JPH07154023A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH07154023A JPH07154023A JP29712893A JP29712893A JPH07154023A JP H07154023 A JPH07154023 A JP H07154023A JP 29712893 A JP29712893 A JP 29712893A JP 29712893 A JP29712893 A JP 29712893A JP H07154023 A JPH07154023 A JP H07154023A
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- Japan
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- gaas
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32358—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers containing very small amounts, usually less than 1%, of an additional III or V compound to decrease the bandgap strongly in a non-linear way by the bowing effect
- H01S5/32366—(In)GaAs with small amount of N
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光通信用の半導体レーザ装置に関
し、民生用の光通信光源としての半導体レーザ素子を提
案する。 【構成】 半導体レーザ１の基板２がＧａＡｓ、且つ、
活性層３がＧａＩｎＡｓＮにて構成される。
し、民生用の光通信光源としての半導体レーザ素子を提
案する。 【構成】 半導体レーザ１の基板２がＧａＡｓ、且つ、
活性層３がＧａＩｎＡｓＮにて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用の半導体レー
ザ装置の製造方法に関する。光ファイバを用いた光通信
はデータ通信量を大きくでき、幹線網として広く用いら
れているが、デジタル情報処理技術の向上により、次世
代個人レベルでの光通信網も期待されるようになってき
た。
ザ装置の製造方法に関する。光ファイバを用いた光通信
はデータ通信量を大きくでき、幹線網として広く用いら
れているが、デジタル情報処理技術の向上により、次世
代個人レベルでの光通信網も期待されるようになってき
た。
【０００２】本発明は、民生用の光通信光源としての半
導体レーザ素子を提案する。
導体レーザ素子を提案する。
【０００３】
【従来の技術】従来から光通信用の半導体レーザ素子
は、ＩｎＰを基板とするＩｎＧａＡｓＰ系の材料で構成
されており、発光波長は１．５５μｍや１．３μｍで行
われていた。
は、ＩｎＰを基板とするＩｎＧａＡｓＰ系の材料で構成
されており、発光波長は１．５５μｍや１．３μｍで行
われていた。
【０００４】これは、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系
のレーザの寿命特性が非常に優れていることや、石英フ
ァイバの光ロスや、波長分散が最低になるためである。
この光通信網を民生用に広げるためには、光ロスの少な
い波長（１．３μｍ）と、高温での特性劣化が少ない
（高特性温度）ことが必要である。
のレーザの寿命特性が非常に優れていることや、石英フ
ァイバの光ロスや、波長分散が最低になるためである。
この光通信網を民生用に広げるためには、光ロスの少な
い波長（１．３μｍ）と、高温での特性劣化が少ない
（高特性温度）ことが必要である。
【０００５】しかしながら、高特性温度を従来のＩｎＰ
を基板とするＩｎＧａＡｓＰ系の材料に用いて達成する
ことは困難であるため、高特性温度の得られるＧａＡｓ
基板上の歪みＧａＩｎＡｓで達成しようと試みられてい
る。
を基板とするＩｎＧａＡｓＰ系の材料に用いて達成する
ことは困難であるため、高特性温度の得られるＧａＡｓ
基板上の歪みＧａＩｎＡｓで達成しようと試みられてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＡｓ基板上の歪Ｇ
ａＩｎＡｓの長波長化は、圧縮歪み量の増大によって達
成されるが、この材料系では、その限界歪量が約２％程
度のところにあるため、転位の入らない長波長化の限界
は１．１μｍ程度までであり、目標である１．３μｍま
での長波長化が困難であった。
ａＩｎＡｓの長波長化は、圧縮歪み量の増大によって達
成されるが、この材料系では、その限界歪量が約２％程
度のところにあるため、転位の入らない長波長化の限界
は１．１μｍ程度までであり、目標である１．３μｍま
での長波長化が困難であった。
【０００７】活性層にさらに長波長の材料との混晶を考
えれば、バンドギャップは小さくなりうる。しかし、Ｇ
ａＡｓよりもバンドギャップが小さいＩｎＰ、ＩｎＡ
ｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂなどはいずれもＧａＡｓよりも
格子定数が大きいため、それらとの混晶によりバンドギ
ャップを小さくしようとすると必ず圧縮歪量の増大をと
もなう。
えれば、バンドギャップは小さくなりうる。しかし、Ｇ
ａＡｓよりもバンドギャップが小さいＩｎＰ、ＩｎＡ
ｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂなどはいずれもＧａＡｓよりも
格子定数が大きいため、それらとの混晶によりバンドギ
ャップを小さくしようとすると必ず圧縮歪量の増大をと
もなう。
【０００８】したがって、混晶化によってバンドギャッ
プを小さくし、且つ、歪量を増大させないような材料が
要求されていた。本発明では、民生用の光通信光源とし
ての半導体レーザ素子の開発を目的とする。
プを小さくし、且つ、歪量を増大させないような材料が
要求されていた。本発明では、民生用の光通信光源とし
ての半導体レーザ素子の開発を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において、１は半導体レーザ素子、２は化
合物半導体基板、３は活性層、４は下部クラッド層、５
は上部クラッド層、６は電流ブロック層、７はコンタク
ト層、８はｐ側電極、９はｎ側電極である。
図である。図において、１は半導体レーザ素子、２は化
合物半導体基板、３は活性層、４は下部クラッド層、５
は上部クラッド層、６は電流ブロック層、７はコンタク
ト層、８はｐ側電極、９はｎ側電極である。
【００１０】本発明では、化合物半導体基板２としてＧ
ａＡｓ基板を用い、活性層３としての歪ＩｎＧａＡｓ層
に窒素を混入させ、圧縮歪量を増やさないようにバンド
ギャップを小さくすることを特徴とする。
ａＡｓ基板を用い、活性層３としての歪ＩｎＧａＡｓ層
に窒素を混入させ、圧縮歪量を増やさないようにバンド
ギャップを小さくすることを特徴とする。
【００１１】すなわち、本発明の目的は、図１に示すよ
うに、半導体レーザ素子１の基板２がＧａＡｓであり、
且つ活性層３がＧａＩｎＡｓＮにて構成されてなること
により、また、活性層３のＧａＩｎＡｓＮのＡｓＮ中の
Ｎ組成比が０．５％以上であることにより達成される。
うに、半導体レーザ素子１の基板２がＧａＡｓであり、
且つ活性層３がＧａＩｎＡｓＮにて構成されてなること
により、また、活性層３のＧａＩｎＡｓＮのＡｓＮ中の
Ｎ組成比が０．５％以上であることにより達成される。
【００１２】
【作用】窒素系の混晶は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ等が
あるが、いずれもＧａＡｓと比較すると非常にバンドギ
ャップが大きく、且つ、原子間のボンド長が小さい材料
系である。
あるが、いずれもＧａＡｓと比較すると非常にバンドギ
ャップが大きく、且つ、原子間のボンド長が小さい材料
系である。
【００１３】従って、これらの材料とＧａＡｓやＩｎＡ
ｓとを混晶化させると、ＧａＡｓ基板に対して引張歪が
かかることになる。バンドギャップについても、ＧａＡ
ｓやＩｎＡｓよりも大きくなると考えられそうである
が、最近の学会報告（第１２回混晶エレクトロニクスシ
ンポジウム論文集ＩＶ−１０（３３７頁）、ＩＶ−１１
（３４１頁）によってＧａＡｓＮや、ＧａＰＮはＮ混入
によって、逆にバンドギャップが小さくなっている。
ｓとを混晶化させると、ＧａＡｓ基板に対して引張歪が
かかることになる。バンドギャップについても、ＧａＡ
ｓやＩｎＡｓよりも大きくなると考えられそうである
が、最近の学会報告（第１２回混晶エレクトロニクスシ
ンポジウム論文集ＩＶ−１０（３３７頁）、ＩＶ−１１
（３４１頁）によってＧａＡｓＮや、ＧａＰＮはＮ混入
によって、逆にバンドギャップが小さくなっている。
【００１４】これは、Ｎ原子の大きさがＡｓ原子等の大
きさと大きく異なるため、混晶化のボーイングが非常に
大きくなってしまうことによると考えられている。これ
により、ＩｎＧａＡｓとＮとの混晶は引張歪を与えて圧
縮歪を緩和し、バンドギャップを小さくできるという利
点を有する。
きさと大きく異なるため、混晶化のボーイングが非常に
大きくなってしまうことによると考えられている。これ
により、ＩｎＧａＡｓとＮとの混晶は引張歪を与えて圧
縮歪を緩和し、バンドギャップを小さくできるという利
点を有する。
【００１５】したがって、Ｎとの混晶化によって歪Ｇａ
ＩｎＡｓＮの圧縮歪量が２％を越えない状態で、波長
１．３μｍを得ることができる。
ＩｎＡｓＮの圧縮歪量が２％を越えない状態で、波長
１．３μｍを得ることができる。
【００１６】
【実施例】図２は本発明の一実施例の工程順模式断面図
である。図において、10は半導体レーザ素子、11はｎ型
ＧａＡｓ基板、12はSiドープＧａＡｓバッファ層、13は
ＳｉドープＧａＩｎＰｎ側クラッド層、14はアンドープ
のＧａＩｎＡｓＰの第１ｎ側ガイド層、15はアンドープ
のＧａＡｓ第２ｎ側ガイド層、16はアンドープのＧａＩ
ｎＡｓＮ活性層、17はアンドープのＧａＡｓ第２ｐ側ガ
イド層、18はアンドープのＧａＩｎＡｓＰ第１ｐ側ガイ
ド層、19はＺｎドープＧａＩｎＰｐ側クラッド層、20は
ＳｉドープＧａＡｓコンタクト層、21はSiO2膜、22はメ
サストライプ構造、23はＳｉドープ電流ブロック層、24
はＺｎドープＧａＡｓコンタクト層、25はｐ側電極、26
はｎ側電極である。
である。図において、10は半導体レーザ素子、11はｎ型
ＧａＡｓ基板、12はSiドープＧａＡｓバッファ層、13は
ＳｉドープＧａＩｎＰｎ側クラッド層、14はアンドープ
のＧａＩｎＡｓＰの第１ｎ側ガイド層、15はアンドープ
のＧａＡｓ第２ｎ側ガイド層、16はアンドープのＧａＩ
ｎＡｓＮ活性層、17はアンドープのＧａＡｓ第２ｐ側ガ
イド層、18はアンドープのＧａＩｎＡｓＰ第１ｐ側ガイ
ド層、19はＺｎドープＧａＩｎＰｐ側クラッド層、20は
ＳｉドープＧａＡｓコンタクト層、21はSiO2膜、22はメ
サストライプ構造、23はＳｉドープ電流ブロック層、24
はＺｎドープＧａＡｓコンタクト層、25はｐ側電極、26
はｎ側電極である。
【００１７】化合物半導体基板への化合物半導体各層の
成長は全てＭＯＶＰＥ法で行うことが可能である。Ｇ
ａ、Ｉｎについては有機金属、Ａｓ、Ｐについてはアル
シン、フォスフィン、または有機Ｖ族などが材料として
考えられる。
成長は全てＭＯＶＰＥ法で行うことが可能である。Ｇ
ａ、Ｉｎについては有機金属、Ａｓ、Ｐについてはアル
シン、フォスフィン、または有機Ｖ族などが材料として
考えられる。
【００１８】図２に本発明の構造を有する半導体レーザ
の製作過程を工程順模式断面図にて示す。図２により本
発明の半導体レーザの製作手順について述べる。
の製作過程を工程順模式断面図にて示す。図２により本
発明の半導体レーザの製作手順について述べる。
【００１９】先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板11上にＭＯＶＰＥ
法により、SiドープＧａＡｓバッファ層12を１μｍ、Ｓ
ｉドープＧａＩｎＰのｎ側クラッド層13を２μｍ、アン
ドープのＧａＩｎＡｓＰの第１ｎ側ガイド層14を０．２
μｍ、アンドープＧａＡｓ第２ｎ側ガイド層15を０．１
μｍ、アンドープＧａＩｎＡｓＮ活性層16を０．１μｍ
（Ｇａ組成０．７４、Ｎ組成０．０１、歪１．９％、Ｐ
Ｌ波長１．３μｍ）、アンドープＧａＡｓ第２ｐ側ガイ
ド層17を０．１μｍ、アンドープＧａＩｎＡｓＰ第１ｐ
側ガイド層18を０．２μｍ、ＺｎドープＧａＩｎＰｐ側
クラッド層19を０．１μｍ、ＳｉドープＧａＡｓコンタ
クト層20を１μｍの厚さにそれぞれを順次積層して連続
的に成長した。
法により、SiドープＧａＡｓバッファ層12を１μｍ、Ｓ
ｉドープＧａＩｎＰのｎ側クラッド層13を２μｍ、アン
ドープのＧａＩｎＡｓＰの第１ｎ側ガイド層14を０．２
μｍ、アンドープＧａＡｓ第２ｎ側ガイド層15を０．１
μｍ、アンドープＧａＩｎＡｓＮ活性層16を０．１μｍ
（Ｇａ組成０．７４、Ｎ組成０．０１、歪１．９％、Ｐ
Ｌ波長１．３μｍ）、アンドープＧａＡｓ第２ｐ側ガイ
ド層17を０．１μｍ、アンドープＧａＩｎＡｓＰ第１ｐ
側ガイド層18を０．２μｍ、ＺｎドープＧａＩｎＰｐ側
クラッド層19を０．１μｍ、ＳｉドープＧａＡｓコンタ
クト層20を１μｍの厚さにそれぞれを順次積層して連続
的に成長した。
【００２０】成長温度は６５０℃、Ｎ材料はジメチルヒ
ドラジンである。本発明の第２、第３の実施例を図２〜
図４に示す。次に、コンタクト層20の上にSiO2膜21をマ
スクとして上部クラッド層19をメサストライプ構造22に
エッチング形成する。
ドラジンである。本発明の第２、第３の実施例を図２〜
図４に示す。次に、コンタクト層20の上にSiO2膜21をマ
スクとして上部クラッド層19をメサストライプ構造22に
エッチング形成する。
【００２１】次に、ＭＯＶＰＥ法によりＳｉドープＧａ
Ａｓ電流ブロック層23を選択成長し、SiO2膜21のマスク
を除去し、ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層24を成長す
る。そして、最後に、ｐ側電極25とｎ側電極26とを形成
し、ストライプに直角に劈開し、ｐサイドダウンでヒー
トシンクにボンディングする。
Ａｓ電流ブロック層23を選択成長し、SiO2膜21のマスク
を除去し、ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層24を成長す
る。そして、最後に、ｐ側電極25とｎ側電極26とを形成
し、ストライプに直角に劈開し、ｐサイドダウンでヒー
トシンクにボンディングする。
【００２２】これにより本発明の半導体レーザ素子10が
出来上がる。
出来上がる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成長層の圧縮歪ＧａＩｎＡｓにＮを混入させることによ
って、ＧａＡｓ基板上に転位がない状態で発光波長１．
３μｍの半導体レーザ素子を作成でき、ＩｎＰ基板上の
レーザと比較すると高特性温度を達成している。
成長層の圧縮歪ＧａＩｎＡｓにＮを混入させることによ
って、ＧａＡｓ基板上に転位がない状態で発光波長１．
３μｍの半導体レーザ素子を作成でき、ＩｎＰ基板上の
レーザと比較すると高特性温度を達成している。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の一実施例の工程順模式断面図
１ 半導体レーザ素子 ２ 化合物半導体基板 ３ 活性層 ４ 下部クラッド層 ５ 上部クラッド層 ６ 電流ブロック層 ７ コンタクト層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 11 ｎ型ＧａＡｓ基板 12 SiドープＧａＡｓバッファ層 13 ＳｉドープＧａＩｎＰｎ側クラッド層 14 ＧａＩｎＡｓＰの第１ｎ側ガイド層 15 ＧａＡｓ第２ｎ側ガイド層 16 ＧａＩｎＡｓＮ活性層 17 ＧａＡｓ第２ｐ側ガイド層 18 ＧａＩｎＡｓＰ第１ｐ側ガイド層 19 ＺｎドープＧａＩｎＰｐ側クラッド層 20 ＳｉドープＧａＡｓコンタクト層 21 SiO2膜 22 メサストライプ構造 23 Ｓｉドープ電流ブロック層 24 ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層 25 ｐ側電極 26 ｎ側電極
Claims (2)
- 【請求項１】 基板(2) がＧａＡｓであり、且つ活性層
(3) がＧａＩｎＡｓＮにて構成されてなることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記活性層(3) のＧａＩｎＡｓＮのＡｓＮ
中のＮ組成比が０．５％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装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29712893A JPH07154023A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29712893A JPH07154023A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154023A true JPH07154023A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17842576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29712893A Withdrawn JPH07154023A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07154023A (ja) |
Cited By (19)
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|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-11-29 JP JP29712893A patent/JPH07154023A/ja not_active Withdrawn
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