JPH1027946A

JPH1027946A - 半導体レーザ装置、画像表示装置、及び光伝送システム

Info

Publication number: JPH1027946A
Application number: JP8181856A
Authority: JP
Inventors: Masahito Uda; 雅人右田; Masayuki Momose; 正之百瀬; Shinichi Nakatsuka; 慎一中塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】波長４００から７００ｎｍの波長域の実用レ
ベルの性能を有するII−VI族半導体レーザの提供を可能
にすること。【解決手段】レ−ザ材料と同じII−VI族化合物半導体
であるｐ型ＺｎＴｅを基板に用い、クラッド層の組成を
ＺｎＭｇＳｅＴｅとすることでレ−ザ共振器を構成する
半導体積層構造を基板との格子整合条件を満たした条件
で形成する。【効果】ＺｎＭｇＳｅＴｅのクラッド層組成を調整す
ることで所望の発光組成を有する活性層を基板と格子整
合させて形成できるため、活性層内で発生する積層欠陥
や転位などの欠陥の発生を抑制でき、素子の温度特性も
顕著に改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体光素子及びそ
れを応用した装置に関わり、特に光記録再生装置、画像
発生装置、光情報処理端末装置、あるいはプラスティッ
クファイバ等を信号伝送路とする光通信システムに有用
な半導体レーザに関わる。より詳しく述べると、II−VI
族化合物材料を用いる可視から紫外波長域に発振波長を
有する半導体レーザならびに発光ダイオードと、半導体
レーザを光源に用いた画像表示装置などの装置に関わ
る。

【０００２】

【従来の技術】６００ｎｍ以下の波長帯で動作する半導
体レーザは、非線形光学結晶を用いて高次の光高調波を
発生させる所謂ＳＨＧ方式以外の方法では、現在のとこ
ろ実用化されていない。最近、ＧａＡｓを基板に用いて
その上にクラッド層としてＺｎＭｇＳＳｅ、活性層とし
てＺｎＣｄＳｅからなるII−VI族化合物半導体レーザの
研究が行われている。ここで、II−VI族化合物半導体と
はアルカリ土類金属（例えば、Ｍｇ）や亜鉛族（例え
ば、Ｚｎ、Ｃｄ）等の＋２の酸化状態を示す元素（所
謂、II族元素）とカルコゲン（例えば、Ｓ、Ｓｅ、Ｔ
ｅ）等の−２の酸化状態を示す元素（所謂、VI族元素）
からなる半導体材料を定義する。しかしながら、レーザ
動作時に急速な性能劣化が起こるためにＺｎＭｇＳＳｅ
系半導体を活性層に用いて実現される青緑色半導体レー
ザの寿命は数時間に留まり、製品水準である１万時間以
上の寿命を得るに到っていない。

【０００３】一方、ｐ型ＺｎＴｅを基板に用いてその上
に上述のII−VI族半導体を積層して成る発光素子が２例
知られている。第一の例（特開昭５７−２６４９１号公
報参照）はｐ型ＺｎＴｅ基板上にＺｎ_1-xＣｄ_xＳｅ_yＴ
ｅ_1-y（０＜ｘ＜１）により構成される発光素子に関す
るものであり、第二の例（特開平０４−１３３４７８号
公報参照）はｐ型ＺｎＴｅ基板上にＭｇ_1-xＺｎ_xＴｅ
（０＜ｘ＜１）の組成により構成される発光素子に関す
るものである。

【０００４】第一の例は、ｐ−ＺｎＴｅ基板上にｎ^-−
Ｚｎ_1-xＣｄ_xＳｅ_yＴｅ_1-yからなる活性層を、さらに当
該活性層上にｎ⁺−Ｚｎ_1-x'Ｃｄ_x'Ｓｅ_y'Ｔｅ_1-y‘をそ
れぞれ格子整合させて積層することで、発光波長６５０
ｎｍの光源を実現するものである。しかし、この例では
活性層とクラッド層との間のバンドオフセットが十分に
とれないために実現できる光源の発光波長は７００ｎｍ
付近の近赤外領域に限られ、可視域の発光素子としては
機能しないという重大な欠点があった。

【０００５】一方、第二の例は、ｐ−ＺｎＴｅ基板上に
ｐ−Ｍｇ_0.5Ｚｎ_0.5Ｔｅからなるクラッド層、アンドー
プのＭｇ_xＺｎ_1-xＴｅ（ｘ＜０.５）からなる活性層、
ｎ−Ｍｇ_0.5Ｚｎ_0.5Ｔｅからなるクラッド層をこの順に
積層し、発光波長が４９０ｎｍ（ｘ＝０.２５）又は５
４０ｎｍ（ｘ＝０.１）の半導体発光素子を実現するも
のである。ここで、活性層のエネルギバンドギャップＥ
ｇ（単位：ｅＶ）と発光波長λ（単位：ｎｍ）の関係は
次式で表される。

【０００６】

【数１】Ｅｇ＝１.２４／λ …(数式１) しかし、第２の例では基板と結晶との格子整合条件を満
足出来ないために結晶品質が劣悪になり、そのために実
用に耐え得る発光素子の作製が不可能であると言う重大
な欠点を有していた。即ち、活性層に結晶欠陥が多く存
在するため、本来発光に寄与すべきキャリア（電子、正
孔）の損失が多く、また発光したとしてもこれに伴う結
晶の温度上昇に伴い活性層・クラッド層間の格子不整合
が増長し、さらに多くの結晶欠陥が活性層内で増殖する
という問題を抱えていた。従ってこの例に基づいて発光
ダイオードを構成しても寿命が短く、さらに半導体レー
ザを構成しても活性層やクラッド層に存在する結晶欠陥
の多さからレーザ発振が殆ど不可能であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】実用レベルの性能を有
するII−VI族化合物半導体レーザを提供するためには、
以下に述べる課題の解決が必要である。

【０００８】まず、ＧａＡｓ基板を用いたＺｎＭｇＳＳ
ｅ系レーザ素子では、基板界面近傍で発生する熱歪、価
電子数の不整合性、および界面近傍で形成されるＧａ₂
Ｓｅ₃層中の空孔の影響を受けて、基板との界面付近に
おいて結晶欠陥の濃度が著しく高くなることを避けるこ
とが出来ない（技術課題１）。それに加えて、ｐ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ中の正孔濃度を１０¹⁷cm^-3以上に高くするこ
とが困難であるために、素子の電気抵抗を下げることが
できず、電流注入時に起こる素子内の温度上昇の抑制が
困難である（技術課題２）。また基板よりも１％以上大
きな格子定数を持つＺｎＣｄＳｅを活性層に用いる必要
があるために大きな圧縮歪が活性層と光ガイド層もしく
はクラッド層との間に掛っている（技術課題３）。従っ
て、電流注入時に、界面近傍の熱応力の開放と共に発生
するミスフィット転位や成長時に生成する積層欠陥を源
として転位が増殖し、素子の温度上昇とともにその成長
が加速され、活性層を貫通するに至る（貫通転位の成
長）。このことをトリガーとして、活性層内の大きな圧
縮歪による応力を緩和させるように原子の再配列が引き
起こされ、レーザ素子を破壊に到らしめることが実験に
より明らかにされている。それ故に現状では、ＺｎＭｇ
ＳＳｅ系青緑色半導体レーザの寿命は、製品水準である
室温連続動作時の寿命が１万時間以上に達するに至って
いない。

【０００９】一方、近年良質のＺｎＳｅバルク単結晶を
基板に用いたII−VI族半導体レーザが報告されている
（ELECTRONICS LETTERS, Vol.31 No.16 (1995年8月3日
刊行) pages 1341-1342）。この文献は、ｎ−ＺｎＳｅ
基板上部にＺｎＣｄＳｅからなる活性層を設け、当該活
性層の上下を挟むようにＺｎＳｅからなる光ガイド層を
形成し、さらに光ガイド層の上下を挟むようにＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層を形成してなる半導体レーザを開示
し、その発振波長は４８５乃至５１７ｎｍになることを
教示する。この半導体レーザでは、ＺｎＳｅ基板やＺｎ
Ｓｅ光ガイド層との格子整合を考慮してクラッド層をＺ
ｎＭｇＳＳｅで形成する一方、活性層をＺｎＳｅ光ガイ
ド層と格子整合しないＺｎＣｄＳｅからなる量子井戸層
（pseudomorphically-strained quantum well）として
形成している。

【００１０】しかし、この文献が開示する半導体レーザ
においても、上述の第２の従来例に見られた基板と活性
層との格子不整合に起因する問題に対する配慮が不十分
であった。即ち、ＺｎＳｅからなる基板又は層との格子
整合を考えて採用したＺｎＭｇＳＳｅクラッド層におい
て、構成元素の一つであるＳがその蒸気圧の高さ故、素
子の製造工程や素子の動作中における温度上昇でクラッ
ド層から抜け、これにより当該クラッド層の化学量論組
成が崩れる（VI族元素が入るサイトに不自然な空孔が生
じる）という新たな現象が見出されたのである。この現
象が生じた結果、ＺｎＳｅ基板又はＺｎＳｅ光ガイド層
とＺｎＭｇＳＳｅクラッド層との間の格子整合は損なわ
れ、夫々の層は互いの結晶構造を歪ませる応力を加えあ
う。このような層間に生じる歪エネルギーは、ＺｎＭｇ
ＳＳｅ層からのＳの脱離が進むにつれて高まり、各層に
おいては、このエネルギーを駆動力とした転位（結晶欠
陥）の増殖が進行し素子を劣化させる。

【００１１】上述のようにＺｎＣｄＳｅ活性層は、元来
ＺｎＳｅ光ガイド層に対し格子不整合の条件で接合され
ているが、光ガイド層との格子定数の差及び層厚（６０
〜２００Å）を調整することで層内における転位の発生
を抑止している。しかし、Ｓの脱離に伴うＺｎＭｇＳＳ
ｅ層との格子不整合の増長によりＺｎＳｅ光ガイド層の
結晶構造が歪むことで、予期せぬ圧縮応力が活性層に掛
かり素子性能は急速に劣化する（上述の技術課題３）。

【００１２】さらに、レーザ素子用基板として充分な品
質のＺｎＳｅ単結晶の作製は困難を極める上に、量産化
技術も確立されていないため、安価で良質な結晶の入手
が不可能であるという大きな欠点を有している（技術課
題４）。

【００１３】これらの理由からＺｎＳｅ単結晶を基板に
用いたII−VI族化合物半導体レーザも現在実用化される
に至っていない。

【００１４】本発明は、以上の技術的課題を解決し、実
用レベルの性能を有する４００ｎｍから７００ｎｍの可
視波長域、特に実用化が困難とされた６００ｎｍの波長
領域で発振するII−VI族半導体レーザの提供を可能にす
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では基板材料に立方晶閃亜鉛構造のｐ−Ｚ
ｎＴｅを、クラッド層にＺｎＭｇＳｅＴｅを夫々用い、
クラッド層のＺｎＭｇＳｅＴｅ組成をＺｎＴｅ基板と実
質上格子整合するように選んでII−VI族半導体レーザを
形成する。その長所は以下の通りである。

【００１６】１．レーザ光を発振するための共振器構造
を形成する材料と同じII−VI族化合物半導体であるｐ型
ＺｎＴｅを基板に用いると、ＧａＡｓ基板を用いる場合
に比べて基板界面での熱歪の発生を抑制できる。また価
電子数の整合性をとることが出来る上に、Ｇａ₂Ｓｅ₃層
が形成されないので、基板界面で発生する積層欠陥や転
位などの欠陥の発生を抑制できる（技術課題１の改
善）。

【００１７】２．クラッド層をＺｎＭｇＳｅＴｅで構成
することにより、硫黄（Ｓ）を構成元素から外せるた
め、クラッド層の化学量論組成の実質上の安定性（即
ち、レーザ発振に支障を来さない結晶品質）が確保でき
る。また、ｐ伝導型のＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層とｐ
伝導型のＺｎＴｅ基板（又はバッファ層）とを接合する
ことで、ｐ側クラッドの直列抵抗を著しく改善できる。
即ち、基板とクラッドとの間の価電子帯のエネルギー差
が０.３ｅＶと小さいために、正孔注入時の抵抗成分を
１０^-3Ωcm²以下にできるので熱の発生を抑制でき、素
子の温度特性を顕著に改善できる（技術課題２の改
善）。

【００１８】３．ｐ−ＺｎＴｅ基板とＺｎＭｇＳｅＴｅ
クラッド層を採用することにより、基板から活性層上部
のクラッド層に到るまで格子整合条件を満たすように素
子構造を作製できる。これにより、活性層近傍での歪に
よる応力の発生を完全に抑制できる（技術課題３の改
善）。

【００１９】４．ＺｎＴｅ単結晶は、ＺｎＳｅに比べ
て、良質な結晶の作製が容易で量産性が良好な上に、Ｇ
ａＡｓよりも安価な単結晶の入手が可能である。したが
って、本発明を用いると従来技術の課題を尽く克服でき
るために、製品水準の性能を有する低価格のII−VI族化
合物半導体レーザを作製できる（技術課題４の改善）。

【００２０】次に、基板材料にｐ−ＺｎＴｅを、クラッ
ド層にＺｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０≦ｘ＜
１）を夫々用いてII−VI族化合物半導体レーザを形成す
る根拠について、図１を参照して説明する。図１には、
本発明者が算出したII−VI族系化合物半導体の結晶の室
温（２５℃）における格子定数の概算値と禁制帯幅の関
係が、プロットされている。ここで格子定数のデータを
概算値として示した理由は、結晶の格子定数は厳密には
その環境温度により微妙に変わること、本発明の半導体
レーザ装置の作製指針に十分な精度であることである。
各化合物毎の格子定数（概算値）−禁制帯幅は、ＺｎＴ
ｅで６.１０ｎｍ−２.２６ｅＶ、ＭｇＴｅで６.３０ｎ
ｍ−３.２ｅＶ、ＭｇＳｅで５.９０ｎｍ−３.５ｅＶ、
ＣｄＴｅで６.４８ｎｍ−１.４４ｅＶ、ＣｄＳｅで６.
０５ｎｍ−１.７ｅＶ、及びＺｎＳｅで５.６７ｎｍ−
２.６７ｅＶである。

【００２１】図１から明らかなように、ＺｎＴｅなる半
導体層を構成するII族元素Ｚｎの少なくとも一部をＭｇ
で置き換えるとき、VI族元素Ｔｅの一部をＳｅで置き換
えることにより当該半導体層の格子定数をＺｎＴｅのそ
れに近づけられる。またＺｎをＣｄで置き換えるとき
も、VI族元素Ｔｅの一部をＳｅで置き換えることで当該
半導体層の格子定数をＺｎＴｅのそれに近づけられる。
一方、ＺｎＴｅ半導体層の禁制帯幅は、ＺｎをＭｇで置
き換えるに従って広がり、ＺｎをＣｄで置き換えるに従
って狭まる。この図から、クラッド層をＺｎＭｇＳｅＴ
ｅなる４元系、又はＭｇＳｅＴｅなる３元系の化合物半
導体で、活性層をＺｎＣｄＳｅＴｅなる４元系、又はＣ
ｄＳｅＴｅなる３元系の化合物半導体で構成すること
で、活性層へのキャリア閉じ込め効率の高い半導体レー
ザをＺｎＴｅ基板上に実質的な格子整合条件を満たして
実現できることが明らかであろう。

【００２２】本発明者は、図１に示したデータを基にｐ
−ＺｎＴｅ基板とこれに実質上格子整合するＺｎ_xＭｇ
_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)クラッド層（０≦ｘ＜１）
とを組み合わせて半導体レーザ装置を構成する利点を次
のように説明する。クラッド層は活性層より大きな禁制
帯幅を有することを要請されるが、本発明によれば、活
性層の組成によりその値がＺｎＴｅ以上となっても十分
な大きさの禁制帯幅を有し且つＺｎＴｅ基板と格子整合
するクラッド層組成を容易に見出せるからである。即
ち、Ｚｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)クラッド層に
対し、４元系の化合物１モルがｙ（１−ｘ）モルのＭｇ
Ｓｅ、（１−ｙ）（１−ｘ）モルのＭｇＴｅ及びｘモル
のＺｎＴｅからなると考え、クラッド層に所望する禁制
帯幅Ｅｇ_CLに対し次の連立方程式を解けばよいのであ
る。

【００２３】

【数２】 5.90y(1-x)＋6.10x＋6.30(1-y)(1-x)＝6.10 …(数式２)

【００２４】

【数３】 3.5y(1-x)＋2.26x＋3.2(1-y)(1-x)＝Ｅｇ_CL …(数式３) 数式２は室温における格子整合条件、数式３は禁制帯幅
の観点に夫々基づくものである。本発明者は、これらの
数式から算出された組成でクラッド層を形成することに
より、実質上結晶欠陥フリーのII−VI族化合物からなる
半導体レーザ装置が実現できることを見出した。

【００２５】さらに望ましくは、上述のｙを０.５に近
づけるとクラッド層の組成設定は簡単となる。この点か
ら、クラッド層組成におけるｙは略０.５とすることが
望ましい。また活性層を基板と格子整合しない所謂歪量
子井戸構造とする場合、これに接合されるクラッド層で
応力補償を行うように基板に対し若干の格子定数差
（ａ，−０.０２＜ａ＜０.０２）を持たせてもよい。こ
のとき、上述の数式２の右辺は６.１０ａとなる。

【００２６】さて、上述の可視域半導体レーザを光源に
用いると、従来になく高密度な記録容量を持つ光ディス
ク装置、小型高精細画像表示装置が、或いはプラスティ
ックファイバと組み合わせて用いると、ＬＡＮ（狭域内
光通信）、ボード間光インタコネクト、加入者系などの
身近で低価格な光通信用システムを実現出来る。

【００２７】この例として、画像表示装置用光源と光通
信用光源に本発明に関わる半導体レーザを用いた例をそ
れぞれ述べる。前者に関し、１９９３年にデジタルマイ
クロ反射鏡を用いた高精細投射型ディスプレイが発表さ
れている（ＳＩＤ９３ＤＩＧＥＳＴ、４７.６ Late-New
s Paper:pp1012-1015）。現在、その光源には１ｋＷの
Ｘｅもしくは金属ハライドランプが使用されているが、
その劣化寿命は２０００時間（３ヶ月）以内と短く、し
かも交換にかかる費用は一回に付数万円と高価である。
本発明による青色、緑色、赤色半導体レーザを光源に使
用することにより、光源の寿命を大幅に伸ばすことがで
きる。また装置構成が簡略かつ小型化し、そのため画像
発生部と表示スクリーンとが分離出来るなど、低価格化
も実現できる。また大幅な少電力化がはかれるので維持
費の大幅な低減が可能となる、など省エネルギーなど対
環境性も考慮した将来ニーズに適う製品を提供出来る。
この他にも液晶投射型ディスプレイ用光源等種々のディ
スプレイ用光源などにも応用が可能であることはもちろ
んである。

【００２８】また後者に関し、プラスティックファイバ
（ＰＯＦ）が現在市販され、低価格のＬＡＮ（local ar
ea network）等の光通信システムが市場にで回り始めて
いる。現在、ＰＯＦの伝送損失スペクトルに整合がとれ
る最適な波長（５６０〜５７５ｎｍ）のレーザ光源が存
在せず、そのために橙色発光素子、もしくは赤色レーザ
で代用されている。しかしこれらの光源を用いた場合に
は、伝送損失が著しく大きくなるために、システムの価
格上昇につながるので、信号伝送性能の改善が強く望ま
れている。本発明による発振波長約５７０ｎｍの半導体
レーザを光源に使用すると、伝送損失を大幅に低減で
き、かつ伝送帯域を拡大出来るので、伝送特性の大幅な
改善が行えた。

【００２９】

【発明の実施形態】以下の実施例及びその関連図面に開
示する本発明の好ましき実施の形態により、本発明をさ
らに具体的且つ詳細に説明する。

【００３０】＜実施例１＞本実施例を図２及び図６を参
照して説明する。本実施例は、活性層組成をＺｎ_xＣｄ
_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０≦ｘ≦１）の一例であ
るＺｎＴｅ（ｘ＝１.０，ｙ＝０）とした半導体レーザ
装置に関するものである。

【００３１】室温下でキャリア濃度５×１０¹⁷cm^-3、ホ
ール移動度２５cm²／Ｖｓ、比抵抗０．０７Ω・cmの電
気特性を有する、厚さ１mm、直径３インチのｐ型ＺｎＴ
ｅウエハをレーザ結晶成長用の基板１として使用した。
使用に当たり、次ぎのプロセス前工程を行った。先ず、
表面のラッピングを行い、次いで有機洗浄を行った後、
ダメージ層をエッチングにより除去した。エッチャント
にはＨＣｌとＨＮＯ₃の混合液を用い、２５℃、５分間
のエッチングにより表面を１０μｍ程度除去した。エッ
チング後の基板は、純水洗浄と窒素雰囲気中で乾燥を行
った後、即座に基板ホルダに取付け、成長炉内に挿入
し、減圧下に保持した。レーザ結晶の成長は、原料に固
体のＺｎ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅを用いるＭＢＥ法により行
った。先ず基板を６１０℃まで加熱し表面酸化層を除去
した。酸化層の除去が完全に行われていることをＲＨＥ
ＥＤで確認した後、基板温度を３２０℃に下げて、Ｚｎ
分子線を照射し基板表面の結晶性を整えた。基板温度を
３２０℃一定に保持したまま、５０ｎｍ厚のｐ型ＺｎＴ
ｅ層２２を成長した。その上に２μｍ厚のｐ型Ｚｎ_0.2
Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔｅ_0.6クラッド層（ｐ型キャリアの密
度：ｐ＝４×１０¹⁷cm^-3）２を積層し、次いで厚さ１２
０ｎｍのｐ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ_0.8ガイド層
（ｐ＝７×１０¹⁷cm^-3）３を成長した。その上に活性層
４としてアンドープＺｎＴｅを厚さ１０ｎｍ積層した。

【００３２】ここで注釈すれば、ＺｎＴｅはバルク結晶
として形成される場合、若干のＺｎが抜けて空のサイト
（Zn-vacancy）が結晶中に形成される。この空のサイト
の存在は、ＺｎＴｅの結晶性を実質上損なうものでない
が、これによりドーパントを注入しなくともＺｎＴｅの
バルク結晶はｐ型の導電性を示す。これに対し、半導体
基板上又は半導体膜上にエピタキシャル成長されるＺｎ
Ｔｅ膜は空のサイトが実質上形成されず、従って実質上
導電性のない（intrinsicな）結晶となる。

【００３３】次ぎに、ｎ型光ガイド層５として厚さ１２
０ｎｍのｎ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ_0.8（ｎ型キャ
リアの密度：ｎ＝５×１０¹⁷cm^-3）とｎ型クラッド層６
として厚さ８００ｎｍのｎ型Ｚｎ_0.2Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔ
ｅ_0.6（ｎ＝８×１０¹⁷cm^-3）を順次積層した後、ｎ側
電極とのコンタクト層７としてＺｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_yＴｅ
_1-y（０．２≦ｘ≦０．３、０．４≦ｙ≦１）からなる
傾斜組成層を形成した（図２参照）。このコンタクト層
７は、後の工程でこの上面に形成されるｎ側電極と上述
のｎ型クラッド層６との電気的な導通を向上させるため
のものであり、その組成が徐々にＺｎＳｅに近づくよう
に成長させる。このように膜厚方向に組成比を傾斜させ
て成長させたコンタクト層７は、最上部において組成が
略ＺｎＳｅとなるようにする。これは、ＺｎＳｅなる半
導体がｎ型の導電体として扱うに好適なためである。

【００３４】以上の工程を終えた段階での素子の縦方向
（成長方向）の格子定数を図５に示す。ｐ−ＺｎＴｅ基
板下面からｎ−ＺｎＭｇＳｅＴｅのクラッド層６上面ま
で格子定数は略一定となり、ｎ型のクラッド層６と傾斜
組成層７との界面を境に減少している（界面に相当する
部分を図５中の矢印で表示）。これは、図１から明らか
なように、ＺｎＳｅの格子定数はＺｎＴｅのそれより小
さいことによる。コンタクト層の平均キャリア濃度は２
×１０¹⁸cm^-3であった。

【００３５】成長終了後、温度を３０℃一定に保持しＢ
ｒ₂とエタノールとの混合エッチャントを用いてエッチ
ングを行い、ストライプ幅８μmの埋込用構造を形成し
た。その後エピウエハをＭＯＣＶＤ成長炉に導入し、基
板温度３７０℃においてｐ型ＺｎＴｅ電流狭窄層８の埋
込再生長を行った。再成長後、混合エッチャントでエピ
表面をエッチング後、ｐ基板側電極９にＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ、ｎ側電極１０にＩｎ／Ｔｉ／Ａｕを蒸着した。以上
の工程において、ｐ型のドーパントにはＬｉ等のＩ族元
素（アルカリ金属元素）又はＮ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ等のＶ
族元素を、ｎ型のドーパントにはＡｌ，Ｇａ等のIII族
元素又はＣｌ，Ｉ等のVII族元素（ハロゲン元素）を夫
々用いた。

【００３６】上述の工程により、共振器長６００μm、
幅８５０μmのレーザチップを作製後、共振器端面をＴ
ａＯ₂／ＳｉＯ₂多層膜によりコーティングし、端面反射
率を９５％に調整した。このようにして作製された素子
は、室温での電流閾値７６０Ａ／cm²、発振波長５６８
ｎｍ、また５０℃加速試験における動作寿命は４８００
時間の性能を示した。

【００３７】一方、電流狭窄層８に、絶縁性ポリイミド
樹脂、またはＳｉＯ₂を使用した場合の室温での電流閾
値はそれぞれ２．０ｋＡ／cm²、１．４ｋＡ／cm²と高い
値であることから、埋込層にｐ型ＺｎＴｅを使用したこ
とにより表面暗電流が抑えられ、低閾レーザ動作が達成
出来たことが確認出来た。

【００３８】＜実施例２＞本実施例を図３及び図６を参
照して説明する。本実施例は、活性層組成をＺｎ_xＣｄ
_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０≦ｘ≦１）とした半導
体レーザ装置に関するものであり、活性層組成の詳細は
ｙを略０.８８４に設定し、所望の波長組成に合わせて
上述の数式１〜３を順次解いてｘを求めることができ
る。これは、既にクラッド層について説明した手法と同
じ要領で行える。

【００３９】室温下でキャリア濃度５×１０¹⁷cm^-3、ホ
ール移動度２５cm²／Ｖｓ、比抵抗０．０７Ω・cmの電
気特性を有する、厚さ１mm、直径３インチのｐ型ＺｎＴ
ｅウエハをレーザ結晶成長用の基板１として使用した。
使用に当たり、次ぎのプロセス前工程を行った。先ず、
表面のラッピングを行い、次いで有機洗浄を行った後、
ダメージ層をエッチングにより除去した。エッチャント
にはＨＣｌとＨＮＯ₃の混合液を用い、２５℃、５分間
のエッチングにより表面を１０μｍ程度除去した。エッ
チング後の基板は、純水洗浄と窒素雰囲気中で乾燥を行
った後、即座に基板ホルダに取付け、成長炉内に挿入
し、減圧下に保持した。レーザ結晶の成長は、原料に固
体のＺｎ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅを用いるＭＢＥ法により行
った。先ず基板を６１０℃まで加熱し表面酸化層を除去
した。酸化層の除去が完全に行われていることをＲＨＥ
ＥＤで確認した後、基板温度を３２０℃に下げて、Ｚｎ
分子線を照射し基板表面の結晶性を整えた。

【００４０】基板温度を３２０℃一定に保持したまま、
５０ｎｍ厚のｐ型ＺｎＴｅ層２２を成長した。その上に
２μｍ厚のｐ型Ｚｎ_0.2Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔｅ_0.6クラッド
層（ｐ＝４×１０¹⁷cm^-3）２を積層し、次いで厚さ１２
０ｎｍのｐ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ_0.8ガイド層
（ｐ＝７×１０¹⁷cm^-3）３を成長した。その上に活性層
４としてアンドープＣｄＺｎＳｅＴｅを厚さ１０ｎｍ積
層した。次ぎに、ｎ型光ガイド層５として厚さ１２０ｎ
ｍのｎ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ_0.8（ｎ＝５×１０
¹⁷cm^-3）とｎ型クラッド層６として厚さ８００ｎｍのｎ
型Ｚｎ_0.2Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔｅ_0.6（ｎ＝８×１０¹⁷c
m^-3）を順次積層した後、ｎ側電極とのコンタクト層７
としてＺｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_yＴｅ_1-y（０．２≦ｘ≦０．
３、０．４≦ｙ≦１）からなる傾斜組成層を形成した
（図３参照）。コンタクト層の平均キャリア濃度は２×
１０¹⁸cm^-3であった。

【００４１】以上の工程を終えた段階での素子の縦方向
（成長方向）の格子定数は、実施例１と同様に図５のグ
ラフに示され、格子定数はｎ型のクラッド層６とコンタ
クト層７との界面を境に減少している（図中の矢印で表
示）。

【００４２】成長終了後、温度を３０℃一定に保持しＢ
ｒ₂とエタノールとの混合エッチャントを用いてエッチ
ングを行い、ストライプ幅８μmの埋込用構造を形成し
た。その後エピウエハをＭＯＣＶＤ成長炉に導入し、基
板温度３７０℃においてｐ型ＺｎＴｅ電流狭窄層８の埋
込再生長を行った。再成長後、混合エッチャントでエピ
表面をエッチング後、ｐ基板側電極９にＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ、ｎ側電極１０にＩｎ／Ｔｉ／Ａｕを蒸着した。

【００４３】以上の工程により、共振器長６００μm、
幅８５０μmのレーザチップは概ね出来上がった。さら
に、共振器端面をＴａＯ₂／ＳｉＯ₂多層膜によりコーテ
ィングし、端面反射率を９５％に調整して半導体レーザ
装置を仕上げた。このようにして作製された素子は、室
温での電流閾値５８０Ａ／cm²、発振波長５８８ｎｍ、
また５０℃加速試験における動作寿命は３６００時間の
性能を示した。

【００４４】一方、電流狭窄層に、絶縁性ポリイミド樹
脂、またはＳｉＯ２を使用した場合の室温での電流閾値
は２．４ｋＡ／cm²、１．７ｋＡ／cm²と高い値であるこ
とから、埋込層にｐ型ＺｎＴｅを使用したことにより表
面暗電流が抑えられ、低閾レーザ動作が達成出来たこと
が確認出来た。

【００４５】＜実施例３＞本実施例を図４及び図６を参
照して説明する。本実施例は、活性層組成をＺｎ_xＭｇ
_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０≦ｘ≦１）とした半導
体レーザ装置に関するものであり、活性層組成の詳細は
ｙを略０.５に設定し、所望の波長組成に合わせて上述
の数式１〜３を順次解いてｘを求めることができる。こ
れも実施例２同様、既にクラッド層について説明した手
法と同じ要領で行える。

【００４６】室温下でキャリア濃度５×１０¹⁷cm^-3、ホ
ール移動度２５cm²／Ｖｓ、比抵抗０．０７Ω・cmの電
気特性を有する、厚さ１mm、直径３インチのｐ型ＺｎＴ
ｅウエハをレーザ結晶成長用の基板１として使用した。
使用に当たり、次ぎのプロセス前工程を行った。先ず、
表面のラッピングを行い、次いで有機洗浄を行った後、
ダメージ層をエッチングにより除去した。エッチャント
にはＨＣｌとＨＮＯ₃の混合液を用い、２５℃、５分間
のエッチングにより表面を１０μｍ程度除去した。エッ
チング後の基板は、純水洗浄と窒素雰囲気中で乾燥を行
った後、即座に基板ホルダに取付け、成長炉内に挿入
し、減圧下に保持した。レーザ結晶の成長は、原料に固
体のＺｎ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅを用いるＭＢＥ法により行
った。先ず基板を６１０℃まで加熱し表面酸化層を除去
した。酸化層の除去が完全に行われていることをＲＨＥ
ＥＤで確認した後、基板温度を３２０℃に下げて、Ｚｎ
分子線を照射し基板表面の結晶性を整えた。

【００４７】基板温度を３２０℃一定に保持したまま、
５０ｎｍ厚のｐ型ＺｎＴｅ層２２を成長した。その上に
２μｍ厚のｐ型Ｚｎ_0.2Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔｅ_0.6クラッド
層（ｐ＝４×１０¹⁷cm^-3）２を積層し、次いで厚さ１２
０ｎｍのｐ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ_0.8ガイド層
（ｐ＝７×１０¹⁷cm^-3）３を成長した。その上に活性層
４としてアンドープＺｎ_0.8Ｍｇ_0.2Ｓｅ_0.1Ｔｅ_0.9を厚
さ１０ｎｍ積層した。次ぎに、ｎ型光ガイド層５として
厚さ１２０ｎｍのｎ型Ｚｎ_0.6Ｍｇ_0.4Ｓｅ_0.2Ｔｅ
_0.8（ｎ＝５×１０¹⁷cm^-3）とｎ型クラッド層６として
厚さ８００ｎｍのｎ型Ｚｎ_0.2Ｍｇ_0.8Ｓｅ_0.4Ｔｅ
_0.6（ｎ＝８×１０¹⁷cm^-3）を順次積層した後、ｎ側電
極とのコンタクト層７としてＺｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_yＴｅ_1-y
（０．２≦ｘ≦０．３、０．４≦ｙ≦１）からなる傾斜
組成層を形成した（図４参照）。コンタクト層の平均キ
ャリア濃度は２×１０¹⁸cm^-3であった。

【００４８】以上の工程を終えた段階での素子の縦方向
（成長方向）の格子定数は、実施例１と同様に図５のグ
ラフに示され、格子定数はｎ型のクラッド層６とコンタ
クト層７との界面を境に減少している（図中の矢印で表
示）。

【００４９】成長終了後、温度を３０℃一定に保持しＢ
ｒ₂とエタノールとの混合エッチャントを用いてエッチ
ングを行い、ストライプ幅８μmの埋込用構造を形成し
た。その後エピウエハをＭＯＣＶＤ成長炉に導入し、基
板温度３７０℃においてｐ型ＺｎＴｅの電流狭窄層８の
埋込再成長を行った。

【００５０】再成長後、混合エッチャントでエピ表面を
エッチング後、ｐ基板側電極９にＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ、ｎ
側電極１０にＩｎ／Ｔｉ／Ａｕを蒸着した。共振器長６
００μm、幅８５０μmのレーザチップを作製した。共振
器端面をＴａＯ₂／ＳｉＯ₂多層膜によりコーティング
し、端面反射率を９５％に調整した。

【００５１】このようにして作製された素子は、室温で
の電流閾値１．２ｋＡ／cm²、発振波長５１９ｎｍ、ま
た５０℃加速試験における動作寿命は１８００時間の性
能を示した。また活性層としてアンドープＺｎ_0.7Ｍｇ
_0.3Ｓｅ_0.15Ｔｅ_0.85を用いた場合には、電流閾値１．
１ｋＡ／cm²、発振波長４５８ｎｍ、また５０℃加速試
験における動作寿命は１９００時間の性能を示した。

【００５２】一方、電流狭窄層に、絶縁性ポリイミド樹
脂、またはＳｉＯ₂等の絶縁性材料を使用した場合の室
温での電流閾値はそれぞれ２．７ｋＡ／cm²、１．９ｋ
Ａ／cm²と高い値であることから、埋込層にｐ型ＺｎＴ
ｅを使用したことにより表面暗電流が抑えられ、低閾レ
ーザ動作が達成出来たことが確認出来た。

【００５３】＜実施例４＞本実施例を、図７を参照して
説明する。

【００５４】図７は、本発明の半導体レーザ装置を画像
表示装置の光源として用いた一例を示すものである。

【００５５】サイズ２０×１０ｍｍ²の２次元スイッチ
アレイ１１、発振波長が異なる３つの高周波重畳半導体
レーザ装置１２〜１４、受像同期信号制御回路１５、ビ
ーム形状制御装置１６、光分波結合装置１９を基本構成
とする手のひらサイズ（６×８×４cm³）の小型２次元
スイッチアレイを用いたフルカラーレーザ光画像発生装
置２３を試作した。この画像発生装置には、図示せざる
も発振波長が４６０ｎｍの半導体レーザ装置１２、５２
０ｎｍの半導体レーザ装置１３及び６３０ｎｍの半導体
レーザ装置１４が搭載され、個々の半導体レーザ装置に
対応してビーム形状制御装置１６が設けられ、各々から
送られる光は光路調整装置１８にて合流し、概ね白色の
光を形成する。

【００５６】２次元スイッチアレイ１１はＳｉウエハに
マイクロマシン技術を用いて構成された１００万画素の
１６×８μm²サイズの単位スイッチからなる。受像同期
信号制御回路１５は、赤色（６３０ｎｍ）情報、緑色
（５２０ｎｍ）情報、青色（４６０ｎｍ）情報を夫々の
２次元スイッチアレイ１１に送信する。光分波結合装置
１９は、図示せざるも２次元に配列された画素を有する
受光面を備える。３色のレーザ光は、ビーム形状制御装
置１６でビーム系を拡げられた後、白色光として光分波
結合装置１９の受光面に入射する。ところで、この受光
面には画素毎に２次元スイッチアレイ１１のスイッチか
らの信号線が接続され、画素毎の屈折率を制御してい
る。この屈折率により、白色光として入射するレーザ光
を選択的な波長で反射させ、光学系２４に放射する。換
言すれば、選択されない波長は受光面を通過し、光学系
２４に入射しない。

【００５７】このようにフルカラーレーザ光画像発生装
置２３から発生した画像情報を、１０×５m²のサイズの
スクリーン１７上に、投影レンズにより構成される光学
系２４を通してレーザ光２０を投影することにより超高
精細大型映像が得られた。

【００５８】この光画像発生装置２３は、パーソナルコ
ンピュータと組み合わせて、コンピュータ・ディスプレ
イ装置の画面情報をＯＨＰ用スクリーンに投影するプロ
ジェクタにも利用できる。

【００５９】＜実施例５＞本実施例を、図８及び図９を
用いて説明する。

【００６０】図８は、有機材料の一つである、ポリメチ
ルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）で形成された光ファイ
バの伝送損失特性を示す図である。ポリメチルメタアク
リレートを主材料とするグレーディッドインデックス型
プラスティック光ファイバ（ＧＩ−ＰＯＦ）の最小伝送
損失波長は６００ｎｍ以下（特に５６０〜５７５ｎｍ）
にある。この光ファイバを用いて光伝送システムを構成
する試みは、以前から研究されていたが、６００ｎｍ以
下の波長で発振する半導体レーザ素子が無く、伝送損失
波長が比較的低い６５０ｎｍ付近の波長でレーザ発振す
るＩｎＡｌＧａＰ系の活性層を有する半導体レーザ素子
を光源として用いていた。しかし、伝送損失の影響によ
り実用的な送信距離はせいぜい２ｋｍに留まり、これ以
上の距離を伝送させるとなると信号強度の低下からＳ／
Ｎ比が低下し、伝達情報の信頼性が著しく低下してい
た。このため、３ｋｍ以上の距離を光伝送するには伝送
線路上に中継器を設け、ここで一旦電気信号に変換した
後再度光信号に変換して信号を伝達せざるを得なかっ
た。

【００６１】これに対し、既に実施例１で説明したよう
に、本発明が実現する発振波長が５６０〜５７５ｎｍの
半導体レーザ装置を上述の光伝送システムの光源に用い
れば、従来０．３〜１．０ｄＢ／ｍ程度であった伝送損
失を０．０５ｄＢ／ｍまで約１桁低減することが出来
る。この時の伝送帯域を見積もると２ＧＨｚ・ｋｍと求
まり、従来の約４００倍に達することが示された。

【００６２】このことを具体的に述べると、従来のポリ
メチルメタアクリレートで光ファイバ（以下、ＰＯＦ）
を用いた光伝送システムにおいて、３ｋｍ以上の距離の
光伝送に不可欠であった中継器の存在が、５ｋｍ以上の
伝送距離においても不要となることである。従って、本
発明の半導体レーザ装置とＰＯＦとを組み合わせて得ら
れた知見により、新たな光伝送システムを提案できる。
この光伝送システムは、市街地を網羅するＬＡＮ（Loca
l Area Network）において、基地局と中継局もしくは受
信局との間、又は中継局と中継局もしくは受信局との間
を結ぶいずれかの伝送線の少なくとも一線が３ｋｍ以
上、望ましくは５ｋｍ以上且つ１０ｋｍ以下の長さの有
機材料からなる光ファイバで接続され、当該光ファイバ
内を６００ｎｍ以下の波長の光信号を伝搬させることを
特徴とするものである。

【００６３】図９にその一例を示す。この図に示す光伝
送システムは、従来のＳｉＯ₂又はこれにＢ₂Ｏ₃やＧｅ
Ｏ₂混合して形成した光ファイバ６０を用いた所謂幹線
系の光伝送システムと上述のＰＯＦ５３を用いた加入者
系の光伝送システムとを組み合わせたものである。

【００６４】加入者系の光伝送システムは、中継局の信
号送受信端子と加入者Ａ（一般家庭）６１や加入者Ｂ
（オフィス・ビルディング）６４の信号送受信端末５５
とをＰＯＦの加入者系光伝送線５４を介して接続して構
成される。各加入者は、加入者系光伝送線５４からの光
信号を信号送受信端末５５の受光素子５２で電気信号に
変換し、この信号に載せられる情報をテレビ（例えば、
文字放送チャンネル）６２やファクシミリ（例えば、電
話機能付）６３、コンピュータ端末６５で受け取る。受
光素子は、実施例１の半導体レーザ素子から電流狭窄層
８を除いただけの積層構造を有するフォトダイオードを
用いる。加入者が基地局への情報の要求や他の加入者へ
の情報発信をファクシミリ６３やコンピュータ６５のキ
ーボードから行うと、夫々の機器から発信された電気信
号は信号送受信端末５５の半導体レーザ装置５１で光信
号に変換され、加入者系光伝送線５４、場合によっては
中継局をも介し、基地局や他の加入者の信号送受信端末
５５へと情報が送られる。加入者の信号送受信端末５５
の半導体レーザ装置５１は実施例１で述べた仕様のもの
を用いる。図９には、加入者系光伝送線５４に加入者Ａ
Ｂしか加入していないが、実際は１千世帯以上（普及す
れば、更に１〜２桁上昇）が加入している。

【００６５】上述のように、ＰＯＦに限らず光ファイバ
を介した情報通信においては信号伝送媒体となる光のフ
ァイバ内における損失が問題となる。従って、加入者な
り基地局からの信号を伝送する過程で中継局を通して一
旦信号を電気に変換し、増幅器５８で信号のＳ／Ｎを高
めるように電気信号を増幅し、再度光に変換してファイ
バに流す。このような手法は従来から行われていたが、
本発明の半導体レーザ装置５１及びこれに準じた構造の
受光素子５２とＰＯＦ伝送線５３を用い、６００ｎｍ以
下の波長の光を信号伝送媒体とすることで、次のような
光伝送システムを構築できる。

【００６６】図９が示すように、本発明が新たに可能と
する光伝送システムにおいては、基地局５７、中継局５
６、加入者６１，６４が全て本発明の半導体レーザ装置
５１が発振する６００ｎｍ以下の波長の光を媒体とした
情報ネットワークが形成されている。図８から明らかな
ように従来の６５０ｎｍ付近の波長の光を媒体とした場
合に比べ、４６０〜５３５ｎｍや５６０〜５７５ｎｍの
波長の光を媒体とした場合ＰＯＦ５３における光の伝送
損失は０.１ｄＢ／ｍと低くなり、同じ強度の光を一桁
近く遠い距離まで伝送できる。このため、従来ビルディ
ング内や工場内のＬＡＮ（狭域内光通信）にしか実用の
利点なしとされたＰＯＦによる光通信ネットワークが、
政令指定都市レベルの広さまで拡張できる検討結果を得
た。即ち、ＰＯＦ伝送線５３に約５７０ｎｍの波長の光
を伝送する場合、最大１０ｋｍ迄増幅なしで情報を高い
Ｓ／Ｎで送れるため、中継局を今までになく離間して設
置できるのである。ここで注意すべきは、この光伝送シ
ステムの光源は上述の本発明のII-VI族化合物半導体レ
ーザ装置に限定されず、５６０〜５７５ｎｍの波長の光
を発振できるならばIII-Ｖ族化合物半導体レーザ装置を
用いてもよい点である。しかし、本発明者が調査した限
りでは現段階でII-VI族化合物半導体レーザ装置以外に
実用の見込みのある光源を見出していない。

【００６７】例えば横浜市の場合、基地局を新横浜駅前
に、ここからＰＯＦ伝送線を南は金沢区富岡、北は緑区
長津田まで区毎に１ヶ所ずつ設けられた中継局に結ぶだ
けで市内を完全に網羅する光通信ネットワークが完成で
きる。各区において、一中継局から加入者系光伝送線５
４を区内全域に敷設できるのもＰＯＦ伝送線５３による
波長約５７０ｎｍの光伝送の利点であり、ＰＯＦや発光
・受光素子の安価さに加え、中継局数が少ない分、光伝
送システム構築の初期投資が軽減できるため、地域住民
が加入しやすい光通信ネットワークが提供できることも
期待される。

【００６８】図９では、基地局に光−電気変換装置５９
を介して幹線系と加入者系の信号の授受を行う機能を示
して有るが、このような構成により、Ａ市内のＬＡＮと
Ｂ市内のＬＡＮとを幹線系の伝送線を介して接続でき
る。

【００６９】このように、本発明の半導体レーザ装置の
性能は、ＰＯＦを用いた安価で高性能な新たな光通信シ
ステムの構築を可能にする。いうまでもなく、本発明に
よる６００ｎｍ以下の発振波長の光源の実現はＰＯＦを
用いた光伝送システムのみならず、有機材料で形成され
た高分子材料の光学繊維で、その最小伝送損失波長（又
は伝送損失が０.１ｄＢ／ｍ以下となる波長）が６００
ｎｍ以下であるがために、今まで光伝送システムへの応
用が見合わされていた材料の活用をも可能にする。

【００７０】この他にも、例えば光ファイバジャイロに
対してポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）の光フ
ァイバと本発明が実現する発振波長５６０〜５７５ｎｍ
の光源とを組み合わせれば、性能／価格比の大幅な改善
が見られるなど、本発明による半導体レーザとＰＯＦと
で構成されるシステムは幅広い分野への応用が考えられ
る。

【００７１】

【発明の効果】本発明により、安価で高品質なＺｎＴｅ
単結晶基板上に、ＺｎＣｄＭｇＳｅＴｅを主材料し、ｐ
型ＺｎＴｅを埋込再成長層に用いたII−VI族半導体レー
ザ構造を作製することにより、紫色から橙色の波長域で
レーザ発振可能な、製品レベルの高い水準にある高性能
の半導体レーザを提供できる。

【００７２】また本発明を用いて提供できる可視域半導
体レーザを光源に用いると、小型超高精細画像発生装
置、従来になく高密度な記録容量を持つ光ディスク装
置、或いはプラスティックファイバと組み合わせて用い
ると、ＬＡＮ（狭域内光通信）、ボ−ド間光インタコネ
クト、加入者系、光ファイバジャイロなどの身近で低価
格高性能なシステムを提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】禁制帯エネルギーと格子定数の関係を表す図。

【図２】半導体レーザのバンド構造を表わす概略図。縦
軸はエネルギー、横軸は基板からのレーザ構造縦方向深
さを示す。

【図３】半導体レーザのバンド構造を表わす概略図。縦
軸はエネルギー、横軸は基板からのレーザ構造縦方向深
さを示す。

【図４】半導体レーザのバンド構造を表わす概略図。縦
軸はエネルギー、横軸は基板からのレーザ構造縦方向深
さを示す。

【図５】半導体レーザ構造縦方向の格子定数を表わす
図。縦軸は格子定数、横軸は基板からのレーザ構造縦方
向深さを示す。

【図６】半導体レーザ構造と材料組成を表わす素子断面
構造図

【図７】画像表示装置の概略を表わす図。

【図８】プラスティックファイバの伝送損失特性を表す
図。

【図９】本発明の半導体レーザ装置とＰＯＦを組み合わ
せた光伝送システムを模式的に表す図。

【符号の説明】

１…基板、２…ｐ型クラッド層、３…ｐ型光ガイド層、
４…活性層、５…ｎ型光ガイド層、６…ｎ型クラッド
層、７…コンタクト層、８…埋込層、９…ｐ側電極、１
０…ｎ側電極、１１…２次元スイッチアレイ、１２，１
３，１４…半導体レーザ、１５…同期信号制御回路、１
６…ビーム形状制御装置、１７…スクリーン、１８…光
路調整装置、１９…光分波結合装置、２０…レーザ光。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ伝導型ＺｎＴｅ単結晶基板上部に該基板
と実質的に格子整合条件を満たすよう形成されたＺｎ_x
Ｍｇ_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０≦ｘ＜１）の組成
を有するクラッド層を含むことを特徴とする半導体レー
ザ装置。
【請求項２】上記クラッド層の組成のｙは、略０.５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装
置。
【請求項３】上記クラッド層に挟まれるように形成され
た活性層は、Ｚｎ_xＣｄ_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０
≦ｘ≦１）の組成からなり、ｙは略０.８８４であるこ
とを特徴とする請求項１項又は請求項２に記載の半導体
レーザ装置。
【請求項４】上記クラッド層に挟まれるように形成され
た活性層は、Ｚｎ_xＭｇ_1-xＳｅ_y(1-x)Ｔｅ_1-y(1-x)（０
≦ｘ≦１）の組成を有し、室温における該活性層の禁制
帯幅は上記クラッド層の禁制帯幅より少なくとも０.３
ｅＶ以上小さいことを特徴とする請求項１及び第２項に
記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】ｐ型ＺｎＴｅを電流狭窄部の埋込材料に用
いたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の半導体レーザ装置。
【請求項６】請求項１乃至４の半導体レーザ装置を光源
として備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】上記半導体レーザ装置は、利得導波型又は
高周波重畳型の共振器構造を有することを特徴とする請
求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】６００ｎｍ以下の発振波長の光源を含み且
つ該光源により光信号を送信する信号送信手段と、該信
号送信手段からの光信号を受信する信号受信手段と、該
信号発振手段と該信号受信手段とを結び該光信号を伝送
するプラスティックファイバからなる伝送線からなり、
上記伝送線の少なくとも一は３ｋｍ以上の長さを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】半導体レーザにより光信号を発信する光信
号発信手段と、該光信号を伝送する有機材料からなる伝
送線とを含み、上記半導体レーザの発振波長における上
記伝送線の伝送損失は０.１ｄＢ／ｍ以下であることを
特徴とする光伝送システム。