JPH07106687A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPH07106687A JPH07106687A JP24288493A JP24288493A JPH07106687A JP H07106687 A JPH07106687 A JP H07106687A JP 24288493 A JP24288493 A JP 24288493A JP 24288493 A JP24288493 A JP 24288493A JP H07106687 A JPH07106687 A JP H07106687A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流をブロックすると同時に静電容量を低減
させ高周波特性を向上させる電流ブロック構造を有する
半導体レ−ザを提供する。 【構成】 半導体レ−ザは、n−InGaAlPクラッ
ド層12と、MQW活性層14と、p−InGaAlP
クラッド層16と、ストライプ状に形成されたp−In
GaAlPクラッド層18と、アクセプタ濃度5×10
15cm-3のp−GaAs層201とドナ−濃度4×10
17cm-3のn−GaAs層202とからなるpn接合構
造の電流ブロック層20と、p−GaAsコンタクト層
21とを有する。
させ高周波特性を向上させる電流ブロック構造を有する
半導体レ−ザを提供する。 【構成】 半導体レ−ザは、n−InGaAlPクラッ
ド層12と、MQW活性層14と、p−InGaAlP
クラッド層16と、ストライプ状に形成されたp−In
GaAlPクラッド層18と、アクセプタ濃度5×10
15cm-3のp−GaAs層201とドナ−濃度4×10
17cm-3のn−GaAs層202とからなるpn接合構
造の電流ブロック層20と、p−GaAsコンタクト層
21とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理あ
るいは光計測などの光源として用いられている半導体レ
−ザ、特にInGaAlP系材料を用いた半導体レ−ザ
に関する。
るいは光計測などの光源として用いられている半導体レ
−ザ、特にInGaAlP系材料を用いた半導体レ−ザ
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、0.6μm帯に発振波長をもつI
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レ−ザが製品化
され、高密度光ディスク装置、レ−ザビ−ムプリンタ、
バ−コ−ドリ−ダ及び光計測等の光源として期待されて
いる。光情報処理速度の高速化及び光記録密度の高密度
化という点で、この系の半導体レ−ザには高出力化が要
求されている。また、光ディスクからの読み取りの際
に、低ノイズ化を図るために、400MHz以上の高周
波重畳した動作が必要である。
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レ−ザが製品化
され、高密度光ディスク装置、レ−ザビ−ムプリンタ、
バ−コ−ドリ−ダ及び光計測等の光源として期待されて
いる。光情報処理速度の高速化及び光記録密度の高密度
化という点で、この系の半導体レ−ザには高出力化が要
求されている。また、光ディスクからの読み取りの際
に、低ノイズ化を図るために、400MHz以上の高周
波重畳した動作が必要である。
【0003】しかし、高周波動作において、周波数が高
くなるにつれて半導体レ−ザの光出力は急激に低下す
る。この光出力の低下は半導体レ−ザの電流注入部に並
列に存在する静電容量に起因する。それゆえ、光出力の
低下は静電容量を低減することにより抑制できる。実際
には、実用上高周波動作における光出力は、直流動作時
の光出力の半分以上必要であるが、従来において200
MHz以下の周波数においてのみ達成されていた。
くなるにつれて半導体レ−ザの光出力は急激に低下す
る。この光出力の低下は半導体レ−ザの電流注入部に並
列に存在する静電容量に起因する。それゆえ、光出力の
低下は静電容量を低減することにより抑制できる。実際
には、実用上高周波動作における光出力は、直流動作時
の光出力の半分以上必要であるが、従来において200
MHz以下の周波数においてのみ達成されていた。
【0004】以下、従来の半導体レ−ザの素子構造を図
7を参照して説明する。同図(a)によれば、n−Ga
As基板111上にn−InGaAlPクラッド層11
2、InGaAlP光ガイド層113、MQW活性層1
14、InGaAlP光ガイド層115、p−InGa
AlPクラッド層116及びInGaP層117を順次
形成する。その上にp−InGaAlPクラッド層11
8とInGaP通電容易層119とをストライプ状に形
成する。InGaP層117上でp−InGaAlPク
ラッド層118の両側にn−GaAs電流ブロック層1
20を形成し、主面上にp−GaAsコンタクト層12
1を形成する。表面及び裏面にそれぞれ電極122,1
23を設ける。
7を参照して説明する。同図(a)によれば、n−Ga
As基板111上にn−InGaAlPクラッド層11
2、InGaAlP光ガイド層113、MQW活性層1
14、InGaAlP光ガイド層115、p−InGa
AlPクラッド層116及びInGaP層117を順次
形成する。その上にp−InGaAlPクラッド層11
8とInGaP通電容易層119とをストライプ状に形
成する。InGaP層117上でp−InGaAlPク
ラッド層118の両側にn−GaAs電流ブロック層1
20を形成し、主面上にp−GaAsコンタクト層12
1を形成する。表面及び裏面にそれぞれ電極122,1
23を設ける。
【0005】このように、n−GaAs電流ブロック層
120をp−GaAsコンタクト層121とp−InG
aAlPクラッド層116との間に挿入することによ
り、この部分で電流を遮断し、p−InGaAlPクラ
ッド層118のみに電流が流れるようにしている。
120をp−GaAsコンタクト層121とp−InG
aAlPクラッド層116との間に挿入することによ
り、この部分で電流を遮断し、p−InGaAlPクラ
ッド層118のみに電流が流れるようにしている。
【0006】同図(b)に電流ブロックの原理を示す。
MQW活性層114で発生した光はn−GaAs電流ブ
ロック層120で吸収されて、電子と正孔とを生じさせ
る。上記正孔は、n−GaAs電流ブロック層120と
p−InGaAlPクラッド層116との接合面に掛か
る電界により、p−InGaAlPクラッド層116側
へ流れ込む。この結果、上記電子はn−GaAs電流ブ
ロック層120に注入されたことになり、p−GaAs
コンタクト層121とn−GaAs電流ブロック層12
0の接合面に順バイアスが掛かり、トランジスタ動作を
起こして電流が流れ始める。
MQW活性層114で発生した光はn−GaAs電流ブ
ロック層120で吸収されて、電子と正孔とを生じさせ
る。上記正孔は、n−GaAs電流ブロック層120と
p−InGaAlPクラッド層116との接合面に掛か
る電界により、p−InGaAlPクラッド層116側
へ流れ込む。この結果、上記電子はn−GaAs電流ブ
ロック層120に注入されたことになり、p−GaAs
コンタクト層121とn−GaAs電流ブロック層12
0の接合面に順バイアスが掛かり、トランジスタ動作を
起こして電流が流れ始める。
【0007】このとき、p−GaAsコンタクト層12
2からn−GaAs電流ブロック層120に流入してき
た正孔は、多数のキャリアである光励起により注入され
た上記電子とn−GaAs電流ブロック層120中で再
結合を起こす。それにより、p−GaAsコンタクト層
121とn−GaAs電流ブロック層120との接合面
に順バイアスが掛らなくなる。従って、最初に僅かに電
流は流れるが、最終的には電流は流れず電流をブロック
することができる。
2からn−GaAs電流ブロック層120に流入してき
た正孔は、多数のキャリアである光励起により注入され
た上記電子とn−GaAs電流ブロック層120中で再
結合を起こす。それにより、p−GaAsコンタクト層
121とn−GaAs電流ブロック層120との接合面
に順バイアスが掛らなくなる。従って、最初に僅かに電
流は流れるが、最終的には電流は流れず電流をブロック
することができる。
【0008】ところで、このように電流をブロックする
には、n−GaAs電流ブロック層120のドナ−濃度
を高く設定するか若しくは層厚を厚く形成する必要があ
る。例えば、層厚を0.5〜1.0μm程度にするに
は、ドナ−濃度を4×1017cm-3以上に設定する必要
がある。しかし一方で、p−InGaAlPクラッド層
116のアクセプタ濃度は4×1017cm-3以上に設定
されているため、動作中逆バイアスが掛かっているn−
GaAs電流ブロック層120とp−InGaAlPク
ラッド層116との接合面に生じる空乏層は余り広がら
ない。このため、静電容量が大きくなり、動作信号が2
00MHz以上において光出力がおよそ半分に低下して
しまう。
には、n−GaAs電流ブロック層120のドナ−濃度
を高く設定するか若しくは層厚を厚く形成する必要があ
る。例えば、層厚を0.5〜1.0μm程度にするに
は、ドナ−濃度を4×1017cm-3以上に設定する必要
がある。しかし一方で、p−InGaAlPクラッド層
116のアクセプタ濃度は4×1017cm-3以上に設定
されているため、動作中逆バイアスが掛かっているn−
GaAs電流ブロック層120とp−InGaAlPク
ラッド層116との接合面に生じる空乏層は余り広がら
ない。このため、静電容量が大きくなり、動作信号が2
00MHz以上において光出力がおよそ半分に低下して
しまう。
【0009】逆に、静電容量を低減するため、n−Ga
As電流ブロック層120のドナ−濃度を低減すると、
p−GaAsコンタクト層121からn−GaAs電流
ブロック層120に流入する正孔は、再結合により十分
に消滅せずp−InGaAlPクラッド層116に流れ
込み、電流ブロック層の機能が失われる。
As電流ブロック層120のドナ−濃度を低減すると、
p−GaAsコンタクト層121からn−GaAs電流
ブロック層120に流入する正孔は、再結合により十分
に消滅せずp−InGaAlPクラッド層116に流れ
込み、電流ブロック層の機能が失われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、単一の
n−GaAsからなる電流ブロック構造を有する半導体
レ−ザにおいて、電流をブロックすることと静電容量を
少なくすることを同時に実現することは困難である。そ
のため、静電容量の値が大きく、動作信号が200MH
z以上では光出力が約半分になり、高周波特性が劣って
いる。
n−GaAsからなる電流ブロック構造を有する半導体
レ−ザにおいて、電流をブロックすることと静電容量を
少なくすることを同時に実現することは困難である。そ
のため、静電容量の値が大きく、動作信号が200MH
z以上では光出力が約半分になり、高周波特性が劣って
いる。
【0011】それ故に、本発明の目的は、電流をブロッ
クすると同時に静電容量を低減させ高周波特性を向上さ
せる電流ブロック構造を有する半導体レ−ザを提供する
ことである。
クすると同時に静電容量を低減させ高周波特性を向上さ
せる電流ブロック構造を有する半導体レ−ザを提供する
ことである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による一半導体レ
−ザは、GaAs基板と、上記GaAs基板上に順次設
けれたn−InGaAlPクラッド層、活性層及び第1
のp−InGaAlPクラッド層と、上記第1のp−I
nGaAlPクラッド層上にストライプ状に形成された
第2のp−InGaAlPクラッド層と、上記第1のp
−InGaAlPクラッド層上に上記第2のp−InG
aAlPクラッド層の両側に形成された電流ブロック層
と、上記第2のp−InGaAlPクラッド層及び上記
電流ブロック層上に形成されたp−GaAsコンタクト
層とを有し、上記電流ブロック層はp−GaAs層とn
−GaAs層とからなる少なくとも一組のpn接合構造
であり、少なくとも一方の不純物濃度は4×1016cm
-3以下である。
−ザは、GaAs基板と、上記GaAs基板上に順次設
けれたn−InGaAlPクラッド層、活性層及び第1
のp−InGaAlPクラッド層と、上記第1のp−I
nGaAlPクラッド層上にストライプ状に形成された
第2のp−InGaAlPクラッド層と、上記第1のp
−InGaAlPクラッド層上に上記第2のp−InG
aAlPクラッド層の両側に形成された電流ブロック層
と、上記第2のp−InGaAlPクラッド層及び上記
電流ブロック層上に形成されたp−GaAsコンタクト
層とを有し、上記電流ブロック層はp−GaAs層とn
−GaAs層とからなる少なくとも一組のpn接合構造
であり、少なくとも一方の不純物濃度は4×1016cm
-3以下である。
【0013】あるいは、上記電流ブロック層は、上記p
−GaAs層と4×1016cm-3以下の不純物濃度に設
定された上記n−GaAs層の両層と、上記n−GaA
s層上に形成され不純物濃度を1×1018cm-3以上と
する他のn−GaAs層とから構成される。
−GaAs層と4×1016cm-3以下の不純物濃度に設
定された上記n−GaAs層の両層と、上記n−GaA
s層上に形成され不純物濃度を1×1018cm-3以上と
する他のn−GaAs層とから構成される。
【0014】あるいは、上記電流ブロック層は、不純物
濃度を4×1016cm-3以下とする上記p−GaAs層
と、4×1016cm-3以下とするn−InGaAlP層
とから構成される。
濃度を4×1016cm-3以下とする上記p−GaAs層
と、4×1016cm-3以下とするn−InGaAlP層
とから構成される。
【0015】
【作用】上記半導体レ−ザによれば、上記電流ブロック
層は上記p−GaAs層と上記n−GaAs層とからな
るpn接合構造であり、上記半導体レ−ザに動作電圧を
加えると、上記p−GaAs層及び上記n−GaAs層
には逆バイアスがかかりその接合面に空乏層が生じる。
その上、上記p−GaAs層及び上記n−GaAs層の
いずれか一方は低濃度に形成されているため、上記空乏
層は大きく広がり静電容量を低減することが可能であ
る。また、上記p−GaAs層を0.5μm以上に形成
することにより、上記活性層からの光は上記n−GaA
s層に届かず上記n−GaAs層中で電子及び正孔は新
たに発生することはない。従って、上記p−GaAs層
または上記n−GaAs層の少なくとも一方を低濃度に
形成したとしても、電流をブロックすることが可能であ
る。
層は上記p−GaAs層と上記n−GaAs層とからな
るpn接合構造であり、上記半導体レ−ザに動作電圧を
加えると、上記p−GaAs層及び上記n−GaAs層
には逆バイアスがかかりその接合面に空乏層が生じる。
その上、上記p−GaAs層及び上記n−GaAs層の
いずれか一方は低濃度に形成されているため、上記空乏
層は大きく広がり静電容量を低減することが可能であ
る。また、上記p−GaAs層を0.5μm以上に形成
することにより、上記活性層からの光は上記n−GaA
s層に届かず上記n−GaAs層中で電子及び正孔は新
たに発生することはない。従って、上記p−GaAs層
または上記n−GaAs層の少なくとも一方を低濃度に
形成したとしても、電流をブロックすることが可能であ
る。
【0016】また、上記p−GaAs層と上記n−Ga
As層との両層を低濃度に形成すると、さらに空乏層幅
が広がり、静電容量をより低減できる。尚、上記p−G
aAs層が0.5μm以下の場合には、上記n−GaA
s層は非常に低濃度であるため、上記p−GaAsコン
タクト層から流入された正孔が上記n−GaAs層中で
再結合されずに上記p−GaAs層まで流れ込み、電流
ブロック効果がなくなる。それゆえ、上記n−GaAs
層と上記p−GaAsコンタクト層との間に高濃度な上
記他のn−GaAs層を形成する。
As層との両層を低濃度に形成すると、さらに空乏層幅
が広がり、静電容量をより低減できる。尚、上記p−G
aAs層が0.5μm以下の場合には、上記n−GaA
s層は非常に低濃度であるため、上記p−GaAsコン
タクト層から流入された正孔が上記n−GaAs層中で
再結合されずに上記p−GaAs層まで流れ込み、電流
ブロック効果がなくなる。それゆえ、上記n−GaAs
層と上記p−GaAsコンタクト層との間に高濃度な上
記他のn−GaAs層を形成する。
【0017】更にまた、上記電流ブロック層を上記p−
GaAs層と上記n−InGaAlP層とすることによ
り、上記p−GaAsコンタクト層と上記n−InGa
AlP層とはヘテロ接合となり、このヘテロ障壁により
上記p−GaAsコンタクト層からの正孔は上記n−I
nGaAlP層に流入できず、電流をブロックすること
ができる。また、上記p−GaAs層と上記n−InG
aAlP層とはいずれも低濃度であるため、それらのp
n接合面における空乏層の幅は広がり静電容量を低減で
きる。
GaAs層と上記n−InGaAlP層とすることによ
り、上記p−GaAsコンタクト層と上記n−InGa
AlP層とはヘテロ接合となり、このヘテロ障壁により
上記p−GaAsコンタクト層からの正孔は上記n−I
nGaAlP層に流入できず、電流をブロックすること
ができる。また、上記p−GaAs層と上記n−InG
aAlP層とはいずれも低濃度であるため、それらのp
n接合面における空乏層の幅は広がり静電容量を低減で
きる。
【0018】
【実施例】以下、本発明による一実施例を図面を参照し
て説明する。本発明による第1の実施例を図1より説明
する。半導体レ−ザは、n−GaAs基板11上に順次
設けられたn−InGaAlPクラッド層(厚さ1.0
μm)12、InGaAlP光ガイド層(厚さ0.5n
m)13、MQW活性層14、InGaAlP光ガイド
層(厚さ0.5nm)15、p−InGaAlPクラッ
ド層(厚さ0.2μm)16、InGaP層(厚さ5n
m)17と、該InGaP層(厚さ5nm)17上にス
トライプ状に形成されたp−InGaAlPクラッド層
18及びInGaP通電容易層(厚さ50nm)19
と、InGaP層17上かつp−InGaAlPクラッ
ド層の両側に形成された電流ブロック層20と、InG
aP通電容易層19及びn−GaAs層202上に形成
されたp−GaAsコンタクト層21と、該p−GaA
sコンタクト層21上に形成されたAuZn/Au電極
22と、n−GaAs基板11の裏面に形成されたAu
Ge/Au電極23とからなる。
て説明する。本発明による第1の実施例を図1より説明
する。半導体レ−ザは、n−GaAs基板11上に順次
設けられたn−InGaAlPクラッド層(厚さ1.0
μm)12、InGaAlP光ガイド層(厚さ0.5n
m)13、MQW活性層14、InGaAlP光ガイド
層(厚さ0.5nm)15、p−InGaAlPクラッ
ド層(厚さ0.2μm)16、InGaP層(厚さ5n
m)17と、該InGaP層(厚さ5nm)17上にス
トライプ状に形成されたp−InGaAlPクラッド層
18及びInGaP通電容易層(厚さ50nm)19
と、InGaP層17上かつp−InGaAlPクラッ
ド層の両側に形成された電流ブロック層20と、InG
aP通電容易層19及びn−GaAs層202上に形成
されたp−GaAsコンタクト層21と、該p−GaA
sコンタクト層21上に形成されたAuZn/Au電極
22と、n−GaAs基板11の裏面に形成されたAu
Ge/Au電極23とからなる。
【0019】但し、電流ブロック層20は、p−GaA
s層201とn−GaAs層202とからなるpn接合
構造である。p−GaAs層201はアクセプタ濃度を
5×1015cm-3,厚さを約1.0μm、n−GaAs
層202はドナ−濃度4×1017cm-3,厚さを約1.
0μmである。また、MQW活性層14は、In0.62G
a0.38P井戸層(厚さ6.5nm)とIn0.5(Ga0.5
Al0.5)0.5P障壁層(厚さ4nm)とを積層したもの
である。
s層201とn−GaAs層202とからなるpn接合
構造である。p−GaAs層201はアクセプタ濃度を
5×1015cm-3,厚さを約1.0μm、n−GaAs
層202はドナ−濃度4×1017cm-3,厚さを約1.
0μmである。また、MQW活性層14は、In0.62G
a0.38P井戸層(厚さ6.5nm)とIn0.5(Ga0.5
Al0.5)0.5P障壁層(厚さ4nm)とを積層したもの
である。
【0020】尚、これら各半導体層の組成比は以下の通
りである。符号12は、n−In0.5(Ga0.3A
l0.7)0.5Pであり、 符号13,15は、In
0.5(Ga0.5Al0.5)0.5Pであり、 符号16,1
8は、p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pであり、符
号17,19は、In0.5Ga0.5Pである。
りである。符号12は、n−In0.5(Ga0.3A
l0.7)0.5Pであり、 符号13,15は、In
0.5(Ga0.5Al0.5)0.5Pであり、 符号16,1
8は、p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pであり、符
号17,19は、In0.5Ga0.5Pである。
【0021】このように、本実施例では、p−InGa
AlPクラッド層16、InGaP層17、p−GaA
s層201とn−GaAs層202とのpn接合を有す
る電流ブロック層20、及びp−GaAsコンタクト層
21からなる電流ブロック構造を用いている。
AlPクラッド層16、InGaP層17、p−GaA
s層201とn−GaAs層202とのpn接合を有す
る電流ブロック層20、及びp−GaAsコンタクト層
21からなる電流ブロック構造を用いている。
【0022】以下、図2を参照して電流ブロックの動作
原理を説明する。半導体レ−ザ素子に動作電圧、つまり
p−GaAsコンタクト層21側がp−InGaAlP
クラッド層16よりも電圧が高くなるように(順バイア
ス)電圧を加えると、p−GaAs層201とn−Ga
As層202との接合面には逆バイアスの電圧がかか
る。p−GaAs層201はアクセプタ濃度を5×10
15cm-3に形成されており非常に低濃度であるため、半
導体レ−ザ素子に動作電圧が加わると、上記接合面に大
きな空乏層が生じる。その結果、静電容量を小さく抑え
ることが可能であり、動作電流の周波数が約700MH
zまで、直流動作時の半分の光出力が得られる。
原理を説明する。半導体レ−ザ素子に動作電圧、つまり
p−GaAsコンタクト層21側がp−InGaAlP
クラッド層16よりも電圧が高くなるように(順バイア
ス)電圧を加えると、p−GaAs層201とn−Ga
As層202との接合面には逆バイアスの電圧がかか
る。p−GaAs層201はアクセプタ濃度を5×10
15cm-3に形成されており非常に低濃度であるため、半
導体レ−ザ素子に動作電圧が加わると、上記接合面に大
きな空乏層が生じる。その結果、静電容量を小さく抑え
ることが可能であり、動作電流の周波数が約700MH
zまで、直流動作時の半分の光出力が得られる。
【0023】また、p−GaAs層201のアクセプタ
濃度及びn−GaAs層202のドナ−濃度を、それぞ
れ、図3に示す斜線部分の範囲において任意に設定する
ことにより、400MHz以上の高周波動作においても
直流動作時の半分の光出力を得ることができる。例え
ば、n−GaAs層202のドナ−濃度が4×1017c
m-3以上に設定されている場合は、p−GaAs層20
1のアクセプタ濃度を2×1016cm-3以下に設定され
る。また、n−GaAs層202のドナ−濃度が3×1
016cm-3以下に設定されている場合は、p−GaAs
層201のアクセプタ濃度を6×1016cm-3以下に設
定される。
濃度及びn−GaAs層202のドナ−濃度を、それぞ
れ、図3に示す斜線部分の範囲において任意に設定する
ことにより、400MHz以上の高周波動作においても
直流動作時の半分の光出力を得ることができる。例え
ば、n−GaAs層202のドナ−濃度が4×1017c
m-3以上に設定されている場合は、p−GaAs層20
1のアクセプタ濃度を2×1016cm-3以下に設定され
る。また、n−GaAs層202のドナ−濃度が3×1
016cm-3以下に設定されている場合は、p−GaAs
層201のアクセプタ濃度を6×1016cm-3以下に設
定される。
【0024】尚、n−GaAs層202のドナ−濃度が
1×1017cm-3以下の場合、少なくともn−GaAs
層202の厚さが0.7μm以上、若しくはp−GaA
s層201の厚さが0.5μm以上であることが望まし
い。また、GaAs層に低濃度のド−ピングは非常に困
難であるが、MOCVD法を用いてアンド−プ成長する
ことにより可能である。これはGaAs層が成長する際
に、炭素が取り込まれるためである。
1×1017cm-3以下の場合、少なくともn−GaAs
層202の厚さが0.7μm以上、若しくはp−GaA
s層201の厚さが0.5μm以上であることが望まし
い。また、GaAs層に低濃度のド−ピングは非常に困
難であるが、MOCVD法を用いてアンド−プ成長する
ことにより可能である。これはGaAs層が成長する際
に、炭素が取り込まれるためである。
【0025】本発明による第2の実施例を図4を用いて
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。電流ブロック層20は、p−GaAs層20
1、n−GaAs層203及びn−GaAs層204か
ら構成される。尚、p−GaAs層201は、第1の実
施例と同様に、アクセプタ濃度5×1015cm-3,厚さ
約1.0μmである。n−GaAs層203は、ドナ−
濃度3×1016cm-3以下、厚さ1.0μmである。n
−GaAs層204は、ドナ−濃度1×1018cm-3以
上、厚さ0.3μmである。
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。電流ブロック層20は、p−GaAs層20
1、n−GaAs層203及びn−GaAs層204か
ら構成される。尚、p−GaAs層201は、第1の実
施例と同様に、アクセプタ濃度5×1015cm-3,厚さ
約1.0μmである。n−GaAs層203は、ドナ−
濃度3×1016cm-3以下、厚さ1.0μmである。n
−GaAs層204は、ドナ−濃度1×1018cm-3以
上、厚さ0.3μmである。
【0026】本実施例では、p−GaAs層201とn
−GaAs層203との双方を低濃度に形成する。それ
により、第1の実施例と同じ動作電圧を半導体レ−ザ素
子に加えた際に、p−GaAs層201とn−GaAs
層203との接合面に生じる空乏層は更に広がる。その
結果、より静電容量を低減することができ、半導体レ−
ザ素子の高周波特性が向上され、約800MHzまで直
流動作時の半分の光出力を得ることができる。
−GaAs層203との双方を低濃度に形成する。それ
により、第1の実施例と同じ動作電圧を半導体レ−ザ素
子に加えた際に、p−GaAs層201とn−GaAs
層203との接合面に生じる空乏層は更に広がる。その
結果、より静電容量を低減することができ、半導体レ−
ザ素子の高周波特性が向上され、約800MHzまで直
流動作時の半分の光出力を得ることができる。
【0027】但し、n−GaAs層204は高濃度に形
成されている。なぜなら、p−GaAs層201とn−
GaAs層203とが共に極めて低濃度であるため、p
−GaAsコンタクト層21から流入してきた正孔がn
−GaAs層203及204の両層中にて再結合されず
p−GaAs層201にまで流れ込むのを防止するため
である。特に、p−GaAs層s201の層厚が0.5
μm以下の場合に有効である。
成されている。なぜなら、p−GaAs層201とn−
GaAs層203とが共に極めて低濃度であるため、p
−GaAsコンタクト層21から流入してきた正孔がn
−GaAs層203及204の両層中にて再結合されず
p−GaAs層201にまで流れ込むのを防止するため
である。特に、p−GaAs層s201の層厚が0.5
μm以下の場合に有効である。
【0028】本発明による第3の実施例を図5を用いて
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。電流ブロック層20としてp−GaAs層20
1とn−InGaAlP層205とを用いている。p−
GaAs層201は第1の実施例と同様に形成される。
n−InGaAlP層205は、組成比がIn0.5(G
a1-XAlX)0.5P,X≧0.5の範囲であり、例え
ば、In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pである。また、ド
ナ−濃度は4×1016cm-3以下であり、厚さは例えば
0.4μmである。
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。電流ブロック層20としてp−GaAs層20
1とn−InGaAlP層205とを用いている。p−
GaAs層201は第1の実施例と同様に形成される。
n−InGaAlP層205は、組成比がIn0.5(G
a1-XAlX)0.5P,X≧0.5の範囲であり、例え
ば、In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pである。また、ド
ナ−濃度は4×1016cm-3以下であり、厚さは例えば
0.4μmである。
【0029】このような電流ブロック層20では、同図
(b)に示すように、p−GaAsコンタクト層21と
n−InGaAlP層205との接合面には大きなヘテ
ロ障壁が存在するため、p−GaAsコンタクト層21
から流入される正孔は上記ヘテロ障壁に遮断されて、n
−InGaAlP層205には流入されず、電流がブロ
ックされる。
(b)に示すように、p−GaAsコンタクト層21と
n−InGaAlP層205との接合面には大きなヘテ
ロ障壁が存在するため、p−GaAsコンタクト層21
から流入される正孔は上記ヘテロ障壁に遮断されて、n
−InGaAlP層205には流入されず、電流がブロ
ックされる。
【0030】尚、n−InGaAlP層205を低ドナ
−濃度(1×1016以下)とするためには、MOCVD
法を用いてアンド−プ成長して形成される。この方法を
用いると、Alを含む混晶層には酸素が成長中に取り込
まれるため、安定してドナ−濃度が1×1016cm-3以
下の半導体層を得ることが可能である。
−濃度(1×1016以下)とするためには、MOCVD
法を用いてアンド−プ成長して形成される。この方法を
用いると、Alを含む混晶層には酸素が成長中に取り込
まれるため、安定してドナ−濃度が1×1016cm-3以
下の半導体層を得ることが可能である。
【0031】このような電流ブロック層20であると、
p−GaAs層201及びn−InGaAlP層205
を低濃度に設定することができると共に、p−GaAs
コンタクト層21との接合面に第2の実施例のような高
濃度の半導体層を形成する必要もない。本実施例では、
第2の実施例と同程度に静電容量を低減することがで
き、高周波特性を改善することができる。また、第2の
実施例に比べて層厚を薄くすることができるので、半導
体レ−ザ素子を形成する際に、表面の平坦性が向上さ
れ、素子抵抗を低く抑えることができる。
p−GaAs層201及びn−InGaAlP層205
を低濃度に設定することができると共に、p−GaAs
コンタクト層21との接合面に第2の実施例のような高
濃度の半導体層を形成する必要もない。本実施例では、
第2の実施例と同程度に静電容量を低減することがで
き、高周波特性を改善することができる。また、第2の
実施例に比べて層厚を薄くすることができるので、半導
体レ−ザ素子を形成する際に、表面の平坦性が向上さ
れ、素子抵抗を低く抑えることができる。
【0032】本発明による第4の実施例を図6を用いて
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。同図(a)によれば、本実施例では、第1の実
施例で設けているInGaP層17を設けず、第1の実
施例におけるp−InGaAlPクラッド層16、18
の両層とに相当するp−InGaAlPクラッド層16
´を形成する。それにより、電流ブロック層20はp−
GaAsコンタクト層21とp−InGaAlPクラッ
ド層16´との間に直接配置される。
説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみを説
明する。同図(a)によれば、本実施例では、第1の実
施例で設けているInGaP層17を設けず、第1の実
施例におけるp−InGaAlPクラッド層16、18
の両層とに相当するp−InGaAlPクラッド層16
´を形成する。それにより、電流ブロック層20はp−
GaAsコンタクト層21とp−InGaAlPクラッ
ド層16´との間に直接配置される。
【0033】本構造では、同図(b)に示される様に、
p−GaAs層201とp−InGaAlPクラッド層
16´との接合面にヘテロ障壁が存在するため、第1の
実施例に対し、ストライプ状のP−InGaAlPクラ
ッド層16´(図1ではP−InGaAlPクラッド層
18に相当部分)の側面を通りP−GaAs層201に
抜けて、P−InGaAlPクラッド層16´(図1で
はP−InGaAlPクラッド層16に相当部分)に流
入するリ−ク電流をも遮断することができるので、更に
動作電流を低減できる。また、仮に電流ブロック層20
で十分電流ブロックできななくても、このヘテロ障壁に
より完全に電流をブロックできる。尚、第2の実施例及
び第3の実施例においても、本実施例と同様に、InG
aP層17を設けず、p−InGaAlP層16´とす
れば、更に動作電流が低減可能である。
p−GaAs層201とp−InGaAlPクラッド層
16´との接合面にヘテロ障壁が存在するため、第1の
実施例に対し、ストライプ状のP−InGaAlPクラ
ッド層16´(図1ではP−InGaAlPクラッド層
18に相当部分)の側面を通りP−GaAs層201に
抜けて、P−InGaAlPクラッド層16´(図1で
はP−InGaAlPクラッド層16に相当部分)に流
入するリ−ク電流をも遮断することができるので、更に
動作電流を低減できる。また、仮に電流ブロック層20
で十分電流ブロックできななくても、このヘテロ障壁に
より完全に電流をブロックできる。尚、第2の実施例及
び第3の実施例においても、本実施例と同様に、InG
aP層17を設けず、p−InGaAlP層16´とす
れば、更に動作電流が低減可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、電流ブロック構造にか
かる静電容量を大幅に低減することができ、高周波特性
が大きく改善される。400MHz以上の高周波動作に
おいても、直流動作時の半分の光出力を得ることが可能
である。
かる静電容量を大幅に低減することができ、高周波特性
が大きく改善される。400MHz以上の高周波動作に
おいても、直流動作時の半分の光出力を得ることが可能
である。
【図1】本発明による第1の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図である。
子構造を示す断面図である。
【図2】第1の実施例における電流ブロック層での電流
ブロックの原理を示すバンド図である。
ブロックの原理を示すバンド図である。
【図3】電流ブロック層を構成するn型半導体層のドナ
−濃度とp型半導体層のアクセプタ濃度との関係を示す
グラフ図である。
−濃度とp型半導体層のアクセプタ濃度との関係を示す
グラフ図である。
【図4】本発明による第2の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図である。
子構造を示す断面図である。
【図5】本発明による第3の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図(a)と電流ブロック層での電流ブ
ロックの原理を示すバンド図(b)である。
子構造を示す断面図(a)と電流ブロック層での電流ブ
ロックの原理を示すバンド図(b)である。
【図6】本発明による第4の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図(a)と電流ブロック層での電流ブ
ロックの原理を示すバンド図(b)である。
子構造を示す断面図(a)と電流ブロック層での電流ブ
ロックの原理を示すバンド図(b)である。
【図7】従来の半導体レ−ザの素子構造を示す断面図
(a)と電流ブロック層での電流ブロックの原理を示す
バンド図(b)である。
(a)と電流ブロック層での電流ブロックの原理を示す
バンド図(b)である。
11…n−GaAs基板 12…n−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pクラッド層
13,15…In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5
P光ガイド層 14…MQW活性層 16,18…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pクラ
ッド層 17…In0.5Ga0.5P層、19…In0.5
Ga0.5P通電容易層 20…電流ブロック層 201…p−GaAs層、202…n−GaAs層、2
03…n−GaAs層 204…n−GaAs層、20
5…n−InGaAlP層 21…
p−GaAsコンタクト層 22…AuZn/Au電極、23…AuGe/Au電極
13,15…In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5
P光ガイド層 14…MQW活性層 16,18…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pクラ
ッド層 17…In0.5Ga0.5P層、19…In0.5
Ga0.5P通電容易層 20…電流ブロック層 201…p−GaAs層、202…n−GaAs層、2
03…n−GaAs層 204…n−GaAs層、20
5…n−InGaAlP層 21…
p−GaAsコンタクト層 22…AuZn/Au電極、23…AuGe/Au電極
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に順次形成された第1のク
ラッド層と活性層と第2のクラッド層と、上記第2のク
ラッド層上にストライプ状に形成された第3のクラッド
層と、上記第2のクラッド層上かつ上記第3のクラッド
層の両側に形成された電流阻止層とを含む半導体レ−ザ
であって、 上記電流阻止層は、p型半導体層とn型半導体層からな
る少なくとも一つの接合構造を有しており、上記p型半
導体層または上記n型半導体層の少なくとも一方の不純
物濃度が4×1016cm-3以下であることを特徴とする
半導体レ−ザ。 - 【請求項2】 上記p型半導体層及び上記n型半導体層
それぞれの不純物濃度が4×1016cm-3以下であり、
上記n型半導体層の界面のうち上記p型半導体層との接
合面の反対側の界面に不純物濃度を1×1018cm-3以
上とする高濃度n型半導体層が設けれていることを特徴
とする請求項1記載の半導体レ−ザ。 - 【請求項3】 上記p型半導体層はGaAsからなり、
上記n型半導体層はIn0.5(Ga1-XAlX)0.5P(X
≧0.5)からなることを特徴とする請求項1記載の半
導体レ−ザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24288493A JPH07106687A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24288493A JPH07106687A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07106687A true JPH07106687A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17095671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24288493A Pending JPH07106687A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07106687A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005026493A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子 |
US7072371B2 (en) | 2001-08-13 | 2006-07-04 | Rohm Co., Ltd. | Ridge-type semiconductor laser element fabrication method |
JP2011249767A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 光半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24288493A patent/JPH07106687A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7072371B2 (en) | 2001-08-13 | 2006-07-04 | Rohm Co., Ltd. | Ridge-type semiconductor laser element fabrication method |
JP2005026493A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子 |
JP2011249767A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 光半導体装置の製造方法 |
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