JPH09135055A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH09135055A JPH09135055A JP31467495A JP31467495A JPH09135055A JP H09135055 A JPH09135055 A JP H09135055A JP 31467495 A JP31467495 A JP 31467495A JP 31467495 A JP31467495 A JP 31467495A JP H09135055 A JPH09135055 A JP H09135055A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温動作が可能で特性も良好な赤色発光のＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーを実現する。 【解決手段】 ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーにおい
て、活性層５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８との間
にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７を設け
る。活性層５は例えば歪ＭＱＷ構造とする。
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーを実現する。 【解決手段】 ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーにおい
て、活性層５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８との間
にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７を設け
る。活性層５は例えば歪ＭＱＷ構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザー
に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーに関す
るものである。
に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザーは赤色発光の半導体レーザーとして注目されてお
り、活発に研究が行われている。このＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザーの一種に、しきい値電流の低減や短波長
化などの目的で、活性層を歪の入った多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）構造としたものがある。
ザーは赤色発光の半導体レーザーとして注目されてお
り、活発に研究が行われている。このＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザーの一種に、しきい値電流の低減や短波長
化などの目的で、活性層を歪の入った多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）構造としたものがある。
【０００３】このような歪ＭＱＷ活性層を有する従来の
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーのうち発光波長が６３
５ｎｍであるものの一例を図５に示す。
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーのうち発光波長が６３
５ｎｍであるものの一例を図５に示す。
【０００４】図５に示すように、この従来のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザーにおいては、（１００）面から
［０１−１］方向に８°オフした主面を有するｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１０
２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３、ｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層１０４、歪ＭＱＷ活性層１０５、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０７、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９およびｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０が順次積層されている。こ
の場合、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９およびｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０はストライプ形状にパター
ニングされている。このストライプ形状のｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１０の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１
１１が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成さ
れている。
ｎＰ系半導体レーザーにおいては、（１００）面から
［０１−１］方向に８°オフした主面を有するｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１０
２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３、ｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層１０４、歪ＭＱＷ活性層１０５、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０７、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９およびｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０が順次積層されている。こ
の場合、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９およびｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０はストライプ形状にパター
ニングされている。このストライプ形状のｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１０の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１
１１が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成さ
れている。
【０００５】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０およびｎ型
ＧａＡｓ電流ブロック層１１１の上には例えばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１２が設けられてい
る。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には例えばＩ
ｎ電極のようなｎ側電極１１３が設けられている。
ＧａＡｓ電流ブロック層１１１の上には例えばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１２が設けられてい
る。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には例えばＩ
ｎ電極のようなｎ側電極１１３が設けられている。
【０００６】この場合、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９は（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐからなる。また、歪ＭＱＷ活性層
１０５の量子井戸層は−０．５％の歪を有するＧａＩｎ
Ｐ、障壁層は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐから
なる。一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０４および
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０６は、歪ＭＱＷ活性層
１０５の障壁層と同様に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ
0.48Ｐからなる。
１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０９は（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐからなる。また、歪ＭＱＷ活性層
１０５の量子井戸層は−０．５％の歪を有するＧａＩｎ
Ｐ、障壁層は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐから
なる。一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０４および
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０６は、歪ＭＱＷ活性層
１０５の障壁層と同様に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ
0.48Ｐからなる。
【０００７】この従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
ーのエネルギーバンド図、特にその伝導帯を図６に示
す。図６において、Ｅc は伝導帯の底のエネルギーを示
す（以下同様）。
ーのエネルギーバンド図、特にその伝導帯を図６に示
す。図６において、Ｅc は伝導帯の底のエネルギーを示
す（以下同様）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーにおいては、歪ＭＱＷ活性層１
０５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７との間の伝
導帯のオフセットΔＥc（図６参照）は１４５ｍｅＶ程
度と小さい。このため、動作時に歪ＭＱＷ活性層１０５
に注入された電子のオーバーフローが生じやすく、これ
が原因となって非発光再結合が生じることにより、高温
動作が困難であった。
ＩｎＰ系半導体レーザーにおいては、歪ＭＱＷ活性層１
０５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７との間の伝
導帯のオフセットΔＥc（図６参照）は１４５ｍｅＶ程
度と小さい。このため、動作時に歪ＭＱＷ活性層１０５
に注入された電子のオーバーフローが生じやすく、これ
が原因となって非発光再結合が生じることにより、高温
動作が困難であった。
【０００９】ΔＥc を大きくするためにｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１０７のＡｌ組成比を（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.52Ｉｎ0.48ＰにおけるＡｌ組成比より大きくす
ることも考えられるが、このようにすると、直接遷移型
発光ではなくなり、ΓバンドからＸバンドへの間接遷移
型発光に変化してしまうため、実用的ではない。
ｎＰクラッド層１０７のＡｌ組成比を（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.52Ｉｎ0.48ＰにおけるＡｌ組成比より大きくす
ることも考えられるが、このようにすると、直接遷移型
発光ではなくなり、ΓバンドからＸバンドへの間接遷移
型発光に変化してしまうため、実用的ではない。
【００１０】また、ΔＥc を大きくするためにｐ型クラ
ッド層を多重量子障壁（Multi Quantum Barrier,ＭＱ
Ｂ）構造とする試みもなされているが、実際には理論値
ほど特性温度（Ｔ0 ）は上昇せず、動作温度を十分に高
くすることは困難であった。
ッド層を多重量子障壁（Multi Quantum Barrier,ＭＱ
Ｂ）構造とする試みもなされているが、実際には理論値
ほど特性温度（Ｔ0 ）は上昇せず、動作温度を十分に高
くすることは困難であった。
【００１１】さらに、ｐ型クラッド層にＺｎＭｇＳＳｅ
を用いることによりΔＥc を大きくする技術も提案され
ているが、この場合には活性層とｐ型クラッド層との間
の価電子帯のオフセットΔＥv も大きくなるため、これ
がｐ側電極から注入される正孔に対して障壁になり、半
導体レーザーの特性に悪影響を及ぼすという問題があっ
た。
を用いることによりΔＥc を大きくする技術も提案され
ているが、この場合には活性層とｐ型クラッド層との間
の価電子帯のオフセットΔＥv も大きくなるため、これ
がｐ側電極から注入される正孔に対して障壁になり、半
導体レーザーの特性に悪影響を及ぼすという問題があっ
た。
【００１２】したがって、この発明の目的は、活性層と
ｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフセットΔＥv を
十分に小さく抑えつつ活性層とｐ型クラッド層との間の
伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きくすることがで
きることにより、高温動作が可能で特性も良好な赤色発
光の半導体レーザーを提供することにある。
ｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフセットΔＥv を
十分に小さく抑えつつ活性層とｐ型クラッド層との間の
伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きくすることがで
きることにより、高温動作が可能で特性も良好な赤色発
光の半導体レーザーを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、活性層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層によりはさんだ
構造を有する半導体レーザーにおいて、活性層とｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳ
ｅ超格子クラッド層が設けられていることを特徴とする
ものである。
に、この発明は、活性層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層によりはさんだ
構造を有する半導体レーザーにおいて、活性層とｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳ
ｅ超格子クラッド層が設けられていることを特徴とする
ものである。
【００１４】この発明において、活性層は、典型的には
歪多重量子井戸構造を有する。この歪多重量子井戸構造
を有する活性層の量子井戸層は、典型的にはＧａＩｎＰ
からなる。
歪多重量子井戸構造を有する。この歪多重量子井戸構造
を有する活性層の量子井戸層は、典型的にはＧａＩｎＰ
からなる。
【００１５】ここで、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａ
ＩｎＰ（（Ａｌx Ｇａ1-x ）1-y Ｉｎy Ｐと表した場合
におけるｘ＝０．７のもの）、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、
ＺｎＭｇＳＳｅおよびＺｎＴｅの伝導帯の底および価電
子帯の頂上の相対位置関係を図１に示す。図１におい
て、Ｅv は価電子帯の頂上のエネルギーを示す。
ＩｎＰ（（Ａｌx Ｇａ1-x ）1-y Ｉｎy Ｐと表した場合
におけるｘ＝０．７のもの）、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、
ＺｎＭｇＳＳｅおよびＺｎＴｅの伝導帯の底および価電
子帯の頂上の相対位置関係を図１に示す。図１におい
て、Ｅv は価電子帯の頂上のエネルギーを示す。
【００１６】図１からわかるように、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐよりもｐ型ＺｎＴｅの方が伝導帯の底のエネルギーＥ
c は３３０ｍｅＶ高い。このため、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc は、ｐ型クラッ
ド層にｐ型ＺｎＴｅ層を用いた場合の方がｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ層を用いた場合に比べて十分に大きくなる。しか
も、この場合、活性層とｐ型クラッド層との間の価電子
帯のオフセットΔＥvは十分に小さい。一方、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーにおいて通常用いられるＧａＡ
ｓ基板とＺｎＴｅとの間には約７％の格子不整合がある
が、ｐ型クラッド層に、ｐ型ＺｎＴｅ単層ではなく、Ｇ
ａＡｓとほぼ完全に格子整合するｐ型ＺｎＳｅとこのｐ
型ＺｎＴｅ層との超格子構造、すなわちｐ型ＺｎＴｅ／
ＺｎＳｅ超格子を用いることにより、この格子不整合を
解消することができる。
Ｐよりもｐ型ＺｎＴｅの方が伝導帯の底のエネルギーＥ
c は３３０ｍｅＶ高い。このため、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc は、ｐ型クラッ
ド層にｐ型ＺｎＴｅ層を用いた場合の方がｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ層を用いた場合に比べて十分に大きくなる。しか
も、この場合、活性層とｐ型クラッド層との間の価電子
帯のオフセットΔＥvは十分に小さい。一方、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーにおいて通常用いられるＧａＡ
ｓ基板とＺｎＴｅとの間には約７％の格子不整合がある
が、ｐ型クラッド層に、ｐ型ＺｎＴｅ単層ではなく、Ｇ
ａＡｓとほぼ完全に格子整合するｐ型ＺｎＳｅとこのｐ
型ＺｎＴｅ層との超格子構造、すなわちｐ型ＺｎＴｅ／
ＺｎＳｅ超格子を用いることにより、この格子不整合を
解消することができる。
【００１７】上述のように構成されたこの発明による半
導体レーザーによれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層が設けられていることにより、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きく
することができ、これによって動作時に活性層に注入さ
れる電子のオーバーフローを抑えることができる。ま
た、活性層とｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフセ
ットΔＥv は十分に小さく保つことができることによ
り、このオフセットΔＥv は正孔に対する障壁とはなら
ない。
導体レーザーによれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層が設けられていることにより、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きく
することができ、これによって動作時に活性層に注入さ
れる電子のオーバーフローを抑えることができる。ま
た、活性層とｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフセ
ットΔＥv は十分に小さく保つことができることによ
り、このオフセットΔＥv は正孔に対する障壁とはなら
ない。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００１９】図２はこの発明の一実施形態によるＡｌＧ
ａＩｎＰ系半導体レーザーを示す断面図である。
ａＩｎＰ系半導体レーザーを示す断面図である。
【００２０】図２に示すように、この実施形態によるＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーにおいては、例えば（１
００）面から［０１−１］方向に８°オフした主面を有
するｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ
層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ光導波層４、歪ＭＱＷ活性層５、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ光導波層６、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８、ｐ型ＧａＩ
ｎＰエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１が順次積
層されている。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１はストライプ形状
にパターニングされている。このストライプ形状のｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１１の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電流ブロック
層１２が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成
されている。
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーにおいては、例えば（１
００）面から［０１−１］方向に８°オフした主面を有
するｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ
層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ光導波層４、歪ＭＱＷ活性層５、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ光導波層６、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８、ｐ型ＧａＩ
ｎＰエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１が順次積
層されている。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１はストライプ形状
にパターニングされている。このストライプ形状のｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１１の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電流ブロック
層１２が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成
されている。
【００２１】ここで、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子ク
ラッド層７は、例えば厚さがそれぞれ５ｎｍのｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層およびｐ型ＺｎＳｅ層を交互に積層したものであ
り、５層のｐ型ＺｎＴｅ層および４層のｐ型ＺｎＳｅ層
からなる。
ラッド層７は、例えば厚さがそれぞれ５ｎｍのｐ型Ｚｎ
Ｔｅ層およびｐ型ＺｎＳｅ層を交互に積層したものであ
り、５層のｐ型ＺｎＴｅ層および４層のｐ型ＺｎＳｅ層
からなる。
【００２２】また、歪ＭＱＷ活性層５の量子井戸層は３
層あり、量子井戸層および障壁層の厚さは例えばそれぞ
れ４ｎｍおよび１０ｎｍである。
層あり、量子井戸層および障壁層の厚さは例えばそれぞ
れ４ｎｍおよび１０ｎｍである。
【００２３】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１およびｎ型Ｇ
ａＡｓ電流ブロック層１２の上には例えばＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ電極のようなｐ側電極１３が設けられている。一
方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には例えばＩｎ電極のよ
うなｎ側電極１４が設けられている。
ａＡｓ電流ブロック層１２の上には例えばＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ電極のようなｐ側電極１３が設けられている。一
方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には例えばＩｎ電極のよ
うなｎ側電極１４が設けられている。
【００２４】この場合、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８およびｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０は例えば（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.52Ｉｎ0.48Ｐからなる。また、歪ＭＱＷ活性層５の量
子井戸層は例えば−０．５％の歪を有するＧａＩｎＰ、
障壁層は例えば（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐか
らなる。一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層４およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層６は、歪ＭＱＷ活性層５の障
壁層と同様に例えば（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48
Ｐからなる。
３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８およびｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０は例えば（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.52Ｉｎ0.48Ｐからなる。また、歪ＭＱＷ活性層５の量
子井戸層は例えば−０．５％の歪を有するＧａＩｎＰ、
障壁層は例えば（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48Ｐか
らなる。一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層４およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層６は、歪ＭＱＷ活性層５の障
壁層と同様に例えば（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.52Ｉｎ0.48
Ｐからなる。
【００２５】なお、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２の厚さ
は例えば３０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３の
厚さは例えば１．５μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層８の厚さは例えば０．２μｍ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチ
ングストップ層９の厚さは例えば１５ｎｍ、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０の厚さは例えば１．２μｍ、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１の厚さは例えば０．２６μｍ
である。
は例えば３０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３の
厚さは例えば１．５μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層８の厚さは例えば０．２μｍ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチ
ングストップ層９の厚さは例えば１５ｎｍ、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０の厚さは例えば１．２μｍ、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１の厚さは例えば０．２６μｍ
である。
【００２６】この実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザーのエネルギーバンド図、特にその伝導帯を図
３に示す。
体レーザーのエネルギーバンド図、特にその伝導帯を図
３に示す。
【００２７】次に、上述のように構成されたこの実施形
態による半導体レーザーの製造方法について説明する。
態による半導体レーザーの製造方法について説明する。
【００２８】図２に示すように、まず、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法により、例えば成長温度６８０℃で、ｎ型ＧａＩｎＰ
バッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ｎ型
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層４、歪ＭＱＷ活性層５およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層６を順次成長させる。
板１上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法により、例えば成長温度６８０℃で、ｎ型ＧａＩｎＰ
バッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ｎ型
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層４、歪ＭＱＷ活性層５およびｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層６を順次成長させる。
【００２９】次に、成長温度を例えば５００℃に設定し
てＭＯＣＶＤ法により歪ＭＱＷ活性層５上にｐ型ＺｎＴ
ｅ層およびｐ型ＺｎＳｅ層を交互に成長させ、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７を形成する。
てＭＯＣＶＤ法により歪ＭＱＷ活性層５上にｐ型ＺｎＴ
ｅ層およびｐ型ＺｎＳｅ層を交互に成長させ、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７を形成する。
【００３０】次に、成長温度を再び６８０℃に戻し、Ｍ
ＯＣＶＤ法により、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラ
ッド層７上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１を順
次成長させる。
ＯＣＶＤ法により、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラ
ッド層７上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１を順
次成長させる。
【００３１】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１上にリ
ソグラフィーによりストライプ形状のレジストパターン
（図示せず）を形成した後、このレジストパターンをマ
スクとしてｐ型ＧａＡｓキャップ層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０を例えばウエットエッチング
法などによりエッチングする。このエッチングの際に
は、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層９が露出した
時点でエッチングが自動的に停止される。このようにし
て、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０およびｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層１１がストライプ形状にパターニングさ
れる。
ソグラフィーによりストライプ形状のレジストパターン
（図示せず）を形成した後、このレジストパターンをマ
スクとしてｐ型ＧａＡｓキャップ層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０を例えばウエットエッチング
法などによりエッチングする。このエッチングの際に
は、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層９が露出した
時点でエッチングが自動的に停止される。このようにし
て、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０およびｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層１１がストライプ形状にパターニングさ
れる。
【００３２】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを除去した後、例えば成長温度６８０℃で、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓ電流ストップ層１２を成
長させ、ストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１の両側の部分
をこのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２で埋める。
パターンを除去した後、例えば成長温度６８０℃で、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓ電流ストップ層１２を成
長させ、ストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１の両側の部分
をこのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２で埋める。
【００３３】次に、真空蒸着法やスパッタリング法によ
り、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１およびｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層１２の上にｐ側電極１３を形成するととも
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１４を形成す
る。
り、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１およびｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層１２の上にｐ側電極１３を形成するととも
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１４を形成す
る。
【００３４】以上により、目的とする半導体レーザーが
製造される。
製造される。
【００３５】なお、図４に、以上のＭＯＣＶＤ法による
成長の際の成長温度シーケンスを示す。
成長の際の成長温度シーケンスを示す。
【００３６】以上のように、この実施形態によれば、歪
ＭＱＷ活性層５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８との
間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７が設け
られていることにより、歪ＭＱＷ活性層５とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きく
することができ、これによって半導体レーザーの動作時
にｎ側電極１４から歪ＭＱＷ活性層５に注入される電子
のオーバーフローを抑えることができる。しかも、歪Ｍ
ＱＷ活性層５とｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフ
セットΔＥv は十分に小さく保つことができるので、こ
のオフセットΔＥv はｐ側電極１３から注入される正孔
に対して障壁とならない。
ＭＱＷ活性層５とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８との
間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層７が設け
られていることにより、歪ＭＱＷ活性層５とｐ型クラッ
ド層との間の伝導帯のオフセットΔＥc を十分に大きく
することができ、これによって半導体レーザーの動作時
にｎ側電極１４から歪ＭＱＷ活性層５に注入される電子
のオーバーフローを抑えることができる。しかも、歪Ｍ
ＱＷ活性層５とｐ型クラッド層との間の価電子帯のオフ
セットΔＥv は十分に小さく保つことができるので、こ
のオフセットΔＥv はｐ側電極１３から注入される正孔
に対して障壁とならない。
【００３７】以上により、高温動作が可能で特性も良好
な、赤色発光、例えば発光波長が６３５ｎｍのＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーを実現することができる。
な、赤色発光、例えば発光波長が６３５ｎｍのＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーを実現することができる。
【００３８】この実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザーは、例えば、ポインターや高密度光記録など
に用いて好適なものである。また、小型パッケージへの
組み込みが可能となるため、このＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザーを用いる装置の小型化が可能である。
体レーザーは、例えば、ポインターや高密度光記録など
に用いて好適なものである。また、小型パッケージへの
組み込みが可能となるため、このＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザーを用いる装置の小型化が可能である。
【００３９】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【００４０】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値や材料などは例に過ぎず、必要に応じてこれと異な
る数値や材料を用いることも可能である。
数値や材料などは例に過ぎず、必要に応じてこれと異な
る数値や材料を用いることも可能である。
【００４１】また、上述の一実施形態において用いた電
流狭窄構造は一例に過ぎず、これと異なる電流狭窄構造
を用いてもよい。
流狭窄構造は一例に過ぎず、これと異なる電流狭窄構造
を用いてもよい。
【００４２】また、上述の一実施形態においては、歪Ｍ
ＱＷ活性層５を用いているが、必要に応じて、この歪Ｍ
ＱＷ活性層５の代わりに、量子井戸層に負の歪を入れ、
障壁層に正の歪を入れることにより量子井戸層の歪と障
壁層の歪とが互いに打ち消し合うようにしたいわゆる歪
補償型ＭＱＷ活性層を用いてもよい。
ＱＷ活性層５を用いているが、必要に応じて、この歪Ｍ
ＱＷ活性層５の代わりに、量子井戸層に負の歪を入れ、
障壁層に正の歪を入れることにより量子井戸層の歪と障
壁層の歪とが互いに打ち消し合うようにしたいわゆる歪
補償型ＭＱＷ活性層を用いてもよい。
【００４３】さらにまた、上述の一実施形態において
は、いわゆるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostr
ucture）構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザー
にこの発明を適用した場合について説明したが、この発
明は、ＤＨ構造（Double Heterostructure）を有するＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーに適用することも可能で
ある。
は、いわゆるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostr
ucture）構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザー
にこの発明を適用した場合について説明したが、この発
明は、ＤＨ構造（Double Heterostructure）を有するＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーに適用することも可能で
ある。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体レーザーによれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層が設けられていることにより、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の価電子帯のオフセットΔＥv を十分に小さ
く抑えつつ活性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯のオ
フセットΔＥc を十分に大きくすることができ、これに
よって高温動作が可能で特性も良好な赤色発光の半導体
レーザーを実現することができる。
導体レーザーによれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層との間にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層が設けられていることにより、活性層とｐ型クラッ
ド層との間の価電子帯のオフセットΔＥv を十分に小さ
く抑えつつ活性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯のオ
フセットΔＥc を十分に大きくすることができ、これに
よって高温動作が可能で特性も良好な赤色発光の半導体
レーザーを実現することができる。
【図１】ＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅおよびＺｎＴｅの伝
導帯の底および価電子帯の頂上の相対位置関係を示す略
線図である。
Ｓｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅおよびＺｎＴｅの伝
導帯の底および価電子帯の頂上の相対位置関係を示す略
線図である。
【図２】この発明の一実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザーを示す断面図である。
半導体レーザーを示す断面図である。
【図３】この発明の一実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザーのエネルギーバンド図である。
半導体レーザーのエネルギーバンド図である。
【図４】この発明の一実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系
半導体レーザーの製造におけるＭＯＣＶＤ法による成長
の際の成長温度シーケンスを示す略線図である。
半導体レーザーの製造におけるＭＯＣＶＤ法による成長
の際の成長温度シーケンスを示す略線図である。
【図５】従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーを示す
断面図である。
断面図である。
【図６】従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーのエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層 ３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 ５ 歪ＭＱＷ活性層 ６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 ７ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層 ８、１０ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ９ ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層 １１ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 １３ ｐ側電極 １４ ｎ側電極
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層によりはさんだ構
造を有する半導体レーザーにおいて、 上記活性層と上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層との間
にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層が設けられ
ていることを特徴とする半導体レーザー。 - 【請求項２】 上記活性層は歪多重量子井戸構造を有す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザー。 - 【請求項３】 上記歪多重量子井戸構造を有する上記活
性層の量子井戸層はＧａＩｎＰからなることを特徴とす
る請求項２記載の半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31467495A JPH09135055A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31467495A JPH09135055A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09135055A true JPH09135055A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=18056190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31467495A Pending JPH09135055A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09135055A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044495A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Showa Denko Kk | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
| JP2008124210A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法、並びに光装置 |
| DE102021119596A1 (de) | 2021-07-28 | 2023-02-02 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Strahlungsemittierender halbleiterkörper, laserdiode und lichtemittierende diode |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP31467495A patent/JPH09135055A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044495A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Showa Denko Kk | ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード |
| JP2008124210A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法、並びに光装置 |
| DE102021119596A1 (de) | 2021-07-28 | 2023-02-02 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Strahlungsemittierender halbleiterkörper, laserdiode und lichtemittierende diode |
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