JPH08125281A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH08125281A JPH08125281A JP26476594A JP26476594A JPH08125281A JP H08125281 A JPH08125281 A JP H08125281A JP 26476594 A JP26476594 A JP 26476594A JP 26476594 A JP26476594 A JP 26476594A JP H08125281 A JPH08125281 A JP H08125281A
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- Japan
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- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 駆動電流が大きくなる半導体レーザにおい
て、高温においてもキャリアを活性層の中に閉じ込め
て、光出力が極端に低下するのを防止する。 【構成】 ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、
クラッド層３、光ガイド層４、多重量子井戸構造からな
る活性層６、光ガイド層８、クラッド層９、ｐ−ＧａＡ
ｓ層１０が順に積層された半導体レーザにおいて、活性
層６と光ガイド層４、６のそれぞれの間に、活性層６及
び光ガイド層４、６よりもエネルギーバンドギャップの
大きい材料からなるキャリア障壁層５、７を設けた
て、高温においてもキャリアを活性層の中に閉じ込め
て、光出力が極端に低下するのを防止する。 【構成】 ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、
クラッド層３、光ガイド層４、多重量子井戸構造からな
る活性層６、光ガイド層８、クラッド層９、ｐ−ＧａＡ
ｓ層１０が順に積層された半導体レーザにおいて、活性
層６と光ガイド層４、６のそれぞれの間に、活性層６及
び光ガイド層４、６よりもエネルギーバンドギャップの
大きい材料からなるキャリア障壁層５、７を設けた
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、例
えばロボットの目やレーザレーダシステム等を構成する
測距用の半導体レーザとして用いることができる。
えばロボットの目やレーザレーダシステム等を構成する
測距用の半導体レーザとして用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザを用いて自動車間の
距離を計測し、車間距離を一定に保ったり、また前方の
車に接近し過ぎた場合に警報を発したり、あるいはブレ
ーキをかけるというようなシステムが検討されている。
このようなシステムでは１００ｍ先の物体を検知する必
要があり、半導体レーザにおいてはパルス駆動で数十Ｗ
クラスの光出力が要求されている。
距離を計測し、車間距離を一定に保ったり、また前方の
車に接近し過ぎた場合に警報を発したり、あるいはブレ
ーキをかけるというようなシステムが検討されている。
このようなシステムでは１００ｍ先の物体を検知する必
要があり、半導体レーザにおいてはパルス駆動で数十Ｗ
クラスの光出力が要求されている。
【０００３】半導体レーザを大出力化するための手法の
一つとしては、しきい値電流を低くすることである。こ
のため、図５のエネルギーバンド図に示すように、光と
キャリアを分離して閉じ込めるＳＣＨ（Separate Confi
nement Heterostructure）構造が採用されている。ま
た、特開平３−７３１５４号公報に示すものにおいて
は、発振のしきい値電流を低くする目的で、クラッド層
と光ガイド層との間に、クラッド層及び光ガイド層より
エネルギーバンドギャップの大きい障壁層を設けたもの
が報告されている。
一つとしては、しきい値電流を低くすることである。こ
のため、図５のエネルギーバンド図に示すように、光と
キャリアを分離して閉じ込めるＳＣＨ（Separate Confi
nement Heterostructure）構造が採用されている。ま
た、特開平３−７３１５４号公報に示すものにおいて
は、発振のしきい値電流を低くする目的で、クラッド層
と光ガイド層との間に、クラッド層及び光ガイド層より
エネルギーバンドギャップの大きい障壁層を設けたもの
が報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の半導体レーザは連続駆動で光出力が数十ｍＷクラスの
ものであり、駆動電流も数十ｍＡ程度である。これに対
し、上記したパルス駆動で数十Ｗクラスの大出力半導体
レーザでは、駆動電流も数十Ａ程度と非常に大きい。従
って、上記特開平３−７３１５４号公報に示すものを大
出力半導体レーザに適用した時、温度が高くなると、電
流であるキャリア（電子及び正孔）が活性層の中に閉じ
込められず光ガイド層にオーバーフローしてしまい、光
出力が極端に低下してしまうという問題がある。
の半導体レーザは連続駆動で光出力が数十ｍＷクラスの
ものであり、駆動電流も数十ｍＡ程度である。これに対
し、上記したパルス駆動で数十Ｗクラスの大出力半導体
レーザでは、駆動電流も数十Ａ程度と非常に大きい。従
って、上記特開平３−７３１５４号公報に示すものを大
出力半導体レーザに適用した時、温度が高くなると、電
流であるキャリア（電子及び正孔）が活性層の中に閉じ
込められず光ガイド層にオーバーフローしてしまい、光
出力が極端に低下してしまうという問題がある。
【０００５】本発明は、駆動電流が大きくなる半導体レ
ーザにおいて、高温においてもキャリアを活性層の中に
閉じ込めて、光出力が低下するのを防止することを目的
とする。
ーザにおいて、高温においてもキャリアを活性層の中に
閉じ込めて、光出力が低下するのを防止することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、半導体基板
（１）上に順次積層された第１の半導体クラッド層
（３）、第１の半導体光ガイド層（４）、半導体活性層
（６）、第２の半導体光ガイド層（８）、第２の半導体
クラッド層（９）を少なくとも有する半導体レーザにお
いて、前記半導体活性層（６）と前記第１の半導体光ガ
イド層（４）及び前記第２の半導体光ガイド層（８）と
のそれぞれの間に、前記半導体活性層（６）及び前記第
１、第２の半導体光ガイド層（４、８）よりもエネルギ
ーバンドギャップの大きい材料からなる第１、第２のキ
ャリア障壁層（５、７）を設けたことを特徴としてい
る。
め、請求項１に記載の発明においては、半導体基板
（１）上に順次積層された第１の半導体クラッド層
（３）、第１の半導体光ガイド層（４）、半導体活性層
（６）、第２の半導体光ガイド層（８）、第２の半導体
クラッド層（９）を少なくとも有する半導体レーザにお
いて、前記半導体活性層（６）と前記第１の半導体光ガ
イド層（４）及び前記第２の半導体光ガイド層（８）と
のそれぞれの間に、前記半導体活性層（６）及び前記第
１、第２の半導体光ガイド層（４、８）よりもエネルギ
ーバンドギャップの大きい材料からなる第１、第２のキ
ャリア障壁層（５、７）を設けたことを特徴としてい
る。
【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記半導体活性層（６）は、組成の
異なる２種類の半導体材料を交互に積層した多重量子井
戸構造であることを特徴としている。請求項３に記載の
発明では、請求項２に記載の発明において、前記多重量
子井戸の井戸層数を６層以上としたことを特徴としてい
る。
載の発明において、前記半導体活性層（６）は、組成の
異なる２種類の半導体材料を交互に積層した多重量子井
戸構造であることを特徴としている。請求項３に記載の
発明では、請求項２に記載の発明において、前記多重量
子井戸の井戸層数を６層以上としたことを特徴としてい
る。
【０００８】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれか１つに記載の発明において、前記第１、第
２の半導体光ガイド層（４、８）は、前記第１、第２の
半導体クラッド層（３、９）から前記第１、第２のキャ
リア障壁層（５、７）に向かってそれぞれエネルギーバ
ンドギャップが暫減する材料にて構成されており、前記
第１、第２のキャリア障壁層（５、７）は前記第１、第
２の半導体光ガイド層（４、８）からのキャリアを前記
半導体活性層（６）にトンネルする厚さにて構成されて
いることを特徴としている。
３のいずれか１つに記載の発明において、前記第１、第
２の半導体光ガイド層（４、８）は、前記第１、第２の
半導体クラッド層（３、９）から前記第１、第２のキャ
リア障壁層（５、７）に向かってそれぞれエネルギーバ
ンドギャップが暫減する材料にて構成されており、前記
第１、第２のキャリア障壁層（５、７）は前記第１、第
２の半導体光ガイド層（４、８）からのキャリアを前記
半導体活性層（６）にトンネルする厚さにて構成されて
いることを特徴としている。
【０００９】請求項５に記載の発明では、請求項１乃至
４のいずれか１つに記載の発明において、前記半導体活
性層（６）における発光領域のストライプ幅が１００μ
ｍ以上であることを特徴としている。なお、上記各手段
のカッコ内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段
との対応関係を示すものである。
４のいずれか１つに記載の発明において、前記半導体活
性層（６）における発光領域のストライプ幅が１００μ
ｍ以上であることを特徴としている。なお、上記各手段
のカッコ内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段
との対応関係を示すものである。
【００１０】
【発明の作用効果】請求項１に記載の発明によれば、半
導体活性層と第１の半導体光ガイド層及び第２の半導体
光ガイド層とのそれぞれの間に、半導体活性層及び第
１、第２の半導体光ガイド層よりもエネルギーバンドギ
ャップの大きい材料からなる第１、第２のキャリア障壁
層を設けている。
導体活性層と第１の半導体光ガイド層及び第２の半導体
光ガイド層とのそれぞれの間に、半導体活性層及び第
１、第２の半導体光ガイド層よりもエネルギーバンドギ
ャップの大きい材料からなる第１、第２のキャリア障壁
層を設けている。
【００１１】従って、その第１、第２のキャリア障壁層
により、温度が高くなってもキャリアのオーバーフロー
が起こりにくくなり、キャリアは半導体活性層内に有効
に閉じ込められるため、光出力の低下が抑えられる。ま
た、光は光ガイド層と活性層とに有効に閉じ込められる
ため、光とキャリアを分離して閉じ込めるＳＣＨ構造の
利点が生かされ、しきい値電流が低く且つ大出力のレー
ザ光を得ることができる。
により、温度が高くなってもキャリアのオーバーフロー
が起こりにくくなり、キャリアは半導体活性層内に有効
に閉じ込められるため、光出力の低下が抑えられる。ま
た、光は光ガイド層と活性層とに有効に閉じ込められる
ため、光とキャリアを分離して閉じ込めるＳＣＨ構造の
利点が生かされ、しきい値電流が低く且つ大出力のレー
ザ光を得ることができる。
【００１２】請求項２に記載の発明によれば、半導体活
性層を多重量子井戸構造としているから、量子効果によ
り、しきい値電流が低く且つ大出力のレーザ光を得るこ
とができる。請求項３に記載の発明によれば、多重量子
井戸構造の井戸数を６層以上としているから、キャリア
のオーバーフローがなく相対光出力を１００％として有
効に発光させることができる。
性層を多重量子井戸構造としているから、量子効果によ
り、しきい値電流が低く且つ大出力のレーザ光を得るこ
とができる。請求項３に記載の発明によれば、多重量子
井戸構造の井戸数を６層以上としているから、キャリア
のオーバーフローがなく相対光出力を１００％として有
効に発光させることができる。
【００１３】請求項４に記載の発明によれば、光ガイド
層のエネルギーバンドギャップを障壁層に向けて暫減す
るようにするとともに、光ガイド層からのキャリアが障
壁層をトンネルするようにしているから、井戸層から障
壁層をはみ出したキャリアを活性層に戻すことができる
ため、キャリアの閉じ込めがより効果的に行われ、光出
力を一層向上させることができる。
層のエネルギーバンドギャップを障壁層に向けて暫減す
るようにするとともに、光ガイド層からのキャリアが障
壁層をトンネルするようにしているから、井戸層から障
壁層をはみ出したキャリアを活性層に戻すことができる
ため、キャリアの閉じ込めがより効果的に行われ、光出
力を一層向上させることができる。
【００１４】請求項５に記載の発明によれば、ストライ
プ幅が１００μｍ以上の大出力半導体レーザに適用する
ことができる。
プ幅が１００μｍ以上の大出力半導体レーザに適用する
ことができる。
【００１５】
（第１実施例）図１には大出力半導体レーザの断面図を
示す。図２には大出力半導体レーザのエネルギーバンド
図を示す。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、
ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層３、ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層４、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
キャリア障壁層５、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ/ ＧａＡｓ多
重量子井戸構造からなる活性層６、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓキャリア障壁層７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
光ガイド層８、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層
９、ｐ−ＧａＡｓ層１０が順に積層されている。活性層
６は、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 ＡｓとＧａＡｓとが交互に積層
されＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓが５層、ＧａＡｓが６層形成
されている。この場合、エネルギーバンドギャップの小
さいＧａＡｓが井戸層となる。また、クラッド層３から
ＧａＡｓ層１０まではメサ形となっている。
示す。図２には大出力半導体レーザのエネルギーバンド
図を示す。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、
ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層３、ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層４、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
キャリア障壁層５、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ/ ＧａＡｓ多
重量子井戸構造からなる活性層６、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓキャリア障壁層７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
光ガイド層８、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層
９、ｐ−ＧａＡｓ層１０が順に積層されている。活性層
６は、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 ＡｓとＧａＡｓとが交互に積層
されＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓが５層、ＧａＡｓが６層形成
されている。この場合、エネルギーバンドギャップの小
さいＧａＡｓが井戸層となる。また、クラッド層３から
ＧａＡｓ層１０まではメサ形となっている。
【００１６】ｎ−ＧａＡｓ層２の厚さは５００ｎｍ、ｐ
−ＧａＡｓ層１０の厚さは０．８μｍ、クラッド層３、
９の厚さは１μｍ、光ガイド層４、８の厚さは１μｍ、
キャリア障壁層５、７の厚さは１０ｎｍである。また、
活性層６においては、一層の厚さが７．５ｎｍのＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層が５層あり、一層の厚さが１５ｎｍ
のＧａＡｓ層が６層ある。従って、活性層６の厚さは１
２７．５ｎｍ（７．５ｎｍ×５層＋１５ｎｍ×６層）と
なっている。
−ＧａＡｓ層１０の厚さは０．８μｍ、クラッド層３、
９の厚さは１μｍ、光ガイド層４、８の厚さは１μｍ、
キャリア障壁層５、７の厚さは１０ｎｍである。また、
活性層６においては、一層の厚さが７．５ｎｍのＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層が５層あり、一層の厚さが１５ｎｍ
のＧａＡｓ層が６層ある。従って、活性層６の厚さは１
２７．５ｎｍ（７．５ｎｍ×５層＋１５ｎｍ×６層）と
なっている。
【００１７】ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面にはＡｕＧｅ／
Ｎｉ／Ａｕからなるｎ型電極１３が形成され、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１とオーミックコンタクトが取られている。こ
のｎ型電極１３の表面には、接合剤としてのＡｕ／Ｓｎ
層１４が形成されており、これによって半導体レーザ素
子と、台座であるＣｕ製のヒートシンクが接合される。
Ｎｉ／Ａｕからなるｎ型電極１３が形成され、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１とオーミックコンタクトが取られている。こ
のｎ型電極１３の表面には、接合剤としてのＡｕ／Ｓｎ
層１４が形成されており、これによって半導体レーザ素
子と、台座であるＣｕ製のヒートシンクが接合される。
【００１８】この大出力半導体レーザの縦横の寸法は５
００μｍ×６００μｍであり、ストライプ幅は４００μ
ｍである。なお、数十Ｗクラスの大出力半導体レーザで
は、大出力を得るため、素子に電流を流すための電極の
ストライプ幅（すなわち、発光領域のストライプ幅）が
少なくとも１００μｍ以上必要であるのに対し、小出力
半導体レーザでは、数μｍであるため、ストライプ幅が
１００μｍ以上とすることで大出力半導体レーザが定義
される。
００μｍ×６００μｍであり、ストライプ幅は４００μ
ｍである。なお、数十Ｗクラスの大出力半導体レーザで
は、大出力を得るため、素子に電流を流すための電極の
ストライプ幅（すなわち、発光領域のストライプ幅）が
少なくとも１００μｍ以上必要であるのに対し、小出力
半導体レーザでは、数μｍであるため、ストライプ幅が
１００μｍ以上とすることで大出力半導体レーザが定義
される。
【００１９】上記構成において、活性層６と光ガイド層
４、８との間に、活性層６、光ガイド層４、８よりもエ
ネルギーバンドギャップの大きいキャリア障壁層５、７
をそれぞれ設けているため、キャリア（電子及び正孔）
は、光ガイド層４、８にオーバーフローすることなく活
性層６の中に閉じ込められ、従って高温における光出力
の低下が抑えられる。
４、８との間に、活性層６、光ガイド層４、８よりもエ
ネルギーバンドギャップの大きいキャリア障壁層５、７
をそれぞれ設けているため、キャリア（電子及び正孔）
は、光ガイド層４、８にオーバーフローすることなく活
性層６の中に閉じ込められ、従って高温における光出力
の低下が抑えられる。
【００２０】また、光は光ガイド層４、８と活性層６と
に有効に閉じ込められるため、光とキャリアを分離して
閉じ込めるＳＣＨ構造の利点が生かされ、しきい値電流
をが低く且つ大出力のレーザ光を得ることができる。本
実施例においては、活性層６として、組成の異なる２種
類の半導体材料を交互に積層した多重量子井戸構造とし
ている。この場合の、異なる井戸層数における、駆動電
流と相対光出力の関係を図３に示す。この図に示すよう
に、駆動電流を変化させた場合、井戸層数が増加するに
従って光出力が増大する。井戸層数を６層以上とした場
合には、活性層６内に閉じ込められるキャリアのオーバ
ーフローがなく相対光出力を１００％として有効に発光
させることができる。
に有効に閉じ込められるため、光とキャリアを分離して
閉じ込めるＳＣＨ構造の利点が生かされ、しきい値電流
をが低く且つ大出力のレーザ光を得ることができる。本
実施例においては、活性層６として、組成の異なる２種
類の半導体材料を交互に積層した多重量子井戸構造とし
ている。この場合の、異なる井戸層数における、駆動電
流と相対光出力の関係を図３に示す。この図に示すよう
に、駆動電流を変化させた場合、井戸層数が増加するに
従って光出力が増大する。井戸層数を６層以上とした場
合には、活性層６内に閉じ込められるキャリアのオーバ
ーフローがなく相対光出力を１００％として有効に発光
させることができる。
【００２１】また、活性層６を、組成の異なる２種類の
半導体材料を交互に積層した多重量子井戸構造としてい
るため、量子効果により、図３に示すように、活性層に
多重量子井戸構造を用いないダブルヘテロレーザに比べ
しきい値電流（発振開始時の電流）が低減し、発光効率
を向上させることができる。また、活性層６、光ガイド
層４、８、クラッド層３、９、キャリア障壁層５、７を
ＡｌＧａＡｓ系材料にて構成しているため、発振波長が
７８０〜９００ｎｍ程度のレーザ光を得ることができ、
レーザレーダ用の近赤外半導体レーザとして適する。
半導体材料を交互に積層した多重量子井戸構造としてい
るため、量子効果により、図３に示すように、活性層に
多重量子井戸構造を用いないダブルヘテロレーザに比べ
しきい値電流（発振開始時の電流）が低減し、発光効率
を向上させることができる。また、活性層６、光ガイド
層４、８、クラッド層３、９、キャリア障壁層５、７を
ＡｌＧａＡｓ系材料にて構成しているため、発振波長が
７８０〜９００ｎｍ程度のレーザ光を得ることができ、
レーザレーダ用の近赤外半導体レーザとして適する。
【００２２】さらに、ストライプ長を１００μｍ以上と
することによって数十Ａのパルス電流において数十Ｗク
ラスのレーザ光を得ることができる。次に、この大出力
半導体レーザの製造方法を説明する。まず、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層３、ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド
層４、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6Ａｓキャリア障壁層５、Ａ
ｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ/ ＧａＡｓ多重量子井戸構造からな
る活性層６、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓキャリア障壁層
７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ 0.8 Ａｓ光ガイド層８、ｐ−Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層９、ｐ−ＧａＡｓ層１０を
順次ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法により積層する。その後、エッチングにより
メサ部を形成する。
することによって数十Ａのパルス電流において数十Ｗク
ラスのレーザ光を得ることができる。次に、この大出力
半導体レーザの製造方法を説明する。まず、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓ層２、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層３、ｎ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド
層４、ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6Ａｓキャリア障壁層５、Ａ
ｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ/ ＧａＡｓ多重量子井戸構造からな
る活性層６、ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓキャリア障壁層
７、ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ 0.8 Ａｓ光ガイド層８、ｐ−Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層９、ｐ−ＧａＡｓ層１０を
順次ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法により積層する。その後、エッチングにより
メサ部を形成する。
【００２３】次にｎ−ＧａＡｓ層２及びメサ部の上面に
ＳｉＯ2 からなる絶縁膜１１をプラズマＣＶＤ法により
成膜し、エッチングにより窓あけして窓部１５を形成す
る。その後、絶縁膜１１上に、Ｃｒ／Ａｕからなるｐ型
電極１２を電子ビーム蒸着法により形成し、約３６０℃
において熱処理を行いオーミックコンタクトを取る。さ
らに、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａ
ｕからなるｎ型電極１３を電子ビーム蒸着法により形成
し、熱処理を行いオーミック電極を取る。その後、Ａｕ
／Ｓｎ層１４を電子ビーム蒸着法により形成する。最後
に、端面をへき開し半導体レーザチップとする。 （第２実施例）本実施例の大出力半導体レーザは、GRIN
-SCH（Graded-Index Separate Confinement Heterostru
cture ）構造の半導体レーザに適用した例である。
ＳｉＯ2 からなる絶縁膜１１をプラズマＣＶＤ法により
成膜し、エッチングにより窓あけして窓部１５を形成す
る。その後、絶縁膜１１上に、Ｃｒ／Ａｕからなるｐ型
電極１２を電子ビーム蒸着法により形成し、約３６０℃
において熱処理を行いオーミックコンタクトを取る。さ
らに、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａ
ｕからなるｎ型電極１３を電子ビーム蒸着法により形成
し、熱処理を行いオーミック電極を取る。その後、Ａｕ
／Ｓｎ層１４を電子ビーム蒸着法により形成する。最後
に、端面をへき開し半導体レーザチップとする。 （第２実施例）本実施例の大出力半導体レーザは、GRIN
-SCH（Graded-Index Separate Confinement Heterostru
cture ）構造の半導体レーザに適用した例である。
【００２４】図４に示すように、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ光ガイド層４及びｐ−Ａｌx Ｇａ 1-x Ａｓ光ガイド層
８のＡｌ組成ｘをｘ＝０．２〜０．４まで連続的に変化
させて形成した。ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層４
及びｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層８の厚さは共に
１μｍである。この場合においても、キャリア障壁層
５、７のエネルギーバンドギャップが活性層６及び光ガ
イド層４、８よりも大きくなっているため活性層から光
ガイド層へキャリアのオーバーフローを抑制することが
でき、高温での光出力の低下を抑えることができる。
ｓ光ガイド層４及びｐ−Ａｌx Ｇａ 1-x Ａｓ光ガイド層
８のＡｌ組成ｘをｘ＝０．２〜０．４まで連続的に変化
させて形成した。ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層４
及びｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層８の厚さは共に
１μｍである。この場合においても、キャリア障壁層
５、７のエネルギーバンドギャップが活性層６及び光ガ
イド層４、８よりも大きくなっているため活性層から光
ガイド層へキャリアのオーバーフローを抑制することが
でき、高温での光出力の低下を抑えることができる。
【００２５】また、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層
４及びｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層８のＡｌ組成
が連続的に変化し、エネルギーバンドギャップが連続的
に変化していることによりキャリアの閉じ込めがより効
果的に行われ、大出力のレーザ光を得ることができ、し
かも高温での光出力の低下を抑える効果を大きくするこ
とができる。すなわち、キャリア障壁層５、７を超えて
光ガイド層４、８にはみ出たキャリアは、光ガイド層
４、８の連続的な変化部分で戻りキャリア障壁層５、７
でトンネルして活性層６に戻るため、キャリアの閉じ込
めがより効果的に行われ、光出力が増大する。
４及びｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ光ガイド層８のＡｌ組成
が連続的に変化し、エネルギーバンドギャップが連続的
に変化していることによりキャリアの閉じ込めがより効
果的に行われ、大出力のレーザ光を得ることができ、し
かも高温での光出力の低下を抑える効果を大きくするこ
とができる。すなわち、キャリア障壁層５、７を超えて
光ガイド層４、８にはみ出たキャリアは、光ガイド層
４、８の連続的な変化部分で戻りキャリア障壁層５、７
でトンネルして活性層６に戻るため、キャリアの閉じ込
めがより効果的に行われ、光出力が増大する。
【００２６】なお、キャリア障壁層５、７の厚さは、キ
ャリアがトンネルできる厚さであればよいため、２〜１
２ｎｍの厚さが好ましい。また、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、活性層６と光ガイド層４、８
とクラッド層３、９とを、ＡｌＧａＡｓ系材料にて構成
したが、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡ
ｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＮ系等の材料にて構成してもよ
い。
ャリアがトンネルできる厚さであればよいため、２〜１
２ｎｍの厚さが好ましい。また、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、活性層６と光ガイド層４、８
とクラッド層３、９とを、ＡｌＧａＡｓ系材料にて構成
したが、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡ
ｓＳｂ、ＡｌＧａＩｎＮ系等の材料にて構成してもよ
い。
【００２７】また、光ガイド層４、８の厚さは共に１μ
ｍとしているがこれに限定されるものではなく、１μｍ
より厚く形成しても、薄く形成してもよい。さらに、活
性層６におけるＧａＡｓの一層の厚さは１５ｎｍとして
いるがこれに限定されるものではない。その厚さは、通
常、量子効果が現れる３０ｎｍ以下が用いられるが、特
性及び成膜の均一性を考えると２．５ｎｍ〜２０ｎｍが
適当である。
ｍとしているがこれに限定されるものではなく、１μｍ
より厚く形成しても、薄く形成してもよい。さらに、活
性層６におけるＧａＡｓの一層の厚さは１５ｎｍとして
いるがこれに限定されるものではない。その厚さは、通
常、量子効果が現れる３０ｎｍ以下が用いられるが、特
性及び成膜の均一性を考えると２．５ｎｍ〜２０ｎｍが
適当である。
【００２８】なお、本発明はパルス駆動型のものに限ら
ず、連続駆動であってもその駆動電流が大きくなるよう
なものであれば適用可能である。
ず、連続駆動であってもその駆動電流が大きくなるよう
なものであれば適用可能である。
【図１】第１実施例の大出力半導体レーザの構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】第１実施例の大出力半導体レーザのエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
【図３】異なる井戸層数における光出力特性図である。
【図４】第２実施例の半導体レーザのエネルギーバンド
図である。
図である。
【図５】従来のＳＣＨ構造半導体レーザのエネルギーバ
ンド図である。
ンド図である。
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２……ｎ−ＧａＡｓ層、３…ｎ
−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、４…ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層、５…ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａ
ｓキャリア障壁層、６…活性層（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
/ ＧａＡｓ多重量子井戸）、７…ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6
Ａｓキャリア障壁層、８…ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光
ガイド層、９…ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、
１０…ｐ−ＧａＡｓ層、１１…絶縁膜、１２…ｐ型電極
（Ｃｒ／Ａｕ）、１３…ｎ型電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａ
ｕ）、１４…Ａｕ／Ｓｎ層、１５…窓部。
−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、４…ｎ−Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ光ガイド層、５…ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａ
ｓキャリア障壁層、６…活性層（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ
/ ＧａＡｓ多重量子井戸）、７…ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6
Ａｓキャリア障壁層、８…ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ光
ガイド層、９…ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、
１０…ｐ−ＧａＡｓ層、１１…絶縁膜、１２…ｐ型電極
（Ｃｒ／Ａｕ）、１３…ｎ型電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａ
ｕ）、１４…Ａｕ／Ｓｎ層、１５…窓部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 規由起 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に順次積層された第１の半
導体クラッド層、第１の半導体光ガイド層、半導体活性
層、第２の半導体光ガイド層、第２の半導体クラッド層
を少なくとも有する半導体レーザにおいて、 前記半導体活性層と前記第１の半導体光ガイド層及び前
記第２の半導体光ガイド層とのそれぞれの間に、前記半
導体活性層及び前記第１、第２の半導体光ガイド層より
もエネルギーバンドギャップの大きい材料からなる第
１、第２のキャリア障壁層を設けたことを特徴とする半
導体レーザ。 - 【請求項２】 前記半導体活性層は、組成の異なる２種
類の半導体材料を交互に積層した多重量子井戸構造であ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記多重量子井戸の井戸層数を６層以上
としたことを特徴とする請求項２に記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項４】 前記第１、第２の半導体光ガイド層は、
前記第１、第２の半導体クラッド層から前記第１、第２
のキャリア障壁層に向かってそれぞれエネルギーバンド
ギャップが暫減する材料にて構成されており、前記第
１、第２のキャリア障壁層は前記第１、第２の半導体光
ガイド層からのキャリアを前記半導体活性層にトンネル
する厚さにて構成されていることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記半導体活性層における発光領域のス
トライプ幅が１００μｍ以上であることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26476594A JPH08125281A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26476594A JPH08125281A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125281A true JPH08125281A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17407880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26476594A Pending JPH08125281A (ja) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08125281A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| JP2008521245A (ja) * | 2004-11-17 | 2008-06-19 | ゼネラル・ナノ・オプティクス・リミテッド | ヘテロ構造、注入レーザ、半導体増幅素子及び半導体光増幅器 |
| JP2013229638A (ja) * | 2013-08-12 | 2013-11-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子および発光装置 |
| JPWO2018003551A1 (ja) * | 2016-06-30 | 2019-04-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム |
-
1994
- 1994-10-28 JP JP26476594A patent/JPH08125281A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7646009B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-01-12 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7750337B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-07-06 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US8309948B2 (en) | 2000-07-07 | 2012-11-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US8698126B2 (en) | 2000-07-07 | 2014-04-15 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US9130121B2 (en) | 2000-07-07 | 2015-09-08 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US9444011B2 (en) | 2000-07-07 | 2016-09-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| US7667226B2 (en) | 2001-11-05 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| JP2008521245A (ja) * | 2004-11-17 | 2008-06-19 | ゼネラル・ナノ・オプティクス・リミテッド | ヘテロ構造、注入レーザ、半導体増幅素子及び半導体光増幅器 |
| JP2013229638A (ja) * | 2013-08-12 | 2013-11-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子および発光装置 |
| JPWO2018003551A1 (ja) * | 2016-06-30 | 2019-04-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム |
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