JPH0821750B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH0821750B2 JPH0821750B2 JP61023765A JP2376586A JPH0821750B2 JP H0821750 B2 JPH0821750 B2 JP H0821750B2 JP 61023765 A JP61023765 A JP 61023765A JP 2376586 A JP2376586 A JP 2376586A JP H0821750 B2 JPH0821750 B2 JP H0821750B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- semiconductor laser
- gainp
- algaas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可視半導体レーザに係り、特に低電流密度で
動作し、かつ発振モードを制御することの可能な半導体
レーザの構造に関する。
動作し、かつ発振モードを制御することの可能な半導体
レーザの構造に関する。
従来の（Al）GaInP（As）系短波長可視レーザにおい
ては日野他，ジエー・クリスタル・グロース，第68巻
（1984年）第483〜489頁（I.Hino et al,J.Crystal Gro
wth,Vol.68（1984年）P.483〜489にみるようにダブルヘ
テロ構造部分は単純なプレーナ構造で、電流狭窄のため
にはストライプ構造かメサ構造がとられているのみで、
その効果は不充分であつた。またモード制御に関しては
何の考慮もなされていなかつた。
ては日野他，ジエー・クリスタル・グロース，第68巻
（1984年）第483〜489頁（I.Hino et al,J.Crystal Gro
wth,Vol.68（1984年）P.483〜489にみるようにダブルヘ
テロ構造部分は単純なプレーナ構造で、電流狭窄のため
にはストライプ構造かメサ構造がとられているのみで、
その効果は不充分であつた。またモード制御に関しては
何の考慮もなされていなかつた。
上記した従来技術、つまりストライプ型あるいはメサ
型の短波長可視レーザにおいては電流路の狭窄が不充分
であり、（Al）GaInP（As）のような比較的新しい結晶
材料においてはヘテロ構造自体に電流狭窄層あるいは光
吸収層をつくり込むことは試みられて居らず、その発振
閾電流密度は４〜6kA/cm2程度である。実用化のために
はさらに電流密度を減らし、長寿命で信頼性のあるレー
ザとしなければならないし、発振モードも制御されなけ
ればならない。
型の短波長可視レーザにおいては電流路の狭窄が不充分
であり、（Al）GaInP（As）のような比較的新しい結晶
材料においてはヘテロ構造自体に電流狭窄層あるいは光
吸収層をつくり込むことは試みられて居らず、その発振
閾電流密度は４〜6kA/cm2程度である。実用化のために
はさらに電流密度を減らし、長寿命で信頼性のあるレー
ザとしなければならないし、発振モードも制御されなけ
ればならない。
上記のような電流狭窄層等をつくり込むことは、基板
結晶と同じ結晶材料であるGaAsあるいは格子定数整合の
容易なAlGaAs層をヘテロ構造の中に形成し、それを部分
的に食刻し去り、さらにその上に他の結晶層を積み重ね
て成長することによつて達成される。（Al）GaInP（A
s）系のみでこのような構造をつくるよりはGaAs,AlGaAs
を併用した方が格子定数整合を厳密に行わなくてはなら
ないというような厄介な問題がなく、食刻のコントロー
ルも遥かにやりやすい。
結晶と同じ結晶材料であるGaAsあるいは格子定数整合の
容易なAlGaAs層をヘテロ構造の中に形成し、それを部分
的に食刻し去り、さらにその上に他の結晶層を積み重ね
て成長することによつて達成される。（Al）GaInP（A
s）系のみでこのような構造をつくるよりはGaAs,AlGaAs
を併用した方が格子定数整合を厳密に行わなくてはなら
ないというような厄介な問題がなく、食刻のコントロー
ルも遥かにやりやすい。
（Al）GaInP（As）系結晶より成る半導体レーザに組
込まれたGaAsあるいはAlGaAsから成る層は活性層のごく
近傍に形成されるため電流の流路を発振領域にのみ有効
に狭窄できるので無効電流を有効に低減することがで
き、また活性層の近傍に形成されるので横モードの制御
に有効である。
込まれたGaAsあるいはAlGaAsから成る層は活性層のごく
近傍に形成されるため電流の流路を発振領域にのみ有効
に狭窄できるので無効電流を有効に低減することがで
き、また活性層の近傍に形成されるので横モードの制御
に有効である。
以下本発明の実施例を第１図により説明する。ｎ型
（100）GaAs単結晶基板18上に有機金属エピタキシヤル
成長技術をもちいてヘテロ結晶を形成する。結晶成長に
もちいる原料ガスはトリメチルアルミニウム、トリメチ
ルガリウム、トリエチルインジウムのIII族用原料、ア
ルシン、フオスフインのＶ族用原料、ジメチル亜鉛、セ
レン化水素のドーピング用原料から成る。キヤリアガス
は水素である。まず基板結晶をアルシン雰囲気中で670
℃に加熱し、ついでトリメチルガリウムとセレン化水素
を流してｎ−GaAsの緩衝層17を3,000Å成長し、つゞい
てアルシンを止め代りにフオスフイン及びトリメチルア
ルミニウムならびにトリエチルアルミニウムを流してｎ
−Al0.21Ga0.31In0.48Ｐ光ガイド層16を１μｍ成長す
る。つぎに温度を600℃としてトリメチルアルミニウム
及びセレン化水素を止めノンドープGa0.52In0.48Ｐ活性
層15を1,500Å成長する。その後アルシン雰囲気中で温
度を670℃にあげ、トリメチルガリウムとジエチル亜鉛
を流すことによつてπ−GaAs（半絶縁性）電流狭窄層14
を2,000Å成長する。
（100）GaAs単結晶基板18上に有機金属エピタキシヤル
成長技術をもちいてヘテロ結晶を形成する。結晶成長に
もちいる原料ガスはトリメチルアルミニウム、トリメチ
ルガリウム、トリエチルインジウムのIII族用原料、ア
ルシン、フオスフインのＶ族用原料、ジメチル亜鉛、セ
レン化水素のドーピング用原料から成る。キヤリアガス
は水素である。まず基板結晶をアルシン雰囲気中で670
℃に加熱し、ついでトリメチルガリウムとセレン化水素
を流してｎ−GaAsの緩衝層17を3,000Å成長し、つゞい
てアルシンを止め代りにフオスフイン及びトリメチルア
ルミニウムならびにトリエチルアルミニウムを流してｎ
−Al0.21Ga0.31In0.48Ｐ光ガイド層16を１μｍ成長す
る。つぎに温度を600℃としてトリメチルアルミニウム
及びセレン化水素を止めノンドープGa0.52In0.48Ｐ活性
層15を1,500Å成長する。その後アルシン雰囲気中で温
度を670℃にあげ、トリメチルガリウムとジエチル亜鉛
を流すことによつてπ−GaAs（半絶縁性）電流狭窄層14
を2,000Å成長する。
こゝで成長を一度停止しウエハを取出し、硫酸系食刻
液でπ−GaAs層14を４μｍ幅のストライプに除去して下
のノンドープGa0.52In0.48Ｐ層15を露出させる。このウ
エハを再び成長炉に入れて、前と同様にしてＰ−Al0.21
Ga0.31In0.48Ｐ層13を１μｍ、ｐ−GaAs層12を２μｍ続
けて成長する。
液でπ−GaAs層14を４μｍ幅のストライプに除去して下
のノンドープGa0.52In0.48Ｐ層15を露出させる。このウ
エハを再び成長炉に入れて、前と同様にしてＰ−Al0.21
Ga0.31In0.48Ｐ層13を１μｍ、ｐ−GaAs層12を２μｍ続
けて成長する。
成長終了後ｐ側のオーミツク電極11、ｎ側のオーミツ
ク電極19を蒸着し、劈開してレーザとする。このように
して作成したレーザは室温において2kA/cm2でレーザ発
振し、安定な単一横モード発振を示した。GaAs層を持た
ない同様にして作製したレーザの閾電流は4kA/cm2で多
モード発振を示した。これからGaAs層14は電流狭窄層な
らびに光吸収層として有効に働き、低電流密度化及びモ
ード制御を実現していることがわかる。光吸収層14の屈
折率をコントロールする必要がある場合にはGaAs層の代
りにAlGaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層を用い
ることができる。また結晶成長方法としては分子線エピ
タキシヤル成長法をもちいることができる。また本実施
例ではGaInP/AlInGaP半導体レーザについて説明したが
他の（Al）GaInP（As）系レーザについても同様に適用
することが可能である。すなわち、本実施例において、
活性層15/光ガイド層13および16の半導体材料を、AlGaI
nP/AlGaInP,GaInAsP/GaInP,GaInAsP/AlGaInPのいずれか
にしても、同様の結果が得られ、また電流狭窄層14にAl
GaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層を用いても同
様の結果が得られた。なお、電流狭窄層にAlGaAs層を用
いる場合には、該電流狭窄層における光吸収量を低減で
き、発光出力の有効利用が可能になると云う利点が得ら
れる。特に、電流狭窄層をAlxGa1-xAs層（ｘ≧0.45）と
すると、結晶のバンド構造が直接遷移型から間接遷移型
となり光吸収量（光吸収係数）が２桁以上小さくなる。
従って、レーザとしては屈折率導波型となりGaAs層を用
いた場合の光吸収による横モード制御に比べて低発振閾
電流値を示すことになる。このため、レーザの高出力
化、長寿命化、高温動作が可能となる。また、電流狭窄
層をAlGaAs層とGaAs層との積層によって構成した場合に
は、該電流狭窄層をエッチングしてチャンネルストライ
プやメサストライプを形成した後に該ストライプ部分を
ｐ型層13で埋め込む際にAlGaAs層表面が酸化するのを防
止でき、モルフォロジが改善され、製造歩留が向上する
と云う利点が得られる。
ク電極19を蒸着し、劈開してレーザとする。このように
して作成したレーザは室温において2kA/cm2でレーザ発
振し、安定な単一横モード発振を示した。GaAs層を持た
ない同様にして作製したレーザの閾電流は4kA/cm2で多
モード発振を示した。これからGaAs層14は電流狭窄層な
らびに光吸収層として有効に働き、低電流密度化及びモ
ード制御を実現していることがわかる。光吸収層14の屈
折率をコントロールする必要がある場合にはGaAs層の代
りにAlGaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層を用い
ることができる。また結晶成長方法としては分子線エピ
タキシヤル成長法をもちいることができる。また本実施
例ではGaInP/AlInGaP半導体レーザについて説明したが
他の（Al）GaInP（As）系レーザについても同様に適用
することが可能である。すなわち、本実施例において、
活性層15/光ガイド層13および16の半導体材料を、AlGaI
nP/AlGaInP,GaInAsP/GaInP,GaInAsP/AlGaInPのいずれか
にしても、同様の結果が得られ、また電流狭窄層14にAl
GaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層を用いても同
様の結果が得られた。なお、電流狭窄層にAlGaAs層を用
いる場合には、該電流狭窄層における光吸収量を低減で
き、発光出力の有効利用が可能になると云う利点が得ら
れる。特に、電流狭窄層をAlxGa1-xAs層（ｘ≧0.45）と
すると、結晶のバンド構造が直接遷移型から間接遷移型
となり光吸収量（光吸収係数）が２桁以上小さくなる。
従って、レーザとしては屈折率導波型となりGaAs層を用
いた場合の光吸収による横モード制御に比べて低発振閾
電流値を示すことになる。このため、レーザの高出力
化、長寿命化、高温動作が可能となる。また、電流狭窄
層をAlGaAs層とGaAs層との積層によって構成した場合に
は、該電流狭窄層をエッチングしてチャンネルストライ
プやメサストライプを形成した後に該ストライプ部分を
ｐ型層13で埋め込む際にAlGaAs層表面が酸化するのを防
止でき、モルフォロジが改善され、製造歩留が向上する
と云う利点が得られる。
本発明によれば（Al）GaInP（As）系半導体レーザに
（Al）GaAsから成る電流狭窄層を設けることにより発振
電流密度の低減及び発振横モードの制御が可能な半導体
レーザが容易に得られる。
（Al）GaAsから成る電流狭窄層を設けることにより発振
電流密度の低減及び発振横モードの制御が可能な半導体
レーザが容易に得られる。
第１図は本発明の実施例を示す半導体レーザの断面図で
ある。 11……AuZn電極、12……ｐ−GaAs、13……ｐ−AlGaIn
P、14……π−GaAs、15……GaInP、16……ｎ−AlGaIn
P、17……ｎ−GaAs、18……ｎ−GaAs基板、19……AuGeN
i電極。
ある。 11……AuZn電極、12……ｐ−GaAs、13……ｐ−AlGaIn
P、14……π−GaAs、15……GaInP、16……ｎ−AlGaIn
P、17……ｎ−GaAs、18……ｎ−GaAs基板、19……AuGeN
i電極。
Claims (3)
- 【請求項１】GaAsを基板結晶とする半導体レーザで活性
層／光ガイド層を構成する半導体の組合せがGaInP/AlGa
InP,AlGaInP/AlGaInP,GaInAsP/GaInPならびにGaInAsP/A
lGaInPのいずれかである短波長可視レーザにおいて、Al
GaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層を電流狭窄層
あるいは光吸収層として有することを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項２】上記電流狭窄層あるいは光吸収層は、上記
AlGaAs層あるいはAlGaAs層とGaAs層との積層の一部を除
去したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】上記除去が食刻によるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023765A JPH0821750B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023765A JPH0821750B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62183196A JPS62183196A (ja) | 1987-08-11 |
| JPH0821750B2 true JPH0821750B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12119435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61023765A Expired - Lifetime JPH0821750B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821750B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2703784B2 (ja) * | 1988-11-08 | 1998-01-26 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JPH04286176A (ja) * | 1991-03-14 | 1992-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体多層膜の形成方法および半導体レーザの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603178A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6083388A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-11 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60126884A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-06 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP61023765A patent/JPH0821750B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62183196A (ja) | 1987-08-11 |
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