JPH104237A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH104237A JPH104237A JP15569196A JP15569196A JPH104237A JP H104237 A JPH104237 A JP H104237A JP 15569196 A JP15569196 A JP 15569196A JP 15569196 A JP15569196 A JP 15569196A JP H104237 A JPH104237 A JP H104237A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 0.90-1.1μm 帯の歪量子井戸半導体レーザに
おいて、高出力発振下における信頼性を向上させる。 【解決手段】 n-GaAs基板２上に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4
Py4 クラッド層３、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層４、In
x2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層５、Inx1Ga1-x1As1-yP
y 圧縮歪活性層６、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
７、p-Inx3Ga1-x3As1-y3Py3光導波層８、p-Inx4Ga1-x4A
s1-y4Py4 クラッド層９、p-GaAsコンタクト層10を順次
成長させる。障壁層５、７は、活性層６の圧縮歪を補償
する歪量の引張り歪を有する。なお、クラッド層３、９
および光導波層４、８は基板２に格子整合する組成であ
る。
おいて、高出力発振下における信頼性を向上させる。 【解決手段】 n-GaAs基板２上に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4
Py4 クラッド層３、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層４、In
x2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層５、Inx1Ga1-x1As1-yP
y 圧縮歪活性層６、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
７、p-Inx3Ga1-x3As1-y3Py3光導波層８、p-Inx4Ga1-x4A
s1-y4Py4 クラッド層９、p-GaAsコンタクト層10を順次
成長させる。障壁層５、７は、活性層６の圧縮歪を補償
する歪量の引張り歪を有する。なお、クラッド層３、９
および光導波層４、８は基板２に格子整合する組成であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関す
るものであり、特にIII-Ｖ族系半導体レーザの組成に関
するものである。
るものであり、特にIII-Ｖ族系半導体レーザの組成に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、0.98μｍ帯の半導体レーザとして
Appl.Phys,Lett.,62(1993)1644に開示されているような
n-GaAs基板にn-InGaP クラッド層、Inx3Ga1-x3As1-y3P
y3 光導波層、GaAs1-y2Py2引張り歪障壁層、Inx1Ga1-x1
As圧縮歪量子井戸層、GaAs1-y2Py2引張り歪障壁層、In
x3Ga1-x3As1-y3Py3光導波層、p-InGaPクラッド層、p-Ga
Asキャップ層を積層してなる半導体レーザが提案されて
いる。
Appl.Phys,Lett.,62(1993)1644に開示されているような
n-GaAs基板にn-InGaP クラッド層、Inx3Ga1-x3As1-y3P
y3 光導波層、GaAs1-y2Py2引張り歪障壁層、Inx1Ga1-x1
As圧縮歪量子井戸層、GaAs1-y2Py2引張り歪障壁層、In
x3Ga1-x3As1-y3Py3光導波層、p-InGaPクラッド層、p-Ga
Asキャップ層を積層してなる半導体レーザが提案されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の構造では
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法における結晶成長に
おいて、光導波層から引張り歪障壁層、あるいはそれら
の逆の成長過程において、Ｖ族水素化物ガス（PH3、AsH
3） の切換時にP とAsの急激な置換が生じ結晶表面の状
態を不安定にしてしまうため、各層間の界面を高品質で
安定に再現性良くつくることができず、また、界面の上
に成長する結晶の品質を落としてしまうという欠点があ
る。
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法における結晶成長に
おいて、光導波層から引張り歪障壁層、あるいはそれら
の逆の成長過程において、Ｖ族水素化物ガス（PH3、AsH
3） の切換時にP とAsの急激な置換が生じ結晶表面の状
態を不安定にしてしまうため、各層間の界面を高品質で
安定に再現性良くつくることができず、また、界面の上
に成長する結晶の品質を落としてしまうという欠点があ
る。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、高出力発振下においても信頼性の高い0.9−1.1μｍ
帯の歪量子井戸型のIII-Ｖ族系半導体レーザを提供する
ことを目的とするものである。
で、高出力発振下においても信頼性の高い0.9−1.1μｍ
帯の歪量子井戸型のIII-Ｖ族系半導体レーザを提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のIII-Ｖ族系半導
体レーザは、III-Ｖ族化合物半導体であるGaAs基板上に
少なくとも第一クラッド層、第一光導波層、第一障壁
層、活性層、第二障壁層、第二光導波層および第二クラ
ッド層を順次積層させて形成するIII-Ｖ族系半導体レー
ザにおいて、前記第一および第二クラッド層と前記第一
および第二光導波層とが前記GaAs基板に格子整合する組
成からなり、前記活性層が前記GaAs基板に対して圧縮性
歪を生じる組成からなり、前記第一および第二障壁層、
前記活性層の前記圧縮性歪を補償するため引張り歪を生
じる組成からなり、前記第一光導波層と第一障壁層、お
よび第二光導波層と第二障壁層のＶ族組成比が同一であ
ることを特徴とするものである。
体レーザは、III-Ｖ族化合物半導体であるGaAs基板上に
少なくとも第一クラッド層、第一光導波層、第一障壁
層、活性層、第二障壁層、第二光導波層および第二クラ
ッド層を順次積層させて形成するIII-Ｖ族系半導体レー
ザにおいて、前記第一および第二クラッド層と前記第一
および第二光導波層とが前記GaAs基板に格子整合する組
成からなり、前記活性層が前記GaAs基板に対して圧縮性
歪を生じる組成からなり、前記第一および第二障壁層、
前記活性層の前記圧縮性歪を補償するため引張り歪を生
じる組成からなり、前記第一光導波層と第一障壁層、お
よび第二光導波層と第二障壁層のＶ族組成比が同一であ
ることを特徴とするものである。
【０００６】前記半導体レーザにおいて、前記活性層の
組成をInx1Ga1-x1As(0≦x1≦1)とし、前記第一および第
二歪障壁層をInx2Ga1-x2As1-yPy (0.00≦x2≦0.23，0.0
4≦y≦0.50)とし、前記第一および第二光導波層をInx3G
a1-x3As1-yPy(x2＜x3≦0.25)とすることが好ましい。
組成をInx1Ga1-x1As(0≦x1≦1)とし、前記第一および第
二歪障壁層をInx2Ga1-x2As1-yPy (0.00≦x2≦0.23，0.0
4≦y≦0.50)とし、前記第一および第二光導波層をInx3G
a1-x3As1-yPy(x2＜x3≦0.25)とすることが好ましい。
【０００７】
【発明の効果】本発明のIII-Ｖ族系半導体レーザでは、
引張り歪障壁層により圧縮性歪活性層の歪が補償される
ため信頼性の向上が期待できる。
引張り歪障壁層により圧縮性歪活性層の歪が補償される
ため信頼性の向上が期待できる。
【０００８】また、光導波層と引張り歪障壁層とのＶ族
組成比を同一としていることにより、ＭＯＣＶＤ法での
成長の際、光導波層と引張り歪障壁層間でＶ族水素化物
ガスの切換の必要がないために、界面での成長中断時間
を短縮することができ、界面に欠陥を発生させずにレー
ザ構造を作成することができ、また、界面および界面の
上に成長する結晶の品質を向上させることができ、結果
として素子の信頼性を向上することができる。
組成比を同一としていることにより、ＭＯＣＶＤ法での
成長の際、光導波層と引張り歪障壁層間でＶ族水素化物
ガスの切換の必要がないために、界面での成長中断時間
を短縮することができ、界面に欠陥を発生させずにレー
ザ構造を作成することができ、また、界面および界面の
上に成長する結晶の品質を向上させることができ、結果
として素子の信頼性を向上することができる。
【０００９】一般に、半導体レーザ作製時の半導体各層
の組成を決定するためには図２に示すような組成図（II
I-Ｖ族半導体混晶：コロナ出版）が用いられる。図２に
は、組成図に合わせて、等バンドギャップ線（実線）、
等格子定数線（破線）各成長温度におけるミシビリティ
ギャップ（一点鎖線）を示す。例えば、光導波層および
クラッド層はGaAs基板に格子整合する組成比、すなわち
等格子定数線0.0 ％で示される破線上の組成比をとり、
そのとり得る範囲は成長温度に依存するミシビリティギ
ャップとの関係で定められる。本発明の半導体レーザに
おいては、光導波層と引張り歪障壁層とのＶ族組成比が
同一であり、III 族組成比がx2＜x3であることから、図
２から明らかなように引張り歪障壁層のバンドギャップ
が光導波層のバンドギャップより高いものとなるため、
発光効率および発振閾値電流の温度依存性を小さくする
ことができる。
の組成を決定するためには図２に示すような組成図（II
I-Ｖ族半導体混晶：コロナ出版）が用いられる。図２に
は、組成図に合わせて、等バンドギャップ線（実線）、
等格子定数線（破線）各成長温度におけるミシビリティ
ギャップ（一点鎖線）を示す。例えば、光導波層および
クラッド層はGaAs基板に格子整合する組成比、すなわち
等格子定数線0.0 ％で示される破線上の組成比をとり、
そのとり得る範囲は成長温度に依存するミシビリティギ
ャップとの関係で定められる。本発明の半導体レーザに
おいては、光導波層と引張り歪障壁層とのＶ族組成比が
同一であり、III 族組成比がx2＜x3であることから、図
２から明らかなように引張り歪障壁層のバンドギャップ
が光導波層のバンドギャップより高いものとなるため、
発光効率および発振閾値電流の温度依存性を小さくする
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施の形態を示すもの
である。III 族原料となる有機金属として、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を用い、Ｖ族原料となる水素化物ガスとしてAsH3、
PH3 を用いるＭＯＣＶＤ装置によりn-GaAs 基板２上
に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4クラッド層３(0≦x4≦1, 0
≦y4≦1)、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層４(x2≦x3≦0.2
5, 0.04≦y≦0.50)、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
５(x2≦x3≦0.25) 、Inx1Ga1-x1As圧縮歪量子井戸活性
層６(0≦x1≦1)、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
７、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層８、p-Inx4Ga1-x4As
1-y4Py4 クラッド層９、p-GaAsコンタクト層10を順次成
長させる。なお、組成の範囲は図２の組成図を用い、70
0 ℃で成長する際のミシビリティギャップを考慮して定
めている。
である。III 族原料となる有機金属として、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を用い、Ｖ族原料となる水素化物ガスとしてAsH3、
PH3 を用いるＭＯＣＶＤ装置によりn-GaAs 基板２上
に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4クラッド層３(0≦x4≦1, 0
≦y4≦1)、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層４(x2≦x3≦0.2
5, 0.04≦y≦0.50)、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
５(x2≦x3≦0.25) 、Inx1Ga1-x1As圧縮歪量子井戸活性
層６(0≦x1≦1)、Inx2Ga1-x2As1-yPy引張り歪障壁層
７、Inx3Ga1-x3As1-yPy光導波層８、p-Inx4Ga1-x4As
1-y4Py4 クラッド層９、p-GaAsコンタクト層10を順次成
長させる。なお、組成の範囲は図２の組成図を用い、70
0 ℃で成長する際のミシビリティギャップを考慮して定
めている。
【００１２】クラッド層３、９および光導波層４、８は
GaAs基板２に格子整合する組成とする。量子井戸活性層
６の歪を補償する引張り歪障壁層５、７の厚みは結晶成
長中に転位等の欠陥を発生させない厚みに設定し、引張
り歪障壁層５、７の歪量は、活性層６を挟む２層で量子
井戸活性層６の圧縮歪を補償するように設定する。この
際、光導波層と引張り歪障壁層でＶ族のAs、P の組成が
同じであるから、ＭＯＣＶＤ成長においてそれぞれの原
料となるAsH3、PH3 のＶ族原料を切り換える必要がない
ために、安定に各へテロ界面を形成することが可能とな
る。
GaAs基板２に格子整合する組成とする。量子井戸活性層
６の歪を補償する引張り歪障壁層５、７の厚みは結晶成
長中に転位等の欠陥を発生させない厚みに設定し、引張
り歪障壁層５、７の歪量は、活性層６を挟む２層で量子
井戸活性層６の圧縮歪を補償するように設定する。この
際、光導波層と引張り歪障壁層でＶ族のAs、P の組成が
同じであるから、ＭＯＣＶＤ成長においてそれぞれの原
料となるAsH3、PH3 のＶ族原料を切り換える必要がない
ために、安定に各へテロ界面を形成することが可能とな
る。
【００１３】その後に基板２とコンタクト層10とのそれ
ぞれに金属電極１、11を形成して半導体レーザを完成す
る。
ぞれに金属電極１、11を形成して半導体レーザを完成す
る。
【００１４】上記実施の形態では、単純なダブルヘテロ
構造の形成のみ記載しているが、これらの構成に通常の
フォトリソグラフィーやエッチングによる加工を行い屈
折率導波機構付き半導体レーザ、回折格子付きの半導体
レーザや光集積回路の作製にも用いることが可能であ
る。
構造の形成のみ記載しているが、これらの構成に通常の
フォトリソグラフィーやエッチングによる加工を行い屈
折率導波機構付き半導体レーザ、回折格子付きの半導体
レーザや光集積回路の作製にも用いることが可能であ
る。
【００１５】上記実施の形態では特に量子井戸が単一
で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構
造を示したが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数とする
ＭＱＷであってもよい。
で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構
造を示したが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数とする
ＭＱＷであってもよい。
【００１６】また、発振する波長帯に関しては、前記In
x1Ga1-x1As活性層により、900nm ＜λ＜1100nmの範囲ま
での制御が可能である。
x1Ga1-x1As活性層により、900nm ＜λ＜1100nmの範囲ま
での制御が可能である。
【００１７】また、クラッド層の組成はGaAsに格子整合
するInGaP あるいはAlGaAsでもよい。なお、成長法とし
て、固体あるいはガスを原料とする分子線エピタキシャ
ル成長法を用いてもよい。
するInGaP あるいはAlGaAsでもよい。なお、成長法とし
て、固体あるいはガスを原料とする分子線エピタキシャ
ル成長法を用いてもよい。
【図１】本発明の半導体レーザ素子断面概略図
１ ｎ側電極 ２ n-GaAs基板 ３ n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4 クラッド層 ４ Inx3Ga1-x3As1-yPy 光導波層 ５ Inx2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層 ６ Inx1Ga1-x1As1-yPy 圧縮歪量子井戸活性層 ７ Inx2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層 ８ Inx3Ga1-x3As1-yPy 光導波層 ９ p-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4 クラッド層 10 p-GaAs コンタクト層 11 ｐ側電極
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザ素子断面概略図
【図２】半導体原料の組成図
【符号の説明】 １ ｎ側電極 ２ n-GaAs基板 ３ n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4 クラッド層 ４ Inx3Ga1-x3As1-yPy 光導波層 ５ Inx2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層 ６ Inx1Ga1-x1As1-yPy 圧縮歪量子井戸活性層 ７ Inx2Ga1-x2As1-yPy 引張り歪障壁層 ８ Inx3Ga1-x3As1-yPy 光導波層 ９ p-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4 クラッド層 10 p-GaAs コンタクト層 11 ｐ側電極
Claims (2)
- 【請求項１】 III-Ｖ族化合物半導体であるGaAs基板上
に少なくとも第一クラッド層、第一光導波層、第一障壁
層、活性層、第二障壁層、第二光導波層および第二クラ
ッド層を順次積層させて形成するIII-Ｖ族系半導体レー
ザにおいて、 前記第一および第二クラッド層と前記第一および第二光
導波層とが前記GaAs基板に格子整合する組成からなり、 前記活性層が前記GaAs基板に対して圧縮性歪を生じる組
成からなり、 前記第一および第二障壁層、前記活性層の前記圧縮性歪
を補償するため引張り歪を生じる組成からなり、 前記第一光導波層と第一障壁層、および第二光導波層と
第二障壁層のＶ族組成比が同一であることを特徴とする
III-Ｖ族系半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記活性層の組成をInx1Ga1-x1As(0≦x1
≦1)とし、前記第一および第二歪障壁層をInx2Ga1-x2As
1-yPy(0.00≦x2≦0.23，0.04≦y≦0.50)とし、前記第一
および第二光導波層をInx3Ga1-x3As1-yPy(x2＜x3≦0.2
5) とすることを特徴とする請求項１記載のIII-Ｖ族系
半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15569196A JPH104237A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体レーザ |
| DE69725783T DE69725783T2 (de) | 1996-06-17 | 1997-06-16 | Halbleiterlaser |
| EP97109778A EP0814548B1 (en) | 1996-06-17 | 1997-06-16 | Semiconductor laser |
| US08/877,958 US6028874A (en) | 1996-06-17 | 1997-06-17 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15569196A JPH104237A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104237A true JPH104237A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15611443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15569196A Pending JPH104237A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104237A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6813299B2 (en) | 2002-01-15 | 2004-11-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and optical disk reproducing and recording apparatus |
| US6885085B2 (en) | 2002-01-28 | 2005-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US7123641B2 (en) | 2003-03-26 | 2006-10-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and optical disc unit |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP15569196A patent/JPH104237A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6813299B2 (en) | 2002-01-15 | 2004-11-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and optical disk reproducing and recording apparatus |
| US6885085B2 (en) | 2002-01-28 | 2005-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US7123641B2 (en) | 2003-03-26 | 2006-10-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and optical disc unit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050524 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050531 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050801 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051206 |