JPH0661570A - 歪多重量子井戸半導体レーザ - Google Patents
歪多重量子井戸半導体レーザInfo
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速動作が可能な歪多重量子井戸半導体レー
ザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板上１０１上にｎ型Ｉｎ0.76Ｇ
ａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層１０２、ノンドープＩｎ
0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ 0.45歪多
重量子井戸活性層１０３、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０４
から形成される歪多重量子井戸半導体レーザである。歪
多重量子井戸活性層１０３は１０層の層厚３ｎｍのＩｎ
0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層１１４とＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0. 45障壁層からなり、基板１０１側から５層目の
障壁層が層厚３０ｎｍの歪吸収層１１５であり、それ以
外の８層の障壁層１１３の層厚が１０ｎｍである。この
様な構成にすることにより、活性層１０３内部に転移が
無く、正孔の注入効率の悪化もない、高速動作が可能な
半導体レーザを容易に得ることが可能となる。
ザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板上１０１上にｎ型Ｉｎ0.76Ｇ
ａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層１０２、ノンドープＩｎ
0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ 0.45歪多
重量子井戸活性層１０３、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０４
から形成される歪多重量子井戸半導体レーザである。歪
多重量子井戸活性層１０３は１０層の層厚３ｎｍのＩｎ
0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層１１４とＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0. 45障壁層からなり、基板１０１側から５層目の
障壁層が層厚３０ｎｍの歪吸収層１１５であり、それ以
外の８層の障壁層１１３の層厚が１０ｎｍである。この
様な構成にすることにより、活性層１０３内部に転移が
無く、正孔の注入効率の悪化もない、高速動作が可能な
半導体レーザを容易に得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信あるいは光ディス
クなどの光源として用いられる半導体レ−ザ装置に関す
るものである。
クなどの光源として用いられる半導体レ−ザ装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、量子井戸構造において井戸層の格
子定数を基板の格子定数に比べて大きく、もしくは小さ
くすることによって臨界膜厚（格子不整合を緩和するた
めに結晶内に転移が発生する膜厚）以下に設定された井
戸層内部に圧縮もしくは引っ張り歪を加える技術が盛ん
に研究されている。この理由は井戸層内部に歪を加える
ことにより量子井戸のエネルギーバンド構造を自由に設
計可能となるためである。特に半導体レーザの活性層に
前述の歪を導入した量子井戸を用いると、格子整合系で
は実現不可能な波長帯のレーザが実現可能となる。ま
た、格子整合系においても実現されている波長帯のレー
ザにおいても特性の向上が期待できる。特にここでは光
通信用の光源として用いられる長波長帯（１．５５μｍ
帯）の半導体レーザについて説明する。
子定数を基板の格子定数に比べて大きく、もしくは小さ
くすることによって臨界膜厚（格子不整合を緩和するた
めに結晶内に転移が発生する膜厚）以下に設定された井
戸層内部に圧縮もしくは引っ張り歪を加える技術が盛ん
に研究されている。この理由は井戸層内部に歪を加える
ことにより量子井戸のエネルギーバンド構造を自由に設
計可能となるためである。特に半導体レーザの活性層に
前述の歪を導入した量子井戸を用いると、格子整合系で
は実現不可能な波長帯のレーザが実現可能となる。ま
た、格子整合系においても実現されている波長帯のレー
ザにおいても特性の向上が期待できる。特にここでは光
通信用の光源として用いられる長波長帯（１．５５μｍ
帯）の半導体レーザについて説明する。
【０００３】光ファイバでの損失が最も小さい波長帯で
ある１．５５μｍ帯の半導体レーザの活性層にはＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓを井戸層、ＩｎＧａＡｓＰを障壁層と
する量子井戸構造が用いられている。井戸層に圧縮歪を
加えるためにはＩｎＧａＡｓにおけるＧａの組成を０．
４７より小さくすればよい。一方、引っ張り歪を加える
ためにはＧａの組成を０．４７より大きくすればよい。
特に井戸層に圧縮歪を加えることによって、価電子帯の
頂上に位置する重い正孔の状態密度が低下する。これに
より、縮退に必要なキャリア密度が低下し、レーザ発振
条件を与えるBernard-Duraffourgの条件を低いキャリア
密度で満足できる。従って、自然放出光再結合が抑制さ
れ、閾値電流が低下する。また、長波長帯の半導体レー
ザ、特に１．５５μｍ帯のレーザの閾値電流にはオージ
ェ再結合成分が大きな比率を占めているが、井戸層に圧
縮歪を加えると、閾値キャリア密度の低下によって、オ
ージェ再結合電流が大幅に減少することが指摘されてい
る。また、歪によるキャリア密度の低下は利得スペクト
ルの半値幅を減少させ、微分利得を増大させる。この様
な井戸層に圧縮歪を加えた量子井戸構造を活性層とした
半導体レーザはすでに実現されており、閾値電流密度の
低減、特性温度の向上、微分利得の増大などの報告がな
されている。図５に従来例（信学技報ＯＱＥ９１−５
８）の井戸層に圧縮歪を加えた量子井戸構造の構造図を
示す。５０１はｎ形ＩｎＰ基板、５０２は波長組成１．
３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層Ａ、５０３は歪多重量
子井戸構造活性層、５０４はＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ井戸
層、５０５は波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁
層、５０６は波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波
路層Ｂ、５０７はｐ型ＩｎＰクラッド層である。井戸層
５０４の層厚は４ｎｍであり、約１．２％の歪が加えら
れており、井戸層数は４である。障壁層５０５の層厚は
１０ｎｍである。
ある１．５５μｍ帯の半導体レーザの活性層にはＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓを井戸層、ＩｎＧａＡｓＰを障壁層と
する量子井戸構造が用いられている。井戸層に圧縮歪を
加えるためにはＩｎＧａＡｓにおけるＧａの組成を０．
４７より小さくすればよい。一方、引っ張り歪を加える
ためにはＧａの組成を０．４７より大きくすればよい。
特に井戸層に圧縮歪を加えることによって、価電子帯の
頂上に位置する重い正孔の状態密度が低下する。これに
より、縮退に必要なキャリア密度が低下し、レーザ発振
条件を与えるBernard-Duraffourgの条件を低いキャリア
密度で満足できる。従って、自然放出光再結合が抑制さ
れ、閾値電流が低下する。また、長波長帯の半導体レー
ザ、特に１．５５μｍ帯のレーザの閾値電流にはオージ
ェ再結合成分が大きな比率を占めているが、井戸層に圧
縮歪を加えると、閾値キャリア密度の低下によって、オ
ージェ再結合電流が大幅に減少することが指摘されてい
る。また、歪によるキャリア密度の低下は利得スペクト
ルの半値幅を減少させ、微分利得を増大させる。この様
な井戸層に圧縮歪を加えた量子井戸構造を活性層とした
半導体レーザはすでに実現されており、閾値電流密度の
低減、特性温度の向上、微分利得の増大などの報告がな
されている。図５に従来例（信学技報ＯＱＥ９１−５
８）の井戸層に圧縮歪を加えた量子井戸構造の構造図を
示す。５０１はｎ形ＩｎＰ基板、５０２は波長組成１．
３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層Ａ、５０３は歪多重量
子井戸構造活性層、５０４はＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ井戸
層、５０５は波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁
層、５０６は波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波
路層Ｂ、５０７はｐ型ＩｎＰクラッド層である。井戸層
５０４の層厚は４ｎｍであり、約１．２％の歪が加えら
れており、井戸層数は４である。障壁層５０５の層厚は
１０ｎｍである。
【０００４】このような歪多重量子井戸構造活性層を有
した半導体レーザにおいて、無歪と比較して約３倍の微
分利得が得られている。
した半導体レーザにおいて、無歪と比較して約３倍の微
分利得が得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光通信において大容量
の情報を伝送するためには非常に高速で動作可能な半導
体レーザが必要となる。しかしながら半導体レーザの応
答速度の上限はレーザ固有の緩和振動周波数（ｆr）で
制限される。緩和振動周波数の式を示す。
の情報を伝送するためには非常に高速で動作可能な半導
体レーザが必要となる。しかしながら半導体レーザの応
答速度の上限はレーザ固有の緩和振動周波数（ｆr）で
制限される。緩和振動周波数の式を示す。
【０００６】 ｆｒ＝１／２π×ＳＱＲ｛ＡΓ／Ｖa／ｑ（Ｉ−Ｉth）｝ （１） ここでＡは微分利得、Γは全井戸層への光の閉じ込め係
数、Ｖaは井戸層の全体積、ｑは電荷量、Ｉは注入電流
量、Ｉthは閾値電流量を示している。従来例では井戸層
へ歪を導入することにより微分利得を無歪に比べて約２
倍に増大させることが可能であるが、これ以上に緩和振
動周波数を増大させるためには井戸層数を増加させる必
要がある。井戸層数を増加させることによって式（１）
中のΓ／Ｖ aを増大させ、更に閾値キャリア密度の低下
により微分利得Ａも増大する。この結果式（１）から判
るように緩和振動周波数を増大させることが可能とな
る。図６に無歪の場合の井戸層数をパラメータとした緩
和振動周波数の規格化注入電流依存性を示す。同一規格
化注入電流で比較した場合、井戸層数が１０層の時に緩
和振動周波数が最大となっているのがわかる。１５層で
低下している理由は正孔の注入効率が悪くなり、微分利
得が低下しているためである。このことから緩和振動周
波数を増大を考えると井戸層数は１０層が最適であるこ
とが判る。
数、Ｖaは井戸層の全体積、ｑは電荷量、Ｉは注入電流
量、Ｉthは閾値電流量を示している。従来例では井戸層
へ歪を導入することにより微分利得を無歪に比べて約２
倍に増大させることが可能であるが、これ以上に緩和振
動周波数を増大させるためには井戸層数を増加させる必
要がある。井戸層数を増加させることによって式（１）
中のΓ／Ｖ aを増大させ、更に閾値キャリア密度の低下
により微分利得Ａも増大する。この結果式（１）から判
るように緩和振動周波数を増大させることが可能とな
る。図６に無歪の場合の井戸層数をパラメータとした緩
和振動周波数の規格化注入電流依存性を示す。同一規格
化注入電流で比較した場合、井戸層数が１０層の時に緩
和振動周波数が最大となっているのがわかる。１５層で
低下している理由は正孔の注入効率が悪くなり、微分利
得が低下しているためである。このことから緩和振動周
波数を増大を考えると井戸層数は１０層が最適であるこ
とが判る。
【０００７】井戸層にのみ歪を加えた多重量子井戸構造
においては障壁層にも作用反作用の原理によって応力が
加わる。図７（ａ）に歪井戸層がＩｎＧａＡｓで障壁層
がＩｎＰの場合と図７（ｂ）に歪井戸層がＩｎＧａＡｓ
で障壁層がＩｎＧａＡｓＰの場合の積層方向に対する歪
量の変化を示す。障壁層がＩｎＰ７０１の場合は２元系
であるため圧縮応力のかかった井戸層７０２からの引っ
張り応力７０３による格子の変形が生じた場合において
も数原子層で無歪の格子定数にもどる。このため格子変
形による引っ張り歪７０４は井戸層との界面の数原子層
にのみ存在する。すなわち、次の井戸層の成長時までに
は障壁層は無歪の状態に戻ることができる。この場合障
壁層の層厚は数ｎｍあれば充分無歪の状態に戻ることが
可能である。そして、歪井戸層は何層でも形成すること
が可能である。一方、障壁層がＩｎＧａＡｓＰ７０５の
場合は４元系であるため、圧縮応力のかかった井戸層７
０２からの引っ張り応力７０４による格子の変形が生じ
た場合、原子の配列が変化して歪を蓄積したまま成長し
やすく、障壁層７０５の層厚７０６が１０ｎｍ程度では
無歪の状態には戻っていない。このような状態で層数を
重ねて行くと障壁層に蓄積される引っ張り歪応力７０７
は臨界点７０８を越え、障壁層内に格子緩和による転移
が発生する。この障壁層内で発生した転移は量子井戸全
体に広がり、その結果良好な量子井戸が形成されないこ
とになる。無歪のレーザと比較して特性向上を図るため
には１％以上の圧縮歪を井戸層に加える必要がある。障
壁層が層厚１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰの場合では井戸層
数が４〜６層の時に比べ８層の時に特性の劣化が報告さ
れている。（IEEE Journal of Quantum Electronics. V
ol.27, No.6,pp.1426-1439,June 1991)これは６〜８層
の間で障壁層内に蓄積された引っ張り歪応力が臨界点を
越えたためと考えられる。すなわち、従来の方法では歪
量を１％以上とした場合、井戸層数は４〜６層が限界で
あり、無歪で１０層の多重量子井戸を有した半導体レー
ザと比較して緩和振動周波数の増大はそれほど期待出来
ない。
においては障壁層にも作用反作用の原理によって応力が
加わる。図７（ａ）に歪井戸層がＩｎＧａＡｓで障壁層
がＩｎＰの場合と図７（ｂ）に歪井戸層がＩｎＧａＡｓ
で障壁層がＩｎＧａＡｓＰの場合の積層方向に対する歪
量の変化を示す。障壁層がＩｎＰ７０１の場合は２元系
であるため圧縮応力のかかった井戸層７０２からの引っ
張り応力７０３による格子の変形が生じた場合において
も数原子層で無歪の格子定数にもどる。このため格子変
形による引っ張り歪７０４は井戸層との界面の数原子層
にのみ存在する。すなわち、次の井戸層の成長時までに
は障壁層は無歪の状態に戻ることができる。この場合障
壁層の層厚は数ｎｍあれば充分無歪の状態に戻ることが
可能である。そして、歪井戸層は何層でも形成すること
が可能である。一方、障壁層がＩｎＧａＡｓＰ７０５の
場合は４元系であるため、圧縮応力のかかった井戸層７
０２からの引っ張り応力７０４による格子の変形が生じ
た場合、原子の配列が変化して歪を蓄積したまま成長し
やすく、障壁層７０５の層厚７０６が１０ｎｍ程度では
無歪の状態には戻っていない。このような状態で層数を
重ねて行くと障壁層に蓄積される引っ張り歪応力７０７
は臨界点７０８を越え、障壁層内に格子緩和による転移
が発生する。この障壁層内で発生した転移は量子井戸全
体に広がり、その結果良好な量子井戸が形成されないこ
とになる。無歪のレーザと比較して特性向上を図るため
には１％以上の圧縮歪を井戸層に加える必要がある。障
壁層が層厚１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰの場合では井戸層
数が４〜６層の時に比べ８層の時に特性の劣化が報告さ
れている。（IEEE Journal of Quantum Electronics. V
ol.27, No.6,pp.1426-1439,June 1991)これは６〜８層
の間で障壁層内に蓄積された引っ張り歪応力が臨界点を
越えたためと考えられる。すなわち、従来の方法では歪
量を１％以上とした場合、井戸層数は４〜６層が限界で
あり、無歪で１０層の多重量子井戸を有した半導体レー
ザと比較して緩和振動周波数の増大はそれほど期待出来
ない。
【０００８】そこで本発明はかかる点に鑑み、無歪の多
重量子井戸を有した半導体レーザと比較して高速動作が
可能な半導体レーザとその製造方法を提供することを目
的とする。
重量子井戸を有した半導体レーザと比較して高速動作が
可能な半導体レーザとその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述したように歪多重量
子井戸半導体レーザの応答速度を向上させるためには井
戸層数を１０層程度にする必要がある。しかしながら現
状では障壁層が１０ｎｍの時は４〜６層が限界である。
井戸層数を１０層程度にするためには障壁層内に蓄積さ
れる引っ張り応力が臨界点を越えないようにする必要が
ある。これを解決する方法としては各障壁層内で引っ張
り歪応力が無くなるまで層厚を厚くして、歪の蓄積を防
ぐ方法が考えられるが、この場合障壁層の層厚は２０ｎ
ｍ以上にする必要があり、正孔の注入効率の低下が考え
られる。これは閾値電流密度の増大、微分利得の低下な
どのレーザ特性の劣化を引き起こし好ましくない。レー
ザ特性の劣化を引き起こさず井戸層数を１０層程度にす
るためには、蓄積される引っ張り応力が臨界点を越える
前の障壁層のみ２０ｎｍ以上の層厚にして、他の障壁層
の層厚は１０ｎｍにすればよい。層厚２０ｎｍ以上の障
壁層は歪吸収層として作用し、次の井戸層の成長時には
障壁層は無歪の状態になる。この様な歪吸収層を障壁層
に蓄積される引っ張り応力が臨界点を越える前ごとに形
成することにより何層でも歪量子井戸を作製可能であ
る。
子井戸半導体レーザの応答速度を向上させるためには井
戸層数を１０層程度にする必要がある。しかしながら現
状では障壁層が１０ｎｍの時は４〜６層が限界である。
井戸層数を１０層程度にするためには障壁層内に蓄積さ
れる引っ張り応力が臨界点を越えないようにする必要が
ある。これを解決する方法としては各障壁層内で引っ張
り歪応力が無くなるまで層厚を厚くして、歪の蓄積を防
ぐ方法が考えられるが、この場合障壁層の層厚は２０ｎ
ｍ以上にする必要があり、正孔の注入効率の低下が考え
られる。これは閾値電流密度の増大、微分利得の低下な
どのレーザ特性の劣化を引き起こし好ましくない。レー
ザ特性の劣化を引き起こさず井戸層数を１０層程度にす
るためには、蓄積される引っ張り応力が臨界点を越える
前の障壁層のみ２０ｎｍ以上の層厚にして、他の障壁層
の層厚は１０ｎｍにすればよい。層厚２０ｎｍ以上の障
壁層は歪吸収層として作用し、次の井戸層の成長時には
障壁層は無歪の状態になる。この様な歪吸収層を障壁層
に蓄積される引っ張り応力が臨界点を越える前ごとに形
成することにより何層でも歪量子井戸を作製可能であ
る。
【００１０】図８にＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層数が１
０層で５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を３０ｎｍ
にして歪吸収層として、他のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層
厚を１０ｎｍとした場合の積層方向に対する歪量の変化
を示す。５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層８０５に蓄積さ
れているＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層８０２から受ける
引っ張り応力８０３は臨界値８０４には達していない。
そして５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層８０５の層厚８０
６が３０ｎｍであるため６層目のＩｎ0.7Ｇａ0 .3Ａｓ歪
井戸層８０１との界面までには無歪の状態に戻ってい
る。そして９層目の障壁層８０７まで障壁層内に蓄積さ
れる引っ張り応力８０８が臨界点８０４を越えない状態
にすることが可能となる。層厚が３０ｎｍの障壁層８０
５の数は全体の層数と比較して非常に少ないため、正孔
の注入効率に及ぼす影響は殆ど無視できる。
０層で５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を３０ｎｍ
にして歪吸収層として、他のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層
厚を１０ｎｍとした場合の積層方向に対する歪量の変化
を示す。５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層８０５に蓄積さ
れているＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層８０２から受ける
引っ張り応力８０３は臨界値８０４には達していない。
そして５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層８０５の層厚８０
６が３０ｎｍであるため６層目のＩｎ0.7Ｇａ0 .3Ａｓ歪
井戸層８０１との界面までには無歪の状態に戻ってい
る。そして９層目の障壁層８０７まで障壁層内に蓄積さ
れる引っ張り応力８０８が臨界点８０４を越えない状態
にすることが可能となる。層厚が３０ｎｍの障壁層８０
５の数は全体の層数と比較して非常に少ないため、正孔
の注入効率に及ぼす影響は殆ど無視できる。
【００１１】一方、井戸層からの電子のオーバーフロー
を抑えるために障壁層にバンドギャップエネルギ−の大
きな組成のＩｎＧａＡｓＰを用いた場合は層厚の厚い障
壁層が正孔の注入効率に及ぼす影響は無視できなくな
る。ここで図９に示したエネルギーバンド図を用いて正
孔の注入効率について説明する。図９(a)は障壁層９０
２に波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場
合、図９(b)は障壁層９０５に波長組成１．１μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰを、歪吸収層用いた場合を示す。井戸層は
どちらの場合においてもＩｎＧａＡｓ歪井戸層９０１を
用いている。
を抑えるために障壁層にバンドギャップエネルギ−の大
きな組成のＩｎＧａＡｓＰを用いた場合は層厚の厚い障
壁層が正孔の注入効率に及ぼす影響は無視できなくな
る。ここで図９に示したエネルギーバンド図を用いて正
孔の注入効率について説明する。図９(a)は障壁層９０
２に波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場
合、図９(b)は障壁層９０５に波長組成１．１μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰを、歪吸収層用いた場合を示す。井戸層は
どちらの場合においてもＩｎＧａＡｓ歪井戸層９０１を
用いている。
【００１２】障壁層９０２にΔＥV（価電子帯側で井戸
層とのエネルギ−差）が比較的小さい波長組成１．３μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場合は歪吸収層９０３も波
長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰでよいため、障壁層
９０２と比較して層厚の厚い歪吸収層９０３が正孔の注
入効率に及ぼす影響はすくないと考えられる。図９(a)
のハッチングが施してある矢印９０４は正孔の流れを示
しているが、正孔は歪吸収層９０３を越えて各歪井戸層
９０１に均一に流れ込む。
層とのエネルギ−差）が比較的小さい波長組成１．３μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場合は歪吸収層９０３も波
長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰでよいため、障壁層
９０２と比較して層厚の厚い歪吸収層９０３が正孔の注
入効率に及ぼす影響はすくないと考えられる。図９(a)
のハッチングが施してある矢印９０４は正孔の流れを示
しているが、正孔は歪吸収層９０３を越えて各歪井戸層
９０１に均一に流れ込む。
【００１３】一方、障壁層９０５にΔＥVが波長組成
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰに比べて１２１ｍｅＶ大き
い波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、
歪吸収層９０６を波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ
とすると、エネルギーバンド図は図９(a)の破線のよう
になり、正孔の流れは白抜きの矢印９０７のようにな
り、障壁層９０５と比較して層厚の厚い歪吸収層９０６
を越えて行く正孔の数は減少する。すなわち、正孔の注
入効率が悪化する。正孔の注入効率の悪化は前述したよ
うに微分利得の減少をもたらし、レーザの高速動作を制
限する。しかしながら、歪吸収層９０６のバンドギャッ
プエネルギーを障壁層９０５のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さくすることによりこの問題は解決可能であ
る。例えば歪吸収層９０６にのみ波長組成１．３μｍの
ＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、エネルギーバンド図は図
９(a)の実線のようになり、正孔の流れはハッチングが
施してある矢印９０８のようになり、歪吸収層９０６を
越えて行く正孔の数は矢印９０７に比べて増加してお
り、正孔の注入効率は改善される。
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰに比べて１２１ｍｅＶ大き
い波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、
歪吸収層９０６を波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ
とすると、エネルギーバンド図は図９(a)の破線のよう
になり、正孔の流れは白抜きの矢印９０７のようにな
り、障壁層９０５と比較して層厚の厚い歪吸収層９０６
を越えて行く正孔の数は減少する。すなわち、正孔の注
入効率が悪化する。正孔の注入効率の悪化は前述したよ
うに微分利得の減少をもたらし、レーザの高速動作を制
限する。しかしながら、歪吸収層９０６のバンドギャッ
プエネルギーを障壁層９０５のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さくすることによりこの問題は解決可能であ
る。例えば歪吸収層９０６にのみ波長組成１．３μｍの
ＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、エネルギーバンド図は図
９(a)の実線のようになり、正孔の流れはハッチングが
施してある矢印９０８のようになり、歪吸収層９０６を
越えて行く正孔の数は矢印９０７に比べて増加してお
り、正孔の注入効率は改善される。
【００１４】
【作用】以上の構成により、化合物半導体基板と、前記
化合物半導体基板上に形成した、複数の量子井戸と歪吸
収層からなる活性層と、前記活性層に隣接したクラッド
層を備えており、前記活性層の各井戸層の格子定数が前
記化合物半導体基板の格子定数に比べて大きいか、もし
くは小さく、前記歪吸収層は前記障壁層と同一材料から
なり、前記歪吸収層は前記障壁層に蓄積される歪量が臨
界値を越えないようになる場所に形成されており、その
層厚は前記歪吸収層内で格子定数が前記化合物半導体基
板の格子定数と一致するのに充分であることを特徴とす
る歪多重量子井戸半導体レーザにおいて、障壁層に蓄積
される応力が臨界点を越える前の障壁層のみ層厚を他の
障壁層の層厚に比べて厚くし、これを歪吸収層とするこ
とにより、転移の発生が無く、正孔の注入効率が損なわ
れない１０層以上の井戸層から成る歪多重量子井戸半導
体レーザを得ることが可能となる。この結果、４層の場
合と比較して光の閉じ込め係数の増加により、緩和振動
周波数が増大し、高速化を図ることが可能となる。歪吸
収層のバンドギャップエネルギーを障壁層のバンドギャ
ップエネルギーに比べての小さくすることにより、障壁
層と井戸層のエネルギ−差が大きい構造においても同様
の効果を得ることが可能となる。
化合物半導体基板上に形成した、複数の量子井戸と歪吸
収層からなる活性層と、前記活性層に隣接したクラッド
層を備えており、前記活性層の各井戸層の格子定数が前
記化合物半導体基板の格子定数に比べて大きいか、もし
くは小さく、前記歪吸収層は前記障壁層と同一材料から
なり、前記歪吸収層は前記障壁層に蓄積される歪量が臨
界値を越えないようになる場所に形成されており、その
層厚は前記歪吸収層内で格子定数が前記化合物半導体基
板の格子定数と一致するのに充分であることを特徴とす
る歪多重量子井戸半導体レーザにおいて、障壁層に蓄積
される応力が臨界点を越える前の障壁層のみ層厚を他の
障壁層の層厚に比べて厚くし、これを歪吸収層とするこ
とにより、転移の発生が無く、正孔の注入効率が損なわ
れない１０層以上の井戸層から成る歪多重量子井戸半導
体レーザを得ることが可能となる。この結果、４層の場
合と比較して光の閉じ込め係数の増加により、緩和振動
周波数が増大し、高速化を図ることが可能となる。歪吸
収層のバンドギャップエネルギーを障壁層のバンドギャ
ップエネルギーに比べての小さくすることにより、障壁
層と井戸層のエネルギ−差が大きい構造においても同様
の効果を得ることが可能となる。
【００１５】
【実施例】（実施例１）図１（ａ）は本発明における歪
多重量子井戸半導体レーザの構成を説明する正面図であ
る。ｎ型のＩｎＰ基板１０１上に形成されたメサ１０５
の上部に波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎ0.76Ｇａ0.24
Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層１０２、ノンド−プの１０ペア
から成るＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0.45歪多重量子井戸活性層１０３、ｐ型のＩｎＰ
クラッド層１０４が積層されている。活性層１０３以外
に流れ込む漏れ電流を少なくするために、メサ１０５の
両端はｐ型のＩｎＰ電流ブロック層１０６、ｎ型のＩｎ
Ｐ電流ブロック層１０７で埋め込まれている。１０８は
ｐ型のＩｎＰ埋め込み層、１０９はｐ型のＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層、１１０はＳｉＯ2膜、１１１はｐ側の
Ａｕ／Ｚｎ電極、１１２はｐ側のＴｉ／Ａｕ電極、１１
３はｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極である。図１（ｂ）は本発明
における歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井戸
活性層のバンド構造図である。
多重量子井戸半導体レーザの構成を説明する正面図であ
る。ｎ型のＩｎＰ基板１０１上に形成されたメサ１０５
の上部に波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎ0.76Ｇａ0.24
Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層１０２、ノンド−プの１０ペア
から成るＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ
0.55Ｐ0.45歪多重量子井戸活性層１０３、ｐ型のＩｎＰ
クラッド層１０４が積層されている。活性層１０３以外
に流れ込む漏れ電流を少なくするために、メサ１０５の
両端はｐ型のＩｎＰ電流ブロック層１０６、ｎ型のＩｎ
Ｐ電流ブロック層１０７で埋め込まれている。１０８は
ｐ型のＩｎＰ埋め込み層、１０９はｐ型のＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層、１１０はＳｉＯ2膜、１１１はｐ側の
Ａｕ／Ｚｎ電極、１１２はｐ側のＴｉ／Ａｕ電極、１１
３はｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極である。図１（ｂ）は本発明
における歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井戸
活性層のバンド構造図である。
【００１６】本実施例の特徴は層厚１０ｎｍの波長組成
１．３μｍのノンド−プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ
0.45障壁層１１４と層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7
Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層からなる歪多重量子井戸活性層の
中に層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−プＩ
ｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪吸収層が設けてある点
である。
１．３μｍのノンド−プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ
0.45障壁層１１４と層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7
Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層からなる歪多重量子井戸活性層の
中に層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−プＩ
ｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪吸収層が設けてある点
である。
【００１７】この実施例の歪多重量子井戸半導体レーザ
において、層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎＧａＡｓＰ歪吸収層１１５が障壁層１１３に蓄
積される歪を吸収するため、障壁層１１３の層厚を厚く
することなく歪井戸層数を１０層とすることが可能とな
る。図２に本実施例の歪多重量子井戸半導体レーザと従
来例である同一障壁層厚（１０ｎｍ）で歪量も同一の層
数４の歪多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の
規格化注入電流依存性を示す。歪井戸層数を１０層とし
た本実施例の方が従来例と比較して同一規格化注入電流
において１．５倍の緩和振動周波数が得られている。
において、層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎＧａＡｓＰ歪吸収層１１５が障壁層１１３に蓄
積される歪を吸収するため、障壁層１１３の層厚を厚く
することなく歪井戸層数を１０層とすることが可能とな
る。図２に本実施例の歪多重量子井戸半導体レーザと従
来例である同一障壁層厚（１０ｎｍ）で歪量も同一の層
数４の歪多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の
規格化注入電流依存性を示す。歪井戸層数を１０層とし
た本実施例の方が従来例と比較して同一規格化注入電流
において１．５倍の緩和振動周波数が得られている。
【００１８】（実施例２）図３（ａ）は本発明における
歪多重量子井戸半導体レーザの構成を説明する正面図で
ある。ｎ型のＩｎＰ基板３０１上に形成されたメサ３０
５の上部に波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎ0.86Ｇａ
0.14Ａｓ0.31Ｐ0.69導波路層３０２、ノンド−プの１０
ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.86Ｇａ0.14Ａ
ｓ0.31Ｐ0.69歪多重量子井戸活性層３０３、ｐ型のＩｎ
Ｐクラッド層３０４が積層されている。活性層３０３以
外に流れ込む漏れ電流を少なくするために、メサ３０５
の両端はｐ型のＩｎＰ電流ブロック層３０６、ｎ型のＩ
ｎＰ電流ブロック層３０７で埋め込まれている。３０８
はｐ型のＩｎＰ埋め込み層、３０９はｐ型のＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層、３１０はＳｉＯ2膜、３１１はｐ側
のＡｕ／Ｚｎ電極、３１２はｐ側のＴｉ／Ａｕ電極、３
１３はｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極である。図３（ｂ）は本発
明における歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井
戸活性層のバンド構造図である。
歪多重量子井戸半導体レーザの構成を説明する正面図で
ある。ｎ型のＩｎＰ基板３０１上に形成されたメサ３０
５の上部に波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎ0.86Ｇａ
0.14Ａｓ0.31Ｐ0.69導波路層３０２、ノンド−プの１０
ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ／Ｉｎ0.86Ｇａ0.14Ａ
ｓ0.31Ｐ0.69歪多重量子井戸活性層３０３、ｐ型のＩｎ
Ｐクラッド層３０４が積層されている。活性層３０３以
外に流れ込む漏れ電流を少なくするために、メサ３０５
の両端はｐ型のＩｎＰ電流ブロック層３０６、ｎ型のＩ
ｎＰ電流ブロック層３０７で埋め込まれている。３０８
はｐ型のＩｎＰ埋め込み層、３０９はｐ型のＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層、３１０はＳｉＯ2膜、３１１はｐ側
のＡｕ／Ｚｎ電極、３１２はｐ側のＴｉ／Ａｕ電極、３
１３はｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極である。図３（ｂ）は本発
明における歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井
戸活性層のバンド構造図である。
【００１９】本実施例の特徴は層厚１０ｎｍの波長組成
１．１μｍのノンド−プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ
0.69障壁層３１４と層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7
Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層からなる歪多重量子井戸活性層の
中に、障壁層３１４と比較してバンドギャップエネルギ
ーが小さい層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪吸収層が設けて
ある点である。
１．１μｍのノンド−プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ
0.69障壁層３１４と層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7
Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層からなる歪多重量子井戸活性層の
中に、障壁層３１４と比較してバンドギャップエネルギ
ーが小さい層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪吸収層が設けて
ある点である。
【００２０】この実施例の歪多重量子井戸半導体レーザ
において、層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎＧａＡｓＰ歪吸収層３１５のバンドギャップエ
ネルギーを、障壁層３１３のバンドギャップエネルギー
よりも小さくして歪吸収層３１５が存在するによる正孔
の注入効率の悪化を抑制している。図４に本実施例の歪
多重量子井戸半導体レーザと、歪吸収層の波長組成が
１．１μｍのノンド−プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ
0.69である以外はすべて本実施例と同一構造を有する歪
多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規格化注
入電流依存性を示す。本実施例の方が同一規格化注入電
流において１．２倍の緩和振動周波数が得られている。
これは歪吸収層３１５のバンドギャップエネルギーを他
の障壁層３１３よりも小さくした結果、歪吸収層３１５
が存在することによる正孔の注入効率の悪化を抑制でき
たことを示している。
において、層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド
−プＩｎＧａＡｓＰ歪吸収層３１５のバンドギャップエ
ネルギーを、障壁層３１３のバンドギャップエネルギー
よりも小さくして歪吸収層３１５が存在するによる正孔
の注入効率の悪化を抑制している。図４に本実施例の歪
多重量子井戸半導体レーザと、歪吸収層の波長組成が
１．１μｍのノンド−プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ
0.69である以外はすべて本実施例と同一構造を有する歪
多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規格化注
入電流依存性を示す。本実施例の方が同一規格化注入電
流において１．２倍の緩和振動周波数が得られている。
これは歪吸収層３１５のバンドギャップエネルギーを他
の障壁層３１３よりも小さくした結果、歪吸収層３１５
が存在することによる正孔の注入効率の悪化を抑制でき
たことを示している。
【００２１】尚、本実施例ではファブリーペローレーザ
への適用を示したが分布帰還型レーザでもその効果は変
わらない、また波長は１．５５μｍ帯以外でもよい。ま
た、本実施例ではレーザを構成する材料にＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系を用いたが、これ以外の材料系、例えばＩ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系
のレーザにおいてもその効果は変わらない。また、本実
施例では埋め込み構造を示したが、リッジ型構造または
これ以外の構造でもよい。
への適用を示したが分布帰還型レーザでもその効果は変
わらない、また波長は１．５５μｍ帯以外でもよい。ま
た、本実施例ではレーザを構成する材料にＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系を用いたが、これ以外の材料系、例えばＩ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系
のレーザにおいてもその効果は変わらない。また、本実
施例では埋め込み構造を示したが、リッジ型構造または
これ以外の構造でもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性層内部に転移を発生させることなく歪井戸層数が１
０層以上の歪多重量子井戸構造を作製することが可能で
ある。また、正孔の注入効率の悪化もないため、従来構
造に比べて同一規格化注入電流時における緩和振動周波
数を約１．５倍とし、高速動作が可能な半導体レーザを
容易に得ることが可能となりその実用的効果は大きい。
活性層内部に転移を発生させることなく歪井戸層数が１
０層以上の歪多重量子井戸構造を作製することが可能で
ある。また、正孔の注入効率の悪化もないため、従来構
造に比べて同一規格化注入電流時における緩和振動周波
数を約１．５倍とし、高速動作が可能な半導体レーザを
容易に得ることが可能となりその実用的効果は大きい。
【図１】（ａ）は本発明の実施例１における歪多重量子
井戸半導体レーザの構成を説明する正面図 （ｂ）は本発明の実施例１における歪多重量子井戸半導
体レーザの歪多重量子井戸活性層のバンド構造図
井戸半導体レーザの構成を説明する正面図 （ｂ）は本発明の実施例１における歪多重量子井戸半導
体レーザの歪多重量子井戸活性層のバンド構造図
【図２】本実施例の歪多重量子井戸半導体レーザと従来
例の歪多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規
格化注入電流依存性の比較を示す図
例の歪多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規
格化注入電流依存性の比較を示す図
【図３】（ａ）は本発明の実施例２における歪多重量子
井戸半導体レーザの構成を説明する正面図 （ｂ）は本発明の実施例２における歪多重量子井戸半導
体レーザの歪多重量子井戸活性層のバンド構造図
井戸半導体レーザの構成を説明する正面図 （ｂ）は本発明の実施例２における歪多重量子井戸半導
体レーザの歪多重量子井戸活性層のバンド構造図
【図４】本実施例の歪多重量子井戸半導体レーザと、歪
吸収層の波長組成が１．１μｍのノンド−プＩｎＧａＡ
ｓＰである以外はすべて本実施例と同一構造を有する歪
多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規格化注
入電流依存性を示す図
吸収層の波長組成が１．１μｍのノンド−プＩｎＧａＡ
ｓＰである以外はすべて本実施例と同一構造を有する歪
多重量子井戸半導体レーザの緩和振動周波数の規格化注
入電流依存性を示す図
【図５】従来例の井戸層に圧縮歪を加えた歪多重量子井
戸活性層のバンド構造図
戸活性層のバンド構造図
【図６】無歪の場合の井戸層数をパラメータとした緩和
振動周波数の規格化注入電流依存性を示す図
振動周波数の規格化注入電流依存性を示す図
【図７】（ａ）は歪井戸層がＩｎＧａＡｓで障壁層がＩ
ｎＰの場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図 （ｂ）は歪井戸層がＩｎＧａＡｓで障壁層がＩｎＧａＡ
ｓＰの場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図
ｎＰの場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図 （ｂ）は歪井戸層がＩｎＧａＡｓで障壁層がＩｎＧａＡ
ｓＰの場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図
【図８】Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層数が１０層で５層
目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を３０ｎｍにして歪吸
収層として、他のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を１０ｎ
ｍとした場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図
目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を３０ｎｍにして歪吸
収層として、他のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層厚を１０ｎ
ｍとした場合の積層方向に対する歪量の変化を示す図
【図９】（ａ）は障壁層に波長組成１．３μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の注入効率を示す図 （ｂ）は障壁層に波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ
を用いた場合の正孔の注入効率を示す図
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の注入効率を示す図 （ｂ）は障壁層に波長組成１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ
を用いた場合の正孔の注入効率を示す図
１０１ ｎ型のＩｎＰ基板 １０２ 波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎ0.76Ｇａ0.24
Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層 １０３ ノンド−プの１０ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0. 24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪多重量子井戸
活性層 １０４ ｐ型のＩｎＰクラッド層 １０５ メサ １０６ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 １０７ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 １０８ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 １０９ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １１０ ＳｉＯ2膜 １１１ ｐ側のＡｕ／Ｚｎ電極 １１２ ｐ側のＴｉ／Ａｕ電極 １１３ ｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極 １１４ 層厚１０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 １１５ 層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
井戸層 １１６ 層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 ３０１ ｎ型のＩｎＰ基板 ３０２ 波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎ0.86Ｇａ0.14
Ａｓ0.31Ｐ0.69導波路層 ３０３ ノンド−プの１０ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ／Ｉｎ0.86Ｇａ0. 14Ａｓ0.31Ｐ0.69歪多重量子井戸
活性層 ３０４ ｐ型のＩｎＰクラッド層 ３０５ メサ ３０６ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 ３０７ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 ３０８ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 ３０９ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３１０ ＳｉＯ2膜 ３１１ ｐ側のＡｕ／Ｚｎ電極 ３１２ ｐ側のＴｉ／Ａｕ電極 ３１３ ｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極 ３１４ 層厚１０ｎｍの波長組成１．１μｍのノンド−
プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ0.69障壁層 ３１５ 層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
井戸層 ３１６ 層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 ５０１ ｎ形ＩｎＰ基板 ５０２ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層
Ａ ５０３ 歪多重量子井戸構造活性層 ５０４ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ井戸層 ５０５ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ５０６ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層
Ｂ ５０７ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ７０１ ＩｎＰ障壁層 ７０２ 圧縮応力のかかったＩｎＧａＡｓ井戸層 ７０３ 井戸層からの引っ張り応力 ７０４ 格子変形による引っ張り歪 ７０５ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ７０６ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層７０５の層厚 ７０７ 障壁層に蓄積される引っ張り歪応力 ７０８ 障壁層に転移が生じる臨界歪値 ８０１ 基板側から６層目のＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸
層 ８０２ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層 ８０３ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層から受ける引っ張
り応力 ８０４ 障壁層に転位が生じる臨界歪値 ８０５ 基板側から５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ８０６ 基板側から５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層
厚 ８０７ 基板側から９層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ８０８ 基板側から９層目の障壁層までに蓄積される引
っ張り応力 ９０１ ＩｎＧａＡｓ歪井戸層 ９０２ 障壁層 ９０３ 歪吸収層 ９０４ 正孔のながれを示す矢印 ９０５ 障壁層 ９０６ 歪吸収層 ９０７ 歪吸収層９０６に波長組成１．１μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の流れを示す矢印 ９０８ 歪吸収層９０６に波長組成１．３μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の流れを示す矢印
Ａｓ0.55Ｐ0.45導波路層 １０３ ノンド−プの１０ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ／Ｉｎ0.76Ｇａ0. 24Ａｓ0.55Ｐ0.45歪多重量子井戸
活性層 １０４ ｐ型のＩｎＰクラッド層 １０５ メサ １０６ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 １０７ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 １０８ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 １０９ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １１０ ＳｉＯ2膜 １１１ ｐ側のＡｕ／Ｚｎ電極 １１２ ｐ側のＴｉ／Ａｕ電極 １１３ ｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極 １１４ 層厚１０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 １１５ 層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
井戸層 １１６ 層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 ３０１ ｎ型のＩｎＰ基板 ３０２ 波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎ0.86Ｇａ0.14
Ａｓ0.31Ｐ0.69導波路層 ３０３ ノンド−プの１０ペアから成るＩｎ0.7Ｇａ0.3
Ａｓ／Ｉｎ0.86Ｇａ0. 14Ａｓ0.31Ｐ0.69歪多重量子井戸
活性層 ３０４ ｐ型のＩｎＰクラッド層 ３０５ メサ ３０６ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 ３０７ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 ３０８ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 ３０９ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３１０ ＳｉＯ2膜 ３１１ ｐ側のＡｕ／Ｚｎ電極 ３１２ ｐ側のＴｉ／Ａｕ電極 ３１３ ｎ側のＡｕ／Ｓｎ電極 ３１４ 層厚１０ｎｍの波長組成１．１μｍのノンド−
プＩｎ0.86Ｇａ0.14Ａｓ0.31Ｐ0.69障壁層 ３１５ 層厚３ｎｍのノンド−プのＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ
井戸層 ３１６ 層厚３０ｎｍの波長組成１．３μｍのノンド−
プＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45障壁層 ５０１ ｎ形ＩｎＰ基板 ５０２ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層
Ａ ５０３ 歪多重量子井戸構造活性層 ５０４ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ井戸層 ５０５ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ５０６ 波長組成１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層
Ｂ ５０７ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ７０１ ＩｎＰ障壁層 ７０２ 圧縮応力のかかったＩｎＧａＡｓ井戸層 ７０３ 井戸層からの引っ張り応力 ７０４ 格子変形による引っ張り歪 ７０５ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ７０６ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層７０５の層厚 ７０７ 障壁層に蓄積される引っ張り歪応力 ７０８ 障壁層に転移が生じる臨界歪値 ８０１ 基板側から６層目のＩｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸
層 ８０２ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層 ８０３ Ｉｎ0.7Ｇａ0.3Ａｓ歪井戸層から受ける引っ張
り応力 ８０４ 障壁層に転位が生じる臨界歪値 ８０５ 基板側から５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ８０６ 基板側から５層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層の層
厚 ８０７ 基板側から９層目のＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ８０８ 基板側から９層目の障壁層までに蓄積される引
っ張り応力 ９０１ ＩｎＧａＡｓ歪井戸層 ９０２ 障壁層 ９０３ 歪吸収層 ９０４ 正孔のながれを示す矢印 ９０５ 障壁層 ９０６ 歪吸収層 ９０７ 歪吸収層９０６に波長組成１．１μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の流れを示す矢印 ９０８ 歪吸収層９０６に波長組成１．３μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた場合の正孔の流れを示す矢印
Claims (2)
- 【請求項１】化合物半導体基板と、前記化合物半導体基
板上に形成した、複数の量子井戸と歪吸収層からなる活
性層と、前記活性層に隣接したクラッド層を備えてお
り、前記活性層の各井戸層の格子定数が前記化合物半導
体基板の格子定数に比べて大きいか、もしくは小さく、
前記歪吸収層は前記障壁層と同一材料からなり、前記歪
吸収層は前記障壁層に蓄積される歪量が臨界値を越えな
いようになる場所に形成されており、その層厚は前記歪
吸収層内で格子定数が前記化合物半導体基板の格子定数
と一致するのに充分であることを特徴とする歪多重量子
井戸半導体レーザ。 - 【請求項２】歪吸収層のバンドギャップエネルギーが障
壁層のバンドギャップエネルギーに比べて小さくなって
いることを特徴とする請求項１記載の歪多重量子井戸半
導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207743A JPH0661570A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 歪多重量子井戸半導体レーザ |
| EP93112431A EP0582942B1 (en) | 1992-08-04 | 1993-08-03 | A strained multiple quantum well semiconductor laser and a method for producing the same |
| DE69300903T DE69300903T2 (de) | 1992-08-04 | 1993-08-03 | Mehrfach-Quantumwell-Halbleiterlaser mit verspanntem Gitter und Herstellungsverfahren. |
| US08/101,933 US5339325A (en) | 1992-08-04 | 1993-08-04 | Strained multiple quantum well semiconductor laser and a method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207743A JPH0661570A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 歪多重量子井戸半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661570A true JPH0661570A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16544804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207743A Pending JPH0661570A (ja) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | 歪多重量子井戸半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5339325A (ja) |
| EP (1) | EP0582942B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0661570A (ja) |
| DE (1) | DE69300903T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5726162A (en) * | 1990-09-21 | 1998-03-10 | Rohm And Haas Company | Dihydropyridazinones, pyridazinones and related compounds as fungicides |
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
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| WO1995015022A1 (fr) * | 1993-11-24 | 1995-06-01 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Element optique a semi-conducteur |
| JPH07170022A (ja) * | 1993-12-16 | 1995-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH07297485A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置，及びその製造方法 |
| DE69616237T2 (de) * | 1995-06-16 | 2002-07-11 | Uniphase Opto Holdings Inc | Halbleiter-laserdiode und deren herstellungsverfahren |
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| DE102007057708A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement |
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| JPH0529715A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Nec Kansai Ltd | 歪量子井戸構造半導体素子 |
| US5257276A (en) * | 1992-04-03 | 1993-10-26 | California Institute Of Technology | Strained layer InP/InGaAs quantum well laser |
-
1992
- 1992-08-04 JP JP4207743A patent/JPH0661570A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-03 EP EP93112431A patent/EP0582942B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-03 DE DE69300903T patent/DE69300903T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-04 US US08/101,933 patent/US5339325A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| WO2022137390A1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0582942B1 (en) | 1995-11-29 |
| DE69300903D1 (de) | 1996-01-11 |
| EP0582942A3 (en) | 1994-04-13 |
| DE69300903T2 (de) | 1996-05-15 |
| EP0582942A2 (en) | 1994-02-16 |
| US5339325A (en) | 1994-08-16 |
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