JPH08125263A - 多重量子井戸構造半導体レーザ - Google Patents

多重量子井戸構造半導体レーザ

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JPH08125263A
JPH08125263A JP26375094A JP26375094A JPH08125263A JP H08125263 A JPH08125263 A JP H08125263A JP 26375094 A JP26375094 A JP 26375094A JP 26375094 A JP26375094 A JP 26375094A JP H08125263 A JPH08125263 A JP H08125263A
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博仁 山田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高温時において特性が劣化する従来の長波長系
半導体レーザの欠点を解決し、優れた温度特性を有する
と共に高温時においても低閾値、低駆動電流で動作可能
な1.3μmまたは1.55μm半導体レーザを提供す
ることにある。 【構成】InP基板上に多重量子井戸構造の活性層を形
成する半導体レーザにおいて、該半導体レーザの活性層
が、少なくとも、InGaAsあるいはInGaAsP
系の半導体材料からなるウエルと、AlInGaAsP
であり、残りの部分はInGaAsP系半導体材料から
なるSCH層からなる多重量子井戸構造からなることを
特徴とする。 【効果】AlInGaAsP半導体材料をバリヤに用い
ることにより、高温時に電子がバリヤへ溢れるのを防止
し、温度特性の良好な半導体レーザが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、長波長帯の多重量子井
戸型半導体レーザに関し、特にその活性層の構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、波長1.3μmや1.55μm帯
の多重量子井戸構造(MQW)の半導体レーザには、I
nGaAsP/InP系化合物半導体材料が用いられて
いたが、これらの材料系においては、伝導帯のエネルギ
ー不連続の値が、価電子帯エネルギー不連続の値に比べ
て小さいので、MQWレーザにおいては高温時に電子が
ウエルからバリヤに溢れる問題が有った。従って、高温
時における閾値の上昇あるいは効率の低下は、GaAs
/AlGaAs系化合物半導体材料を用いる短波長系の
半導体レーザに比べて大きかった。これに対して近年B
ellcore社から発表されたAlInGaAs/I
nP系MQWレーザ(UncooledLasers
for Deployment of Fiber i
n the Loop,OPTICS&PHOTONI
CS NEWS/DECEMBER 1993)は、ウ
エルとバリヤにAlInGaAsを用いているためバン
ドラインナップが改善され、スロープ効率の温度依存性
が非常に良くなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Bel
lcore発表のAlInGaAs/InP系MQW半
導体レーザは、ウエルとバリヤさらに分離閉じ込めヘテ
ロ構造(SCH)層に多くのAl組成を有するAlIn
GaAsを用いているため、埋め込み構造の作製が困難
であった。従って、リッジ導波路構造であるため発振閾
値が高く、5mW時の駆動電流で比べると、それ程良い
特性とは言えない。
【0004】本発明の目的は、この様な長波長系多重量
子井戸構造半導体レーザの欠点を解消し、優れた温度特
性を有すると共に高温時においても低閾値、低駆動電流
で動作可能な1.3μmまたは1.55μm半導体レー
ザを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、InP基板上に多重量子井戸構造の活性
層を形成する半導体レーザにおいて、多重量子井戸構造
の活性層が、少なくとも、InGaAsあるいはInG
aAsP系の半導体材料からなるウエルと、AlInG
aAsP系の半導体材料からなるバリヤ層と、ウエルに
隣接する一部分のみがAlInGaAsPであり、残り
の部分はInGaAsP系半導体材料からなるSCH
(Separate Confinement Het
erostructure)層からなることを特徴とす
るものである。
【0006】
【作用】本発明によるAlInGaAsP系半導体材料
からなるバリヤ層を用いることにより、高温特性の改善
が得られる理由について以下で説明する。上にも述べた
様に、MQWレーザの高温特性を左右する大きな要因と
しては、高温時にウエルからバリヤへ注入キャリア(こ
の場合は主に電子)が溢れることにより、MQWの利得
が低下するメカニズムが考えられる。長波長系MQWレ
ーザの場合、図3に示す様に、通常ウエル15にはIn
GaAsまたはInGaAsPが、バリヤ16にはIn
GaAsPが用いられる。このInGaAs/InGa
AsP系ヘテロ接合あるいはInGaAsP/InGa
AsP系ヘテロ接合では、伝導帯バンド・エネルギー不
連続の値ΔEc/ΔEvが大きくなる方向に改善される
ことが知られている。従って、電子に対するバリヤ障壁
が高くなるので、高温時でもウエルからバリヤへの電子
の漏れは抑制される。この結果、温度特性の良好なデバ
イスが実現できる。
【0007】ところで、AIを含む半導体材料を用いる
場合、どうしても埋め込み成長の困難さが伴う。それ
は、AIが非常に酸化し易いために、表面に薄い酸化膜
を形成し、これが埋め込み成長を妨げる原因となってい
る。Bellcore社のAlInGaAs系材料の場
合も図4に示す様に、ウエル18,バリヤ19およびS
CH20層の活性層全体にAIを含むAlInGaAs
を用いているために、埋め込み成長が困難となってい
る。一方、本発明のMQW構造では、バリヤ層とSCH
層の一部分にのみAlが含まれるので、埋め込み成長が
比較的簡単に行えるメリットがある。実際、ウエルとバ
リヤの両方にAlを含む半導体からなるMQW構造と、
バリヤにはAlが含まれるがウエルにはAlを含まない
MQW構造とを、同じ条件で埋め込み成長を行うと、後
者については良好な埋め込みが行われるが、前者の場合
は埋め込み不良となる割合が非常に大きい。このこと
は、MQW活性層全体の広い面積に渡るAlの酸化膜は
安定であり、埋め込み成長を困難なものにしているが、
バリヤの部分のみの様な狭い面積のAl酸化膜は不安定
で、埋め込み成長時に容易にメルトバックされるので、
特に問題とはならない。
【0008】さらに、高温特性とは直接関係は無いが、
AlInGaAsPバリヤを用いることにより、ホール
に対するバリヤのポテンシャル障壁が小さくできるの
で、ウエル間でのホール注入不均一の問題も改善でき
る。これは特にウエル数の多い(7ウエル程度以上)M
QWにおいて問題となっていたことで、通常のInGa
As(P)/InGaAsP系のMQWレーザの場合、
ホールに対するバリヤのポテンシャル障壁が高過ぎるの
で、p−InP側から注入されたホールが各ウエルに均
一に分布せず、p側のウエルに多く分布し、極端な場合
はn側のウエルにはほとんどホールが注入されていない
状態も有り得る。従って、この様なことが起これば、ウ
エル数を多くしていっても利得の改善があまり期待でき
ないという問題が有った。これに対しても本発明の構造
は有効であると考えられ、ホールの不均一注入が緩和さ
れることにより、多層MQWにおいて大きな微分利得の
値を実現できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例を示す1.3μm長波長
レーザのMQW活性層構造のバンド・ダイヤグラムであ
る。作製方法は、まず最初に、n−InP(100)基
板21上に厚さ50nmの1.13μm組成n−InG
aAsPSCH層14を成長し、さらに厚さ10nmの
ノン・ドープのu−AlInGaAsPバリヤ12を成
長する。この場合、Alの組成としては、0.05〜
0.4程度が適当であり、あまり少ないとバンド・ライ
ンナップ改善の効果が少なく、逆に多過ぎると埋め込み
成長がうまく出来なくなる。また、InP基板に格子整
合する様に、他のIn,Ga,As,Pの組成は決めら
れている。さらにこの上に厚さ約5nmの1.40μm
の波長組成のu−InGaAsPウエル12と、厚さ1
0nmのu−AlInGaAsPバリヤ12を5周期成
長する。さらにその上に、厚さ50nmの1.13μm
組成u−InGaAsPSCH層14を成長し、最後に
p−InPクラッド層23を約0.6μm成長する。な
お、ウエルはInGaAsでもよい。この様にして作製
したMQWウエハを、図2に示す様な通常のDC−PB
H構造に埋め込む。すなわち、MQWウエハのp−In
Pクラッド層23の表面にフォトレジストをストライプ
上に形成し、エッチングして中央にメサ構造を形成す
る。フォトレジストを除去後、液相エピタキシャル成長
法によってp−InP電流ブロック層24,n−InP
電流ブロック層25,p−InP層26,P+ InGa
AsPキャップ層27を順次形成する。28はMQW活
性層である。この後素子長200μmに切り出して、全
面,後面に各々70%,95%程度の端面コーティング
を施す。
【0010】試作した素子の高温特性を評価したとこ
ろ、85℃での発振閾値は約5mAで、850℃,5m
W時の駆動電流も20mAと良好な特性が得られてい
た。なおスロープ効率の特性温度IsもAlGaAs/
GaAs系レーザ並の230Kまで改善された。
【0011】
【発明の効果】以上で説明した様に本発明は、AlIn
GaAsP半導体材料をバリヤに用いることにより、高
温時に電子がバリヤへ溢れるのを防止し、温度特性の良
好な半導体レーザが得られる利点がある。さらに埋め込
み構造の作製が比較的容易であるため、閾値電流および
駆動電流の小さいレーザが得られる利点も兼ね備えてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体レーザのMQW
活性層のバンド・ダイヤグラムを示す図である。
【図2】本発明の一実施例の半導体レーザの埋め込み構
造の断面図である。
【図3】従来の半導体レーザのMQW活性層のバンド・
ダイヤグラムを示す図である。
【図4】従来の他の半導体レーザのMQW活性層のバン
ド・ダイヤグラムを示す図である。
【符号の説明】
11 InGaAsウエル 13 AlInGaAsPバリヤ 14 InGaAsPSCH層 21 n−InP基板 22 MQW層 23 p−InPクラッド層 24 p−InP電流ブロック層 25 n−InP電流ブロック層 26 p−InP層 27 p+ −InGaAsPキャップ層 28 MQW活性層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 InP基板上に多重量子井戸構造の活性
    層を形成する半導体レーザにおいて、多重量子井戸構造
    活性層が、少なくとも、InGaAsあるいはInGa
    AsP系の半導体材料からなるウエルと、AlInGa
    AsP系の半導体材料からなるバリヤ層と、ウエルに隣
    接する一部分のみがAlInGaApであり、残りの部
    分はInGaAsP系半導体材料からなる分離閉じ込め
    ヘテロ構造層からなることを特徴とする多重量子井戸構
    造半導体レーザ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016156A1 (fr) * 1997-09-24 1999-04-01 Nippon Sanso Corporation Laser a semiconducteur
US6563850B1 (en) 1997-10-06 2003-05-13 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device and fabricating method thereof
US8093581B2 (en) 2006-02-20 2012-01-10 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method for manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63197391A (ja) * 1987-02-12 1988-08-16 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPH06268314A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Nec Corp 半導体レーザ
JPH06283799A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Nec Corp 半導体レーザ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63197391A (ja) * 1987-02-12 1988-08-16 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPH06268314A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Nec Corp 半導体レーザ
JPH06283799A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Nec Corp 半導体レーザ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016156A1 (fr) * 1997-09-24 1999-04-01 Nippon Sanso Corporation Laser a semiconducteur
US6563850B1 (en) 1997-10-06 2003-05-13 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device and fabricating method thereof
US8093581B2 (en) 2006-02-20 2012-01-10 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method for manufacturing the same
US8273585B2 (en) 2006-02-20 2012-09-25 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method for manufacturing the same

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