JPH0653602A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ素子

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JPH0653602A
JPH0653602A JP4204768A JP20476892A JPH0653602A JP H0653602 A JPH0653602 A JP H0653602A JP 4204768 A JP4204768 A JP 4204768A JP 20476892 A JP20476892 A JP 20476892A JP H0653602 A JPH0653602 A JP H0653602A
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semiconductor laser
laser device
doped
optical waveguide
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俊明 田中
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】III−Ｖ 族半導体材料を用いて最も短波長であ
る６００ｎｍ以下の発振波長を有するレーザ素子を室温
連続動作下で得る。 【構成】ｎ型ＧａＰ基板１の上にＳｉドープｎ型Ａｌy
Ｇａ1-yＰ光導波層２，窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ量
子障壁層及び窒素ドープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸層の
繰り返しからなる多重量子井戸層１３，Ｚｎドープｐ型
ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層６，ＺｎドープＧａx3Ｉｎ1-x3
Ｐ薄膜層７，Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層８
を順次分子線エピタキシー法によってエピタキシャル成
長し、この後、ＳｉＯ2 マスクを形成し、ケミカルエッ
チングにより層８を層７に到るまで除去してリッジスト
ライプを形成する。次に、マスクを残したまま、ｎ型Ｇ
ａＰ電流狭窄層９を選択成長する。さらに、マスクを除
去した後ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を埋め込み成長
し、ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報端末或いは光応
用計測用の光源に適する短波長可視半導体レーザ素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、ＧａＡｓ基板上に設け
られたＡｌＧａＩｎＰＬＤにおいてＡｌ組成の大きな活
性層を用いることによりバンドギャップエネルギーを増
大させ、室温連続発振できるものでは現在最も短波長領
域である６３０ｎｍ帯の発振波長が得られていることが
例えば公知例１）エレクトロニクス・レタース1990年，
２６巻，２１１頁（Electron．Lett.,２６(１９９０)２
１１）において述べられている。
【０００３】しかしながら、III−Ｖ 半導体材料では、
これまで室温動作下で６００ｎｍ以下の発振波長を得る
ための具体的な半導体材料やレーザ構造について言及さ
れていない。また、II−VI半導体材料で作製されるレー
ザ素子においても、５５０〜５９０ｎｍ範囲の発振波長
を実現できる材料の選択やレーザ構造についても検討は
なされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、II
I−Ｖ 族半導体材料のうちＧａＡｓ基板に格子整合する
ＡｌＧａＩｎＰ材料しか考慮されておらず、発振波長が
室温連続動作下では630ｎｍ以下の短波長レーザが得ら
れていなかった。
【０００５】本発明の目的は、III−Ｖ 族半導体材料を
用いて最も短波長である６００ｎｍ以下の発振波長を有
するレーザ素子を室温連続動作下で得ることにある。さ
らに、ワイドギャップのII−VI族半導体材料を用いても
達成し難い発振波長域５５０〜５９０ｎｍを有する緑か
ら黄色のレーザを提供することにある。本発明では、Ｇ
ａＰ半導体基板を用いて活性層にはＧａＩｎＰ歪量子井
戸又は超格子層を導入して材料やレーザ構造の設計を述
べる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を以下に説明する。
【０００７】本発明では、活性層にキャリアを閉じ込め
るために光導波層のバンドギャップエネルギーをできる
だけ大きく設定できるようにＡｌＧａＰ半導体材料を光
導波層とし、半導体基板にはこれと格子整合系であるＧ
ａＰ基板を用いた。活性層にはIII−Ｖ 族半導体材料の
中では窒化物を除いて最もバンドギャップエネルギーの
大きいＧａＩｎＰ半導体材料を用いた。ＧａxＩｎ1-xＰ
層はＧａの組成ｘが０.７３ まで直接遷移型の材料であ
り、この組成までのＧａxＩｎ1-xＰ層を発光活性層に用
いることができる。しかし、一方ＧａＩｎＰ層はＧａＰ
基板に対して圧縮歪が加わる歪系となり、臨界膜厚以下
で設ける必要があり、本発明ではこれを規定する。
【０００８】さらに、活性層に用いるＧａxＩｎ1-xＰ層
のＧａ組成ｘに関しては、直接遷移のΓ点と間接遷移の
Ｘ点がバンド交差する付近の組成を用いることになるの
で、直接遷移の組成範囲であっても遷移確率が小さくな
ってくる。この遷移確率を向上させるため、例えば公知
例２）においてＧａＡｓＰ材料に対しては既に試みられ
ているが、本発明のＡｌＧａＰ光導波層或いはＧａxＩ
ｎ1-xＰ活性層に対して窒素をIsoelectronic trapの不
純物中心として導電型を示す不純物とは別にドープし
た。これにより、間接遷移付近又は間接遷移のＸ点が直
接遷移のΓ点より低くなった領域でも直接遷移発光確率
を増大させることが出来る。
【０００９】
【作用】目的を達成するため、上記手段について説明す
る。
【００１０】本発明では、ＧａＰ半導体基板を用い、活
性層には基板に比べて格子定数が大きくなり歪系となる
ＧａＩｎＰ材料を導入する。ＧａxＩｎ1-xＰ層は組成ｘ
が０.７３まで直接遷移であり、バンドギャップエネル
ギーは２.２３９ｅＶであるため波長で約５５３ｎｍま
で短波長化の可能性がある。しかし、組成ｘを大きくし
ていくと、ＧａＩｎＰ層には圧縮歪が加わり、成長する
膜厚に対して歪量が緩和される臨界膜厚以下である制限
が生じる。図１では、ＧａＰ基板に対するＧａxＩｎ1-x
Ｐ層の臨界膜厚と組成ｘとの関係を求めた結果を示す。
組成0.73では臨界膜厚は約５ｎｍであり、これ以下に活
性領域の膜厚を設定する必要がある。直接遷移型である
組成０.７３ 以下の領域では、上記臨界膜厚の制限が加
わるため、活性層は必然的に量子サイズ効果の生じる量
子井戸構造になる。量子井戸構造における各層の組成と
膜厚は全体で臨界膜厚を超えないように設定しなければ
ならない。
【００１１】量子井戸層では、例えば図２に示すように
Ｇａ組成ｘを直接遷移領域でできるだけ小さく設定し、
量子サイズ効果と歪量効果の両方を大きく利用して状態
密度が高くなるようにした方が望ましい。このとき、量
子井戸層における直接遷移の発光効率も高くできる。こ
れらのことを考慮して、量子井戸層の組成は０.６０か
ら０.７３ の範囲で膜厚は１原子層から１０ｎｍの範囲
が望ましい。これに対して、量子障壁層については多重
量子井戸構造の井戸数にも依存するが、組成０.６５か
ら１.０の範囲で膜厚は１原子層から２５ｎｍの範囲が
望ましい。また、例えば図８に示すように障壁層を形成
する各層の平均の圧縮歪量が大きくなるようにした方が
伝導帯と価電子帯の間のバンドギャップエネルギーを大
きく設定でき、量子井戸層とのヘテロ障壁を増大させる
ことができる。このため、単純な量子障壁層よりも組成
ｘを十分小さくした圧縮歪層を周期的に設けた歪超格子
層とすることがキャリア閉じ込めには有効である。
【００１２】一方、本発明では間接遷移領域に近いＧａ
xＩｎ1-xＰ層の組成を活性層に用いているので直接遷移
の発光効率が低減してくる。これを改善するため、本発
明のＧａＰ／ＧａＩｎＰ系に対して従来公知例２）で示
されるようにＧａＡｓＰ層において窒素をIsoelectroni
c trapの不純物としてドープして間接遷移領域において
も直接遷移確率を高めて発光強度を増大させる手法を適
用した。ＧａＩｎＰ活性層全体或いは変調して窒素をド
ープすることによって、間接遷移領域或いはその近傍の
直接遷移の発光効率を高めることができた。
【００１３】また、間接遷移領域或いはその近傍におい
ては、例えば図６に示すような単原子或いは数原子層の
オーダで障壁層と井戸層を繰り返した超格子層とするこ
とによっても、バンド構造の折り返し即ちゾーンフォー
ルディングにより直接遷移発光効率を高めることができ
た。
【００１４】以上のことを考慮して本発明の実施例を試
みた結果、ＧａＰ／ＧａＩｎＰ系において６００ｎｍ以
下の発振波長５５０〜５９０ｎｍ範囲の緑から黄色のレ
ーザ素子を室温連続動作で得た。
【００１５】
【実施例】実施例１ 本発明の一実施例を図２，図３により説明する。図３に
おいて、（００１）面から［１１０］［１１０］方向に
１５.８° 傾いた面を有するｎ型ＧａＰ基板１(ｄ＝１
００μｍ，ｎD ＝２×１０18cm-3)を用いて、その上に
Ｓｉドープｎ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層２（ｙ＝０，ｄ
＝０.５μｍ，ｎD ＝１×１０18cm-3)，窒素ドープＧａ
x1Ｉｎ1-x1Ｐグレーデッド障壁層３(ｘ1は１.０から０.
９まで図２に示すように徐々に変化、ｄ＝３０ｎｍ）及
び窒素ドープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸層４(ｘ2＝０.
６５，ｄ＝５ｎｍ）及び窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ
グレーデッド障壁層５(ｘ1は０.９から１.０まで図２に
示すように徐々に変化、ｄ＝３０ｎｍ），Ｚｎドープｐ
型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層６(ｙ＝０，ｄ＝０.２μｍ，
ｎA ＝７×１０17cm-3），Ｚｎドープｐ型Ｇａx3Ｉｎ
1-x3Ｐ薄膜層７(ｘ1＝０.９，ｄ＝３ｎｍ)，Ｚｎドープ
ｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層８（ｙ＝０，ｄ＝１.０μ
ｍ，ｎA ＝１×１０18cm-3)を順次分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法によってエピタキシャル成長した。窒素ド
ープはＮ2ラジカルを原料にして行い、不純物濃度とし
ては１×１０18〜１×１０19cm-3の範囲で導入した。こ
の後、ホトリソグラフィーによりＳｉＯ2マスク(膜厚ｄ
＝０.２μｍ，ストライプ幅５μｍ)を形成し、ケミカル
エッチングにより層８を層７に到るまで除去してリッジ
ストライプを形成する。次に、ＳｉＯ2 マスクを残した
まま、ｎ型ＧａＰ電流狭窄層９（ｄ＝１.０μｍ，ｎD
＝３×１０18cm-3）を選択成長する。さらに、ＳｉＯ2
マスクを除去した後ｐ型ＧａＰコンタクト層１０（ｄ＝
１〜２μｍ，ｎA ＝５×１０18〜１×１０19cm-3）を埋
め込み成長し、ｐ電極１１及びｎ電極１２を蒸着する。
さらに、劈開スクライブして素子の形に切り出し、図３
の断面を有する素子を得る。
【００１６】本実施例によって、室温連続動作下におい
て閾値電流が１５０〜２００ｍＡであり、基本横モード
に制御された５８０〜５９０ｎｍの発振波長を有する黄
色レーザ素子を得た。共振器長６００μｍの素子におい
て、動作温度７０℃においても光出力１０ｍＷを安定に
動作させることができた。
【００１７】実施例２ 本発明の他実施例を図４，図５により説明する。図５に
おいて、（００１）面から［１１０］［１１０］方向に
１５.８° 傾いた面を有するｎ型ＧａＰ基板１（ｄ＝１
００μｍ，ｎD ＝２×１０18cm-3）を用いて、その上に
Ｓｉドープｎ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層２（ｙ＝０，ｄ
＝０.５μｍ，ｎD ＝１×１０18cm-3)，窒素ドープＧａ
x1Ｉｎ1-x1Ｐ量子障壁層(ｘ1＝０.９，ｄ＝１５ｎｍ)４
層及び窒素ドープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸層(ｘ2＝
０.７０，ｄ＝３ｎｍ)３層繰り返しからなる図４に示す
ような多重量子井戸層１３，Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ
1-yＰ光導波層６(ｙ＝０，ｄ＝０.２μｍ，ｎA ＝７×
１０17cm-3），Ｚｎドープｐ型Ｇａx3Ｉｎ1-x3Ｐ薄膜層
７（ｘ1＝０.９，ｄ＝３ｎｍ），Ｚｎドープｐ型Ａｌy
Ｇａ1-yＰ光導波層８（ｙ＝０，ｄ＝１.０μｍ，ｎA ＝
１×１０18cm-3）を順次分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法によってエピタキシャル成長した。窒素ドープはＮ2
ラジカルを原料にして行い、不純物濃度としては１×１
０18〜１×１０19cm-3の範囲で導入した。この後、実施
例１と同様にして素子の形に切り出し、図５の断面を有
する素子を得る。
【００１８】本実施例によって、室温連続動作下におい
て閾値電流が１００〜１５０ｍＡであり、基本横モード
に制御された５６５〜５８０ｎｍの発振波長を有する黄
緑色レーザ素子を得た。共振器長６００μｍの素子にお
いて、動作温度７０℃においても光出力１０ｍＷを安定
に動作させることができた。
【００１９】実施例３ 本発明の他実施例を図６，図７により説明する。図７に
おいて、（００１）面から［１１０］［１１０］方向に
１５.８° 傾いた面を有するｎ型ＧａＰ基板１(ｄ＝１
００μｍ，ｎD ＝２×１０18cm-3)を用いて、その上に
Ｓｉドープｎ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層２(ｙ＝０，ｄ
＝０.５μｍ，ｎD ＝１×１０18cm-3），窒素ドープＧ
ａx1Ｉｎ1-x1Ｐ単原子層（ｘ1＝０.９，ｄ＝０.２７ｎ
ｍ１原子層相当）及び窒素ドープＧａx4Ｉｎ1-x4Ｐ単原
子層（ｘ4＝０.７３，ｄ＝０.２７ｎｍ１原子層相当）
１００対繰り返しからなる図６に示すような超格子層１
４，Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層６(ｙ＝
０，ｄ＝０.２μｍ，ｎA ＝７×１０17cm-3），Ｚｎド
ープｐ型Ｇａx3Ｉｎ1-x3Ｐ薄膜層７（ｘ1＝０.９，ｄ＝
３ｎｍ），Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層８
（ｙ＝０，ｄ＝１.０μｍ，ｎA ＝１×１０18cm-3）を
順次分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によってエピタキ
シャル成長した。窒素ドープはＮ2 ラジカルを原料にし
て行い、不純物濃度としては１×１０18〜１×１０19cm
-3の範囲で導入した。この後、実施例１と同様にして素
子の形に切り出し、図７の断面を有する素子を得る。
【００２０】本実施例によって、間接遷移のＧａx1Ｉｎ
1-x1Ｐ単原子層におけるＸ点の折り返し（ゾーンフォー
ルディング）により直接遷移発光確率を高めることが出
来た。その結果、室温連続動作下において閾値電流を１
００〜１５０ｍＡに低減でき、基本横モードに制御され
た５５０〜５６５ｎｍの発振波長を有する緑色レーザ素
子を得た。共振器長６００μｍの素子において、動作温
度５０℃においても光出力１０ｍＷを安定に動作させる
ことができた。
【００２１】実施例４ 本発明の他実施例を図８，図９により説明する。図９に
おいて、（００１）面から［１１０］［１１０］方向に
１５.８° 傾いた面を有するｎ型ＧａＰ基板１(ｄ＝１
００μｍ，ｎD ＝２×１０18cm-3)を用いて、その上に
Ｓｉドープｎ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層２（ｙ＝０，ｄ
＝０.５μｍ，ｎD ＝１×１０18cm-3)，図８に示すよう
な窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ薄膜障壁層（ｘ1＝０.
９，ｄ＝１.０ｎｍ）及び窒素ドープＧａx4Ｉｎ1-x4Ｐ
薄膜井戸層（ｘ4＝０.６０，ｄ＝１.０ｎｍ)１０対繰り
返した超格子ガイド層１５及び窒素ドープＧax2Ｉn1-x2
Ｐ量子井戸層１６（ｘ2＝０.７３，ｄ＝５ｎｍ）及び窒
素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ薄膜障壁層（ｘ1＝０.９，ｄ
＝１.０ｎｍ）及び窒素ドープＧａx4Ｉｎ1-x4Ｐ 薄膜井
戸層(ｘ4＝０.６０，ｄ＝１.０ｎｍ)１０対繰り返した
超格子ガイド層１７,Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光
導波層６(ｙ＝０，ｄ＝０.２μｍ，ｎA ＝７×１０17cm
-3），Ｚｎドープｐ型Ｇａx3Ｉｎ1-x3Ｐ薄膜層７（ｘ1
＝０.９，ｄ＝３ｎｍ），Ｚｎドープｐ型ＡｌyＧａ1-y
Ｐ光導波層８（ｙ＝０，ｄ＝１.０μｍ，ｎA ＝１×１
０18cm-3）を順次分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によ
ってエピタキシャル成長した。窒素ドープはＮ2 ラジカ
ルを原料にして行い、不純物濃度としては１×１０18〜
１×１０19cm-3の範囲で導入した。この後、実施例１と
同様にして素子の形に切り出し、図９の断面を有する素
子を得る。
【００２２】本実施例によって、Ｇａx1Ｉｎ1-x1Ｐ薄膜
障壁層及びＧａx4Ｉｎ1-x4Ｐ薄膜井戸層で繰り返された
超格子ガイド層の平均的な圧縮歪量は、Ｇａx2Ｉｎ1-x2
Ｐ量子井戸層よりも大きくさせることが可能となる。こ
の効果により超格子ガイド層における伝導帯と価電子帯
のバンドギャップエネルギーが増大することになり、Ｇ
ａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸層とのヘテロ障壁をより大きく
設定できキャリアの閉じ込めを向上できる。その結果、
室温連続動作下において閾値電流を１００〜１５０ｍＡ
に低減でき、基本横モードに制御された５５０〜５６５
ｎｍの発振波長を有する緑色レーザ素子を得た。共振器
長６００μｍの素子において、動作温度７０℃において
も光出力１０ｍＷを安定に動作させることができた。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、ＧａＰ半導体基板を用い
てＧａＰ／ＧａＩｎＰ歪量子井戸構造における材料の組
成及び膜厚を臨界量の範囲内で設け、さらにレーザ構造
の作製を検討して、発振波長６００ｎｍ以下の短波長領
域における半導体レーザの室温連続動作を可能にした。
本発明の実施例によれば、室温において閾値電流が100
〜１５０ｍＡで直流動作し５５０〜５９０ｎｍの発振波
長を有するレーザ素子を得た。共振器長６００μｍの素
子において、動作温度７０℃における光出力１０ｍＷの
定出力動作が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧａＰ基板上におけるＧａxＩｎ1-xＰ層の組成
に対する臨界膜厚を示す図。
【図２】本発明の一実施例における単一量子井戸層の伝
導帯バンド構造を示す概略図。
【図３】本発明の一実施例を示す素子構造断面図。
【図４】本発明の他実施例における多重量子井戸層の伝
導帯バンド構造を示す概略図。
【図５】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図６】本発明の他実施例における超格子層の伝導帯バ
ンド構造を示す概略図。
【図７】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【図８】本発明の他実施例における超格子ガイド層と量
子井戸層の伝導帯バンド構造を示す概略図。
【図９】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。
【符号の説明】
１…(００１)面から［１１０］［１１０］方向に１５.
８°オフしたｎ型ＧaＰ基板、２…ｎ型ＡｌyＧａ1-yＰ
光導波層、３…窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐグレーデッ
ド障壁層、４…窒素ドープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸
層、５…窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐグレーデッド障壁
層、６…ｐ型ＡｌyＧａ1-yＰ光導波層、７…ｐ型Ｇａx3
Ｉｎ1-x3Ｐ薄膜層、８…ｐ型ＡｌyＧa1-yＰ光導波層、
９…ｎ型ＧaＰ電流狭窄層、１０…ｐ型ＧａＰコンタク
ト層、１１…ｐ電極、１２…ｎ電極、１３…窒素ドープ
Ｇａx1Ｉｎ1-x1Ｐ量子障壁層及び窒素ドープＧａx2Ｉｎ
1-x2Ｐ量子井戸層の繰り返しからなる多重量子井戸層、
１４…窒素ドープGax1In1-x1P単原子障壁層及び窒素ド
ープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ単原子井戸層の繰り返しからなる
超格子層、１５…窒素ドープＧax1Ｉn1-x1Ｐ障壁層及び
窒素ドープGax4In1-x4P井戸層の繰り返しからなる超格
子ガイド層、１６…窒素ドープＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井
戸層、１７…窒素ドープＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ障壁層及び窒
素ドープＧａx4Ｉｎ1-x4Ｐ井戸層の繰り返しからなる超
格子ガイド層。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＧａＰ半導体基板上に設けられたダブルヘ
    テロ接合構造において、有機金属気相成長（ＭＯＣＶ
    Ｄ）法又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により成長
    された禁制帯幅の大きな光導波層はＡｌyＧａ1-yＰ（０
    ≦ｙ≦１）材料により形成され禁制帯幅の小さい活性層
    は直接遷移型のＧａxＩｎ1-xＰ（０＜ｘ＜１）材料によ
    り形成されており、かつ該光導波層或いは少なくとも該
    活性層には導電型を示す不純物とは別に窒素が不純物と
    してドープされており、さらに該ＧａxＩｎ1-xＰ活性層
    は半導体基板に対して組成ｘにおける臨界膜厚以下の範
    囲の膜厚で設けられていることを特徴とする半導体レー
    ザ素子。
  2. 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ素子におい
    て、該活性層はＧａx1Ｉｎ1-x1Ｐ（０＜ｘ1＜１）量子
    障壁層及びＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ(０＜ｘ2＜ｘ1＜１）量子
    井戸層からなる単一または多重量子井戸構造により形成
    され、少なくとも該量子井戸層は直接遷移型の組成から
    なり、かつ該量子井戸構造全体或いは少なくとも該量子
    障壁層には窒素が不純物としてドープされていることを
    特徴とする半導体レーザ素子。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の半導体レーザ素子に
    おいて、該Ｇａx1Ｉｎ1-x1Ｐ量子障壁層の組成ｘ1は０.
    ６５＜ｘ1＜１の範囲でその膜厚ＬBは０.２ｎｍ＜ＬB＜
    ２５ｎｍの範囲であり、該Ｇａx2Ｉｎ1-x2Ｐ量子井戸層
    の組成ｘ2 は０.６０＜ｘ2＜０.７５の範囲でその膜厚
    ＬZは０.２ｎｍ＜ＬZ＜１５ｎｍの範囲であることを特
    徴とする半導体レーザ素子。
  4. 【請求項４】請求項１，２又は３記載の半導体レーザ素
    子において、該活性層が単原子層または数原子層のＧａ
    x1Ｉｎ1-x1Ｐ薄膜障壁層と単原子層または数原子層のＧ
    ａx2Ｉｎ1-x2Ｐ薄膜井戸層の周期的繰り返しからなる超
    格子層によって形成されることを特徴とする半導体レー
    ザ素子。
  5. 【請求項５】請求項２，３又は４記載の半導体レーザ素
    子において、該量子障壁層が単原子層または数原子層の
    Ｇａx1Ｉｎ1-x1Ｐ薄膜障壁層と単原子層または数原子層
    のＧａx2Ｉｎ1-x2Ｐ薄膜井戸層の周期的繰り返しからな
    る超格子層によって形成されることを特徴とする半導体
    レーザ素子。
  6. 【請求項６】請求項１，２，３，４又は５記載の半導体
    レーザ素子において、該光導波層或いは少なくとも該活
    性層に不純物としてドープする窒素はＮＨ3またはＮ2ラ
    ジカルを原料として導入され、その濃度を１×１０17〜
    １×１０20cm-3の範囲に設定されていることを特徴とす
    る半導体レーザ素子。
  7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５又は６記載の半
    導体レーザ素子において、該光導波層において該活性層
    に隣接する両側の０.１から０.２μｍまでの領域には不
    純物として窒素が高濃度にドープされており、その濃度
    を５×１０18〜１×１０20cm-3の範囲に設定されている
    ことを特徴とする半導体レーザ素子。
  8. 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６又は７記載
    の半導体レーザ素子において、光分離閉じ込め層として
    該量子障壁層のＡｌ組成を０からｙ1 まで徐々に変化さ
    せたＧＲＩＮ(Graded Index)層、または階段状に大きく
    していったステップ層を設けたことを特徴とする半導体
    レーザ素子。
  9. 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７又は８
    記載の半導体レーザ素子において、該半導体基板に用い
    る基板面方位が（００１）面から［１１０］［１１０］
    方向又は［１１０］［１１０］方向に０°から５４.７
    ° の範囲で傾いた面を有することを特徴とする半導体
    レーザ素子。
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