JPH07335979A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH07335979A JPH07335979A JP12237994A JP12237994A JPH07335979A JP H07335979 A JPH07335979 A JP H07335979A JP 12237994 A JP12237994 A JP 12237994A JP 12237994 A JP12237994 A JP 12237994A JP H07335979 A JPH07335979 A JP H07335979A
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- optical waveguide
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 層界面および層界面の上に成長する結晶が高
品質となり、高出力発振下においても信頼性の高い半導
体レーザを得る。 【構成】 活性層５を２元以上のＶ族元素を含む組成と
し、この活性層５を挟む光導波層４、６およびクラッド
層３、７をＶ族元素およびIII 族元素を含む組成とし、
上記光導波層４、６およびクラッド層３、７のＶ族元素
の組成比を活性層５のＶ族元素の組成比と同じとする一
方、該光導波層４、６およびクラッド層３、７のIII 族
元素の組成比を変えることにより分離閉じ込めヘテロ構
造を形成する。
品質となり、高出力発振下においても信頼性の高い半導
体レーザを得る。 【構成】 活性層５を２元以上のＶ族元素を含む組成と
し、この活性層５を挟む光導波層４、６およびクラッド
層３、７をＶ族元素およびIII 族元素を含む組成とし、
上記光導波層４、６およびクラッド層３、７のＶ族元素
の組成比を活性層５のＶ族元素の組成比と同じとする一
方、該光導波層４、６およびクラッド層３、７のIII 族
元素の組成比を変えることにより分離閉じ込めヘテロ構
造を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、特
に詳細には、活性層がＶ族元素を含む組成を有し、光導
波層およびクラッド層がＶ族元素およびIII 族元素を含
む組成を有してなる半導体レーザに関するものである。
に詳細には、活性層がＶ族元素を含む組成を有し、光導
波層およびクラッド層がＶ族元素およびIII 族元素を含
む組成を有してなる半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、発振波長が0.7 〜0.85μｍ帯にあ
る半導体レーザとしては、例えば文献(1) IEEE Journal
of Quantum Electronics （ジャーナル・オブ・クオン
タム・エレクトロニクス),Vol.QE-20,No.10, October 1
984 pp. 1119〜1132に示されるように、ｎ−ＧａＡｓ基
板にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｎまたはｉ−ＡｌＧ
ａＡｓ光導波層、ｉ−ＡｌＧａＡｓ活性層、ｐまたはｉ
−ＡｌＧａＡｓ光導波層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、およびｐ−ＧａＡｓキャップ層を形成してなるもの
が広く知られている。
る半導体レーザとしては、例えば文献(1) IEEE Journal
of Quantum Electronics （ジャーナル・オブ・クオン
タム・エレクトロニクス),Vol.QE-20,No.10, October 1
984 pp. 1119〜1132に示されるように、ｎ−ＧａＡｓ基
板にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｎまたはｉ−ＡｌＧ
ａＡｓ光導波層、ｉ−ＡｌＧａＡｓ活性層、ｐまたはｉ
−ＡｌＧａＡｓ光導波層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、およびｐ−ＧａＡｓキャップ層を形成してなるもの
が広く知られている。
【０００３】また、上記発振波長帯の半導体レーザとし
て、文献(2) Japanese Journal ofApplied Physics
（ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス）Vol.31(1992)pp. L1686 〜L1688 に示される
ように、ｎ−ＧａＡｓ基板にｎ−ＩｎＧａＰクラッド
層、ｎまたはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波
層、ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層（x1＜x2，
y1＜y2）、ｐまたはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光
導波層、ｐ−ＩｎＧａＰクラッド層、およびｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層を形成してなるものも提案されている。
て、文献(2) Japanese Journal ofApplied Physics
（ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス）Vol.31(1992)pp. L1686 〜L1688 に示される
ように、ｎ−ＧａＡｓ基板にｎ−ＩｎＧａＰクラッド
層、ｎまたはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波
層、ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層（x1＜x2，
y1＜y2）、ｐまたはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光
導波層、ｐ−ＩｎＧａＰクラッド層、およびｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層を形成してなるものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記文献(1)
に示されている構造には、活性層に含まれているＡｌが
化学的に活性で酸化しやすいため、劈開して形成した共
振器端面が劣化しやすく、高信頼性を得ることが難しい
という問題がある。
に示されている構造には、活性層に含まれているＡｌが
化学的に活性で酸化しやすいため、劈開して形成した共
振器端面が劣化しやすく、高信頼性を得ることが難しい
という問題がある。
【０００５】文献(2) に示されている構造は、このよう
な問題に対処するものであるが、その反面この構造は、
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等における結晶成長
において、クラッド−光導波層界面、光導波層−活性層
界面、あるいはそれらの逆の成長過程で、Ｖ族元素水素
化物ガス（ＰＨ3 、ＡｓＨ3 ）の切換え、すなわち例え
ばガスバルブの開閉や、マスフローコントローラによる
ガス流量の増減等の操作が必要であって、この切換え時
に結晶表面の状態を不安定にしてしまうため、各層間の
界面を高品質で安定に再現性良く形成することができ
ず、また、層界面の上に成長する結晶の品質を落として
しまうという欠点がある。
な問題に対処するものであるが、その反面この構造は、
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等における結晶成長
において、クラッド−光導波層界面、光導波層−活性層
界面、あるいはそれらの逆の成長過程で、Ｖ族元素水素
化物ガス（ＰＨ3 、ＡｓＨ3 ）の切換え、すなわち例え
ばガスバルブの開閉や、マスフローコントローラによる
ガス流量の増減等の操作が必要であって、この切換え時
に結晶表面の状態を不安定にしてしまうため、各層間の
界面を高品質で安定に再現性良く形成することができ
ず、また、層界面の上に成長する結晶の品質を落として
しまうという欠点がある。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、層界面および層界面の上に成長する結晶が高品
質となり、高出力発振下においても信頼性の高い半導体
レーザを提供することを目的とするものである。
であり、層界面および層界面の上に成長する結晶が高品
質となり、高出力発振下においても信頼性の高い半導体
レーザを提供することを目的とするものである。
【０００７】また本発明は、上記目的を達成した上で、
活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止されて、こ
の点からも高信頼性が期待できる半導体レーザを提供す
ることを目的とするものである。
活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止されて、こ
の点からも高信頼性が期待できる半導体レーザを提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の半導
体レーザは、請求項１に記載の通り、活性層が２元以上
のＶ族元素を含む組成を有し、この活性層を挟む光導波
層およびクラッド層がＶ族元素およびIII 族元素を含む
組成を有し、上記光導波層およびクラッド層のＶ族元素
の組成比が活性層のＶ族元素の組成比と同じとされる一
方、該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比
を変えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成され
たことを特徴とするものである。
体レーザは、請求項１に記載の通り、活性層が２元以上
のＶ族元素を含む組成を有し、この活性層を挟む光導波
層およびクラッド層がＶ族元素およびIII 族元素を含む
組成を有し、上記光導波層およびクラッド層のＶ族元素
の組成比が活性層のＶ族元素の組成比と同じとされる一
方、該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比
を変えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成され
たことを特徴とするものである。
【０００９】本発明による第２の半導体レーザは、請求
項２に記載の通り、上記第１の半導体レーザにおいて、
特に、活性層がＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、光導波層
がＩｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、クラッ
ド層がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（た
だし、０＜z1＜z2）からなることを特徴とするものであ
る。
項２に記載の通り、上記第１の半導体レーザにおいて、
特に、活性層がＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、光導波層
がＩｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、クラッ
ド層がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（た
だし、０＜z1＜z2）からなることを特徴とするものであ
る。
【００１０】本発明による第３の半導体レーザは、請求
項３に記載の通り、活性層が１元のＶ族元素を含む組成
を有し、この活性層を挟む光導波層およびクラッド層
が、活性層のＶ族元素を含む２元以上のＶ族元素および
III 族元素を含む組成を有し、上記光導波層およびクラ
ッド層のＶ族元素の組成比が互いに同じとされる一方、
該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比を変
えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成されたこ
とを特徴とするものである。
項３に記載の通り、活性層が１元のＶ族元素を含む組成
を有し、この活性層を挟む光導波層およびクラッド層
が、活性層のＶ族元素を含む２元以上のＶ族元素および
III 族元素を含む組成を有し、上記光導波層およびクラ
ッド層のＶ族元素の組成比が互いに同じとされる一方、
該光導波層およびクラッド層のIII 族元素の組成比を変
えることにより分離閉じ込めヘテロ構造が形成されたこ
とを特徴とするものである。
【００１１】また本発明による第４の半導体レーザは、
請求項４に記載の通り、上記第３の半導体レーザにおい
て、特に、活性層がＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ、光導波層がＩ
ｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、クラッド層
がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（ただ
し、０≦z1＜z2）からなることを特徴とするものであ
る。
請求項４に記載の通り、上記第３の半導体レーザにおい
て、特に、活性層がＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ、光導波層がＩ
ｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、クラッド層
がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（ただ
し、０≦z1＜z2）からなることを特徴とするものであ
る。
【００１２】
【作用および発明の効果】上記第１の半導体レーザにお
いては、活性層、光導波層およびクラッド層の全てにお
いてＶ族元素の組成比が共通であるので、その作製のた
めのＭＯＣＶＤや分子線エピタキシャル成長等におい
て、層界面でのＶ族元素ガス切換えを必要としない。
いては、活性層、光導波層およびクラッド層の全てにお
いてＶ族元素の組成比が共通であるので、その作製のた
めのＭＯＣＶＤや分子線エピタキシャル成長等におい
て、層界面でのＶ族元素ガス切換えを必要としない。
【００１３】また上記第３の半導体レーザにおいては、
光導波層およびクラッド層のＶ族元素の組成比が共通で
あるので、その作製のためのＭＯＣＶＤや分子線エピタ
キシャル成長等において、層界面でのＶ族元素ガス切換
えは活性層と光導波層との間のみで行なえばよく、光導
波層とクラッド層との間でこのＶ族元素ガス切換えは不
要である。
光導波層およびクラッド層のＶ族元素の組成比が共通で
あるので、その作製のためのＭＯＣＶＤや分子線エピタ
キシャル成長等において、層界面でのＶ族元素ガス切換
えは活性層と光導波層との間のみで行なえばよく、光導
波層とクラッド層との間でこのＶ族元素ガス切換えは不
要である。
【００１４】このようにＭＯＣＶＤや分子線エピタキシ
ャル成長等において、層界面でのＶ族元素ガス切換えが
全く不要であるか、あるいは最少限で済めば、各層間の
界面でのＶ族元素の原料の相互置換がなくなり、結晶表
面の状態が不安定化することがなくなる。それにより本
発明による半導体レーザは、層界面および層界面の上に
成長する結晶の品質が高くて、高出力発振下においても
高い信頼性が確保されるものとなる。
ャル成長等において、層界面でのＶ族元素ガス切換えが
全く不要であるか、あるいは最少限で済めば、各層間の
界面でのＶ族元素の原料の相互置換がなくなり、結晶表
面の状態が不安定化することがなくなる。それにより本
発明による半導体レーザは、層界面および層界面の上に
成長する結晶の品質が高くて、高出力発振下においても
高い信頼性が確保されるものとなる。
【００１５】さらに、上述のように層界面でのＶ族元素
ガス切換えが全く不要であるか、あるいは最少限で済め
ば、層界面での成長中断時間が短縮されるので、本発明
の半導体レーザは層界面に欠陥の無い、高信頼性のもの
となり得る。
ガス切換えが全く不要であるか、あるいは最少限で済め
ば、層界面での成長中断時間が短縮されるので、本発明
の半導体レーザは層界面に欠陥の無い、高信頼性のもの
となり得る。
【００１６】それに加えて特に第２および第４の半導体
レーザにおいては、活性層に酸化しやすいＡｌを含まな
いので、活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止さ
れて、この点からも信頼性が高いものとなり得る。
レーザにおいては、活性層に酸化しやすいＡｌを含まな
いので、活性層の酸化による共振器端面の劣化が防止さ
れて、この点からも信頼性が高いものとなり得る。
【００１７】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による半
導体レーザの層構成を示すものである。この半導体レー
ザは一例として、III 族元素原料となる有機金属として
ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩを持ち、Ｖ族元素原料となる水
素化物ガスとしてＡｓＨ3 、ＰＨ3 を持つＭＯＣＶＤ装
置により、ｎ−ＧａＡｓ基板２上にｎ−Ｉｎx1（Ｇａ
1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1クラッド層３、ｎまたは
ｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波
層４、ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層５、ｐま
たはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光
導波層６、ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1
Ｐy1クラッド層７、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８（ただ
し、０＜z1＜z2）を順次成長させて形成されたものであ
る。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による半
導体レーザの層構成を示すものである。この半導体レー
ザは一例として、III 族元素原料となる有機金属として
ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩを持ち、Ｖ族元素原料となる水
素化物ガスとしてＡｓＨ3 、ＰＨ3 を持つＭＯＣＶＤ装
置により、ｎ−ＧａＡｓ基板２上にｎ−Ｉｎx1（Ｇａ
1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1クラッド層３、ｎまたは
ｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波
層４、ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層５、ｐま
たはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光
導波層６、ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1
Ｐy1クラッド層７、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８（ただ
し、０＜z1＜z2）を順次成長させて形成されたものであ
る。
【００１８】この場合、Ｖ族元素のＡｓおよびＰは、コ
ンタクト層８を除く全ての層において組成が同じであ
る。そこで、ＭＯＣＶＤ成長において各層３〜７の原料
となるＶ族元素水素化物ガスＡｓＨ3 、ＰＨ3 につい
て、組成比変更のための切換え（バルブの開閉およびマ
スフローコントローラ等による流量の増減）を行なう必
要がなく、III 族元素原料のＴＭＡとＴＭＧのバルブ開
閉と流量の制御のみを行なえばよい。
ンタクト層８を除く全ての層において組成が同じであ
る。そこで、ＭＯＣＶＤ成長において各層３〜７の原料
となるＶ族元素水素化物ガスＡｓＨ3 、ＰＨ3 につい
て、組成比変更のための切換え（バルブの開閉およびマ
スフローコントローラ等による流量の増減）を行なう必
要がなく、III 族元素原料のＴＭＡとＴＭＧのバルブ開
閉と流量の制御のみを行なえばよい。
【００１９】その後、基板２およびコンタクト層８の上
にそれぞれに金属からなるｎ側電極１およびｐ側電極９
を形成して、この第１実施例の半導体レーザが完成す
る。
にそれぞれに金属からなるｎ側電極１およびｐ側電極９
を形成して、この第１実施例の半導体レーザが完成す
る。
【００２０】上述のようにＭＯＣＶＤによる結晶成長時
に、層界面でのＶ族元素ガス切換えが全く不要であれ
ば、このＶ族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安
定にしてしまうことがなくなる。それによりこの半導体
レーザは、層界面および層界面の上に成長する結晶の品
質が高くて、高出力発振下においても高い信頼性が確保
されるものとなる。
に、層界面でのＶ族元素ガス切換えが全く不要であれ
ば、このＶ族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安
定にしてしまうことがなくなる。それによりこの半導体
レーザは、層界面および層界面の上に成長する結晶の品
質が高くて、高出力発振下においても高い信頼性が確保
されるものとなる。
【００２１】また本実施例の半導体レーザは、活性層５
に酸化しやすいＡｌを含まないので、活性層５の酸化に
よる共振器端面の劣化が防止されて、この点からも信頼
性が高いものとなり得る。
に酸化しやすいＡｌを含まないので、活性層５の酸化に
よる共振器端面の劣化が防止されて、この点からも信頼
性が高いものとなり得る。
【００２２】なお、前記文献(2) に示される活性層をＩ
ｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、光導波層をＩｎx2Ｇａ1-x2
Ａｓ1-y2Ｐy2（x1＜x2，y1＜y2）とする構造では、活性
層Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1と光導波層Ｉｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2との間で、ハリソンのＬＣＡＯ理論
（W.A.Harrison: Journal of Vacuum Society Technolo
gy（ジャーナル・オブ・バキューム・ソサイアティ・テ
クノロジー）Vol.14,No.4,1977 pp. 1016 〜1021 参
照）等により伝導帯のバンドオフセットΔＥｃと価電子
帯のバンドオフセットΔＥｖを計算すると、ΔＥｃ＜Δ
Ｅｖとなり、正孔にくらべ有効質量の軽い電子を効果的
に閉じ込めることができない。
ｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1、光導波層をＩｎx2Ｇａ1-x2
Ａｓ1-y2Ｐy2（x1＜x2，y1＜y2）とする構造では、活性
層Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1と光導波層Ｉｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2との間で、ハリソンのＬＣＡＯ理論
（W.A.Harrison: Journal of Vacuum Society Technolo
gy（ジャーナル・オブ・バキューム・ソサイアティ・テ
クノロジー）Vol.14,No.4,1977 pp. 1016 〜1021 参
照）等により伝導帯のバンドオフセットΔＥｃと価電子
帯のバンドオフセットΔＥｖを計算すると、ΔＥｃ＜Δ
Ｅｖとなり、正孔にくらべ有効質量の軽い電子を効果的
に閉じ込めることができない。
【００２３】一方、本発明による上記活性層Ｉｎx1Ｇａ
1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1と光導波層Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）
1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1の間での伝導帯のバンドオフセットΔ
Ｅｃと価電子帯のバンドオフセットΔＥｖを計算する
と、ΔＥｃ：ΔＥｖ〜６：４となり、電子を効果的に閉
じ込める構造となっているため、しきい値が低くなり、
また特性温度が高くなるという効果も生じる。
1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1と光導波層Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）
1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1の間での伝導帯のバンドオフセットΔ
Ｅｃと価電子帯のバンドオフセットΔＥｖを計算する
と、ΔＥｃ：ΔＥｖ〜６：４となり、電子を効果的に閉
じ込める構造となっているため、しきい値が低くなり、
また特性温度が高くなるという効果も生じる。
【００２４】上記第１実施例では、Ｖ族元素組成が活性
層、光導波層およびクラッド層で全て同じであるが、次
に、活性層のみ歪を含み、そのＶ族元素組成が光導波層
およびクラッド層とは異なる第２実施例について、図２
を参照して説明する。
層、光導波層およびクラッド層で全て同じであるが、次
に、活性層のみ歪を含み、そのＶ族元素組成が光導波層
およびクラッド層とは異なる第２実施例について、図２
を参照して説明する。
【００２５】この第２実施例の半導体レーザは、前述し
たものと同様のＭＯＣＶＤ装置により、ｎ−ＧａＡｓ基
板12上にｎ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐ
y1クラッド層13、ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａ
ｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波層14、ｉ−Ｉｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ活性層15、ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌ
z1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波層16、ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ
1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1クラッド層17、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層18（ただし、０≦z1＜z2）を順次成長
させて形成されたものである。
たものと同様のＭＯＣＶＤ装置により、ｎ−ＧａＡｓ基
板12上にｎ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐ
y1クラッド層13、ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａ
ｌz1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波層14、ｉ−Ｉｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ活性層15、ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌ
z1）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1光導波層16、ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ
1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1クラッド層17、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層18（ただし、０≦z1＜z2）を順次成長
させて形成されたものである。
【００２６】この構成の場合、光導波層14と活性層15の
間、および活性層15と光導波層16の間で、ＡｓおよびＰ
の組成比を変更するためにＶ族元素ガスの切換えを必要
とするが、この場合はＰＨ3 のガスバルブの開閉を行な
うだけでよい。そして、クラッド層13と光導波層14との
間、および光導波層16とクラッド層17との間では、Ｖ族
元素ガスの切換えは不要である。
間、および活性層15と光導波層16の間で、ＡｓおよびＰ
の組成比を変更するためにＶ族元素ガスの切換えを必要
とするが、この場合はＰＨ3 のガスバルブの開閉を行な
うだけでよい。そして、クラッド層13と光導波層14との
間、および光導波層16とクラッド層17との間では、Ｖ族
元素ガスの切換えは不要である。
【００２７】その後、基板12およびコンタクト層18の上
にそれぞれに金属からなるｎ側電極11およびｐ側電極19
を形成して、この第２実施例の半導体レーザが完成す
る。
にそれぞれに金属からなるｎ側電極11およびｐ側電極19
を形成して、この第２実施例の半導体レーザが完成す
る。
【００２８】上述のようにＭＯＣＶＤによる結晶成長時
に、層界面でのＶ族元素ガス切換えが少なくて済めば、
このＶ族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安定に
してしまうことがなくなる。それによりこの第２実施例
の半導体レーザも、層界面および層界面の上に成長する
結晶の品質が高くて、高出力発振下においても高い信頼
性が確保されるものとなる。
に、層界面でのＶ族元素ガス切換えが少なくて済めば、
このＶ族元素ガス切換え時に結晶表面の状態を不安定に
してしまうことがなくなる。それによりこの第２実施例
の半導体レーザも、層界面および層界面の上に成長する
結晶の品質が高くて、高出力発振下においても高い信頼
性が確保されるものとなる。
【００２９】またこの第２実施例の半導体レーザも、活
性層15に酸化しやすいＡｌを含まないので、活性層15の
酸化による共振器端面の劣化が防止されて、この点から
も信頼性が高いものとなり得る。
性層15に酸化しやすいＡｌを含まないので、活性層15の
酸化による共振器端面の劣化が防止されて、この点から
も信頼性が高いものとなり得る。
【００３０】なお上記２つの実施例では、単純なブロー
ドエリア構造を形成しているが、これらの実施例の構成
にさらに通常のフォトリソグラフィーやエッチングによ
る加工を施すことにより、屈折率導波機構付き半導体レ
ーザや、回折格子付きの半導体レーザや、光集積回路を
作製することも可能である。
ドエリア構造を形成しているが、これらの実施例の構成
にさらに通常のフォトリソグラフィーやエッチングによ
る加工を施すことにより、屈折率導波機構付き半導体レ
ーザや、回折格子付きの半導体レーザや、光集積回路を
作製することも可能である。
【００３１】また上記各実施例の構造は、特に量子井戸
が単一で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ば
れる構造であるが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数と
するＭＱＷ構造に対しても本発明は適用可能である。
が単一で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ば
れる構造であるが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数と
するＭＱＷ構造に対しても本発明は適用可能である。
【００３２】さらに、光導波層に関しては、ＧＲＩＮ構
造（ＧＲａｄｅｄ−ＩＮｄｅｘ）すなわち屈折率分布構
造が考えられるが、この構造を形成する際にもＶ族元素
水素化物ガスの切換えなしに、ＴＭＡおよびＴＭＧの流
量比を随時なだらかに変えて行くだけで、ＧＲＩＮ構造
の屈折率プロファイルが得られる。
造（ＧＲａｄｅｄ−ＩＮｄｅｘ）すなわち屈折率分布構
造が考えられるが、この構造を形成する際にもＶ族元素
水素化物ガスの切換えなしに、ＴＭＡおよびＴＭＧの流
量比を随時なだらかに変えて行くだけで、ＧＲＩＮ構造
の屈折率プロファイルが得られる。
【００３３】また発振波長帯に関しては、第１実施例の
活性層５をＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1とするものにつ
いては、x1〜0.49y1、０＜y1＜１の関係を満たすように
適当なx1、y1を決定すれば、発振波長λを680 ｎｍ＜λ
＜870 ｎｍの範囲で制御可能である。一方、第２実施例
の活性層15をＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓとするものについて
は、λ＜1150ｎｍの範囲までの制御が可能である。ま
た、ＩｎＧａＡｓＳｂ系の材料を用いる場合は、２μｍ
帯の長波長帯のレーザにも本発明を適用することができ
る。
活性層５をＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1とするものにつ
いては、x1〜0.49y1、０＜y1＜１の関係を満たすように
適当なx1、y1を決定すれば、発振波長λを680 ｎｍ＜λ
＜870 ｎｍの範囲で制御可能である。一方、第２実施例
の活性層15をＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓとするものについて
は、λ＜1150ｎｍの範囲までの制御が可能である。ま
た、ＩｎＧａＡｓＳｂ系の材料を用いる場合は、２μｍ
帯の長波長帯のレーザにも本発明を適用することができ
る。
【００３４】また、上記各実施例においてIII 族元素原
料としてはＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＭＧが使用されている
が、ＴＥＡ、ＴＥＧ、ＴＥＩ等の他の有機金属ガスを用
いてもよい。他方、Ｖ族元素の原料ガスとしてはＡｓＨ
3 、ＰＨ3 が用いられているが、その他の水素化化合物
や有機金属ガスが用いてられてもよい。さらに、２元の
Ｖ族元素からなる半導体としてＡｓ、Ｐからなる化合物
半導体を挙げているが、Ｓｂ等を含めたＶ族元素で２元
以上となってもよい。また結晶成長法として、固体ある
いはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を採
用することもできる。
料としてはＴＭＡ、ＴＭＩ、ＴＭＧが使用されている
が、ＴＥＡ、ＴＥＧ、ＴＥＩ等の他の有機金属ガスを用
いてもよい。他方、Ｖ族元素の原料ガスとしてはＡｓＨ
3 、ＰＨ3 が用いられているが、その他の水素化化合物
や有機金属ガスが用いてられてもよい。さらに、２元の
Ｖ族元素からなる半導体としてＡｓ、Ｐからなる化合物
半導体を挙げているが、Ｓｂ等を含めたＶ族元素で２元
以上となってもよい。また結晶成長法として、固体ある
いはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を採
用することもできる。
【図１】本発明の第１実施例による半導体レーザの層構
成を示す概略図
成を示す概略図
【図２】本発明の第２実施例による半導体レーザの層構
成を示す概略図
成を示す概略図
１ ｎ側電極 ２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３ ｎ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 ４ ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 ５ ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層 ６ ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 ７ ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 ８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ９ ｐ側電極 11 ｎ側電極 12 ｎ−ＧａＡｓ基板 13 ｎ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 14 ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 15 ｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層 16 ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 17 ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 18 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 19 ｐ側電極
クラッド層 ４ ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 ５ ｉ−Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1活性層 ６ ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 ７ ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 ８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ９ ｐ側電極 11 ｎ側電極 12 ｎ−ＧａＡｓ基板 13 ｎ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 14 ｎまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 15 ｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層 16 ｐまたはｉ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1光導波層 17 ｐ−Ｉｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1
クラッド層 18 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 19 ｐ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層が２元以上のＶ族元素を含む組成
を有し、 この活性層を挟む光導波層およびクラッド層がＶ族元素
およびIII 族元素を含む組成を有し、 前記光導波層およびクラッド層のＶ族元素の組成比が活
性層のＶ族元素の組成比と同じとされる一方、該光導波
層およびクラッド層のIII 族元素の組成比を変えること
により分離閉じ込めヘテロ構造が形成されたことを特徴
とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記活性層がＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐ
y1、 前記光導波層がＩｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1
Ｐy1、 前記クラッド層がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1（ただし、０＜z1＜z2）からなることを特徴と
する請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 活性層が１元のＶ族元素を含む組成を有
し、 この活性層を挟む光導波層およびクラッド層が、活性層
のＶ族元素を含む２元以上のＶ族元素およびIII 族元素
を含む組成を有し、 前記光導波層およびクラッド層のＶ族元素の組成比が互
いに同じとされる一方、該光導波層およびクラッド層の
III 族元素の組成比を変えることにより分離閉じ込めヘ
テロ構造が形成されたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記活性層がＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ、 前記光導波層がＩｎx1（Ｇａ1-z1Ａｌz1）1-x1Ａｓ1-y1
Ｐy1、 前記クラッド層がＩｎx1（Ｇａ1-z2Ａｌz2）1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1（ただし、０≦z1＜z2）からなることを特徴と
する請求項３記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12237994A JP3251771B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12237994A JP3251771B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335979A true JPH07335979A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3251771B2 JP3251771B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=14834376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12237994A Expired - Fee Related JP3251771B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251771B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008135786A (ja) * | 1996-11-27 | 2008-06-12 | Trumpf Photonics Inc | 高出力半導体レーザダイオード |
-
1994
- 1994-06-03 JP JP12237994A patent/JP3251771B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008135786A (ja) * | 1996-11-27 | 2008-06-12 | Trumpf Photonics Inc | 高出力半導体レーザダイオード |
| USRE41643E1 (en) | 1996-11-27 | 2010-09-07 | Trumpf Photonics, Inc. | High power semiconductor laser diode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3251771B2 (ja) | 2002-01-28 |
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