JPH07297481A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH07297481A JPH07297481A JP8985494A JP8985494A JPH07297481A JP H07297481 A JPH07297481 A JP H07297481A JP 8985494 A JP8985494 A JP 8985494A JP 8985494 A JP8985494 A JP 8985494A JP H07297481 A JPH07297481 A JP H07297481A
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- laser device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光閉じ込め係数を変化させることなく多重量
子井戸活性層に注入されるキャリアの濃度が増加された
半導体レーザ装置を提供することである。 【構成】 Ｓ−ＭＱＷ活性層３においてｐ側に近い障壁
層Ｂ１の厚さを薄くし、ｎ側に近い障壁層Ｂ３の厚さを
厚くする。それにより、Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚
さおよび井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の合計の厚さを
変えずにＳ−ＭＱＷ活性層３に注入されるホールの濃度
を増加させる。
子井戸活性層に注入されるキャリアの濃度が増加された
半導体レーザ装置を提供することである。 【構成】 Ｓ−ＭＱＷ活性層３においてｐ側に近い障壁
層Ｂ１の厚さを薄くし、ｎ側に近い障壁層Ｂ３の厚さを
厚くする。それにより、Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚
さおよび井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の合計の厚さを
変えずにＳ−ＭＱＷ活性層３に注入されるホールの濃度
を増加させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多重量子井戸構造の活性
層を有する半導体レーザ装置に関する。
層を有する半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、発振しきい値電流の低減、温度特
性の改善、発振波長の短波長化等の目的で、多重量子井
戸構造（以下、ＭＱＷと呼ぶ）の活性層を有する半導体
レーザ装置が開発されている。また、さらに発振しきい
値電流を低減するために歪多重量子井戸構造（以下、Ｓ
−ＭＱＷと呼ぶ）の活性層を有する半導体レーザ装置が
提案されている。
性の改善、発振波長の短波長化等の目的で、多重量子井
戸構造（以下、ＭＱＷと呼ぶ）の活性層を有する半導体
レーザ装置が開発されている。また、さらに発振しきい
値電流を低減するために歪多重量子井戸構造（以下、Ｓ
−ＭＱＷと呼ぶ）の活性層を有する半導体レーザ装置が
提案されている。
【０００３】図６は従来のＩｎＧａＡｓＰ系半導体レー
ザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活性層のエネルギーバンド図
である。
ザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活性層のエネルギーバンド図
である。
【０００４】図６に示すように、Ｓ−ＭＱＷ活性層３０
は、４つの井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４および３つの
障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が交互に積層されてなる。井戸
層Ｗ１〜Ｗ４は、バンドギャップＥｇが０．７６ｅＶの
ＩｎＧａＡｓＰからなり、それぞれ３５Åの厚さを有す
る。これらの井戸層Ｗ１〜Ｗ４はＧａＡｓ基板に対して
＋１．０％の歪を有する。一方、障壁層Ｂ１〜Ｂ３は、
バンドギャップＥｇが１．０３ｅＶのＩｎＧａＡｓＰか
らなり、それぞれ９０Åの厚さを有する。それにより、
Ｓ−ＭＱＷ活性層３０の全体の厚さは４１０Åとなって
いる。このＭＱＷ活性層３０のｎ側およびｐ側にはそれ
ぞれ厚さ１８００Åの光ガイド層が設けられている。
は、４つの井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４および３つの
障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が交互に積層されてなる。井戸
層Ｗ１〜Ｗ４は、バンドギャップＥｇが０．７６ｅＶの
ＩｎＧａＡｓＰからなり、それぞれ３５Åの厚さを有す
る。これらの井戸層Ｗ１〜Ｗ４はＧａＡｓ基板に対して
＋１．０％の歪を有する。一方、障壁層Ｂ１〜Ｂ３は、
バンドギャップＥｇが１．０３ｅＶのＩｎＧａＡｓＰか
らなり、それぞれ９０Åの厚さを有する。それにより、
Ｓ−ＭＱＷ活性層３０の全体の厚さは４１０Åとなって
いる。このＭＱＷ活性層３０のｎ側およびｐ側にはそれ
ぞれ厚さ１８００Åの光ガイド層が設けられている。
【０００５】図７は従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活性層および多重量子障壁層
（以下、ＭＱＢ層と呼ぶ）のエネルギーバンド図であ
る。
ザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活性層および多重量子障壁層
（以下、ＭＱＢ層と呼ぶ）のエネルギーバンド図であ
る。
【０００６】図７に示すように、Ｓ−ＭＱＷ活性層３１
は、５つの井戸層ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５および
４つの障壁層ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４が交互に積層され
てなる。井戸層ｗ１〜ｗ５はＧａＩｎＰからなり、それ
ぞれ７５Åの厚さを有する。これらの井戸層ｗ１〜ｗ５
は、ＧａＡｓ基板に対して−０．５％の歪を有する。障
壁層ｂ１〜ｂ４は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰからな
り、それぞれ４０Åの厚さを有する。それにより、Ｓ−
ＭＱＷ活性層３１の全体の厚さは５３５Åとなってい
る。Ｓ−ＭＱＷ活性層３１のｎ側およびｐ側にはそれぞ
れ厚さ５００Åの光ガイド層が設けられている。
は、５つの井戸層ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５および
４つの障壁層ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４が交互に積層され
てなる。井戸層ｗ１〜ｗ５はＧａＩｎＰからなり、それ
ぞれ７５Åの厚さを有する。これらの井戸層ｗ１〜ｗ５
は、ＧａＡｓ基板に対して−０．５％の歪を有する。障
壁層ｂ１〜ｂ４は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰからな
り、それぞれ４０Åの厚さを有する。それにより、Ｓ−
ＭＱＷ活性層３１の全体の厚さは５３５Åとなってい
る。Ｓ−ＭＱＷ活性層３１のｎ側およびｐ側にはそれぞ
れ厚さ５００Åの光ガイド層が設けられている。
【０００７】Ｓ−ＭＱＷ活性層３１のｐ側には、ヘテロ
障壁の高さを実効的に高くするために、ＭＱＢ層が導入
されている。ＭＱＢ層３２は１０対のＧａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐからなる井戸層および（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐからなる障壁層が交互に積層されてなる。
障壁の高さを実効的に高くするために、ＭＱＢ層が導入
されている。ＭＱＢ層３２は１０対のＧａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐからなる井戸層および（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐからなる障壁層が交互に積層されてなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図６に示すような多重
量子井戸構造を有するＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ装
置においては、障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３でのホール移動
度μH が井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４でのホール移動
度μH に比べて小さくなる。そのため、ホールがｐ側か
ら障壁層を通過して各井戸層に注入される場合、各井戸
層に注入されるホールの数はｐ側から遠い井戸層ほど少
なくなる。それにより、ｎ側に近い井戸層のホール濃度
がｐ側に近い井戸層のホール濃度に比べて少なくなる。
量子井戸構造を有するＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ装
置においては、障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３でのホール移動
度μH が井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４でのホール移動
度μH に比べて小さくなる。そのため、ホールがｐ側か
ら障壁層を通過して各井戸層に注入される場合、各井戸
層に注入されるホールの数はｐ側から遠い井戸層ほど少
なくなる。それにより、ｎ側に近い井戸層のホール濃度
がｐ側に近い井戸層のホール濃度に比べて少なくなる。
【０００９】また、図７に示すような多重量子井戸構造
を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置において
は、Ｓ−ＭＱＷ活性層３１の障壁層のＡｌ組成ｘ（ｘ＝
０．５）が井戸層のＡｌ組成ｘ（ｘ＝０）よりも大き
い。そして、Ａｌ組成ｘが大きいほどホール移動度μH
は小さくなる。
を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置において
は、Ｓ−ＭＱＷ活性層３１の障壁層のＡｌ組成ｘ（ｘ＝
０．５）が井戸層のＡｌ組成ｘ（ｘ＝０）よりも大き
い。そして、Ａｌ組成ｘが大きいほどホール移動度μH
は小さくなる。
【００１０】したがって、図７のＡｌＧａＩｎＰ系の半
導体レーザ装置においても、図６のＩｎＧａＡｓＰ系半
導体レーザ装置と同様に、ｎ側に近い井戸層ほどホール
濃度が少なくなるという問題が生じる。
導体レーザ装置においても、図６のＩｎＧａＡｓＰ系半
導体レーザ装置と同様に、ｎ側に近い井戸層ほどホール
濃度が少なくなるという問題が生じる。
【００１１】このように、ｎ側に近い井戸層のホール濃
度が減少することにより活性層全体のホール濃度が少な
くなると、利得の増加およびしきい値電流の低減を図る
ことができない。
度が減少することにより活性層全体のホール濃度が少な
くなると、利得の増加およびしきい値電流の低減を図る
ことができない。
【００１２】そこで、各障壁層の厚さを薄くすることも
考えられるが、そのような場合、活性層の全体の厚さが
薄くなるので、光閉じ込め係数（全光エネルギーのうち
発光部に閉じ込められる光エネルギーの割合）が変化し
てしまう。したがって、活性層の全体の厚さ、井戸層の
数、および井戸層の合計の厚さを変えることなく活性層
内の各井戸層のホール濃度を増加させることが望まれ
る。
考えられるが、そのような場合、活性層の全体の厚さが
薄くなるので、光閉じ込め係数（全光エネルギーのうち
発光部に閉じ込められる光エネルギーの割合）が変化し
てしまう。したがって、活性層の全体の厚さ、井戸層の
数、および井戸層の合計の厚さを変えることなく活性層
内の各井戸層のホール濃度を増加させることが望まれ
る。
【００１３】それゆえに、本発明の目的は、光閉じ込め
係数を変化させることなく、多重量子井戸活性層に注入
されるホールの濃度を増加させることにより、利得が増
加し、かつ発振しきい値電流が低減された半導体レーザ
装置を提供することである。
係数を変化させることなく、多重量子井戸活性層に注入
されるホールの濃度を増加させることにより、利得が増
加し、かつ発振しきい値電流が低減された半導体レーザ
装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザ装置は、複数の井戸層および複数の障壁層が交互に積
層されてなる多重量子井戸構造の活性層を有する半導体
レーザ装置において、活性層内のｎ側の井戸層のホール
濃度を増加させたものである。
ザ装置は、複数の井戸層および複数の障壁層が交互に積
層されてなる多重量子井戸構造の活性層を有する半導体
レーザ装置において、活性層内のｎ側の井戸層のホール
濃度を増加させたものである。
【００１５】活性層に注入されるホールの濃度が高くな
るように活性層内の障壁層の厚さを設定してもよい。好
ましくは、ｐ形クラッド層側の障壁層の厚さをｎ形クラ
ッド層側の厚さよりも薄く形成する。
るように活性層内の障壁層の厚さを設定してもよい。好
ましくは、ｐ形クラッド層側の障壁層の厚さをｎ形クラ
ッド層側の厚さよりも薄く形成する。
【００１６】ｐ形クラッド層側の所定数の障壁層の厚さ
およびｎ形クラッド層側の所定数の障壁層の厚さを相互
に補完するようにそれぞれ減少および増加させてもよ
い。ｐ形クラッド層に最も近い障壁層からｎ形クラッド
層に最も近い障壁層にかけて段階的に厚さを増加させて
もよい。
およびｎ形クラッド層側の所定数の障壁層の厚さを相互
に補完するようにそれぞれ減少および増加させてもよ
い。ｐ形クラッド層に最も近い障壁層からｎ形クラッド
層に最も近い障壁層にかけて段階的に厚さを増加させて
もよい。
【００１７】複数の井戸層がＩｎＧａＡｓＰからなり、
複数の障壁層もＩｎＧａＡｓＰからなってもよく、障壁
層のバンドギャップは井戸層のバンドギャップよりも大
きい。複数の井戸層が（Ａｌx Ｇａ1-x ）ＩｎＰからな
り、複数の障壁層が（ＡｌyＧａ1-y ）ＩｎＰ（１＞ｙ
＞ｘ＞０）からなってもよい。複数の井戸層がＡｌxＧ
ａ1-x Ａｓからなり、複数の障壁層がＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓ（１＞ｙ＞ｘ＞０）からなってもよい。
複数の障壁層もＩｎＧａＡｓＰからなってもよく、障壁
層のバンドギャップは井戸層のバンドギャップよりも大
きい。複数の井戸層が（Ａｌx Ｇａ1-x ）ＩｎＰからな
り、複数の障壁層が（ＡｌyＧａ1-y ）ＩｎＰ（１＞ｙ
＞ｘ＞０）からなってもよい。複数の井戸層がＡｌxＧ
ａ1-x Ａｓからなり、複数の障壁層がＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓ（１＞ｙ＞ｘ＞０）からなってもよい。
【００１８】
【作用】本発明に係る半導体レーザ装置においては、活
性層内のｎ側の井戸層のホール濃度を増加させることに
より、活性層全体のホール濃度が高くなっている。
性層内のｎ側の井戸層のホール濃度を増加させることに
より、活性層全体のホール濃度が高くなっている。
【００１９】活性層内の障壁層の厚さを調整した場合、
活性層全体の厚さ、井戸層の数および井戸層の厚さを変
えることなく、ｐ側から障壁層を通過して井戸層に注入
されるホールの濃度を高くすることができる。それによ
り、光閉じ込め係数がほとんど変化することなく活性層
全体に注入されるホールの濃度が高くなり、利得の増加
およびしきい値電流の低減が図られる。
活性層全体の厚さ、井戸層の数および井戸層の厚さを変
えることなく、ｐ側から障壁層を通過して井戸層に注入
されるホールの濃度を高くすることができる。それによ
り、光閉じ込め係数がほとんど変化することなく活性層
全体に注入されるホールの濃度が高くなり、利得の増加
およびしきい値電流の低減が図られる。
【００２０】ｐ側に近い障壁層の厚さをｎ側に近い障壁
層の厚さに比べて薄くすると、ｐ側から注入されたホー
ルがｐ側に近い障壁層を通過しやすくなり、ｎ側に近い
井戸層まで到達する確率が高くなる。一方、ｎ側から注
入される電子はホールに比べて大きな移動度を有するの
で、ｎ側に近い障壁層の厚さが厚くなっても、各井戸層
に注入される電子の濃度は減少しない。
層の厚さに比べて薄くすると、ｐ側から注入されたホー
ルがｐ側に近い障壁層を通過しやすくなり、ｎ側に近い
井戸層まで到達する確率が高くなる。一方、ｎ側から注
入される電子はホールに比べて大きな移動度を有するの
で、ｎ側に近い障壁層の厚さが厚くなっても、各井戸層
に注入される電子の濃度は減少しない。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明の第１の実施例におけるＩｎ
ＧａＡｓＰ系半導体レーザ装置の構造を示す断面図であ
る。
ＧａＡｓＰ系半導体レーザ装置の構造を示す断面図であ
る。
【００２３】図１において、ｎ−ＩｎＰ基板１上に厚さ
０．５μｍのｎ−ＩｎＰからなるｎ−クラッド層２、図
２に示す構造を有するＳ−ＭＱＷ活性層３、厚さ２μｍ
のｐ−ＩｎＰからなるｐ−クラッド層４、厚さ０．２μ
ｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるｐ−キャップ層５が形
成されている。ｐ−キャップ層５上には、中央部のスト
ライプ状の領域の両側にＳｉＯ2 層６が形成され、上面
にｐ電極７が形成されている。一方、ｎ−ＩｎＰ基板１
の下面にはｎ電極が形成されている。
０．５μｍのｎ−ＩｎＰからなるｎ−クラッド層２、図
２に示す構造を有するＳ−ＭＱＷ活性層３、厚さ２μｍ
のｐ−ＩｎＰからなるｐ−クラッド層４、厚さ０．２μ
ｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなるｐ−キャップ層５が形
成されている。ｐ−キャップ層５上には、中央部のスト
ライプ状の領域の両側にＳｉＯ2 層６が形成され、上面
にｐ電極７が形成されている。一方、ｎ−ＩｎＰ基板１
の下面にはｎ電極が形成されている。
【００２４】図２にＳ−ＭＱＷ活性層３のエネルギーバ
ンド図を示す。同図に示すように、Ｓ−ＭＱＷ活性層３
は、４つの井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４および３つの
障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が交互に積層されてなる。井戸
層Ｗ１〜Ｗ４はバンドギャップＥｇが０．７６ｅＶのＩ
ｎＧａＡｓＰからなり、障壁層Ｂ１〜Ｂ３はバンドギャ
ップＥｇが１．０３ｅＶのＩｎＧａＡｓＰからなる。
ンド図を示す。同図に示すように、Ｓ−ＭＱＷ活性層３
は、４つの井戸層Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４および３つの
障壁層Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が交互に積層されてなる。井戸
層Ｗ１〜Ｗ４はバンドギャップＥｇが０．７６ｅＶのＩ
ｎＧａＡｓＰからなり、障壁層Ｂ１〜Ｂ３はバンドギャ
ップＥｇが１．０３ｅＶのＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００２５】井戸層Ｗ１〜Ｗ４はすべて同じ厚さ３５Å
を有し、ＧａＡｓ基板に対して＋１．０％の歪を有す
る。これに対して、障壁層Ｂ１の厚さは１３０Å、障壁
層Ｂ２の厚さは９０Å、障壁層Ｂ３の厚さは５０Åであ
る。Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚さは４１０Åとなっ
ており、図６の従来例と同様である。Ｓ−ＭＱＷ活性層
３のｎ側およびｐ側にはそれぞれ厚さ１８００Åの光ガ
イド層が設けられている。なお、図１には光ガイド層は
図示されていない。
を有し、ＧａＡｓ基板に対して＋１．０％の歪を有す
る。これに対して、障壁層Ｂ１の厚さは１３０Å、障壁
層Ｂ２の厚さは９０Å、障壁層Ｂ３の厚さは５０Åであ
る。Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚さは４１０Åとなっ
ており、図６の従来例と同様である。Ｓ−ＭＱＷ活性層
３のｎ側およびｐ側にはそれぞれ厚さ１８００Åの光ガ
イド層が設けられている。なお、図１には光ガイド層は
図示されていない。
【００２６】図３は図２のＳ−ＭＱＷ活性層３における
各井戸層のホール濃度を従来例と比較して示す図であ
る。
各井戸層のホール濃度を従来例と比較して示す図であ
る。
【００２７】この実施例における１層目の井戸層Ｗ１の
ホール濃度は６．２×１０18ｃｍ-3となっており、従来
例と同様である。この実施例における２層目の井戸層Ｗ
２のホール濃度は約６．０９×１０18ｃｍ-3となってお
り、従来例の６．０×１０18ｃｍ-3と比較してΔＡだけ
増加している。また、この実施例における３層目の井戸
層Ｗ３のホール濃度は５．８９×１０18ｃｍ-3となって
おり、従来例の５．８×１０18ｃｍ-3と比較してΔＢだ
け増加している。この実施例における４層目の井戸層Ｗ
４のホール濃度は５．６×１０18ｃｍ-3となっており、
従来例と同様である。
ホール濃度は６．２×１０18ｃｍ-3となっており、従来
例と同様である。この実施例における２層目の井戸層Ｗ
２のホール濃度は約６．０９×１０18ｃｍ-3となってお
り、従来例の６．０×１０18ｃｍ-3と比較してΔＡだけ
増加している。また、この実施例における３層目の井戸
層Ｗ３のホール濃度は５．８９×１０18ｃｍ-3となって
おり、従来例の５．８×１０18ｃｍ-3と比較してΔＢだ
け増加している。この実施例における４層目の井戸層Ｗ
４のホール濃度は５．６×１０18ｃｍ-3となっており、
従来例と同様である。
【００２８】このように、第１の実施例では、ｐ側に近
い障壁層のＢ１の厚さを薄くし、ｎ側に近い障壁層Ｂ３
の厚さを厚くすることにより２層目の井戸層Ｗ２および
３層目の井戸層Ｗ３のホール濃度が増加し、Ｓ−ＭＱＷ
活性層３の全体のホール濃度が高くなっている。その結
果、利得が増加し、発振しきい値電流が低下する。な
お、Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚さおよび井戸層の合
計の厚さは図６の従来例と同じであるので、光閉じ込め
係数は従来例とほぼ同じになる。
い障壁層のＢ１の厚さを薄くし、ｎ側に近い障壁層Ｂ３
の厚さを厚くすることにより２層目の井戸層Ｗ２および
３層目の井戸層Ｗ３のホール濃度が増加し、Ｓ−ＭＱＷ
活性層３の全体のホール濃度が高くなっている。その結
果、利得が増加し、発振しきい値電流が低下する。な
お、Ｓ−ＭＱＷ活性層３の全体の厚さおよび井戸層の合
計の厚さは図６の従来例と同じであるので、光閉じ込め
係数は従来例とほぼ同じになる。
【００２９】図４は、本発明の第２の実施例におけるＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置の構造を示す断面図で
ある。
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置の構造を示す断面図で
ある。
【００３０】図４において、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上
に、ｎ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるｎ−バッファ層１
２、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる
ｎ−クラッド層１３、および図５に示す構造を有するＳ
−ＭＱＷ活性層１４が形成されている。さらに、Ｓ−Ｍ
ＱＷ活性層１４上に、図５に示す構造を有するＭＱＢ層
１６を挟んでｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
からなるｐ−クラッド層１５が形成されている。ｐ−ク
ラッド層１５の上部領域はストライプ状のリッジ部とな
っている。ｐ−クラッド層１５上にｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐからなるｐ−コンタクト層１７が形成されてい
る。
に、ｎ−Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなるｎ−バッファ層１
２、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなる
ｎ−クラッド層１３、および図５に示す構造を有するＳ
−ＭＱＷ活性層１４が形成されている。さらに、Ｓ−Ｍ
ＱＷ活性層１４上に、図５に示す構造を有するＭＱＢ層
１６を挟んでｐ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
からなるｐ−クラッド層１５が形成されている。ｐ−ク
ラッド層１５の上部領域はストライプ状のリッジ部とな
っている。ｐ−クラッド層１５上にｐ−Ｇａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐからなるｐ−コンタクト層１７が形成されてい
る。
【００３１】リッジ部の両側にはｎ−ＧａＡｓからなる
ｎ−電流ブロック層１８が形成され、その上部にｐ−Ｇ
ａＡｓからなるｐ−キャップ層１９が形成されている。
ｐ−キャップ層１９の上面にはＡｕ−Ｃｒからなるｐ電
極２０が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面にはＡ
ｕ−Ｓｎ−Ｃｒからなるｎ電極２１が形成されている。
ｎ−電流ブロック層１８が形成され、その上部にｐ−Ｇ
ａＡｓからなるｐ−キャップ層１９が形成されている。
ｐ−キャップ層１９の上面にはＡｕ−Ｃｒからなるｐ電
極２０が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の下面にはＡ
ｕ−Ｓｎ−Ｃｒからなるｎ電極２１が形成されている。
【００３２】図５に、Ｓ−ＭＱＷ活性層１４およびＭＱ
Ｂ層１６のエネルギーバンド図を示す。同図に示すよう
に、Ｓ−ＭＱＷ活性層１４は、ＧａＩｎＰからなる５つ
の井戸層ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５および（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰからなる４つの障壁層ｂ１，ｂ
２，ｂ３，ｂ４が積層されてなる。
Ｂ層１６のエネルギーバンド図を示す。同図に示すよう
に、Ｓ−ＭＱＷ活性層１４は、ＧａＩｎＰからなる５つ
の井戸層ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５および（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰからなる４つの障壁層ｂ１，ｂ
２，ｂ３，ｂ４が積層されてなる。
【００３３】井戸層ｗ１〜ｗ５はすべて同じ厚さ７５Å
を有し、ＧａＡｓ基板に対して−０．５％の歪を有す
る。これに対して、障壁層ｂ１の厚さは２５Å、障壁層
ｂ２の厚さは３５Å、障壁層ｂ３の厚さは３５Å、障壁
層ｂ３の厚さは４５Åである。Ｓ−ＭＱＷ活性層１４の
全体の厚さは５３５Åとなり、図７の従来例と同様であ
る。
を有し、ＧａＡｓ基板に対して−０．５％の歪を有す
る。これに対して、障壁層ｂ１の厚さは２５Å、障壁層
ｂ２の厚さは３５Å、障壁層ｂ３の厚さは３５Å、障壁
層ｂ３の厚さは４５Åである。Ｓ−ＭＱＷ活性層１４の
全体の厚さは５３５Åとなり、図７の従来例と同様であ
る。
【００３４】Ｓ−ＭＱＷ活性層１４のｎ側およびｐ側に
はそれぞれ厚さ５００Åの光ガイド層が設けられてい
る。なお、図４には光ガイド層は図示されていない。Ｍ
ＱＢ層１６の構造は、図７に示したＭＱＢ層３２の構造
と同様である。
はそれぞれ厚さ５００Åの光ガイド層が設けられてい
る。なお、図４には光ガイド層は図示されていない。Ｍ
ＱＢ層１６の構造は、図７に示したＭＱＢ層３２の構造
と同様である。
【００３５】このように、第２の実施例においては、ｎ
側からｐ側にかけて障壁層の厚さが徐々に薄くなってい
るので、中央部に位置する井戸層のホール濃度が図７の
従来例と比較して増加する。その結果、Ｓ−ＭＱＷ活性
層１４の全体のホール濃度が増加するので、利得が増加
し、かつ発振しきい値電流が低下する。Ｓ−ＭＱＷ活性
層１４の全体の厚さおよび井戸層Ｗ１〜Ｗ５の合計の厚
さは図７の従来例と同じであるので、光閉じ込め係数は
従来例とほぼ同じになる。
側からｐ側にかけて障壁層の厚さが徐々に薄くなってい
るので、中央部に位置する井戸層のホール濃度が図７の
従来例と比較して増加する。その結果、Ｓ−ＭＱＷ活性
層１４の全体のホール濃度が増加するので、利得が増加
し、かつ発振しきい値電流が低下する。Ｓ−ＭＱＷ活性
層１４の全体の厚さおよび井戸層Ｗ１〜Ｗ５の合計の厚
さは図７の従来例と同じであるので、光閉じ込め係数は
従来例とほぼ同じになる。
【００３６】第２の実施例では、障壁層ｂ１〜ｂ４の厚
さが徐々に薄くなっているが、障壁層ｂ１，ｂ２を同じ
厚さに薄く形成し、障壁層ｂ３，ｂ４を同じ厚さに厚く
形成してもよい。また、障壁層ｂ１のみを薄く形成し、
障壁層ｂ４のみを厚く形成し、障壁層ｂ３，ｂ４を同じ
厚さに形成してもよい。
さが徐々に薄くなっているが、障壁層ｂ１，ｂ２を同じ
厚さに薄く形成し、障壁層ｂ３，ｂ４を同じ厚さに厚く
形成してもよい。また、障壁層ｂ１のみを薄く形成し、
障壁層ｂ４のみを厚く形成し、障壁層ｂ３，ｂ４を同じ
厚さに形成してもよい。
【００３７】なお、多重量子井戸構造を有するＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザ装置においても、障壁層におけるＡ
ｌ組成が井戸層におけるＡｌ組成よりも大きくなってい
るので、障壁層におけるホール移動度μH が井戸層にお
けるホール移動度μH よりも小さくなる。したがって、
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置およびＩ
ｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ装置のみならずＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザ装置にも適用することができる。
Ａｓ系半導体レーザ装置においても、障壁層におけるＡ
ｌ組成が井戸層におけるＡｌ組成よりも大きくなってい
るので、障壁層におけるホール移動度μH が井戸層にお
けるホール移動度μH よりも小さくなる。したがって、
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置およびＩ
ｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ装置のみならずＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザ装置にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ｎ側の井
戸層のホール濃度を増加させることにより、または障壁
層の厚さを調整することにより、活性層全体の厚さ、井
戸層の数および井戸層の厚さを変えることなく、活性層
内の井戸層に注入されるホールの濃度を高くすることが
できる。したがって、光閉じ込め係数を維持しつつ活性
層全体に注入されるホールの濃度を高くすることが可能
となり、利得の増加およびしきい値電流の低減が図られ
る。
戸層のホール濃度を増加させることにより、または障壁
層の厚さを調整することにより、活性層全体の厚さ、井
戸層の数および井戸層の厚さを変えることなく、活性層
内の井戸層に注入されるホールの濃度を高くすることが
できる。したがって、光閉じ込め係数を維持しつつ活性
層全体に注入されるホールの濃度を高くすることが可能
となり、利得の増加およびしきい値電流の低減が図られ
る。
【図１】本発明の第１の実施例におけるＩｎＧａＡｓＰ
系半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
系半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活
性層のエネルギーバンド図である。
性層のエネルギーバンド図である。
【図３】図２のＳ−ＭＱＷ活性層における各井戸層のホ
ール濃度を従来例と比較して示す図である。
ール濃度を従来例と比較して示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例におけるＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
系半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図５】図４の半導体レーザ装置におけるＳ−ＭＱＷ活
性層のおよびＭＱＢ層のエネルギーバンド図である。
性層のおよびＭＱＢ層のエネルギーバンド図である。
【図６】従来のＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ装置にお
けるＳ−ＭＱＷ活性層のエネルギーバンド図である。
けるＳ−ＭＱＷ活性層のエネルギーバンド図である。
【図７】従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置にお
けるＳ−ＭＱＷ活性層およびＭＱＢ層のエネルギーバン
ド図である。
けるＳ−ＭＱＷ活性層およびＭＱＢ層のエネルギーバン
ド図である。
３ Ｓ−ＭＱＷ活性層 １４ Ｓ−ＭＱＷ活性層 １６ ＭＱＢ層 Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 井戸層 ＢＩ，Ｂ２，Ｂ３ 障壁層 ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５ 井戸層 ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４ 障壁層 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 隆俊 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 後藤 壮謙 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 茨木 晃 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 吉年 慶一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山口 隆夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の井戸層および複数の障壁層が交互
に積層されてなる多重量子井戸構造の活性層を有する半
導体レーザ装置において、前記活性層内のｎ側の井戸層
のホール濃度を増加させたことを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項２】 複数の井戸層および複数の障壁層が交互
に積層されてなる多重量子井戸構造の活性層を有する半
導体レーザ装置において、前記活性層に注入されるホー
ルの濃度が高くなるように前記活性層内の障壁層の厚さ
を設定したことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 複数の井戸層および複数の障壁層が交互
に積層されてなる多重量子井戸構造の活性層をｎ形クラ
ッド層およびｐ形クラッド層の間に配置してなる半導体
レーザ装置において、前記ｐ形クラッド層側の障壁層の
厚さを前記ｎ形クラッド層側の障壁層の厚さよりも薄く
形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記ｐ形クラッド層側の所定数の障壁層
の厚さおよびｎ形クラッド層側の所定数の障壁層の厚さ
を相互に補完するようにそれぞれ減少および増加させた
ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記ｐ形クラッド層に最も近い障壁層か
ら前記ｎ形クラッド層に最も近い障壁層にかけて段階的
に厚さを増加させたことを特徴とする請求項３記載の半
導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記複数の井戸層はＩｎＧａＡｓＰから
なり、前記複数の障壁層はＩｎＧａＡｓＰからなり、前
記障壁層のＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップは前記井戸
層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求
項３記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記複数の井戸層は（Ａｌx Ｇａ1-x ）
ＩｎＰからなり、前記複数の障壁層は（Ａｌy Ｇ
ａ1-y ）ＩｎＰからなり、１＞ｙ＞ｘ＞０であることを
特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】 前記複数の井戸層はＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
からなり、前記複数の障壁層はＡｌy Ｇａ1-y Ａｓから
なり、１＞ｙ＞ｘ＞０であることを特徴とする請求項３
記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08985494A JP3609446B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08985494A JP3609446B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297481A true JPH07297481A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3609446B2 JP3609446B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=13982378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08985494A Expired - Fee Related JP3609446B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3609446B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294530A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-11-04 | Sony Corp | 多重量子井戸型半導体発光素子 |
| JP2007035781A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2011171368A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP08985494A patent/JP3609446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294530A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-11-04 | Sony Corp | 多重量子井戸型半導体発光素子 |
| JP2007035781A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JP4696749B2 (ja) * | 2005-07-25 | 2011-06-08 | 住友電気工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2011171368A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US8674338B2 (en) | 2010-02-16 | 2014-03-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US9024293B2 (en) | 2010-02-16 | 2015-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3609446B2 (ja) | 2005-01-12 |
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