JPH10242559A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH10242559A JPH10242559A JP3892797A JP3892797A JPH10242559A JP H10242559 A JPH10242559 A JP H10242559A JP 3892797 A JP3892797 A JP 3892797A JP 3892797 A JP3892797 A JP 3892797A JP H10242559 A JPH10242559 A JP H10242559A
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- layer
- active layer
- layers
- quantum well
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、高出力、高信頼性半導体レ
ーザを提供することにある。 【解決手段】 少なくとも一層のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ
（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪量子井戸層からなる活性
層を含み、前記活性層の圧縮歪と等量の引っ張り歪を持
つ歪補償層を設ける。
ーザを提供することにある。 【解決手段】 少なくとも一層のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ
（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪量子井戸層からなる活性
層を含み、前記活性層の圧縮歪と等量の引っ張り歪を持
つ歪補償層を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高出力半導体レー
ザ、特に波長０．９８μｍでレーザ発振し、かつ高出力
動作時における信頼性を保証できる半導体レーザに関す
るものである。
ザ、特に波長０．９８μｍでレーザ発振し、かつ高出力
動作時における信頼性を保証できる半導体レーザに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上
に積層された半導体層を有する半導体レーザが種々提案
されている。このような半導体レーザの中で、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＰを活性層とした０．６ない
し０．８μｍ帯のレーザは光情報記録あるいは再生、光
印刷および光応用計測に用いられている。また近年、Ｉ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層を活性層とした
０．８ないし１μｍ以上の波長帯のレーザは光通信、特
にファイバアンプ用の励起光源として用いられるように
なっている。これらのレーザには高出力動作が求められ
ているが、高出力動作時においても十分な寿命を保証す
るのが劣化のため困難であるという問題が生じている。
に積層された半導体層を有する半導体レーザが種々提案
されている。このような半導体レーザの中で、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＰを活性層とした０．６ない
し０．８μｍ帯のレーザは光情報記録あるいは再生、光
印刷および光応用計測に用いられている。また近年、Ｉ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層を活性層とした
０．８ないし１μｍ以上の波長帯のレーザは光通信、特
にファイバアンプ用の励起光源として用いられるように
なっている。これらのレーザには高出力動作が求められ
ているが、高出力動作時においても十分な寿命を保証す
るのが劣化のため困難であるという問題が生じている。
【０００３】半導体レーザの劣化姿態についてはこれま
でいくつかの検討が行われてきている。劣化の種類とし
ては、共振器端面の光学損傷破壊、すなわちＣＯＤ（Ca
tastrophic Optical Damage)や表面の変質、結晶転位欠
陥の増殖による暗点状欠陥あるいは暗線状欠陥の発生、
およびオーミック電極の破損に起因するものに大別され
ている。
でいくつかの検討が行われてきている。劣化の種類とし
ては、共振器端面の光学損傷破壊、すなわちＣＯＤ（Ca
tastrophic Optical Damage)や表面の変質、結晶転位欠
陥の増殖による暗点状欠陥あるいは暗線状欠陥の発生、
およびオーミック電極の破損に起因するものに大別され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ファイバアンプ用の励
起光源のうち、Ｅｒ3+イオンを用いた１．５５μｍ帯フ
ァイバアンプの励起光源に着目するとき、この光源は波
長０．９８μｍの半導体レーザが用いられているが、波
長０．９８μｍでレーザ発振を可能とし十分な光学利得
を得るためには、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ圧縮歪量子井戸活
性層のＩｎ組成ｘ及び厚さｔは、活性層としてのＩｎに
よる歪を得るため及び必要な発光量を得るため典型例と
してｘ＝０．２，ｔ＝１０ｎｍになる。ところが、この
半導体レーザでは、活性層におけるＩｎ組成ｘが低く、
このため暗線状欠陥のような結晶転位欠陥の増殖に対す
る耐性が低く、この点劣化しやすいという問題があっ
た。
起光源のうち、Ｅｒ3+イオンを用いた１．５５μｍ帯フ
ァイバアンプの励起光源に着目するとき、この光源は波
長０．９８μｍの半導体レーザが用いられているが、波
長０．９８μｍでレーザ発振を可能とし十分な光学利得
を得るためには、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ圧縮歪量子井戸活
性層のＩｎ組成ｘ及び厚さｔは、活性層としてのＩｎに
よる歪を得るため及び必要な発光量を得るため典型例と
してｘ＝０．２，ｔ＝１０ｎｍになる。ところが、この
半導体レーザでは、活性層におけるＩｎ組成ｘが低く、
このため暗線状欠陥のような結晶転位欠陥の増殖に対す
る耐性が低く、この点劣化しやすいという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、０．８６μｍないし１．０７μ
ｍ帯、特に０．９８μｍでレーザ発振して高出力動作時
に劣化が生じにくく信頼性を保証できるようにした半導
体レーザの提供を目的とする。
ｍ帯、特に０．９８μｍでレーザ発振して高出力動作時
に劣化が生じにくく信頼性を保証できるようにした半導
体レーザの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１） Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧
縮歪単一量子井戸層からなる中央の活性層と、この活性
層を挾むように上下両側に形成されたガイド層と、この
ガイド層の上記活性層と反対側に形成されたクラッド層
と、を有することを特徴とする。 （２） Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧
縮歪量子井戸層とバリア層とからなる多重量子井戸活性
層と、この活性層を挾むように上下両側に形成されたガ
イド層と、このガイド層の上記活性層と反対側に形成さ
れたクラッド層と、を有することを特徴とする。 （３） 上記（１）又は（２）において、Ｉｎy Ｇａ
1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応力緩和層が設けられている
ことを特徴とする。 （４） 上記（２）において、上記バリア層をＩｎy Ｇ
ａ1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応力緩和層とすることを特
徴とする。
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１） Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧
縮歪単一量子井戸層からなる中央の活性層と、この活性
層を挾むように上下両側に形成されたガイド層と、この
ガイド層の上記活性層と反対側に形成されたクラッド層
と、を有することを特徴とする。 （２） Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧
縮歪量子井戸層とバリア層とからなる多重量子井戸活性
層と、この活性層を挾むように上下両側に形成されたガ
イド層と、このガイド層の上記活性層と反対側に形成さ
れたクラッド層と、を有することを特徴とする。 （３） 上記（１）又は（２）において、Ｉｎy Ｇａ
1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応力緩和層が設けられている
ことを特徴とする。 （４） 上記（２）において、上記バリア層をＩｎy Ｇ
ａ1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応力緩和層とすることを特
徴とする。
【０００７】Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．
５）圧縮歪単一量子井戸層を活性層とし、またＩｎx Ｇ
ａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪量子井戸層と
バリア層とからなる多重量子井戸活性層を有しており、
この従来より大きなＩｎ組成範囲により十分な歪を持
ち、必要な発光量を得るための厚さも極端に薄くなるこ
となく、殊にバリア層を有する多層構造では活性層の厚
みも十分なものとなることを前提に、活性層におけるＩ
ｎ組成の増加により、劣化の大きな要因である結晶転位
欠陥の増殖をＩｎ原子のピニング効果によって抑制でき
る。また、応力緩和層により井戸層の圧縮歪と等量の引
っ張り歪を持たせることにより、活性層での応力が緩和
されて転位の発生を抑制でき、更には、半導体レーザの
共振器端面にて、Ｉｎによる歪の増大に伴う端面でのエ
ネルギ差の縮小（バンドギャップ・シュリンケージ効
果）による光の吸収を原因とした発熱、そしての発熱に
よるエネルギ差の縮小という悪循環を応力緩和層にて断
つことができる。
５）圧縮歪単一量子井戸層を活性層とし、またＩｎx Ｇ
ａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪量子井戸層と
バリア層とからなる多重量子井戸活性層を有しており、
この従来より大きなＩｎ組成範囲により十分な歪を持
ち、必要な発光量を得るための厚さも極端に薄くなるこ
となく、殊にバリア層を有する多層構造では活性層の厚
みも十分なものとなることを前提に、活性層におけるＩ
ｎ組成の増加により、劣化の大きな要因である結晶転位
欠陥の増殖をＩｎ原子のピニング効果によって抑制でき
る。また、応力緩和層により井戸層の圧縮歪と等量の引
っ張り歪を持たせることにより、活性層での応力が緩和
されて転位の発生を抑制でき、更には、半導体レーザの
共振器端面にて、Ｉｎによる歪の増大に伴う端面でのエ
ネルギ差の縮小（バンドギャップ・シュリンケージ効
果）による光の吸収を原因とした発熱、そしての発熱に
よるエネルギ差の縮小という悪循環を応力緩和層にて断
つことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】ここで、図１〜図３を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、本発明に
よる半導体レーザのリッジ・ストライプと垂直な断面構
造を示す。１はｎ+ −ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓ
バッファ層、３はｎ−ＡｌpＧａ1-p Ａｓ（０．３＞
ｐ）クラッド層、４および９はＡｌq Ｇａ1-q Ａｓ（ｐ
＞ｑ）ガイド層、５および８はＡｌr Ｇａ1-r Ａｓ
（０．２＞ｒ）ＳＣＨ（Separate-Confinement-heteros
tructure) 層、６はＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜
０．５）歪量子井戸活性層、７はＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ
1-z Ｐz （１＞ｙ＞０．８，１＞ｚ＞０．７）バリア
層、１０はｐ−Ａｌp Ｇａ1-p Ａｓ（０．３＞ｐ）クラ
ッド層，１１はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層、１２は絶
縁層、１３はｐ電極、１４はｎ電極である。すなわち、
ガイド層４，９にてＳＣＨ層５，８、活性層６、バリア
層７を上下に挾み、更にＳＣＨ層５，８にて活性層６、
バリア層７を上下に挾んでおり、活性層６ではＩｎ組成
ｘが０．２＜ｘ＜０．５の範囲となっている。また、バ
リア層７は２層、活性層６は３重量子井戸層となってお
り、バリア層７自体組成Ｉｎy Ｇａ1-y Ａｓ1-z Ｐ
z （１＞ｙ＞０．８，１＞ｚ＞０．７）となって応力緩
和層となっている。
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、本発明に
よる半導体レーザのリッジ・ストライプと垂直な断面構
造を示す。１はｎ+ −ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓ
バッファ層、３はｎ−ＡｌpＧａ1-p Ａｓ（０．３＞
ｐ）クラッド層、４および９はＡｌq Ｇａ1-q Ａｓ（ｐ
＞ｑ）ガイド層、５および８はＡｌr Ｇａ1-r Ａｓ
（０．２＞ｒ）ＳＣＨ（Separate-Confinement-heteros
tructure) 層、６はＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜
０．５）歪量子井戸活性層、７はＩｎy Ｇａ1-y Ａｓ
1-z Ｐz （１＞ｙ＞０．８，１＞ｚ＞０．７）バリア
層、１０はｐ−Ａｌp Ｇａ1-p Ａｓ（０．３＞ｐ）クラ
ッド層，１１はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層、１２は絶
縁層、１３はｐ電極、１４はｎ電極である。すなわち、
ガイド層４，９にてＳＣＨ層５，８、活性層６、バリア
層７を上下に挾み、更にＳＣＨ層５，８にて活性層６、
バリア層７を上下に挾んでおり、活性層６ではＩｎ組成
ｘが０．２＜ｘ＜０．５の範囲となっている。また、バ
リア層７は２層、活性層６は３重量子井戸層となってお
り、バリア層７自体組成Ｉｎy Ｇａ1-y Ａｓ1-z Ｐ
z （１＞ｙ＞０．８，１＞ｚ＞０．７）となって応力緩
和層となっている。
【０００９】ここでは、一例として活性層６を、波長
０．９８μｍでレーザ発振させるためＩｎ組成０．３
５、各層厚さ２．６ｎｍ（ｘ＝０．３５，ｔ＝２．６ｎ
ｍ）としている。この場合、層数は、さらにＩｎ組成を
増やすために、各層の厚さを減らして、５重量子井戸層
まで層数を増やすことができる。あるいは、活性層の光
学利得を増やすために、層数を増やすこともできる。ま
た、応力緩和層でもあるバリア層の組成は、一例とし
て、屈折率がＳＣＨ層と等しいかまたは大きくなり、か
つ量子井戸活性層の圧縮歪と等量の引っ張り歪を持つよ
うに設定する（ｙ＝０．９５，ｚ＝０．１３，ｔ＝３．
９ｎｍ）。クラッド層のＡｌ組成ｐはガイド層のＡｌ組
成ｑより大きく（０．３＞ｐ＞ｑ）、ＳＣＨ層のＡｌ組
成ｒは０より大きくガイド層のＡｌ組成ｑより小さくな
るように設定する（０＞ｒ＞ｑ）。
０．９８μｍでレーザ発振させるためＩｎ組成０．３
５、各層厚さ２．６ｎｍ（ｘ＝０．３５，ｔ＝２．６ｎ
ｍ）としている。この場合、層数は、さらにＩｎ組成を
増やすために、各層の厚さを減らして、５重量子井戸層
まで層数を増やすことができる。あるいは、活性層の光
学利得を増やすために、層数を増やすこともできる。ま
た、応力緩和層でもあるバリア層の組成は、一例とし
て、屈折率がＳＣＨ層と等しいかまたは大きくなり、か
つ量子井戸活性層の圧縮歪と等量の引っ張り歪を持つよ
うに設定する（ｙ＝０．９５，ｚ＝０．１３，ｔ＝３．
９ｎｍ）。クラッド層のＡｌ組成ｐはガイド層のＡｌ組
成ｑより大きく（０．３＞ｐ＞ｑ）、ＳＣＨ層のＡｌ組
成ｒは０より大きくガイド層のＡｌ組成ｑより小さくな
るように設定する（０＞ｒ＞ｑ）。
【００１０】この構造を実現するために、素子を形成す
るに当り、まずエピタキシャル結晶成長装置（ＭＯＶＰ
Ｅ法：有機金属気相成長法、あるいはＭＢＥ法：分子線
エピタキシー法）により、ｎ+ −ＧａＡｓ基板１上にエ
ピタキシャル層２から１１までを成長する。ＭＯＶＰＥ
法では、半導体薄膜成長用の原料としてトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、ト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）を、ｎ型ドーパントとしてセレン化水素（Ｈ2 Ｓ
ｅ）、ｐ型ドーパントとしてジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）を利用した。エピタキシャル成長温度は約７００
℃、成長圧力は約１０4 Ｐａとしている。キャリアガス
は水素（Ｈ2 ）である。ＭＢＥ法では原料として金属ガ
リウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム
（Ａｌ）および固体砒素（Ａｓ）を、ｎ型ドーパントと
してシリコン（Ｓｉ）、ｐ型ドーパントとして亜鉛（Ｚ
ｎ）を利用した。エピタキシャル成長温度は約６５０
℃、成長圧力は約１０-2Ｐａとしている。
るに当り、まずエピタキシャル結晶成長装置（ＭＯＶＰ
Ｅ法：有機金属気相成長法、あるいはＭＢＥ法：分子線
エピタキシー法）により、ｎ+ −ＧａＡｓ基板１上にエ
ピタキシャル層２から１１までを成長する。ＭＯＶＰＥ
法では、半導体薄膜成長用の原料としてトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、ト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）を、ｎ型ドーパントとしてセレン化水素（Ｈ2 Ｓ
ｅ）、ｐ型ドーパントとしてジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）を利用した。エピタキシャル成長温度は約７００
℃、成長圧力は約１０4 Ｐａとしている。キャリアガス
は水素（Ｈ2 ）である。ＭＢＥ法では原料として金属ガ
リウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム
（Ａｌ）および固体砒素（Ａｓ）を、ｎ型ドーパントと
してシリコン（Ｓｉ）、ｐ型ドーパントとして亜鉛（Ｚ
ｎ）を利用した。エピタキシャル成長温度は約６５０
℃、成長圧力は約１０-2Ｐａとしている。
【００１１】成長後、コンタクト層１１およびクラッド
層１０を加工して、幅１．５ないし３μｍ程度のリッジ
導波路を形成する。すなわち、フォトリソグラフィーで
レジストに対してパタン形成する。これをマスクとして
湿式あるいは乾式エッチングにより、コンタクト層１１
およびクラッド層１０を加工する。加工の深さは横モー
ドを考慮して決定し、ガイド層９までエッチングする場
合もある。リッジ導波路形成後、例えばマグネトロン・
スパッタ法でＳｉの酸化膜（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層
１２を基板表面全体に形成し、リッジ上部の電流注入領
域にあたるＳｉＯ2 をエッチバックにより除去する。そ
の後、例えばクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）（Ｃｒ／
Ａｕ）、あるいはＴｉ、白金（Ｐｔ）およびＡｕ（Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕ）からなるｐ電極１３を形成する。その
後、厚さ１００μｍまで裏面を研磨し、例えばＡｕ、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）およびニッケル（Ｎｉ）（Ａｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉ）からなるｎ電極１４を形成する。最後にオー
ミックシンターにより電極部を完成する。
層１０を加工して、幅１．５ないし３μｍ程度のリッジ
導波路を形成する。すなわち、フォトリソグラフィーで
レジストに対してパタン形成する。これをマスクとして
湿式あるいは乾式エッチングにより、コンタクト層１１
およびクラッド層１０を加工する。加工の深さは横モー
ドを考慮して決定し、ガイド層９までエッチングする場
合もある。リッジ導波路形成後、例えばマグネトロン・
スパッタ法でＳｉの酸化膜（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層
１２を基板表面全体に形成し、リッジ上部の電流注入領
域にあたるＳｉＯ2 をエッチバックにより除去する。そ
の後、例えばクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）（Ｃｒ／
Ａｕ）、あるいはＴｉ、白金（Ｐｔ）およびＡｕ（Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕ）からなるｐ電極１３を形成する。その
後、厚さ１００μｍまで裏面を研磨し、例えばＡｕ、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）およびニッケル（Ｎｉ）（Ａｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉ）からなるｎ電極１４を形成する。最後にオー
ミックシンターにより電極部を完成する。
【００１２】こうして形成されたレーザウエハを、リッ
ジ・ストライプと垂直方向に劈開して、例えば長さ１０
ｍｍ、幅９００μｍのウエハに分割する。ここでは、リ
ッジ・ストライプと垂直なウエハ長さ方向の劈開面をミ
ラー・ファセットとするため、レーザの共振器長はウエ
ハ幅の９００μｍとなる。分割されたウエハの一方の劈
開面には、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、反射防止
膜として例えばＳｉの窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を付着させ
る。その後、前記のウエハのもう一方の劈開面に、例え
ばマグネトロン・スパッタ法を用いて、高反射膜として
例えばＡｌ2 Ｏ3 および非晶質シリコン（α−Ｓｉ）の
２重の２層膜（Ａｌ2 Ｏ3 ／α−Ｓｉ／Ａｌ2 Ｏ3 ／α
−Ｓｉ）を付着させる。その後、前記のウエハを、劈開
により個々のレーザに分割してレーザチップを得る。上
記のレーザチップを用いて、モジュールとしての組立お
よび実装を行い、半導体レーザ装置とする。
ジ・ストライプと垂直方向に劈開して、例えば長さ１０
ｍｍ、幅９００μｍのウエハに分割する。ここでは、リ
ッジ・ストライプと垂直なウエハ長さ方向の劈開面をミ
ラー・ファセットとするため、レーザの共振器長はウエ
ハ幅の９００μｍとなる。分割されたウエハの一方の劈
開面には、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、反射防止
膜として例えばＳｉの窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を付着させ
る。その後、前記のウエハのもう一方の劈開面に、例え
ばマグネトロン・スパッタ法を用いて、高反射膜として
例えばＡｌ2 Ｏ3 および非晶質シリコン（α−Ｓｉ）の
２重の２層膜（Ａｌ2 Ｏ3 ／α−Ｓｉ／Ａｌ2 Ｏ3 ／α
−Ｓｉ）を付着させる。その後、前記のウエハを、劈開
により個々のレーザに分割してレーザチップを得る。上
記のレーザチップを用いて、モジュールとしての組立お
よび実装を行い、半導体レーザ装置とする。
【００１３】以上、上記実施形態では、ＡｌＧａＡｓリ
ッジ型半導体レーザの製作への適用について、詳細に説
明した。しかし、本発明は他の構造の半導体レーザ、例
えば埋込み型ヘテロ構造およびＡｌＧａＡｓ以外の化合
物半導体からなる半導体レーザにも同様に適用可能であ
る。また、製作工程およびデバイス・パラメータは、上
記のものと異なるものであってもよい。
ッジ型半導体レーザの製作への適用について、詳細に説
明した。しかし、本発明は他の構造の半導体レーザ、例
えば埋込み型ヘテロ構造およびＡｌＧａＡｓ以外の化合
物半導体からなる半導体レーザにも同様に適用可能であ
る。また、製作工程およびデバイス・パラメータは、上
記のものと異なるものであってもよい。
【００１４】図２は、上記により製造された半導体レー
ザ、すなわち、Ｉｎx Ｇａ1-X Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．
４）圧縮歪量子井戸層とバリア層からなる多重量子井戸
活性層を含み、前記バリア層が前記多重量子井戸層の圧
縮歪と等量の引っ張り歪を持つ半導体レーザを、１５０
ｍＷ一定の光出力で連続動作させた場合の動作電流と動
作時間の関係を示す。曲線２１が本発明による半導体レ
ーザの動作電流曲線である。比較のために曲線２２に従
来技術による半導体レーザの動作電流曲線を示す。ここ
で、それぞれの半導体レーザは、５０℃の環境下に置か
れ、１５０ｍＷ一定の光出力が得られるように動作電流
の調整を行っている。図からわかるように、曲線２１で
は測定可能な劣化なしに、１０，０００時間以上にわた
って、１５０ｍＷ一定の光出力が維持されている。これ
に比べて曲線２２では、わずかな緩慢劣化が観測されて
いる。また、曲線２１では「バーンイン」期間が観測さ
れておらず、劣化速度も毎時１０-6以下である。上記の
観測は、上記例による半導体レーザが高出力動作時にお
ける信頼性に優れていることを示す。
ザ、すなわち、Ｉｎx Ｇａ1-X Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．
４）圧縮歪量子井戸層とバリア層からなる多重量子井戸
活性層を含み、前記バリア層が前記多重量子井戸層の圧
縮歪と等量の引っ張り歪を持つ半導体レーザを、１５０
ｍＷ一定の光出力で連続動作させた場合の動作電流と動
作時間の関係を示す。曲線２１が本発明による半導体レ
ーザの動作電流曲線である。比較のために曲線２２に従
来技術による半導体レーザの動作電流曲線を示す。ここ
で、それぞれの半導体レーザは、５０℃の環境下に置か
れ、１５０ｍＷ一定の光出力が得られるように動作電流
の調整を行っている。図からわかるように、曲線２１で
は測定可能な劣化なしに、１０，０００時間以上にわた
って、１５０ｍＷ一定の光出力が維持されている。これ
に比べて曲線２２では、わずかな緩慢劣化が観測されて
いる。また、曲線２１では「バーンイン」期間が観測さ
れておらず、劣化速度も毎時１０-6以下である。上記の
観測は、上記例による半導体レーザが高出力動作時にお
ける信頼性に優れていることを示す。
【００１５】図１については多重量子井戸活性層につい
て述べたのであるが、活性層としてはＩｎx Ｇａ1-X Ａ
ｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪単一量子井戸層にて形
成することもできる。この場合、Ｉｎ組成の増加により
歪が大きくなり結晶転位欠陥の増殖を抑えることができ
る反面、Ｉｎ組成の増加により層が薄くなる傾向となる
が、必要な光出力を得るための厚さも十分取れることも
でき、殊にこの活性層の上下両側などに応力緩和層を設
けることで、端面の光吸収を抑えることを勘案すれば単
一量子井戸活性層での劣化抑制は極めて期待できる。
て述べたのであるが、活性層としてはＩｎx Ｇａ1-X Ａ
ｓ（０．２＜ｘ＜０．５）圧縮歪単一量子井戸層にて形
成することもできる。この場合、Ｉｎ組成の増加により
歪が大きくなり結晶転位欠陥の増殖を抑えることができ
る反面、Ｉｎ組成の増加により層が薄くなる傾向となる
が、必要な光出力を得るための厚さも十分取れることも
でき、殊にこの活性層の上下両側などに応力緩和層を設
けることで、端面の光吸収を抑えることを勘案すれば単
一量子井戸活性層での劣化抑制は極めて期待できる。
【００１６】単一量子井戸層ではバリア層が無く、図１
を当てはめればバリア層７及び活性層６の層を単一量子
井戸活性層とすることになるが、応力緩和層としてこの
活性層の上下両側に新たな層を設けたり、ＳＣＨ層やガ
イド層に応力緩和機能を持たせてもよい。
を当てはめればバリア層７及び活性層６の層を単一量子
井戸活性層とすることになるが、応力緩和層としてこの
活性層の上下両側に新たな層を設けたり、ＳＣＨ層やガ
イド層に応力緩和機能を持たせてもよい。
【００１７】図１の例では、多重量子井戸層にあってバ
リア層を応力緩和層としたことを述べたが、図３に示す
多重（２重）量子井戸活性層の上下両側のＳＣＨ層を応
力緩和層１５，１６としたり、新たな応力緩和層を設け
ることができる。
リア層を応力緩和層としたことを述べたが、図３に示す
多重（２重）量子井戸活性層の上下両側のＳＣＨ層を応
力緩和層１５，１６としたり、新たな応力緩和層を設け
ることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による半導体レーザによれば、活性層におけるＩ
ｎ組成の増加により、劣化の大きな要因である結晶転位
欠陥の増殖をＩｎのピニング効果で抑制できる。また、
応力緩和層の歪補償の効果で、レーザの共振器端面にお
けるバンドギャップ・シュリンケージ効果による熱発生
を抑え、ＣＯＤ耐性を高められる。従って、高出力動作
時における信頼性を改善した半導体レーザを提供できる
という利点がある。
本発明による半導体レーザによれば、活性層におけるＩ
ｎ組成の増加により、劣化の大きな要因である結晶転位
欠陥の増殖をＩｎのピニング効果で抑制できる。また、
応力緩和層の歪補償の効果で、レーザの共振器端面にお
けるバンドギャップ・シュリンケージ効果による熱発生
を抑え、ＣＯＤ耐性を高められる。従って、高出力動作
時における信頼性を改善した半導体レーザを提供できる
という利点がある。
【図１】本発明による実施の形態の一例の半導体レーザ
のリッジ・ストライプと垂直な断面構造図。
のリッジ・ストライプと垂直な断面構造図。
【図２】従来技術による半導体レーザと図１の例による
半導体レーザを１５０ｍＷ一定の光出力で連続動作させ
た場合の動作電流と動作時間の関係図。
半導体レーザを１５０ｍＷ一定の光出力で連続動作させ
た場合の動作電流と動作時間の関係図。
【図３】本発明の他の例の断面構造図。
１ ｎ+ −ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−Ａｌp Ｇａ1-p Ａｓクラッド層 ４ Ａｌq Ｇａ1-q Ａｓガイド層 ５ Ａｌr Ｇａ1-r ＡｓＳＣＨ層 ６ Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ歪量子井戸活性層 ７ Ｉｎy Ｇａ1-y Ａｓ1-z Ｐz バリア層 ８ Ａｌr Ｇａ1-r ＡｓＳＣＨ層 ９ Ａｌq Ｇａ1-q Ａｓガイド層 １０ ｐ−Ａｌp Ｇａ1-p Ａｓクラッド層 １１ ｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層 １２ 絶縁層 １３ ｐ電極 １４ ｎ電極 １５，１６ 応力緩和層 ２１ 本発明による半導体レーザの動作電流曲線 ２２ 従来技術による半導体レーザの動作電流曲線
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．
５）圧縮歪単一量子井戸層からなる中央の活性層と、こ
の活性層を挾むように上下両側に形成されたガイド層
と、このガイド層の上記活性層と反対側に形成されたク
ラッド層と、を有する半導体レーザ。 - 【請求項２】 Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ（０．２＜ｘ＜０．
５）圧縮歪量子井戸層とバリア層とからなる多重量子井
戸活性層と、この活性層を挾むように上下両側に形成さ
れたガイド層と、このガイド層の上記活性層と反対側に
形成されたクラッド層と、を有する半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体レーザに
おいて、Ｉｎy Ｇａ 1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応力緩和
層が設けられていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項２記載の半導体レーザにおいて、
上記バリア層をＩｎ y Ｇａ1-y Ａｓ1-z Ｐz からなる応
力緩和層とすることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3892797A JPH10242559A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3892797A JPH10242559A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242559A true JPH10242559A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12538873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3892797A Pending JPH10242559A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242559A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008229239A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置および生体計測用半導体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP3892797A patent/JPH10242559A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008229239A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置および生体計測用半導体レーザ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040803 |