JPH0722701A - Semiconductor laser element - Google Patents
Semiconductor laser elementInfo
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- JPH0722701A JPH0722701A JP16718893A JP16718893A JPH0722701A JP H0722701 A JPH0722701 A JP H0722701A JP 16718893 A JP16718893 A JP 16718893A JP 16718893 A JP16718893 A JP 16718893A JP H0722701 A JPH0722701 A JP H0722701A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、赤色の光を出すAlG
aInP系半導体レーザ素子に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention is AlG which emits red light.
The present invention relates to an aInP-based semiconductor laser device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液相成長法、分子線エピタキシー
法および有機金属気相成長法等の結晶成長技術の発達に
より、III−V族半導体から構成される半導体レーザ素子
が実用化されている。このような半導体レーザ素子は、
光データ処理、光通信、その他の分野で広く利用されて
いるが、消費電力の低下、高出力化、短波長化、低雑音
化等の高性能化が望まれている。特に、光ディスク等の
記録密度向上やHe−Neレーザの代替を目的とした半
導体レーザ素子の短波長化については注目されており、
近年、GaAs基板に格子整合したAlGaInP系結
晶を用いて実用化されている。しかし、さらに高性能化
のための研究が盛んに行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor laser devices composed of III-V semiconductors have been put into practical use due to the development of crystal growth techniques such as liquid phase epitaxy, molecular beam epitaxy and organometallic vapor phase epitaxy. . Such a semiconductor laser device is
It is widely used in optical data processing, optical communication, and other fields, but there is a demand for higher performance such as lower power consumption, higher output, shorter wavelength, and lower noise. In particular, attention has been paid to shortening the wavelength of a semiconductor laser element for the purpose of improving the recording density of an optical disc or the like or replacing a He—Ne laser.
In recent years, it has been put to practical use by using an AlGaInP-based crystal lattice-matched with a GaAs substrate. However, research for higher performance has been actively conducted.
【0003】AlGaInP系半導体レーザ素子におい
ては、一般に、n型GaAs基板上にAlGaInP系
ダブルヘテロ構造の発光部が形成され、発光部と電極と
の間にp型のGaAsコンタクト層が設けられる。Ga
Asコンタクト層が形成される理由は、AlGaInP
系結晶と電極金属との間に、良好なオーミック接触が得
られないからである。しかし、この場合、AlGaIn
Pクラッド層の直上にGaAsコンタクト層を設けた構
造では、素子抵抗が非常に高くなってしまう。これは、
AlGaInP層とGaAs層とのヘテロ界面における
価電子帯のバンド不連続が大きいので、正孔に対するポ
テンシャル障壁が生じるからである。このような素子抵
抗の増大は素子駆動時の発熱を誘引し、半導体レーザ素
子の信頼性に悪影響を及ぼす。従来、この素子抵抗を低
減する為に、AlGaInPクラッド層とGaAsコン
タクト層との間にGawIn1ーwP層(w=0.5)を設
けたり、AlGaInP層のAl組成比をクラッド層側
からコンタクト層側に向かって徐々に減少させた層を設
けたり、各層のp型キャリア濃度を上昇させた構造が用
いられている。また、さらに素子抵抗を低減するため
に、図3に示すような半導体レーザ素子が考案されてい
る。In an AlGaInP-based semiconductor laser device, a light-emitting portion having an AlGaInP-based double hetero structure is generally formed on an n-type GaAs substrate, and a p-type GaAs contact layer is provided between the light-emitting portion and an electrode. Ga
The reason for forming the As contact layer is that AlGaInP
This is because good ohmic contact cannot be obtained between the system crystal and the electrode metal. However, in this case, AlGaIn
In the structure in which the GaAs contact layer is provided directly on the P clad layer, the device resistance becomes extremely high. this is,
This is because the band discontinuity in the valence band at the hetero interface between the AlGaInP layer and the GaAs layer is large, so that a potential barrier for holes is generated. Such an increase in element resistance induces heat generation during element driving, which adversely affects the reliability of the semiconductor laser element. Conventionally, in order to reduce the device resistance, a Ga w In 1 -w P layer (w = 0.5) is provided between the AlGaInP clad layer and the GaAs contact layer, or the Al composition ratio of the AlGaInP layer is changed to the clad layer. A structure is provided in which layers are gradually reduced from the side toward the contact layer side or the p-type carrier concentration of each layer is increased. Further, in order to further reduce the element resistance, a semiconductor laser element as shown in FIG. 3 has been devised.
【0004】この半導体レーザ素子は、n型GaAsバ
ッファ層2が形成されたn型GaAs基板1の上に、n
型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P第1クラッド層3
1、Ga0.51In0.49P活性層32およびp型(Al
0.7Ga0.3)0.51In0.49P第2クラッド層33からな
る発光用積層部が形成されている。第2クラッド層33
の中程より上の部分は約5μm幅のメサストライプ形状
となっており、その上にp型Ga0.51In0.49P層3
4、p型AlGaAs層35およびp型GaAsコンタ
クト層36が形成されている。また、メサストライプの
外側の第2クラッド層34上部分には、n型GaAs電
流狭さく層37が形成されている。さらに、コンタクト
層36および電流狭さく層37の上には、p型GaAs
層38が形成されている。また、基板1の半導体層成長
面とは反対側の表面にはn側電極3が設けられ、p型G
aAs層38の上には、p側電極4が設けられている。This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 on which an n-type GaAs buffer layer 2 is formed.
Type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.51 In 0.49 P first cladding layer 3
1, Ga 0.51 In 0.49 P active layer 32 and p-type (Al
0.7 Ga 0.3 ) 0.51 In 0.49 P The light emitting laminated portion including the second cladding layer 33 is formed. Second cladding layer 33
The portion above the middle has a mesa stripe shape with a width of about 5 μm, on which the p-type Ga 0.51 In 0.49 P layer 3 is formed.
4, a p-type AlGaAs layer 35 and a p-type GaAs contact layer 36 are formed. An n-type GaAs current blocking layer 37 is formed on the upper portion of the second cladding layer 34 outside the mesa stripe. Further, on the contact layer 36 and the current narrowing layer 37, p-type GaAs is formed.
The layer 38 is formed. Further, an n-side electrode 3 is provided on the surface of the substrate 1 opposite to the semiconductor layer growth surface, and the p-type G
The p-side electrode 4 is provided on the aAs layer 38.
【0005】上記半導体レーザ素子においては、メサス
トライプ内外の実効屈折率差に基づく屈折率導波路が形
成され、活性層32で発生した光は屈折率導波路によっ
て閉じ込められるので、単一横モード発振が得られる。
さらに、AlGaAs層35が形成されているので、G
a0.51In0.49P層34の直上にGaAsコンタクト層
36を設けた場合に比べて、Ga0.51In0.49P薄層3
4とのバンドギャップ差が小さくなる。よって、正孔に
対するヘテロ障壁が低くなり、素子抵抗を低減すること
ができる。In the above semiconductor laser device, a refractive index waveguide is formed based on the effective refractive index difference between the inside and outside of the mesa stripe, and the light generated in the active layer 32 is confined by the refractive index waveguide, so that single transverse mode oscillation is generated. Is obtained.
Furthermore, since the AlGaAs layer 35 is formed, G
In comparison with the case where the GaAs contact layer 36 is provided directly on the a 0.51 In 0.49 P layer 34, the Ga 0.51 In 0.49 P thin layer 3 is provided.
The band gap difference with No. 4 becomes smaller. Therefore, the hetero barrier against holes is lowered, and the device resistance can be reduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の半
導体レーザ素子においては、AlGaAs層35を成長
させる直前にPとAsとの材料の切り替えを行う必要が
あり、成長が中断される。中断後の成長面(再成長面)
は、不純物付着による表面汚染や酸化により表面荒れが
起こりやすく、この上にAlを含む結晶の成長を行うの
は困難である。従って、再成長面での界面不整やキャリ
ア濃度の低下に伴い半導体レーザ素子が高抵抗化する恐
れがあり、素子特性の再現性にも問題が生じる。However, in the above-mentioned conventional semiconductor laser device, it is necessary to switch the material of P and As immediately before growing the AlGaAs layer 35, and the growth is interrupted. Growth surface after interruption (regrowth surface)
However, surface contamination due to the adhesion of impurities and surface roughness due to oxidation are likely to occur, and it is difficult to grow a crystal containing Al thereon. Therefore, there is a possibility that the resistance of the semiconductor laser device may be increased due to the interface irregularity on the regrowth surface and the decrease of the carrier concentration, which causes a problem in the reproducibility of the device characteristics.
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、低抵抗で素子特性の再現性のよい半
導体レーザ素子を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a semiconductor laser device having low resistance and good reproducibility of device characteristics.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、(AlxGa1-x)yIn1-yP(0≦x<1、0.
3<y<0.8)活性層を、第1導電型の(AlsGa
1-s)tIn1-tP(x<s≦1、0<t<1)第1クラ
ッド層と、第2導電型の(AlpGa1-p)qIn1 -qP
(x<p≦1、0<q<1)第2クラッド層とで挟んだ
発光用積層部と、該第2クラッド層の上に形成された第
2導電型のGaAsコンタクト層とを有し、該第2クラ
ッド層と該コンタクト層との間に、第2導電型のGaz
In1-zP(0≦z<0.5)層が設けられており、そ
のことにより上記目的が達成される。The semiconductor laser device of the present invention comprises (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0≤x <1, 0.
3 <y <0.8) active layer of the first conductivity type (Al s Ga)
1-s ) t In 1-t P (x <s ≦ 1, 0 <t <1) first cladding layer and second conductivity type (Al p Ga 1-p ) q In 1 -q P
(X <p ≦ 1, 0 <q <1) having a light emitting laminated portion sandwiched between the second cladding layer and a second conductivity type GaAs contact layer formed on the second cladding layer. , A second conductivity type Ga z is provided between the second cladding layer and the contact layer.
An In 1-z P (0 ≦ z <0.5) layer is provided, whereby the above object is achieved.
【0009】[0009]
【作用】本発明においては、AlGaInP第2クラッ
ド層と、GaAsコンタクト層との間に、GazIn1-z
P(0≦z<0.5)層が設けられている。GazIn1
-zP層は、GawIn1ーwP(w=0.5)層よりバンド
ギャップが小さいので、正孔に対するヘテロ障壁を低減
することができる。また、AlGaAs層の代わりにG
azIn1-zP層を成長させているので、その成長の直前
に材料の切り替えのために成長を中断させる必要がな
く、再成長面での界面不整やキャリア濃度の低下が生じ
ることはない。According to the present invention, and an AlGaInP second cladding layer, between the GaAs contact layer, Ga z In 1-z
A P (0 ≦ z <0.5) layer is provided. Ga z In 1
-z P layer, since Ga w an In 1 over w P (w = 0.5) layer having a smaller band gap than can be reduced hetero barrier for holes. Also, instead of the AlGaAs layer, G
Since the a z In 1 -z P layer is grown, it is not necessary to interrupt the growth just before the growth to switch the material, and the interface irregularity on the regrowth surface and the decrease of the carrier concentration may not occur. Absent.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施
例である屈折率導波型可視光半導体レーザ素子を示す断
面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing a refractive index guided type visible light semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
【0012】この半導体レーザ素子は、n型GaAsバ
ッファ層2が形成されたn型GaAs基板1の上に、n
型(AlsGa1-s)tIn1-tP(x<s≦1、0<t<
1)第1クラッド層11、(AlxGa1-x)yIn1-yP
(0≦x<1、0.3<y<0.8)活性層12および
p型(AlpGa1-p)qIn1-qP(x<p≦1、0<q
<1)第2クラッド層13からなる発光用積層部が形成
されている。第2クラッド層13の上には、GarIn
1ーrP(r〜0.5)層14およびp型(AlpG
a1-p)qIn1-qP(x<p≦1、0<q<1)上部第
2クラッド層15が形成されている。上部第2クラッド
層15の上には、p型GawIn1ーwP(w=0.5)層
16、p型GazIn1-zP(0≦z<0.5)層17お
よびp型GaAsコンタクト層18が形成されて、約5
μm幅のメサストライプ形状となっている。また、メサ
ストライプの外側の第2クラッド層15上部分には、n
型GaAs電流狭さく層19が形成されている。さら
に、基板1の半導体層成長面と反対側の表面にはn側電
極3が設けられ、コンタクト層18と電流狭さく層19
の上には、p側電極4が設けられている。なお、第1ク
ラッド層11、第2クラッド層13および上部第2クラ
ッド層15については、結晶転移が入らない格子構造と
すべく、tおよびqは0.4<t<0.6、0.4<q
<0.6とするのがよい。より好ましくはt〜0.5、
q〜0.5とするのが望ましい。This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 on which an n-type GaAs buffer layer 2 is formed, and n
Type (Al s Ga 1-s ) t In 1-t P (x <s ≦ 1, 0 <t <
1) First clad layer 11, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P
(0 ≦ x <1, 0.3 <y <0.8) active layer 12 and p-type (Al p Ga 1-p ) q In 1-q P (x <p ≦ 1, 0 <q
<1) A light emitting laminated portion including the second cladding layer 13 is formed. Gar In is formed on the second clad layer 13.
1-r P ( r- 0.5) layer 14 and p-type (Al p G
a 1-p ) q In 1-q P (x <p ≦ 1, 0 <q <1) The upper second cladding layer 15 is formed. A p-type Ga w In 1-w P (w = 0.5) layer 16 and a p-type Ga z In 1-z P (0 ≦ z <0.5) layer 17 are formed on the upper second cladding layer 15. And the p-type GaAs contact layer 18 is formed,
It has a mesa stripe shape with a width of μm. Further, n is formed on the second cladding layer 15 outside the mesa stripe.
A type GaAs current confinement layer 19 is formed. Further, an n-side electrode 3 is provided on the surface of the substrate 1 opposite to the semiconductor layer growth surface, and the contact layer 18 and the current narrowing layer 19 are provided.
A p-side electrode 4 is provided on the above. The first clad layer 11, the second clad layer 13, and the upper second clad layer 15 have t and q of 0.4 <t <0.6, 0. 4 <q
It is better to set it to <0.6. More preferably t-0.5,
It is desirable to set q to 0.5.
【0013】この半導体レーザ素子における各半導体層
の成長は、液相成長法、分子線エピタキシー法または有
機金属気相成長法等を用いて行うことができる。また、
メサストライプの形成は、選択エッチングにより行うこ
とができる。第1クラッド層11からGazIn1-zP層
17までは、PとAsとの材料切り替えを行うために成
長を中断させる必要がなく、再成長面での界面不整やキ
ャリア濃度の低下が生じることはない。The growth of each semiconductor layer in this semiconductor laser device can be performed by using a liquid phase growth method, a molecular beam epitaxy method, a metal organic chemical vapor deposition method, or the like. Also,
The mesa stripe can be formed by selective etching. From the first cladding layer 11 to the Ga z In 1 -z P layer 17, there is no need to interrupt the growth for switching the material between P and As, and there is no interface irregularity on the regrowth surface and a decrease in carrier concentration. It never happens.
【0014】この実施例において、各半導体層の詳細は
以下の通りとした。In this embodiment, the details of each semiconductor layer are as follows.
【0015】n型第1クラッド層11:(Al0.7Ga
0.3)0.51In0.49P、層厚1.0μm 活性層12:Ga0.51In0.49P、層厚0.06μm p型第2クラッド層13:(Al0.7Ga0.3)0.51In
0.49P、層厚0.2μm GarIn1ーrP層14:Ga0.51In0.49P、層厚5n
m p型上部第2クラッド層15:(Al0.7Ga0.3)0.51
In0.49P、層厚0.8μm p型GawIn1ーwP層16:Ga0.51In0.49P、層厚
50nm p型GazIn1-zP層17:Ga0.43In0.57P、層厚
50nm p型コンタクト層18:層厚0.5μm この実施例の半導体レーザ素子は、660nmの単一横
モードで室温連続発振することができた。また、この実
施例の素子の光出力5mW駆動時の電圧(Vop)は2.
1Vであり、GazIn1-zP層17を含まない素子のV
opが2.4Vであるのに対し、素子抵抗を充分低減する
ことができた。さらに、従来のようにp型GawIn1ーw
P層16の上にAlGaAs層を設けた素子では、Vop
は約2.2Vであるがロット間バラツキがあり、Vop≧
2.5Vと高抵抗化する素子も現れた。しかし、この実
施例の素子は、ロット間バラツキが見られず、再現性良
く低抵抗特性が得られた。N-type first cladding layer 11: (Al 0.7 Ga
0.3 ) 0.51 In 0.49 P, layer thickness 1.0 μm Active layer 12: Ga 0.51 In 0.49 P, layer thickness 0.06 μm p-type second cladding layer 13: (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.51 In
0.49 P, the layer thickness 0.2μm Ga r In 1 over r P layer 14: Ga 0.51 In 0.49 P, thickness 5n
mp type upper second cladding layer 15: (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.51
In 0.49 P, layer thickness 0.8 μm p-type Ga w In 1 -w P layer 16: Ga 0.51 In 0.49 P, layer thickness 50 nm p-type Ga z In 1-z P layer 17: Ga 0.43 In 0.57 P, layer thickness 50 nm p-type contact layer 18: layer thickness 0.5 μm The semiconductor laser device of this example was capable of continuous oscillation at room temperature in a single transverse mode of 660 nm. The voltage (Vop) of the device of this example when driven with an optical output of 5 mW was 2.
1 V and V of a device not including the Ga z In 1-z P layer 17
Although op was 2.4 V, the element resistance could be sufficiently reduced. Furthermore, p-type Ga w In 1-w
In the device in which the AlGaAs layer is provided on the P layer 16, Vop
Is about 2.2V, but there is lot-to-lot variation, and Vop ≧
An element having a high resistance of 2.5 V has also appeared. However, the element of this example showed no variation between lots, and had low resistance characteristics with good reproducibility.
【0016】(実施例2)図2は、本発明の第2の実施
例である屈折率導波型可視光半導体レーザ素子を示す断
面図である。(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing a refractive index guided type visible light semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
【0017】この半導体レーザ素子は、n型GaAsバ
ッファ層2が形成されたn型GaAs基板1の上に、n
型(AlsGa1-s)tIn1-tP(x<s≦1、0<t<
1)第1クラッド層21、(AlxGa1-x)yIn1-yP
(0≦x<1、0.3<y<0.8)活性層22および
p型(AlpGa1-p)qIn1-qP(x<p≦1、0<q
<1)第2クラッド層23からなる発光用積層部が形成
されている。第2クラッド層23の上には、GarIn
1ーrP(r〜0.5)層24およびp型(AlpG
a1-p)qIn1-qP(x<p≦1、0<q<1)上部第
2クラッド層25が形成されている。上部第2クラッド
層25の上には、p型GawIn1ーwP(w〜0.5)層
26、p型GazIn1-zP(0≦z<0.5)層27お
よびp型GaAsコンタクト層28が形成されて、約5
μm幅のメサストライプ形状となっている。また、メサ
ストライプの外側の第2クラッド層25上部分には、n
型GaAs電流狭さく層29が形成されている。さら
に、コンタクト層28および電流狭さく層29の上に
は、p型GaAs層30が形成されている。また、基板
1の半導体層成長面とは反対側の表面にはn側電極3が
設けられ、p型GaAs層30の上には、p側電極4が
設けられている。なお、第1クラッド層21、第2クラ
ッド層23および上部第2クラッド層25については、
結晶転移が入らない格子構造とすべく、tおよびqは
0.4<t<0.6、0.4<q<0.6とするのがよ
い。より好ましくはt〜0.5、q〜0.5とするのが
望ましい。This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 on which an n-type GaAs buffer layer 2 is formed, and n
Type (Al s Ga 1-s ) t In 1-t P (x <s ≦ 1, 0 <t <
1) First clad layer 21, (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P
(0 ≦ x <1, 0.3 <y <0.8) active layer 22 and p-type (Al p Ga 1-p ) q In 1-q P (x <p ≦ 1, 0 <q
<1) A light emitting laminated portion including the second cladding layer 23 is formed. Gar In is formed on the second cladding layer 23.
1-r P ( r- 0.5) layer 24 and p-type (Al p G
a 1-p ) q In 1-q P (x <p ≦ 1, 0 <q <1) The upper second cladding layer 25 is formed. On the upper second cladding layer 25, a p-type Ga w In 1-w P ( w to 0.5) layer 26, a p-type Ga z In 1-z P (0 ≦ z <0.5) layer 27 are formed. And the p-type GaAs contact layer 28 is formed,
It has a mesa stripe shape with a width of μm. Further, n is formed on the upper portion of the second cladding layer 25 outside the mesa stripe.
A type GaAs current confinement layer 29 is formed. Further, a p-type GaAs layer 30 is formed on the contact layer 28 and the current narrowing layer 29. An n-side electrode 3 is provided on the surface of the substrate 1 opposite to the semiconductor layer growth surface, and a p-side electrode 4 is provided on the p-type GaAs layer 30. Regarding the first clad layer 21, the second clad layer 23 and the upper second clad layer 25,
It is preferable that t and q be 0.4 <t <0.6 and 0.4 <q <0.6 in order to obtain a lattice structure in which crystal transition does not occur. More preferably, t to 0.5 and q to 0.5 are desirable.
【0018】この半導体レーザ素子の製造において、第
1クラッド層21からGazIn1-zP層27までは、P
とAsとの材料切り替えを行うために成長を中断させる
必要がなく、再成長面での界面不整やキャリア濃度の低
下が生じることはない。In the manufacture of this semiconductor laser device, from the first cladding layer 21 to the Ga z In 1 -z P layer 27, P
Since it is not necessary to interrupt the growth for switching the materials between As and As, neither interface irregularity on the regrowth surface nor decrease in carrier concentration occurs.
【0019】この実施例において、各半導体層の詳細は
以下の通りとした。In this embodiment, the details of each semiconductor layer are as follows.
【0020】 n型第1クラッド層21:Al0.51In0.49P、層厚
1.0μm 活性層22:(Al0.2Ga0.8)0.51In0.49P、層厚
0.08μm p型第2クラッド層23:Al0.51In0.49P、層厚
0.2μm GarIn1ーrP層24:Ga0.51In0.49P、層厚3n
m p型上部第2クラッド層25:Al0.51In0.49P、層
厚0.6μm p型GawIn1ーwP層26:Ga0.51In0.49P、層厚
50nm p型GazIn1-zP層27:Ga0.35In0.65P、層厚
3nm p型コンタクト層28:層厚0.3μm p型GaAs層30:層厚0.5μm この実施例の半導体レーザ素子は、620nmの単一横
モードで室温連続発振することができた。また、この実
施例の素子のVopは2.5Vであり、GazIn1-zP層
27を含まない素子のVopが2.9Vであるのに対し、
素子抵抗を充分低減することができた。さらに、ロット
間バラツキが見られず、再現性良く低抵抗特性が得られ
た。N-type first cladding layer 21: Al 0.51 In 0.49 P, layer thickness 1.0 μm active layer 22: (Al 0.2 Ga 0.8 ) 0.51 In 0.49 P, layer thickness 0.08 μm p-type second cladding layer 23: al 0.51 In 0.49 P, the layer thickness 0.2μm Ga r In 1 over r P layer 24: Ga 0.51 In 0.49 P, thickness 3n
m p type second upper cladding layer 25: Al 0.51 In 0.49 P, thickness 0.6 .mu.m p-type Ga w an In 1 over w P layer 26: Ga 0.51 In 0.49 P, thickness 50 nm p-type Ga z In 1-z P layer 27: Ga 0.35 In 0.65 P, layer thickness 3 nm p-type contact layer 28: layer thickness 0.3 μm p-type GaAs layer 30: layer thickness 0.5 μm The semiconductor laser device of this embodiment has a single transverse mode of 620 nm. It was possible to oscillate continuously at room temperature. Further, the Vop of the element of this example is 2.5 V, and the Vop of the element not including the Ga z In 1 -z P layer 27 is 2.9 V,
The element resistance could be reduced sufficiently. Further, lot-to-lot variation was not observed, and low resistance characteristics were obtained with good reproducibility.
【0021】この実施例では、p型GazIn1-zP層2
7とp型GaAsコンタクト層28とのバンドギャップ
差を小さくするために、Gaの混晶比zを0.35と小
さくした。しかし、この混晶比zが小さすぎると、Ga
InPの格子定数が大きくなって、GaAsとの格子不
整合率が大きくなる。この格子不整合率が大きくなりす
ぎると、GaInP層とGaAs層との界面に転位が生
じて、逆に素子抵抗を増大することになる。これを防ぐ
ために、GazIn1-zP層の層厚は、転位発生の臨界膜
厚を大きく超えないようにするのが望ましい。ところ
が、GazIn1-zP層の層厚を薄くし過ぎると、正孔に
対してヘテロ障壁を低減する効果がなくなってしまう。
このように層厚を薄くして転移を防ぐことには限度があ
るので、Gaの混晶比zは0.2以上であるのが望まし
い。In this embodiment, the p-type Ga z In 1 -z P layer 2 is used.
In order to reduce the band gap difference between the p-type GaAs contact layer 28 and the p-type GaAs contact layer 28, the Ga mixed crystal ratio z was reduced to 0.35. However, if the mixed crystal ratio z is too small, Ga
The lattice constant of InP increases and the lattice mismatch rate with GaAs increases. If this lattice mismatch rate becomes too large, dislocations will occur at the interface between the GaInP layer and the GaAs layer, and conversely the element resistance will increase. To prevent this, the thickness of the Ga z In 1-z P layer, it is desirable not to exceed significantly the critical thickness for the occurrence of dislocation. However, if the layer thickness of the Ga z In 1 -z P layer is too thin, the effect of reducing the hetero barrier against holes is lost.
Since there is a limit to preventing the transition by reducing the layer thickness as described above, the mixed crystal ratio z of Ga is preferably 0.2 or more.
【0022】上記実施例1、2においては、発光部とし
て上記のようなDH(double heterostructure)構造の
発光部を形成したが、本発明はこれに限られず、AlG
aInP系結晶を用いた様々な構造の発光部を採用した
場合にも同様の効果が得られる。例えば、活性層として
Ga0.4In0.6PやGa0.6In0.4P等の格子歪みを有
する層を用いたり、量子井戸構造とすることができる。
また、SCH(separated confiment heterostructur
e)構造や超格子構造などを採用しても、同様に、駆動
電圧が低い、実用的な屈折率導波型半導体レーザ素子を
再現性良く得ることができる。In the first and second embodiments, the light emitting portion having the DH (double heterostructure) structure as described above is formed as the light emitting portion, but the present invention is not limited to this, and AlG is used.
The same effect can be obtained when light emitting parts of various structures using aInP-based crystals are adopted. For example, a layer having a lattice strain such as Ga 0.4 In 0.6 P or Ga 0.6 In 0.4 P can be used as the active layer, or a quantum well structure can be used.
In addition, SCH (separated confiment heterostructur
Even if the structure e) or the superlattice structure is adopted, a practical index-guided semiconductor laser device with a low driving voltage can be obtained with good reproducibility.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、AlGaInP系赤色半導体レーザ素子にお
いて、第2クラッド層とGaAsコンタクト層との間
に、GazIn1-zP(0≦z<0.5)層が設けること
により、正孔に対するポテンシャル障壁を低減すること
ができる。また、このGazIn1-zP(0≦z<0.
5)層を成長する直前に成長を中断する必要が無いの
で、界面不整やキャリア濃度低下に伴う高抵抗化が生じ
ない。よって、素子抵抗の小さい半導体レーザ素子を再
現性良く得ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, in the AlGaInP-based red semiconductor laser device, between the second cladding layer and the GaAs contact layer, Ga z In 1 -z P (0 By providing the ≦ z <0.5) layer, the potential barrier against holes can be reduced. Further, this Ga z In 1-z P (0 ≦ z <0.
5) Since it is not necessary to interrupt the growth immediately before growing the layer, the interface resistance and the increase in the resistance due to the decrease in the carrier concentration do not occur. Therefore, a semiconductor laser device having a small device resistance can be obtained with good reproducibility.
【図1】実施例1の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor laser device of Example 1.
【図2】実施例2の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor laser device of Example 2.
【図3】従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser device.
1 n型GaAs基板 2 n型GaAsバッファ層 3 n型電極 4 p型電極 11、21 n型第1クラッド層 12、22 活性層 13、23 p型第2クラッド層 14、24 GarIn1ーrP層 15、25 p型上部第2クラッド層 16、26 p型GawIn1ーwP層 17、27 p型GazIn1-zP層 18、28 p型コンタクト層 19、29 p型電流狭さく層 30 p型GaAs層1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 n-type electrode 4 p-type electrode 11 and 21 n-type first cladding layer 12, 22 an active layer 13, 23 p-type second cladding layer 14, 24 Ga r an In 1 over r P layer 15, 25 p-type second upper clad layer 16, 26 p-type Ga w an In 1 over w P layer 17 and 27 p-type Ga z In 1-z P layers 18, 28 p-type contact layer 19 and 29 p Type current narrowing layer 30 p-type GaAs layer
Claims (1)
1、0.3<y<0.8)活性層を、第1導電型の(A
lsGa1-s)tIn1-tP(x<s≦1、0<t<1)第
1クラッド層と、第2導電型の(AlpGa1-p)qIn
1-qP(x<p≦1、0<q<1)第2クラッド層とで
挟んだ発光用積層部と、該第2クラッド層の上に形成さ
れた第2導電型のGaAsコンタクト層とを有し、該第
2クラッド層と該コンタクト層との間に、第2導電型の
GazIn1-zP(0≦z<0.5)層が設けられている
半導体レーザ素子。1. (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x <
1, 0.3 <y <0.8) active layer of the first conductivity type (A
l s Ga 1-s) t In 1-t P (x <s ≦ 1,0 <t <1) and the first cladding layer, a second conductivity type (Al p Ga 1-p) q In
1-q P (x <p ≦ 1, 0 <q <1) Light emitting laminated portion sandwiched by a second cladding layer, and a second conductivity type GaAs contact layer formed on the second cladding layer And a second conductivity type Ga z In 1 -z P (0 ≦ z <0.5) layer is provided between the second cladding layer and the contact layer.
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-
1993
- 1993-07-06 JP JP05167188A patent/JP3139888B2/en not_active Expired - Lifetime
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