い
ているが、この化合物半導体基板としては、例えばGa
P基板などを用いてもよい。
Further, in the above-described first to fifth embodiments, the GaAs substrate is used as the compound semiconductor substrate, but the compound semiconductor substrate is, for example, Ga.
A P substrate or the like may be used.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ZnMgSSe系化合物半導体をクラッド層の材料
として用いた、青色ないし緑色で発光が可能な低しきい
値電流の半導体レーザーを実現することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a low threshold current semiconductor laser capable of emitting blue or green light using a ZnMgSSe compound semiconductor as a material for a cladding layer. You can

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

【図1】この発明の第1実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1実施例による半導体レーザーの
エネルギーバンド図である。
FIG. 2 is an energy band diagram of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例による半導体レーザーの
光出力−電流特性の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing an example of measurement results of light output-current characteristics of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2実施例による半導体レーザーに
おける活性層の詳細構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a detailed structure of an active layer in a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第2実施例による半導体レーザーの
活性層のエネルギーバンド図である。
FIG. 5 is an energy band diagram of an active layer of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第3実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第5実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第5実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第5実施例による半導体レーザーの
室温における光出力─電流特性の測定結果の一例を示す
グラフである。
FIG. 9 is a graph showing an example of measurement results of optical output-current characteristics of a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention at room temperature.

【図10】この発明の第5実施例による半導体レーザー
の室温における発光スペクトルの測定結果の一例を示す
グラフである。
FIG. 10 is a graph showing an example of the measurement result of the emission spectrum of the semiconductor laser according to the fifth embodiment of the present invention at room temperature.

【図11】この発明の第1実施例の変形例を説明するた
めの断面図である。
FIG. 11 is a sectional view for explaining a modification of the first embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第2実施例の変形例を説明するた
めの断面図である。
FIG. 12 is a sectional view for explaining a modification of the second embodiment of the present invention.

【図13】DH構造を有する半導体レーザーおよびSC
H構造を有する半導体レーザーのしきい値電流密度の活
性層の厚さ依存性を計算により求めた結果を示すグラフ
である。
FIG. 13: Semiconductor laser and SC having DH structure
6 is a graph showing the results of calculation of the dependence of the threshold current density of a semiconductor laser having an H structure on the thickness of the active layer.

【図14】DH構造を有する半導体レーザーにおける厚
さ70nmのZnSSe活性層からのフォトルミネッセ
ンス強度の減衰曲線を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a decay curve of photoluminescence intensity from a ZnSSe active layer having a thickness of 70 nm in a semiconductor laser having a DH structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型ZnSeバッファ層 3 n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 4 n型ZnSe光導波層 5 活性層 6 p型ZnSe光導波層 7 p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 8 p型ZnSeキャップ層 9 絶縁層 9a 開口 10 p側電極 11 n側電極 12 p型ZnSv Se1-v 層 13 Al2 3 膜 14 Si膜1 n-type GaAs substrate 2 n-type ZnSe buffer layer 3 n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 4 n-type ZnSe optical waveguide layer 5 active layer 6 p-type ZnSe optical waveguide layer 7 p-type Zn 1 -p Mg p S q Se 1-q clad layer 8 p-type ZnSe cap layer 9 insulating layer 9a opening 10 p-side electrode 11 n-side electrode 12 p-type ZnS v Se 1-v layer 13 Al 2 O 3 film 14 Si film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 典一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Noriichi Nakayama 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体基板上に積層された第1導
電型の第1のクラッド層と、 上記第1のクラッド層上に積層された第1の光導波層
と、 上記第1の光導波層上に積層された活性層と、 上記活性層上に積層された第2の光導波層と、 上記第2の光導波層上に積層された第2導電型の第2の
クラッド層とを有し、 上記第1のクラッド層、上記第1の光導波層、上記活性
層、上記第2の光導波層および上記第2のクラッド層は
Zn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b(ただ
し、0≦x<1、0≦y<1、0≦a<1、0≦b<
1)系化合物半導体から成るとともに、 上記活性層は単一の量子井戸層を有し、かつ上記量子井
戸層の厚さは2〜20nmであることを特徴とする半導
体レーザー。
1. A first conductivity type first cladding layer laminated on a compound semiconductor substrate, a first optical waveguide layer laminated on the first cladding layer, and the first optical waveguide. An active layer laminated on the layer, a second optical waveguide layer laminated on the active layer, and a second conductivity type second cladding layer laminated on the second optical waveguide layer. a, the first cladding layer, said first optical waveguide layer, the active layer, the second optical waveguide layer and the second cladding layer is Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ a <1, 0 ≦ b <
1) A semiconductor laser comprising a compound semiconductor, the active layer having a single quantum well layer, and the quantum well layer having a thickness of 2 to 20 nm.
【請求項2】 上記第1のクラッド層および上記第2の
クラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成り、
上記第1の光導波層および上記第2の光導波層はZnS
Se系化合物半導体またはZnSe系化合物半導体から
成り、上記活性層はZnCdSe系化合物半導体から成
る上記量子井戸層から成ることを特徴とする請求項1記
載の半導体レーザー。
2. The first clad layer and the second clad layer are made of ZnMgSSe-based compound semiconductor,
The first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are made of ZnS.
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is made of Se-based compound semiconductor or ZnSe-based compound semiconductor, and the active layer is made of the quantum well layer made of ZnCdSe-based compound semiconductor.
【請求項3】 上記化合物半導体基板はGaAs基板で
あり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッフ
ァ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第1
のクラッド層および上記第2のクラッド層は0<p≦
0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se1-q
から成り、上記第1の光導波層および上記第2の光導波
層は0<u≦0.1のZnSu Se1-u またはZnSe
から成り、上記活性層は0<z≦0.3のZn1-z Cd
z Seから成る上記量子井戸層から成り、上記第1のク
ラッド層および上記第2のクラッド層と上記量子井戸層
との間のバンドギャップの差は0.25eV以上であ
り、上記第1の光導波層および上記第2の光導波層と上
記量子井戸層との間のバンドギャップの差は0.1eV
以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体レー
ザー。
3. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, and the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate with a buffer layer made of ZnSe interposed therebetween,
And the second cladding layer are 0 <p ≦
0.2, 0 <q ≦ 0.3 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are made of ZnS u Se 1-u or ZnSe with 0 <u ≦ 0.1.
And the active layer is made of Zn 1-z Cd with 0 <z ≦ 0.3.
The quantum well layer is made of z Se, and the band gap difference between the quantum well layer and the first cladding layer and the second cladding layer is 0.25 eV or more. The bandgap difference between the wave layer and the second optical waveguide layer and the quantum well layer is 0.1 eV.
The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is as described above.
【請求項4】 上記第1のクラッド層および上記第2の
クラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成り、
上記第1の光導波層および上記第2の光導波層はZnM
gSSe系化合物半導体から成り、上記活性層はZnS
e系化合物半導体またはZnSSe系化合物半導体から
成る上記量子井戸層から成ることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザー。
4. The first clad layer and the second clad layer are made of ZnMgSSe compound semiconductor,
The first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are made of ZnM.
It is made of gSSe-based compound semiconductor, and the active layer is ZnS.
2. The quantum well layer made of an e-based compound semiconductor or a ZnSSe-based compound semiconductor.
The semiconductor laser described.
【請求項5】 上記化合物半導体基板はGaAs基板で
あり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッフ
ァ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第1
のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.1≦p
≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記第1の光導波層および上記第
2の光導波層は0.05≦p≦0.15、0.1≦q≦
0.2のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、上記活
性層はZnSeから成る上記量子井戸層から成り、上記
第1のクラッド層および上記第2のクラッド層と上記量
子井戸層との間のバンドギャップの差は0.25eV以
上であり、上記第1の光導波層および上記第2の光導波
層と上記量子井戸層との間のバンドギャップの差は0.
1eV以上であることを特徴とする請求項1記載の半導
体レーザー。
5. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, and the first clad layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe.
And the second cladding layer is 0.1 ≦ p
Zn 1-p Mg p S with ≦ 0.4, 0.15 ≦ q ≦ 0.45
q Se 1-q , and the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are 0.05 ≦ p ≦ 0.15 and 0.1 ≦ q ≦.
0.2 of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q , the active layer comprises the quantum well layer of ZnSe, the first cladding layer and the second cladding layer and the quantum well. The bandgap difference between the quantum well layer and the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer is 0.25 eV or more, and the bandgap difference between the quantum well layer and the first optical waveguide layer is 0.
The semiconductor laser according to claim 1, which has a voltage of 1 eV or more.
【請求項6】 上記化合物半導体基板はGaAs基板で
あり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッフ
ァ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第1
のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.15≦
p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記第1の光導波層および上記第
2の光導波層は0.1≦p≦0.2、0.15≦q≦
0.25のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、上記
活性層は0.01≦u≦0.1のZnSu Se1-u から
成る上記量子井戸層から成り、上記第1のクラッド層お
よび上記第2のクラッド層と上記量子井戸層との間のバ
ンドギャップの差は0.25eV以上であり、上記第1
の光導波層および上記第2の光導波層と上記量子井戸層
との間のバンドギャップの差は0.1eV以上であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザー。
6. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, and the first clad layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe.
And the second cladding layer is 0.15 ≦
Zn 1-p Mg p S with p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
q Se 1-q , and the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are 0.1 ≦ p ≦ 0.2 and 0.15 ≦ q ≦.
0.25 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q , and the active layer is the quantum well layer made of ZnS u Se 1-u with 0.01 ≦ u ≦ 0.1. The bandgap difference between the first cladding layer and the second cladding layer and the quantum well layer is 0.25 eV or more.
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a difference in bandgap between the quantum well layer and the second optical waveguide layer and the second optical waveguide layer is 0.1 eV or more.
【請求項7】 化合物半導体基板上に積層された第1導
電型の第1のクラッド層と、 上記第1のクラッド層上に積層された第1の光導波層
と、 上記第1の光導波層上に積層された活性層と、 上記活性層上に積層された第2の光導波層と、 上記第2の光導波層上に積層された第2導電型の第2の
クラッド層とを有し、 上記第1のクラッド層、上記第1の光導波層、上記活性
層、上記第2の光導波層および上記第2のクラッド層は
Zn1-x-y Cdx Mgy a Teb Se1-a-b(ただ
し、0≦x<1、0≦y<1、0≦a<1、0≦b<
1)系化合物半導体から成るとともに、 上記活性層は二つの量子井戸層を有し、かつ上記二つの
量子井戸層の合計の厚さは2〜20nmであることを特
徴とする半導体レーザー。
7. A first conductivity type first cladding layer laminated on a compound semiconductor substrate, a first optical waveguide layer laminated on the first cladding layer, and the first optical waveguide. An active layer laminated on the layer, a second optical waveguide layer laminated on the active layer, and a second conductivity type second cladding layer laminated on the second optical waveguide layer. a, the first cladding layer, said first optical waveguide layer, the active layer, the second optical waveguide layer and the second cladding layer is Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se 1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ a <1, 0 ≦ b <
1) A semiconductor laser comprising a compound semiconductor, the active layer having two quantum well layers, and the total thickness of the two quantum well layers being 2 to 20 nm.
【請求項8】 上記第1のクラッド層および上記第2の
クラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成り、
上記第1の光導波層および上記第2の光導波層はZnS
Se系化合物半導体またはZnSe系化合物半導体から
成り、上記活性層はZnCdSe系化合物半導体から成
る第1の量子井戸層、上記第1の量子井戸層上に積層さ
れたZnSe系化合物半導体から成る障壁層および上記
障壁層上に積層されたZnCdSe系化合物半導体から
成る第2の量子井戸層から成ることを特徴とする請求項
7記載の半導体レーザー。
8. The first cladding layer and the second cladding layer are made of ZnMgSSe-based compound semiconductor,
The first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are made of ZnS.
A Se-based compound semiconductor or a ZnSe-based compound semiconductor, wherein the active layer is a first quantum well layer made of a ZnCdSe-based compound semiconductor, a barrier layer made of a ZnSe-based compound semiconductor laminated on the first quantum well layer, and 8. The semiconductor laser according to claim 7, comprising a second quantum well layer made of a ZnCdSe compound semiconductor laminated on the barrier layer.
【請求項9】 上記化合物半導体基板はGaAs基板で
あり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッフ
ァ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第1
のクラッド層および上記第2のクラッド層は0<p≦
0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se1-q
から成り、上記第1の光導波層および上記第2の光導波
層は0<u≦0.1のZnSu Se1-u またはZnSe
から成り、上記活性層は0<z≦0.3のZn1-z Cd
z Seから成る第1の量子井戸層、上記第1の量子井戸
層上に積層されたZnSeから成る障壁層および上記障
壁層上に積層された0<z≦0.3のZn1-z Cdz
eから成る第2の量子井戸層から成り、上記第1のクラ
ッド層および上記第2のクラッド層と上記第1の量子井
戸層および上記第2の量子井戸層との間のバンドギャッ
プの差は0.25eV以上であり、上記第1の光導波層
および上記第2の光導波層と上記第1の量子井戸層およ
び上記第2の量子井戸層との間のバンドギャップの差は
0.1eV以上であることを特徴とする請求項7記載の
半導体レーザー。
9. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, and the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe.
And the second cladding layer are 0 <p ≦
0.2, 0 <q ≦ 0.3 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are made of ZnS u Se 1-u or ZnSe with 0 <u ≦ 0.1.
And the active layer is made of Zn 1-z Cd with 0 <z ≦ 0.3.
a first quantum well layer made of z Se, a barrier layer made of ZnSe stacked on the first quantum well layer, and a Zn 1-z Cd layer of 0 <z ≦ 0.3 stacked on the barrier layer z S
a second quantum well layer made of e, and a band gap difference between the first cladding layer and the second cladding layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.25 eV or more, and the bandgap difference between the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.1 eV. 8. The semiconductor laser according to claim 7, which is the above.
【請求項10】 上記第1のクラッド層および上記第2
のクラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成
り、上記第1の光導波層および上記第2の光導波層はZ
nMgSSe系化合物半導体から成り、上記活性層はZ
nSe系化合物半導体またはZnSSe系化合物半導体
から成る第1の量子井戸層、上記第1の量子井戸層上に
積層されたZnMgSSe系化合物半導体から成る障壁
層および上記障壁層上に積層されたZnSe系化合物半
導体またはZnSSe系化合物半導体から成る第2の量
子井戸層から成ることを特徴とする請求項7記載の半導
体レーザー。
10. The first cladding layer and the second cladding layer
Clad layer of ZnMgSSe-based compound semiconductor, the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer are Z
It is made of nMgSSe-based compound semiconductor, and the active layer is Z
First quantum well layer made of nSe-based compound semiconductor or ZnSSe-based compound semiconductor, barrier layer made of ZnMgSSe-based compound semiconductor laminated on the first quantum well layer, and ZnSe-based compound laminated on the barrier layer 8. The semiconductor laser according to claim 7, comprising a second quantum well layer made of a semiconductor or ZnSSe-based compound semiconductor.
【請求項11】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.1≦
p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記第1の光導波層および上記
第2の光導波層は0.05≦p≦0.15、0.1≦q
≦0.2のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、上記
活性層はZnSeから成る第1の量子井戸層、上記第1
の量子井戸層上に積層された0.05≦p≦0.15、
0.1≦q≦0.2のZn1-p Mgp q Se1-q から
成る障壁層および上記障壁層上に積層されたZnSeか
ら成る第2の量子井戸層から成り、上記第1のクラッド
層および上記第2のクラッド層と上記第1の量子井戸層
および上記第2の量子井戸層との間のバンドギャップの
差は0.25eV以上であり、上記第1の光導波層およ
び上記第2の光導波層と上記第1の量子井戸層および上
記第2の量子井戸層との間のバンドギャップの差は0.
1eV以上であることを特徴とする請求項7記載の半導
体レーザー。
11. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first cladding layer and the second cladding layer are stacked. Layer is 0.1 ≦
Zn 1-p Mg p with p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
S q Se 1-q consists, said first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer 0.05 ≦ p ≦ 0.15,0.1 ≦ q
≦ 0.2 of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q , the active layer is a first quantum well layer of ZnSe,
0.05 ≦ p ≦ 0.15 stacked on the quantum well layer of
A barrier layer made of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q with 0.1 ≦ q ≦ 0.2 and a second quantum well layer made of ZnSe stacked on the barrier layer; The bandgap difference between the first cladding layer and the second cladding layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.25 eV or more, and the first optical waveguide layer and The bandgap difference between the second optical waveguide layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.
The semiconductor laser according to claim 7, which has a voltage of 1 eV or more.
【請求項12】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.15
≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記第1の光導波層および上記
第2の光導波層は0.1≦p≦0.2、0.15≦q≦
0.25のZn1-p Mgp q Se1-q から成り、上記
活性層は0.01≦u≦0.1のZnSu Se1-u から
成る第1の量子井戸層、上記第1の量子井戸層上に積層
された0.1≦p≦0.2、0.15≦q≦0.25の
Zn1-p Mgp q Se1-q から成る障壁層および上記
障壁層上に積層された0.01≦u≦0.1のZnSu
Se1-u から成る第2の量子井戸層から成り、上記第1
のクラッド層および上記第2のクラッド層と上記第1の
量子井戸層および上記第2の量子井戸層との間のバンド
ギャップの差は0.25eV以上であり、上記第1の光
導波層および上記第2の光導波層と上記第1の量子井戸
層および上記第2の量子井戸層との間のバンドギャップ
の差は0.1eV以上であることを特徴とする請求項7
記載の半導体レーザー。
12. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first cladding layer and the second cladding layer are stacked. Layer is 0.15
Zn 1-p Mg p with ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
It consists S q Se 1-q, the first optical waveguide layer and the second optical waveguide layer 0.1 ≦ p ≦ 0.2,0.15 ≦ q ≦
0.25 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q and the active layer is 0.01 ≦ u ≦ 0.1 ZnS u Se 1-u . Barrier layer made of Zn 1-p Mg p S q Se 1-q with 0.1 ≦ p ≦ 0.2 and 0.15 ≦ q ≦ 0.25 laminated on the quantum well layer of No. 1 and the above barrier layer ZnS u with 0.01 ≦ u ≦ 0.1 stacked on top
A second quantum well layer made of Se 1-u,
The bandgap difference between the first cladding layer and the second cladding layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.25 eV or more, and the first optical waveguide layer and 8. The bandgap difference between the second optical waveguide layer and the first quantum well layer and the second quantum well layer is 0.1 eV or more.
The semiconductor laser described.
【請求項13】 化合物半導体基板上に積層された第1
導電型の第1のクラッド層と、 上記第1のクラッド層上に積層された活性層と、 上記活性層上に積層された第2導電型の第2のクラッド
層とを有し、 上記第1のクラッド層、上記活性層および上記第2のク
ラッド層はZn1-x-yCdx Mgy a Teb Se
1-a-b (ただし、0≦x<1、0≦y<1、0≦a<
1、0≦b<1)系化合物半導体から成るとともに、 上記活性層の厚さは15〜60nmであることを特徴と
する半導体レーザー。
13. A first laminated on a compound semiconductor substrate
A first clad layer of conductivity type; an active layer laminated on the first clad layer; and a second clad layer of second conductivity type laminated on the active layer; first cladding layer, said active layer and said second cladding layer is Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se
1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ a <
A semiconductor laser comprising a 1,0 ≦ b <1) -based compound semiconductor, wherein the active layer has a thickness of 15 to 60 nm.
【請求項14】 上記第1のクラッド層および上記第2
のクラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成
り、上記活性層はZnSSe系化合物半導体、ZnSe
系化合物半導体またはZnCdSe系化合物半導体から
成ることを特徴とする請求項13記載の半導体レーザ
ー。
14. The first cladding layer and the second cladding layer.
Clad layer of ZnMgSSe-based compound semiconductor, the active layer is ZnSSe-based compound semiconductor, ZnSe
14. The semiconductor laser according to claim 13, wherein the semiconductor laser is made of a compound semiconductor of the series or a compound semiconductor of the ZnCdSe series.
【請求項15】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.1≦
p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記活性層はZnSeから成
り、上記第1のクラッド層および上記第2のクラッド層
と上記活性層との間のバンドギャップの差は0.25e
V以上であることを特徴とする請求項13記載の半導体
レーザー。
15. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first cladding layer and the second cladding layer are stacked. Layer is 0.1 ≦
Zn 1-p Mg p with p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
Sq Se 1-q , the active layer is made of ZnSe, and the band gap difference between the active layer and the first cladding layer and the second cladding layer is 0.25e.
14. The semiconductor laser according to claim 13, which is V or more.
【請求項16】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.15
≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記活性層は0<u≦0.1の
ZnSu Se1-u から成り、上記第1のクラッド層およ
び上記第2のクラッド層と上記活性層との間のバンドギ
ャップの差は0.25eV以上であることを特徴とする
請求項13記載の半導体レーザー。
16. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first clad layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first clad layer and the second clad layer are stacked. Layer is 0.15
Zn 1-p Mg p with ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
Sq Se 1-q , the active layer is ZnS u Se 1-u with 0 <u ≦ 0.1, and is between the first cladding layer and the second cladding layer and the active layer. 14. The semiconductor laser according to claim 13, wherein the difference in bandgap between the two is 0.25 eV or more.
【請求項17】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0<p≦
0.2、0<q≦0.3のZn1-p Mgp q Se1-q
から成り、上記活性層は0<z≦0.3のZn1-z Cd
z Seから成り、上記第1のクラッド層および上記第2
のクラッド層と上記活性層との間のバンドギャップの差
は0.25eV以上であることを特徴とする請求項13
記載の半導体レーザー。
17. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first clad layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first clad layer and the second clad layer are stacked. Layer is 0 <p ≦
0.2, 0 <q ≦ 0.3 Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
And the active layer is made of Zn 1-z Cd with 0 <z ≦ 0.3.
z Se, the first clad layer and the second clad layer
14. The difference in bandgap between the clad layer and the active layer of 0.25 eV or more.
The semiconductor laser described.
【請求項18】 化合物半導体基板上に積層された第1
導電型の第1のクラッド層と、 上記第1のクラッド層上に積層された活性層と、 上記活性層上に積層された第2導電型の第2のクラッド
層とを有し、 上記第1のクラッド層、上記活性層および上記第2のク
ラッド層はZn1-x-yCdx Mgy a Teb Se
1-a-b (ただし、0≦x<1、0≦y<1、0≦a<
1、0≦b<1)系化合物半導体から成るとともに、 上記活性層は複数の量子井戸層を有し、かつ上記複数の
量子井戸層の合計の厚さは10〜35nmであることを
特徴とする半導体レーザー。
18. A first laminated on a compound semiconductor substrate
A first clad layer of conductivity type; an active layer laminated on the first clad layer; and a second clad layer of second conductivity type laminated on the active layer; first cladding layer, said active layer and said second cladding layer is Zn 1-xy Cd x Mg y S a Te b Se
1-ab (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ a <
1, 0 ≦ b <1) based compound semiconductor, the active layer has a plurality of quantum well layers, and the total thickness of the plurality of quantum well layers is 10 to 35 nm. Semiconductor lasers.
【請求項19】 上記第1のクラッド層および上記第2
のクラッド層はZnMgSSe系化合物半導体から成
り、上記活性層は交互に積層されたZnSSe系化合物
半導体またはZnMgSSe系化合物半導体から成る複
数の障壁層およびZnSe系化合物半導体から成る複数
の量子井戸層から成ることを特徴とする請求項18記載
の半導体レーザー。
19. The first cladding layer and the second cladding layer.
Clad layer is made of ZnMgSSe-based compound semiconductor, and the active layer is made up of a plurality of barrier layers made of ZnSSe-based compound semiconductor or ZnMgSSe-based compound semiconductor and a plurality of quantum well layers made of ZnSe-based compound semiconductor. 19. The semiconductor laser according to claim 18, wherein:
【請求項20】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.1≦
p≦0.4、0.15≦q≦0.45のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記活性層は交互に積層された
0.05≦p≦0.4、0.1≦q≦0.45のZn
1-p Mgp q Se1-q から成る複数の障壁層およびZ
nSeから成る複数の量子井戸層から成り、上記第1の
クラッド層および上記第2のクラッド層と上記量子井戸
層との間のバンドギャップの差は0.25eV以上であ
り、上記障壁層と上記量子井戸層との間のバンドギャッ
プの差は0.1eV以上であることを特徴とする請求項
18記載の半導体レーザー。
20. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first cladding layer and the second cladding layer. Layer is 0.1 ≦
Zn 1-p Mg p with p ≦ 0.4 and 0.15 ≦ q ≦ 0.45
The active layer is made of S q Se 1 -q , and the active layers are alternately stacked Zn of 0.05 ≦ p ≦ 0.4 and 0.1 ≦ q ≦ 0.45.
1-p Mg p S q Se 1-q barrier layers and Z
The quantum well layer is composed of a plurality of quantum well layers made of nSe, and a bandgap difference between the quantum well layer and the first cladding layer and the second cladding layer is 0.25 eV or more. 19. The semiconductor laser according to claim 18, wherein a difference in band gap between the quantum well layer and the quantum well layer is 0.1 eV or more.
【請求項21】 上記化合物半導体基板はGaAs基板
であり、上記第1のクラッド層はZnSeから成るバッ
ファ層を介して上記GaAs基板上に積層され、上記第
1のクラッド層および上記第2のクラッド層は0.15
≦p≦0.5、0.2≦q≦0.55のZn1-p Mgp
q Se1-q から成り、上記活性層は交互に積層された
0.1≦p≦0.5、0.15≦q≦0.55のZn
1-p Mgp q Se1-q から成る複数の障壁層および0
<u≦0.1のZnSu Se1-uから成る複数の量子井
戸層から成り、上記第1のクラッド層および上記第2の
クラッド層と上記量子井戸層との間のバンドギャップの
差は0.25eV以上であり、上記障壁層と上記量子井
戸層との間のバンドギャップの差は0.1eV以上であ
ることを特徴とする請求項18記載の半導体レーザー。
21. The compound semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is laminated on the GaAs substrate via a buffer layer made of ZnSe, and the first cladding layer and the second cladding layer are stacked. Layer is 0.15
Zn 1-p Mg p with ≦ p ≦ 0.5 and 0.2 ≦ q ≦ 0.55
The active layer is made of S q Se 1 -q , and the active layers are alternately stacked Zn of 0.1 ≦ p ≦ 0.5 and 0.15 ≦ q ≦ 0.55.
1-p Mg p S q Se 1-q barrier layers and 0
A plurality of quantum well layers made of ZnS u Se 1-u satisfying <u ≦ 0.1, and a bandgap difference between the quantum well layers and the first cladding layer and the second cladding layer is 19. The semiconductor laser according to claim 18, wherein the semiconductor layer has a voltage difference of 0.25 eV or more and a bandgap difference between the barrier layer and the quantum well layer of 0.1 eV or more.
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