JPH0846293A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH0846293A JPH0846293A JP20243095A JP20243095A JPH0846293A JP H0846293 A JPH0846293 A JP H0846293A JP 20243095 A JP20243095 A JP 20243095A JP 20243095 A JP20243095 A JP 20243095A JP H0846293 A JPH0846293 A JP H0846293A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流狭窄および光の閉じ込めに優れ、かつ信
頼性の高い半導体レーザを容易に製造できる半導体レー
ザ装置を提供すること。 【解決手段】 ｎ型電極と、ｐ型電極と、該ｎ型電極と
ｐ型電極との間に積層される各種半導体層とを有する半
導体レーザ装置であって、前記各種半導体層は、共振方
向に延在する断面台形状の突起を有し、基板となるｎ型
の半導体層と、前記ｎ型の半導体層上に設けられるｎ型
のクラッド層と、前記ｎ型のクラッド層に積層される活
性層と、前記活性層に積層されるｐ型のクラッド層と、
前記ｐ型のクラッド層と前記ｐ型電極との間に設けら
れ、両性不純物を含んでおり、前記断面台形状の突起の
斜面上に位置する部分の導電型がｐ型であり、前記断面
台形状の突起の上面部上に位置する部分の導電型がｎ型
である半導体層と、を有する。
頼性の高い半導体レーザを容易に製造できる半導体レー
ザ装置を提供すること。 【解決手段】 ｎ型電極と、ｐ型電極と、該ｎ型電極と
ｐ型電極との間に積層される各種半導体層とを有する半
導体レーザ装置であって、前記各種半導体層は、共振方
向に延在する断面台形状の突起を有し、基板となるｎ型
の半導体層と、前記ｎ型の半導体層上に設けられるｎ型
のクラッド層と、前記ｎ型のクラッド層に積層される活
性層と、前記活性層に積層されるｐ型のクラッド層と、
前記ｐ型のクラッド層と前記ｐ型電極との間に設けら
れ、両性不純物を含んでおり、前記断面台形状の突起の
斜面上に位置する部分の導電型がｐ型であり、前記断面
台形状の突起の上面部上に位置する部分の導電型がｎ型
である半導体層と、を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関し、特に効率の良い半導体レーザ装置に関する。
関し、特に効率の良い半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６（ａ）は、従来の半導体レーザの概
略的構成図、図６（ｂ）は、その屈折率の分布を示すグ
ラフである。
略的構成図、図６（ｂ）は、その屈折率の分布を示すグ
ラフである。
【０００３】同図において、ｎ−ＧａＡｓの基板１上
に、厚さ０．５μｍ程度のｎ−ＧａＡｓのバッファ層２
を形成し、さらに厚さ１．５μｍのｎ−ＡｌｘＧａｙＡ
ｓ（ｘ＝０．３，ｙ＝０．７）のクラッド層３を形成す
る。
に、厚さ０．５μｍ程度のｎ−ＧａＡｓのバッファ層２
を形成し、さらに厚さ１．５μｍのｎ−ＡｌｘＧａｙＡ
ｓ（ｘ＝０．３，ｙ＝０．７）のクラッド層３を形成す
る。
【０００４】次に、厚さ０．１μｍのノンドープＧａＡ
ｓの活性層４、厚さ１．５μｍのｐ−ＡｌｘＧａｙＡｓ
（ｘ＝０．３，ｙ＝０．７）のクラッド層５、さらに厚
さ０．５μｍのｐ−ＧａＡｓのコンタクト層６、最後に
Ａｕ−Ｇｅの電極７およびＡｕ−Ｓｎの電極８を形成す
る。
ｓの活性層４、厚さ１．５μｍのｐ−ＡｌｘＧａｙＡｓ
（ｘ＝０．３，ｙ＝０．７）のクラッド層５、さらに厚
さ０．５μｍのｐ−ＧａＡｓのコンタクト層６、最後に
Ａｕ−Ｇｅの電極７およびＡｕ−Ｓｎの電極８を形成す
る。
【０００５】このような構成を有する半導体レーザに電
圧を印加すると、電極７より注入された電流が電極８に
到達するまでに広がってしまう。たとえば、電極７が５
μｍ程度とすると、電流は矢印９のように広がり、発振
に必要とされる電流も大きくなる（１５０〜２００ｍＡ
程度）。
圧を印加すると、電極７より注入された電流が電極８に
到達するまでに広がってしまう。たとえば、電極７が５
μｍ程度とすると、電流は矢印９のように広がり、発振
に必要とされる電流も大きくなる（１５０〜２００ｍＡ
程度）。
【０００６】さらに、この従来例では、同図（ｂ）に示
すように、活性層の屈折率ｎが３．６５程度、クラッド
層の屈折率ｎが３．４程度であるために、縦方向にはク
ラッド層２および５によって光の閉じ込めができるが、
横方向の光の閉じ込めができない。このために光の広が
りが大きくなり、微分量子効果の低下等を招来するとい
う欠点を有していた。
すように、活性層の屈折率ｎが３．６５程度、クラッド
層の屈折率ｎが３．４程度であるために、縦方向にはク
ラッド層２および５によって光の閉じ込めができるが、
横方向の光の閉じ込めができない。このために光の広が
りが大きくなり、微分量子効果の低下等を招来するとい
う欠点を有していた。
【０００７】図７および図８は、各々半導体レーザの上
記欠点を解消するために提案された従来例の概略的構成
図である。
記欠点を解消するために提案された従来例の概略的構成
図である。
【０００８】図７において、ｎ型基板１１上にｎバッフ
ァ層１２、ｎクラッド層１３、ノンドープ活性層１４、
ｐクラッド層１５が形成され、さらに部分的に開口され
たｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層１６、ｐクラッド層１
７、ｐコンタクト層１８および電極１９，２０が形成さ
れている。
ァ層１２、ｎクラッド層１３、ノンドープ活性層１４、
ｐクラッド層１５が形成され、さらに部分的に開口され
たｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層１６、ｐクラッド層１
７、ｐコンタクト層１８および電極１９，２０が形成さ
れている。
【０００９】このような構成において、電圧を印加する
と、電極１９から電極２０ヘ電流が流れる。その際、電
流ブロック層１６の部分は電流が流れにくいために、電
流は矢印２２のように電流ブロック層１６の開口部に集
中する。
と、電極１９から電極２０ヘ電流が流れる。その際、電
流ブロック層１６の部分は電流が流れにくいために、電
流は矢印２２のように電流ブロック層１６の開口部に集
中する。
【００１０】さらに、活性層１４からの光のしみ出しを
考慮して、電流ブロック層１６と活性層１４との距離２
１を電流ブロック層１６での光の吸収を生ずる距離に設
定すると、電流ブロック層１６の開口部のみに発光部が
制限される。これによって低いしきい値（代表的には３
０〜４０ｍＡ）でレーザ発振を生じさせることができ
る。
考慮して、電流ブロック層１６と活性層１４との距離２
１を電流ブロック層１６での光の吸収を生ずる距離に設
定すると、電流ブロック層１６の開口部のみに発光部が
制限される。これによって低いしきい値（代表的には３
０〜４０ｍＡ）でレーザ発振を生じさせることができ
る。
【００１１】上記レーザ構造の具体的数値としては、距
離２１が０．４μｍ、電流ブロック層１６の厚さおよび
キャリア濃度が各々０．６μｍおよび６×１０ｃｍ-3、
ｐクラッド層１５および１７のキャリア濃度が１×１０
ｃｍ-3である。また電流ブロック層１６の開口部は３μ
ｍ幅である。
離２１が０．４μｍ、電流ブロック層１６の厚さおよび
キャリア濃度が各々０．６μｍおよび６×１０ｃｍ-3、
ｐクラッド層１５および１７のキャリア濃度が１×１０
ｃｍ-3である。また電流ブロック層１６の開口部は３μ
ｍ幅である。
【００１２】図８に示す半導体レーザでは、段差を設け
たｎ基板３１上に、ｎバッファ層３２、クラッド層３
３、ノンドープ活性層３４、ｐクラッド層３５および３
６、開口部を有するｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層４
１、コンタクト層３７および電極４０，３８が形成され
ている。
たｎ基板３１上に、ｎバッファ層３２、クラッド層３
３、ノンドープ活性層３４、ｐクラッド層３５および３
６、開口部を有するｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層４
１、コンタクト層３７および電極４０，３８が形成され
ている。
【００１３】この従来例においても、電流は電流ブロッ
ク層４１の開口部に集中し（矢印３９）、また段差によ
って横方向にも屈折率の差があるために、光は段差部に
閉じ込められ、高い効率を達成することができる。
ク層４１の開口部に集中し（矢印３９）、また段差によ
って横方向にも屈折率の差があるために、光は段差部に
閉じ込められ、高い効率を達成することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザでは、電流ブロック層（１６，４１）
を製造するために、まずｎ−ＧａＡｓ層を全面に形成し
た後で、開口部を化学エッチング等により形成する必要
がある。
来の半導体レーザでは、電流ブロック層（１６，４１）
を製造するために、まずｎ−ＧａＡｓ層を全面に形成し
た後で、開口部を化学エッチング等により形成する必要
がある。
【００１５】このために、エッチングによって欠陥が発
生し、あるいは堆積室の外に取り出す際のゴミ等の付着
によって欠陥が発生する可能性がある。
生し、あるいは堆積室の外に取り出す際のゴミ等の付着
によって欠陥が発生する可能性がある。
【００１６】更に、活性層（１４，３４）の近傍に電流
ブロック層（１６，４１）を設けるために、上記エッチ
ングを精度良く制御することが必要となる。特に、図８
に示すレーザでは、傾斜を設けているために、エッチン
グの制御が困難となっている。
ブロック層（１６，４１）を設けるために、上記エッチ
ングを精度良く制御することが必要となる。特に、図８
に示すレーザでは、傾斜を設けているために、エッチン
グの制御が困難となっている。
【００１７】図７，図８に示すレーザは、層１６，４１
により電流のブロックと屈折率変化を与え、発光部の制
御を図っている。ところが、電流ブロック層１６，４１
を形成するためには２回成長を行なう必要があり、工程
が複雑となり、ゴミ等のため欠陥が発生しやすいという
問題を生ずる。
により電流のブロックと屈折率変化を与え、発光部の制
御を図っている。ところが、電流ブロック層１６，４１
を形成するためには２回成長を行なう必要があり、工程
が複雑となり、ゴミ等のため欠陥が発生しやすいという
問題を生ずる。
【００１８】このように、従来の半導体レーザでは、電
流の狭窄および光の閉じ込めを達成しようとすると、製
造が複雑かつ困難となり、製造歩留りが低下し、信頼性
も不充分になるという欠点を有していた。
流の狭窄および光の閉じ込めを達成しようとすると、製
造が複雑かつ困難となり、製造歩留りが低下し、信頼性
も不充分になるという欠点を有していた。
【００１９】本発明は、上記従来の欠点を解決しようと
するものであり、その目的は、電流狭窄および光の閉じ
込めに優れ、かつ信頼性の高い半導体レーザ装置を提供
することにある。
するものであり、その目的は、電流狭窄および光の閉じ
込めに優れ、かつ信頼性の高い半導体レーザ装置を提供
することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体レーザ装置は、ｎ型電極と、ｐ型電
極と、該ｎ型電極とｐ型電極との間に積層される各種半
導体層とを有する半導体レーザ装置であって、前記各種
半導体層は、共振方向に延在する断面台形状の突起を有
し、基板となるｎ型の半導体層と、前記ｎ型の半導体層
上に設けられるｎ型のクラッド層と、前記ｎ型のクラッ
ド層に積層される活性層と、前記活性層に積層されるｐ
型のクラッド層と、前記ｐ型のクラッド層と前記ｐ型電
極との間に設けられ、両性不純物を含んでおり、前記断
面台形状の突起の斜面上に位置する部分の導電型がｐ型
であり、前記断面台形状の突起の上面部上に位置する部
分の導電型がｎ型である半導体層と、を有することを特
徴とする。
に、本発明の半導体レーザ装置は、ｎ型電極と、ｐ型電
極と、該ｎ型電極とｐ型電極との間に積層される各種半
導体層とを有する半導体レーザ装置であって、前記各種
半導体層は、共振方向に延在する断面台形状の突起を有
し、基板となるｎ型の半導体層と、前記ｎ型の半導体層
上に設けられるｎ型のクラッド層と、前記ｎ型のクラッ
ド層に積層される活性層と、前記活性層に積層されるｐ
型のクラッド層と、前記ｐ型のクラッド層と前記ｐ型電
極との間に設けられ、両性不純物を含んでおり、前記断
面台形状の突起の斜面上に位置する部分の導電型がｐ型
であり、前記断面台形状の突起の上面部上に位置する部
分の導電型がｎ型である半導体層と、を有することを特
徴とする。
【００２１】この場合、基板となるｎ型の半導体層とｎ
型のクラッド層との間に設けられ、両性不純物を含んで
おり、前記断面台形状の突起の斜面上に位置する部分の
導電型がｐ型であり、前記断面台形状の突起の上面部上
に位置する部分の導電型がｎ型である半導体層を設けて
もよい。
型のクラッド層との間に設けられ、両性不純物を含んで
おり、前記断面台形状の突起の斜面上に位置する部分の
導電型がｐ型であり、前記断面台形状の突起の上面部上
に位置する部分の導電型がｎ型である半導体層を設けて
もよい。
【００２２】両性不純物であるＳｉ不純物のドープによ
るＧａＡｓのｐ，ｎ制御について以下に記述する。
るＧａＡｓのｐ，ｎ制御について以下に記述する。
【００２３】通常ＳｉはＧａＡｓではｎ型の不純物であ
る。これは（００１）面、つまりＡｓが安定に表面にあ
らわれる状態においてＧａの位置にＳｉが入るとｎ型と
なるからである。ところが、ＧａＡｓ基板の（００１）
面上に
る。これは（００１）面、つまりＡｓが安定に表面にあ
らわれる状態においてＧａの位置にＳｉが入るとｎ型と
なるからである。ところが、ＧａＡｓ基板の（００１）
面上に
【００２４】
【外１】 軸に沿って溝または突起を作ったときに形成される斜面
にはＧａが安定に表面に出る場合がある。これがＡｓの
位置にＳｉが入りやすいＧａ面で、この場合にはｐ型と
なる。このＧａが安定な面になるための条件は（００
１）面と斜面のなす角度が約２０〜２５度以上であるこ
とが必要となる。（００１）面と斜面のなす角度が約２
０度以下の場合にはほぼＡｓが安定な面となる。
にはＧａが安定に表面に出る場合がある。これがＡｓの
位置にＳｉが入りやすいＧａ面で、この場合にはｐ型と
なる。このＧａが安定な面になるための条件は（００
１）面と斜面のなす角度が約２０〜２５度以上であるこ
とが必要となる。（００１）面と斜面のなす角度が約２
０度以下の場合にはほぼＡｓが安定な面となる。
【００２５】上記のようなＳｉドープＧａＡｓが面方位
により変化する報告は、"H.Nobuhara, O.Wada and Y.Fu
jii, SLOPE ANGLE INFLUENCE ON SILICON DOPING IN Al
GaAs/GaAs MBE-GROWN ON STEPPED SURFACE OF (100) Ga
As SUBSTRATE,Electronics Letters 21,35(1987)"等の
文献に紹介されている。（００１）面上に
により変化する報告は、"H.Nobuhara, O.Wada and Y.Fu
jii, SLOPE ANGLE INFLUENCE ON SILICON DOPING IN Al
GaAs/GaAs MBE-GROWN ON STEPPED SURFACE OF (100) Ga
As SUBSTRATE,Electronics Letters 21,35(1987)"等の
文献に紹介されている。（００１）面上に
【００２６】
【外２】 軸に溝または突起を作成した場合にあらわれる面を通常
Ａ面と呼ばれ、これに対し〈１１０〉軸に沿って形成さ
れるＡｓが安定となる面はＢ面と呼ばれている。
Ａ面と呼ばれ、これに対し〈１１０〉軸に沿って形成さ
れるＡｓが安定となる面はＢ面と呼ばれている。
【００２７】したがって、ＧａＡｓ基板上に（００１）
面とのなす角が２０〜２５度以上の溝または突起を設
け、この上にＳｉドープＧａＡｓを成長させた場合には
（００１）面上に形成された部分はｎ型となり、斜面上
に形成された部分はｐ型となる。
面とのなす角が２０〜２５度以上の溝または突起を設
け、この上にＳｉドープＧａＡｓを成長させた場合には
（００１）面上に形成された部分はｎ型となり、斜面上
に形成された部分はｐ型となる。
【００２８】
【発明の実施の態様】図１ないし図３のそれぞれは本発
明の概略を説明するための参考例の構成を示す図であ
る。
明の概略を説明するための参考例の構成を示す図であ
る。
【００２９】図１に示す参考例は、（００１）面上に
【００３０】
【外３】 軸に沿って延在する溝がウェットエッチングによって形
成されたｐ−ＧａＡｓ基板５１の上に、厚さ０．５μｍ
のＳｉドープＧａＡｓであるバッファ層５２、厚さ１．
２μｍのＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである下部クラ
ッド層５３、厚さ６０ÅのノンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ５層をウェル層とし、厚さ１００ÅのノンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ４層をバリア層とし、それらが交互に積
層された多層量子井戸（ＭＱＷ）である活性層５４、厚
さ１．５μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコンタクト層
５６を順に積層し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでできたｎ型
電極５７とＣｒ／ＡＵでできたｐ型電極５８を両端に形
成したものである。基板５１に形成された溝は底面に
（００１）面である平坦な部分を有していて、深さおよ
び底面部の幅はともに１．０μｍであり、溝の斜面と底
面とのなす角θは約５５゜である。この溝上にＳｉドー
プＧａＡｓを成長させると前述した作用により斜面上に
形成される部分６０のみがｐ型となり（００１）面上に
形成されるものはｎ型となる。
成されたｐ−ＧａＡｓ基板５１の上に、厚さ０．５μｍ
のＳｉドープＧａＡｓであるバッファ層５２、厚さ１．
２μｍのＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである下部クラ
ッド層５３、厚さ６０ÅのノンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ５層をウェル層とし、厚さ１００ÅのノンドープＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ４層をバリア層とし、それらが交互に積
層された多層量子井戸（ＭＱＷ）である活性層５４、厚
さ１．５μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコンタクト層
５６を順に積層し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでできたｎ型
電極５７とＣｒ／ＡＵでできたｐ型電極５８を両端に形
成したものである。基板５１に形成された溝は底面に
（００１）面である平坦な部分を有していて、深さおよ
び底面部の幅はともに１．０μｍであり、溝の斜面と底
面とのなす角θは約５５゜である。この溝上にＳｉドー
プＧａＡｓを成長させると前述した作用により斜面上に
形成される部分６０のみがｐ型となり（００１）面上に
形成されるものはｎ型となる。
【００３１】バッファ層５２の斜面部分６０のみがｐ型
となるとｎ型電極５７、Ｐ型電極５８に順バイアス電圧
を印加したときの電流は矢印５９のように斜面部分６０
を通って流れるため、溝部の位置に対応する部分の活性
層５４にキャリアが集中する。
となるとｎ型電極５７、Ｐ型電極５８に順バイアス電圧
を印加したときの電流は矢印５９のように斜面部分６０
を通って流れるため、溝部の位置に対応する部分の活性
層５４にキャリアが集中する。
【００３２】本参考例で溝部の底面を平坦とした理由
は、溝をＶ字状とし、底部をとがったものとすると、そ
の上に成長する結晶がみだれる可能性が大きいためであ
る。溝部の底面を平坦なものとすることにより、底面に
対応する部分の結晶性が優れたものとなり、効率の良い
発光が行なわれた。さらに、活性層がわん曲しているこ
とから光閉じ込め効果に優れた半導体レーザができた。
は、溝をＶ字状とし、底部をとがったものとすると、そ
の上に成長する結晶がみだれる可能性が大きいためであ
る。溝部の底面を平坦なものとすることにより、底面に
対応する部分の結晶性が優れたものとなり、効率の良い
発光が行なわれた。さらに、活性層がわん曲しているこ
とから光閉じ込め効果に優れた半導体レーザができた。
【００３３】今回の結晶は真空蒸着法、特にＭＢＥ法を
用いて成長させた。基板温度は４００℃〜８００℃、飛
来する分子比ＪAs4／ＪGa〜２、成長速度は１μｍ／ｈ
（ＧａＡｓ）であった。
用いて成長させた。基板温度は４００℃〜８００℃、飛
来する分子比ＪAs4／ＪGa〜２、成長速度は１μｍ／ｈ
（ＧａＡｓ）であった。
【００３４】図２に示す参考例は、クラッド層を２つ設
け、バッフア層のみでなく、クラッド層をも利用して図
１に示した参考例よりも大きな電流狭窄効果を図ったも
のである。
け、バッフア層のみでなく、クラッド層をも利用して図
１に示した参考例よりも大きな電流狭窄効果を図ったも
のである。
【００３５】（００１）面上に
【００３６】
【外４】 軸に沿って図１に示した参考例と同様の溝が形成された
ｐ−ＧａＡｓ基板６１の上に厚さ０．５μｍのＳｉドー
プＧａＡｓであるバッフア層６２、厚さ１．０μｍのＳ
ｉドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである第１の下部クラッド
層６３、厚さ０．５拠のＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
である第２の下部クラッド層６４、図１に示した参考例
と同様の多層量子井戸である活性層６５、厚さ１．５μ
ｍのＳｎドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである上部クラッド
層６６、厚さ０．５μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコ
ンタクト層７６を順に積層し、この後、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
／Ａｕのｎ型電極６８、Ｃｒ／Ａｕのｐ型電極６９を両
端に形成している。
ｐ−ＧａＡｓ基板６１の上に厚さ０．５μｍのＳｉドー
プＧａＡｓであるバッフア層６２、厚さ１．０μｍのＳ
ｉドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである第１の下部クラッド
層６３、厚さ０．５拠のＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
である第２の下部クラッド層６４、図１に示した参考例
と同様の多層量子井戸である活性層６５、厚さ１．５μ
ｍのＳｎドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである上部クラッド
層６６、厚さ０．５μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコ
ンタクト層７６を順に積層し、この後、ＡｕＧｅ／Ｎｉ
／Ａｕのｎ型電極６８、Ｃｒ／Ａｕのｐ型電極６９を両
端に形成している。
【００３７】バッファ層６２、第１の下部クラッド層６
３のうちの溝の斜面上に堆積される斜面部７０は図１に
示した参考例の場合と同様にｐ型となる。このため、ｎ
型電極６８とｐ型電極６９に順バイアス電圧を印加した
場合に電流は矢印７１のように流れる。
３のうちの溝の斜面上に堆積される斜面部７０は図１に
示した参考例の場合と同様にｐ型となる。このため、ｎ
型電極６８とｐ型電極６９に順バイアス電圧を印加した
場合に電流は矢印７１のように流れる。
【００３８】基板６１に形成する溝の幅は１０．０μｍ
以下、さらに言えば５．０μｍ以下が好ましく、本参考
例においては３．０μｍである。また、溝の深さは２．
０μｍである。
以下、さらに言えば５．０μｍ以下が好ましく、本参考
例においては３．０μｍである。また、溝の深さは２．
０μｍである。
【００３９】図３に示す参考例は、光ガイド層を設けて
光を拡散させることにより端面破壊の防止を図ったもの
である。
光を拡散させることにより端面破壊の防止を図ったもの
である。
【００４０】図１に示した参考例と同様の溝が形成され
たｐ−ＧａＡｓ基板８１上に、厚さ０．５μｍのＳｉド
ープＧａＡｓであるバッファ層８２、厚さ１．５μｍの
ＢｅドープＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓである下部クラッド層８
３、厚さ０．１μｍのノンドープＧａＡｓである活性層
８４、厚さ０．３μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
である光ガイド層８５、厚さ１．２μｍのＳｎドープＡ
ｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓである上部クラッド層８６、厚さ０．
３μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコンタクト層８７を
順に積層し、両端にＡｕＧｅ／ＮｉＡｕでできたｎ型電
極８８、Ｃｒ／Ａｕでできたｐ型電極８９を設けてい
る。
たｐ−ＧａＡｓ基板８１上に、厚さ０．５μｍのＳｉド
ープＧａＡｓであるバッファ層８２、厚さ１．５μｍの
ＢｅドープＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓである下部クラッド層８
３、厚さ０．１μｍのノンドープＧａＡｓである活性層
８４、厚さ０．３μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
である光ガイド層８５、厚さ１．２μｍのＳｎドープＡ
ｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓである上部クラッド層８６、厚さ０．
３μｍのＳｎドープＧａＡｓであるコンタクト層８７を
順に積層し、両端にＡｕＧｅ／ＮｉＡｕでできたｎ型電
極８８、Ｃｒ／Ａｕでできたｐ型電極８９を設けてい
る。
【００４１】本参考例では、溝の底部の幅は１．０μｍ
であり深さは１．５μｍであった。（００１）面と斜面
のなす角θはウェットエッチングでは約５５゜となる
が、他のドライユッチング法（Ａｌ，Ｃｌ2等）を用い
れば任意の角度が選られる。
であり深さは１．５μｍであった。（００１）面と斜面
のなす角θはウェットエッチングでは約５５゜となる
が、他のドライユッチング法（Ａｌ，Ｃｌ2等）を用い
れば任意の角度が選られる。
【００４２】本参考例における電流狭窄は図１に示した
参考例と同様にバッファ層８２の斜面部９１によって行
なわれており、ｎ型電極８８、ｐ型電極８９に順バイア
ス電圧を印加したときに流れる電流は矢印９０のように
流れ、発生する光は活性層８４の中央のわん曲した部分
に集中する。また、このとき、光ガイド層８５が設けら
れているために端面破壊が防止されている。
参考例と同様にバッファ層８２の斜面部９１によって行
なわれており、ｎ型電極８８、ｐ型電極８９に順バイア
ス電圧を印加したときに流れる電流は矢印９０のように
流れ、発生する光は活性層８４の中央のわん曲した部分
に集中する。また、このとき、光ガイド層８５が設けら
れているために端面破壊が防止されている。
【００４３】図４に示す実施例は、ｎ型基板を使用する
ことにより、電流狭窄領域を活性層上部のエピタキシャ
ル層側に設けたものである。
ことにより、電流狭窄領域を活性層上部のエピタキシャ
ル層側に設けたものである。
【００４４】（００１）面である上面に
【００４５】
【外５】 軸方向に延在する高さ２．０μｍ、上面の幅６．０μｍ
の断面台形状の突起がウェットエッチング法により形成
されたｎ−ＧａＡｓ基板１０１の上には、厚さ０．５μ
ｍのＳｎドープＧａＡｓであるバッファ層１０２、厚さ
１．５μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓである下部
クラッド層１０３、ノンドープＧａＡｓである活性層１
０４、ＢｅドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓである上部クラッ
ド層１０５、厚さ０．５μｍのＳｉドープＧａＡｓであ
るコンタクト層１０６とを順に積層し、両端にＣｒ／Ａ
ｕでできたｐ型電極１０７、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでで
きたｎ型電極１０８を設けている。
の断面台形状の突起がウェットエッチング法により形成
されたｎ−ＧａＡｓ基板１０１の上には、厚さ０．５μ
ｍのＳｎドープＧａＡｓであるバッファ層１０２、厚さ
１．５μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓである下部
クラッド層１０３、ノンドープＧａＡｓである活性層１
０４、ＢｅドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓである上部クラッ
ド層１０５、厚さ０．５μｍのＳｉドープＧａＡｓであ
るコンタクト層１０６とを順に積層し、両端にＣｒ／Ａ
ｕでできたｐ型電極１０７、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでで
きたｎ型電極１０８を設けている。
【００４６】コンタクト層１０６の突起部の斜面に対応
する斜面部１０９のみがｐ型に形成されるため、ｐ型電
極１０７、ｎ型電極１０８に順次バイアス電圧を印加し
たときの電流は矢印１１０のように流れる。
する斜面部１０９のみがｐ型に形成されるため、ｐ型電
極１０７、ｎ型電極１０８に順次バイアス電圧を印加し
たときの電流は矢印１１０のように流れる。
【００４７】なお、本実施例においてはエピタキシャル
層は真空蒸着法により成長させた。基板温度は７００
℃、飛来する分子比ＪAs4／ＪGa〜２、ＧａＡｓでの成
長速度は１μｍ／ｈであった。
層は真空蒸着法により成長させた。基板温度は７００
℃、飛来する分子比ＪAs4／ＪGa〜２、ＧａＡｓでの成
長速度は１μｍ／ｈであった。
【００４８】図５に示す実施例は、電流狭窄層を活性層
の上下に設けることによって、さらに電流狭窄効果を増
すことを図り、かつ、光ガイド層を設けて端面破壊の防
止を図ったものである。
の上下に設けることによって、さらに電流狭窄効果を増
すことを図り、かつ、光ガイド層を設けて端面破壊の防
止を図ったものである。
【００４９】（００１）面である上面に
【００５０】
【外６】 軸方向に延在する高さ１．０μｍ、上面の幅４．０μｍ
の断面台形状の突起がウェットエッチング法により形成
されたｎ−ＧａＡｓ基板１２１上に、厚さ０．５μｍの
ＳｎドープＧａＡｓであるバッファ層１２２、厚さ０．
８μｍのＳｎドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである第１の下
部クラッド層１２３、厚さ０．５μｍのＳｉドープＡｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓである第２の下部クラッド層１２４、厚
さ０．３μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.5Ａｓである光
ガイド層１２５、図１、図２に示した参考例と同様の構
成の多層量子井戸である活性層１２６、厚さ１．０μｍ
のＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである上部クラッド層
１２７、厚さ０．５μｍのＳｉドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓである電流狭窄層１２８、ＳｉドープＧａＡｓである
コンタクト層１２９を順に積層し、両端にＣｒ／Ａｕで
できたｐ型電極１３０、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでできた
ｎ型電極１３１を設けている。
の断面台形状の突起がウェットエッチング法により形成
されたｎ−ＧａＡｓ基板１２１上に、厚さ０．５μｍの
ＳｎドープＧａＡｓであるバッファ層１２２、厚さ０．
８μｍのＳｎドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである第１の下
部クラッド層１２３、厚さ０．５μｍのＳｉドープＡｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓである第２の下部クラッド層１２４、厚
さ０．３μｍのＳｎドープＡｌ0.3Ｇａ0.5Ａｓである光
ガイド層１２５、図１、図２に示した参考例と同様の構
成の多層量子井戸である活性層１２６、厚さ１．０μｍ
のＢｅドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓである上部クラッド層
１２７、厚さ０．５μｍのＳｉドープＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓである電流狭窄層１２８、ＳｉドープＧａＡｓである
コンタクト層１２９を順に積層し、両端にＣｒ／Ａｕで
できたｐ型電極１３０、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕでできた
ｎ型電極１３１を設けている。
【００５１】Ｓｉをドープしたクラッド層１２４、電流
狭窄層１２８、コンタクト層１２９の突起部の斜面に対
応する斜面部１３３，１３４はｐ型となるためにｐ型電
極１３０、ｎ型電極１３１に順バイアス電圧を印加した
ときの電流は１３２のように流れる。
狭窄層１２８、コンタクト層１２９の突起部の斜面に対
応する斜面部１３３，１３４はｐ型となるためにｐ型電
極１３０、ｎ型電極１３１に順バイアス電圧を印加した
ときの電流は１３２のように流れる。
【００５２】本実施例の基板の形成は真空蒸着法により
行なった。このときの成長温度は４５０℃であり、Ｊ
As4／ＪGa〜２、ＧａＡｓでの成長速度は１μｍ／ｈで
あった。
行なった。このときの成長温度は４５０℃であり、Ｊ
As4／ＪGa〜２、ＧａＡｓでの成長速度は１μｍ／ｈで
あった。
【００５３】本実施例では基板に形成される突起の高さ
は１．０μｍとして説明したが、コンタクト層１２９の
斜面にｐ型領域を形成する場合、基板を成長させる温度
が低い場合には１．０μｍ程度でも良いが、成長させる
温度が高い場合には２．０〜３．０μｍ以上が必要とな
る。
は１．０μｍとして説明したが、コンタクト層１２９の
斜面にｐ型領域を形成する場合、基板を成長させる温度
が低い場合には１．０μｍ程度でも良いが、成長させる
温度が高い場合には２．０〜３．０μｍ以上が必要とな
る。
【００５４】各実施例において、基板上に形成する溝ま
たは突起は（００１）面上に
たは突起は（００１）面上に
【００５５】
【外７】 軸に沿って延在するものとして説明したが、かならずし
も完全に一致する必要はなく、
も完全に一致する必要はなく、
【００５６】
【外８】 軸から±１５゜以内であればよい。また、半導体の種類
ではＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系についてのみ記載してい
るが、条件によってはＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ等にも応用可能である。
ではＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系についてのみ記載してい
るが、条件によってはＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ等にも応用可能である。
【００５７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成する
ことにより、以下に記載するような効果を奏する。
ことにより、以下に記載するような効果を奏する。
【００５８】基板に断面台形状の溝または突起を有する
ものを用い、両性不純物を含む半導体層を用いたことに
より、電流狭窄効果に優れ、光閉じ込め効果に優れた半
導体レーザ装置を作成することができる効果がある。
ものを用い、両性不純物を含む半導体層を用いたことに
より、電流狭窄効果に優れ、光閉じ込め効果に優れた半
導体レーザ装置を作成することができる効果がある。
【図１】半導体レーザ装置の参考例の構成を示す断面図
である。
である。
【図２】半導体レーザ装置の参考例の構成を示す断面図
である。
である。
【図３】半導体レーザ装置の参考例の構成を示す断面図
である。
である。
【図４】半導体レーザ装置の実施例の構成を示す断面図
である。
である。
【図５】半導体レーザ装置の実施例の構成を示す断面図
である。
である。
【図６】従来例の構成を示す断面図である。
【図７】従来例の構成を示す断面図である。
【図８】従来例の構成を示す断面図である。
５１，６１，８１，１０１，１２１ 基板 ５２，６２，８２，１０２，１２２ バッファ層 ５３，５５，６３，６４，６６，８３，８６，１０３，
１０５，１２３，１２４，１２７ クラツド層 ５４，６５，８４，１０４，１２６ 活性層 ５６，６７，８７，１０６，１２９ コンタクト層 ５７，６８，８８，１０８，１３１ ｎ型電極 ５８，６９，８９，１０７，１３０ Ｐ型電極 ６０，７０，９１，１０９，１３３，１３４ 斜面部 １２８ 電流狭窄層
１０５，１２３，１２４，１２７ クラツド層 ５４，６５，８４，１０４，１２６ 活性層 ５６，６７，８７，１０６，１２９ コンタクト層 ５７，６８，８８，１０８，１３１ ｎ型電極 ５８，６９，８９，１０７，１３０ Ｐ型電極 ６０，７０，９１，１０９，１３３，１３４ 斜面部 １２８ 電流狭窄層
Claims (2)
- 【請求項１】 ｎ型電極と、ｐ型電極と、該ｎ型電極と
ｐ型電極との間に積層される各種半導体層とを有する半
導体レーザ装置であって、 前記各種半導体層は、 共振方向に延在する断面台形状の突起を有し、基板とな
るｎ型の半導体層と、 前記ｎ型の半導体層上に設けられるｎ型のクラッド層
と、 前記ｎ型のクラッド層に積層される活性層と、 前記活性層に積層されるｐ型のクラッド層と、 前記ｐ型のクラッド層と前記ｐ型電極との間に設けら
れ、両性不純物を含んでおり、前記断面台形状の突起の
斜面上に位置する部分の導電型がｐ型であり、前記断面
台形状の突起の上面部上に位置する部分の導電型がｎ型
である半導体層と、を有することを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ装置におい
て、 基板となるｎ型の半導体層とｎ型のクラッド層との間に
設けられ、両性不純物を含んでおり、前記断面台形状の
突起の斜面上に位置する部分の導電型がｐ型であり、前
記断面台形状の突起の上面部上に位置する部分の導電型
がｎ型である半導体層を有することを特徴とする半導体
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20243095A JPH0846293A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20243095A JPH0846293A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 半導体レーザ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065857A Division JPH0834330B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846293A true JPH0846293A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16457392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20243095A Pending JPH0846293A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0846293A (ja) |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP20243095A patent/JPH0846293A/ja active Pending
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