JPH11112096A - Semiconductor laser device, and optical communication system using the same - Google Patents

Semiconductor laser device, and optical communication system using the same

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Publication number
JPH11112096A
JPH11112096A JP10091219A JP9121998A JPH11112096A JP H11112096 A JPH11112096 A JP H11112096A JP 10091219 A JP10091219 A JP 10091219A JP 9121998 A JP9121998 A JP 9121998A JP H11112096 A JPH11112096 A JP H11112096A
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JP
Japan
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layer
substrate
semiconductor laser
laser device
active layer
Prior art date
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Application number
JP10091219A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kito
雅弘 鬼頭
Masato Ishino
正人 石野
Yasushi Matsui
康 松井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to EP98114940A priority patent/EP0896406B1/en
Priority to DE69834780T priority patent/DE69834780T2/en
Priority to US09/130,311 priority patent/US6256331B1/en
Publication of JPH11112096A publication Critical patent/JPH11112096A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To get a low-threshold current and a high slope efficiency property, covering a wide temperature range, by making an active layer include a layer whose lattice conforms to that of a GaAs substrate and which has specified components. SOLUTION: A buffer layer 2, a clad layer 3, a light shut-in layer 4, an active layer 5, a light shut-in layer 6, a clad layer 7, and a contact layer 8 are made in order on an n-type GaAs substrate 1. The active layer 5 is made, including an InNx ASy P1-x-y (0<x<1, 0<=y<1) layer whose lattice conforms to that of a GaAs substrate 1, and has such well structure that a pair of GaAs barrier layers 11 catch an InNAsP well layer 12. The oscillatory wavelength of the laser is set with the composition ratio and the thickness of the InNAsP well layer 12. The band offset between the GaAs barrier layer 11 and the side of the conductive band of the InNAsP well layer 12 can be made large, and the deterioration of properties is prevented, performing the shut in of electrons to the rise of ambient temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用光源に適
した半導体レーザ装置およびこれを用いた光通信システ
ムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for a light source for optical communication and an optical communication system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信用の光源に用いられてきた
半導体レーザ装置には、基板としてInP基板を採用
し、活性層の材料としてはInGaAsP混晶を用いて
きた。これは、InGaAsP混晶が光ファイバの低損
失帯である1.3μm帯並びに1.55μm帯にバンド
ギャップエネルギーを持つためである。
2. Description of the Related Art Conventionally, an InP substrate has been used as a substrate in a semiconductor laser device used as a light source for optical communication, and an InGaAsP mixed crystal has been used as a material for an active layer. This is because the InGaAsP mixed crystal has band gap energies in the 1.3 μm band and the 1.55 μm band which are low loss bands of the optical fiber.

【0003】光通信用半導体レーザ装置の従来例を図1
0に示す。
FIG. 1 shows a conventional example of a semiconductor laser device for optical communication.
0 is shown.

【0004】図10の半導体レーザ装置は、n型InP
基板101と、基板101上に設けられたメサ状積層構
造とを具備している。このメサ状積層構造は、n型In
GaAsP光閉じ込め層102、InGaAsP活性層
103およびp型InPクラッド層104を含んでい
る。メサ状積層構造の両側には、p型InP電流ブロッ
ク層105およびn型InP電流ブロック層106が埋
め込まれている。これらの電流ブロック層とメサ状積層
構造を覆うようにp型InP埋め込み層107およびp
型InGaAsPコンタクト層108が設けられてい
る。p型InGaAsPコンタクト層108の上には、
ストライプ状の開口部を持つ絶縁膜109が堆積されて
おり、その上にAn/Zn電極110およびTi/Au電
極111が設けられている。基板101の裏面にはAu
/Sn電極112が設けられている。
The semiconductor laser device shown in FIG. 10 is an n-type InP
The substrate includes a substrate 101 and a mesa-shaped laminated structure provided on the substrate 101. This mesa-like laminated structure has an n-type In
It includes a GaAsP light confinement layer 102, an InGaAsP active layer 103, and a p-type InP cladding layer 104. A p-type InP current block layer 105 and an n-type InP current block layer 106 are buried on both sides of the mesa-shaped laminated structure. The p-type InP buried layers 107 and p
A type InGaAsP contact layer 108 is provided. On the p-type InGaAsP contact layer 108,
An insulating film 109 having a stripe-shaped opening is deposited, and an An / Zn electrode 110 and a Ti / Au electrode 111 are provided thereon. Au on the back surface of the substrate 101
/ Sn electrode 112 is provided.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図10に示すようなI
nGaAsP/InP系の半導体レーザ装置は、周囲温
度の変化に対してしきい値電流および発光効率が大きく
変化するという問題点を有していた。このため、ペルチ
ェ素子などによって半導体レーザ装置の温度を一定に保
つなどの対応措置が採られてきた。しかしながら、この
ことはレーザモジュールの価格を上げる要因の一つにな
っていた。
SUMMARY OF THE INVENTION As shown in FIG.
The nGaAsP / InP-based semiconductor laser device has a problem that the threshold current and the luminous efficiency greatly change with the change of the ambient temperature. For this reason, countermeasures such as keeping the temperature of the semiconductor laser device constant by using a Peltier element or the like have been taken. However, this has been one of the factors that increase the price of the laser module.

【0006】InGaAsP/InP系の半導体レーザ
装置の特性が周囲温度の変化に対して大きく変化する理
由には、伝導帯側のバンドオフセット(ΔEc)が非常
に小さいことが挙げられる。これを図11(a)から
(c)を用いて説明する。
The reason why the characteristics of an InGaAsP / InP-based semiconductor laser device change greatly with changes in ambient temperature is that the band offset (ΔEc) on the conduction band side is very small. This will be described with reference to FIGS.

【0007】図11(a)および(b)は活性層が障壁
層と井戸層からなる量子井戸構造を持つ場合を示してい
る。障壁層と井戸層のΔEcが約100meVと小さい
場合、低温では図11(a)に示すように、電子は発光
領域である井戸層内に十分に閉じ込められるが、周囲温
度が上昇すると、図11(b)に示すように、熱エネル
ギーによって電子が発光領域である井戸層から容易にオ
ーバーフローし、発光に寄与しなくなる。このため、図
11(c)に示すようにしきい値電流は増大し、スロー
プ効率が低下する。
FIGS. 11A and 11B show a case where the active layer has a quantum well structure including a barrier layer and a well layer. When ΔEc of the barrier layer and the well layer is as small as about 100 meV, as shown in FIG. 11A, electrons are sufficiently confined in the well layer which is a light emitting region at a low temperature, but when the ambient temperature rises, FIG. As shown in (b), electrons easily overflow from the well layer which is a light emitting region due to thermal energy, and do not contribute to light emission. Therefore, as shown in FIG. 11C, the threshold current increases, and the slope efficiency decreases.

【0008】InGaAsP/InP系の半導体レーザ
装置ではΔEcが約100meVであり、AlGaAs
/GaAs系の半導体レーザ装置ではΔEcが200〜
300meVあるのに対して非常に小さくなっている。
In an InGaAsP / InP-based semiconductor laser device, ΔEc is about 100 meV and AlGaAs
ΔEc is 200 to 200 / GaAs semiconductor laser device
Although it is 300 meV, it is very small.

【0009】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であって、その主な目的は、広い温度範囲にわたって低
しきい値電流および高スロープ効率特性を有する半導体
レーザ装置およびこれを含む光通信システムを提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a semiconductor laser device having a low threshold current and a high slope efficiency over a wide temperature range, and an optical communication system including the same. Is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、GaAs基板、GaP基板またはS
i基板に格子整合するInNxAsy1-x-y(0<x<
1、0≦y<1)層を活性層に用い、それによって、光
通信用の波長帯域で発振し、かつ、ΔEcを200me
V以上とする構成を実現している。
In order to achieve the above object, the present invention provides a GaAs substrate, a GaP substrate, or a GaAs substrate.
InN lattice-matched to i board x As y P 1-xy ( 0 <x <
1, 0 ≦ y <1) layer is used for the active layer, thereby oscillating in the wavelength band for optical communication and ΔEc of 200 me
V or more is realized.

【0011】本発明の第1の半導体レーザ装置は、請求
項1に記載されるように、GaAs基板と前記GaAs
基板上に形成された積層構造とを具備する半導体レーザ
装置であって、前記積層構造は発光のための活性層を含
んでおり、前記活性層は、前記GaAs基板に格子整合
するInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層
を含んでいる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: a GaAs substrate;
A semiconductor laser device comprising a laminated structure formed on a substrate, the laminated structure includes an active layer for light emission, the active layer, InN x As y that is lattice matched to the GaAs substrate P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layers are included.

【0012】これにより、GaAs基板を用いた長距離
光通信用(バンドギャップエネルギーが1.1〜1.6
μm帯)の半導体レーザが実現できる。これは、GaA
s基板に格子整合するInNxAsy1-x-y(0<x<
1、0≦y<1)層のバンドギャップエネルギーがボー
イング効果によって減少し、1.1〜1.6μm帯のレ
ーザ発振に最適な値を示すためである。また、ボーイン
グ効果によるInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y
<1)層の伝導帯レベルの低下が価電子帯レベルの低下
よりも顕著なため、前記積層構造内において、ΔEcを
200meV以上に増加させることが可能となる。その
結果、環境温度や半導体レーザ装置自身の温度の上昇に
よってキャリアのエネルギーが増加しても、活性層から
あふれ出るキャリア数の上昇は抑制され、温度特性に優
れた性能を発揮する。
[0012] Thereby, for long-distance optical communication using a GaAs substrate (band gap energy is 1.1 to 1.6).
(μm band) semiconductor laser can be realized. This is GaA
InN lattice-matched to s substrate x As y P 1-xy ( 0 <x <
This is because the band gap energy of the 1,0 ≦ y <1) layer is reduced due to the bowing effect and exhibits an optimum value for laser oscillation in the 1.1 to 1.6 μm band. Further, InN x As y P 1- xy (0 by Boeing effect <x <1,0 ≦ y
<1) Since the decrease in the conduction band level of the layer is more remarkable than the decrease in the valence band level, ΔEc can be increased to 200 meV or more in the laminated structure. As a result, even if the energy of carriers increases due to an increase in environmental temperature or the temperature of the semiconductor laser device itself, an increase in the number of carriers overflowing from the active layer is suppressed, and performance with excellent temperature characteristics is exhibited.

【0013】請求項2に記載されるように、請求項1に
おいて、前記活性層は、井戸層および障壁層で構成され
る量子井戸構造を有しており、前記井戸層が前記InN
xAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層から形成さ
れていることが好ましい。
According to a second aspect, in the first aspect, the active layer has a quantum well structure composed of a well layer and a barrier layer, and the well layer is formed of the InN.
It is preferably formed from x As y P 1-xy ( 0 <x <1,0 ≦ y <1) layer.

【0014】これにより、井戸層内のキャリアは量子力
学的な波動として振る舞い、より少ない注入電流でレー
ザ発信を達成することができる。
Thus, carriers in the well layer behave as quantum mechanical waves, and laser emission can be achieved with a smaller injection current.

【0015】請求項3に記載されるように、請求項2に
おいて、前記障壁層は、AlGaInP、AlGaA
s、GaAs、InGaAsPおよびInGaPからな
る群から選択されたいずれかの材料から形成されてもよ
い。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the barrier layer is made of AlGaInP, AlGaAs.
It may be formed of any material selected from the group consisting of s, GaAs, InGaAsP, and InGaP.

【0016】請求項4に記載されるように、請求項1に
おいて、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置する
前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層の上
方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド層お
よびコンタクト層とを更に含んでおり、前記コンタクト
層の上には前記コンタクト層に対してストライプ状領域
において接触する電極が配置されてもよい。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the laminated structure is located above the active layer, and has a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer. The semiconductor device may further include a conductive type clad layer and a contact layer different from the substrate, and an electrode that is in contact with the contact layer in a stripe-shaped region may be disposed on the contact layer.

【0017】これにより、注入電流がストライプ状領域
に狭窄され、キャリアの横方向閉じこめが実現する。
As a result, the injection current is confined in the stripe-shaped region, and the lateral confinement of the carrier is realized.

【0018】請求項5に記載されるように、請求項4に
おいて、前記積層構造のうち、前記基板とは異なる伝導
型の前記クラッド層および前記コンタクト層を含む部分
はリッジ状に加工されていてもよい。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, in the laminated structure, a portion including the cladding layer and the contact layer having a conductivity type different from that of the substrate is processed into a ridge shape. Is also good.

【0019】これにより、リッジ部分とその両側の部分
との間において、実効屈折率が横方向に変化し、光の横
方向閉じこめが実現する。
As a result, the effective refractive index changes in the lateral direction between the ridge portion and the portions on both sides of the ridge portion, thereby realizing lateral confinement of light.

【0020】請求項6に記載されるように、請求項1に
おいて、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置する
前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層の上
方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド層と
を更に含んでおり、前記基板とは異なる伝導型のクラッ
ド層はリッジ状部分を有しており、前記リッジ状部分の
両側には、前記基板と同じ伝導型の電流ブロック層が配
置され、前記電流ブロック層の上には、前記基板とは異
なる伝導型の埋め込み層が配置されている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the laminated structure is located above the active layer, and a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer. The substrate further includes a cladding layer of a conductivity type different from that of the substrate, wherein the cladding layer of a conductivity type different from the substrate has a ridge portion, and on both sides of the ridge portion, the same as the substrate. A conduction type current block layer is disposed, and a conduction type buried layer different from the substrate is disposed on the current block layer.

【0021】これにより、キャリアおよび光の閉じこめ
が実現し、電流ブロック層の働きで無効電流が低減す
る。
As a result, confinement of carriers and light is realized, and the reactive current is reduced by the function of the current blocking layer.

【0022】請求項7に記載されるように、請求項4か
ら6において、前記クラッド層は、GaAs、AlGa
As、InGaPおよびInGaAsPからなる群から
選択されたいずれかの材料から形成されていてもよい。
According to a seventh aspect, in the fourth aspect, the cladding layer is made of GaAs, AlGa.
It may be formed of any material selected from the group consisting of As, InGaP, and InGaAsP.

【0023】請求項8に記載されるように、請求項6に
おいて、前記クラッド層、電流ブロック層および前記埋
め込み層は、GaAs、AlGaAs、InGaP、I
nGaAsPからなる群から選択されたいずれかの材料
から形成されていてもよい。
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect, the cladding layer, the current blocking layer and the buried layer are formed of GaAs, AlGaAs, InGaP,
It may be formed from any material selected from the group consisting of nGaAsP.

【0024】請求項9に記載されるように、請求項1に
おいて、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置する
前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層の上
方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド層と
を備えており、前記基板とは異なる伝導型のクラッド層
の上方に配置された、前記基板と同じ伝導型の電流ブロ
ック層と、前記電流ブロック層の上部に配置された前記
基板とは異なる伝導型の埋め込み層とを更に具備し、前
記埋め込み層の一部がストライプ状領域において前記基
板とは異なる伝導型のクラッド層と接触していてもよ
い。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect, the laminated structure is located above the active layer and the same conductive type clad layer as the substrate located below the active layer. The substrate comprises a cladding layer of a different conductivity type, and is disposed above the cladding layer of a different conductivity type from the substrate, a current blocking layer of the same conductivity type as the substrate, The semiconductor device may further include a buried layer of a conductivity type different from that of the substrate disposed above, and a part of the buried layer may be in contact with a cladding layer of a conductivity type different from the substrate in the stripe-shaped region.

【0025】これにより、キャリアおよび光の閉じこめ
が実現し、電流ブロック層の働きで無効電流が低減す
る。
As a result, the confinement of carriers and light is realized, and the reactive current is reduced by the function of the current blocking layer.

【0026】請求項10に記載されるように、請求項9
において、前記クラッド層、前記電流ブロック層および
前記埋め込み層がGaAs、AlGaAs、InGaP
およびInGaAsPからなる群から選択されたいずれ
かの材料から形成されていてもよい。
As described in claim 10, claim 9
In the above, the cladding layer, the current blocking layer, and the buried layer are made of GaAs, AlGaAs, InGaP.
And InGaAsP may be formed of any material selected from the group consisting of InGaAsP and InGaAsP.

【0027】請求項11に記載されるように、請求項1
において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置す
る前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層の
上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド層
およびコンタクト層とを備えており、前記GaAs基板
の一部と、前記クラッド層および前記活性層とを含む部
分がメサに加工されており、前記メサの両側が前記基板
と異なる伝導型の第1電流ブロック層と前記基板と同じ
伝導型の第2電流ブロック層とで埋め込まれ、前記第2
電流ブロック層の上部に前記基板とは異なる伝導型の埋
め込み層が配置されていてもよい。
[0027] As described in claim 11, claim 1
In, the laminated structure comprises a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer A portion including the GaAs substrate, a portion including the cladding layer and the active layer, is processed into a mesa, and both sides of the mesa are different from the substrate in a conductivity type first current blocking layer and the substrate. And a second current blocking layer of the same conductivity type as
A buried layer of a conductivity type different from that of the substrate may be disposed above the current blocking layer.

【0028】これにより、異なる伝導型の2層の電流ブ
ロック層がメサへ注入電流を狭窄し、キャリアおよび光
の閉じこめを効率よく実現し、無効電流が低減する。
As a result, the two current blocking layers of different conductivity types narrow the injection current into the mesa, efficiently realize the confinement of carriers and light, and reduce the reactive current.

【0029】請求項12に記載されるように、請求項1
1において、前記クラッド層、前記電流ブロック層およ
び前記埋め込み層がGaAs、AlGaAs、InGa
P、およびInGaAsPからなる群から選択されたい
ずれかの材料か形成されていてもよい。
As set forth in claim 12, claim 1
1, the cladding layer, the current blocking layer and the burying layer are made of GaAs, AlGaAs, InGa.
It may be formed of any material selected from the group consisting of P and InGaAsP.

【0030】請求項13に記載されるように、請求項1
において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置す
る前記基板と同じ伝導型の半導体多層膜鏡と、前記活性
層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型の半導体
多層膜鏡とを含んでおり、前記一対の半導体積層構造は
垂直共振器を構成しており、前記共振器内で生成された
レーザ光は前記基板に垂直な方向に取り出されてもよ
い。
[0030] As described in claim 13, claim 1
In the laminated structure, a semiconductor multilayer mirror of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a semiconductor multilayer mirror of a different conductivity type from the substrate located above the active layer The pair of semiconductor stacked structures may constitute a vertical resonator, and the laser light generated in the resonator may be extracted in a direction perpendicular to the substrate.

【0031】これにより、光通信に適した波長帯のレー
ザ光を放射する面発光型の半導体レーザが実現する。
As a result, a surface-emitting type semiconductor laser that emits laser light in a wavelength band suitable for optical communication is realized.

【0032】請求項14に記載されるように、請求項1
3において、前記一対の半導体多層膜鏡の少なくとも一
方がAlAsとGaAsの積層構造を有していてもよ
い。
As set forth in claim 14, claim 1
In 3, the at least one of the pair of semiconductor multilayer mirrors may have a stacked structure of AlAs and GaAs.

【0033】これにより、高反射率多層膜ミラーをGa
As基板上に成長することが可能となり、高性能の面発
光レーザを提供することができる。
As a result, the high-reflectivity multilayer mirror can be replaced with Ga
It is possible to grow on an As substrate, and a high performance surface emitting laser can be provided.

【0034】請求項15に記載されるように、請求項1
3において、前記一対の半導体多層膜鏡の少なくとも一
方がAlGaAsとGaAsの積層構造を有していても
よい。
As set forth in claim 15, claim 1
In 3, the at least one of the pair of semiconductor multilayer mirrors may have a stacked structure of AlGaAs and GaAs.

【0035】本発明の他の半導体レーザ装置は、請求項
16に記載されるように、GaP基板と前記GaP基板
上に形成された積層構造とを具備する半導体レーザ装置
であって、前記積層構造は発光のための活性層を含んで
おり、前記活性層は、前記GaP基板に格子整合するI
nNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含ん
でいる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device including a GaP substrate and a laminated structure formed on the GaP substrate, wherein the laminated structure is Includes an active layer for light emission, wherein the active layer has an I.sub.
nN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦ y <1) containing the layer.

【0036】これにより、GaP基板を用いた長距離光
通信用(バンドギャップエネルギーが1.1〜1.6μ
m帯)の半導体レーザが実現する。これは、GaP基板
に格子整合するInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦
y<1)層のバンドギャップエネルギーがボーイング効
果によって減少し、1.1〜1.6μm帯のレーザ発振
に最適な値を示すためである。また、ボーイング効果に
よるInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層
の伝導帯レベルの低下が価電子帯レベルの低下よりも顕
著なため、前記積層構造内において、ΔEcを200m
eV以上に増加することができる。GaPの格子定数は
GaAsの格子定数よりも小さく、よりバンドギャップ
エネルギーの大きな材料を用いることを可能ならしめ
る。バンドギャップエネルギーの大きな材料でInNx
Asy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)から形成されて
いる層を挟み込めば、更にΔEcを大きくすることがで
きる。
Thus, for long-distance optical communication using a GaP substrate (band gap energy of 1.1 to 1.6 μm).
m band) semiconductor laser is realized. This, InN x As y P 1- xy (0 lattice-matched to GaP substrate <x <1, 0 ≦
This is because the band gap energy of the y <1) layer is reduced due to the bowing effect and exhibits an optimum value for laser oscillation in the 1.1 to 1.6 μm band. Further, InN by bowing effect x As y P 1-xy order (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer decrease in the conduction band level marked than the decrease of the valence band level of said laminated structure in At 200 m
It can be increased to eV or more. The lattice constant of GaP is smaller than the lattice constant of GaAs, making it possible to use a material having a higher band gap energy. InN x x
If a layer formed of As y P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) is interposed, ΔEc can be further increased.

【0037】請求項17に記載されるように、請求項1
6において、前記活性層は、井戸層および障壁層で構成
される量子井戸構造を有しており、前記井戸層が前記I
nNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層から形
成されていることが好ましい。
As described in claim 17, claim 1
6, the active layer has a quantum well structure composed of a well layer and a barrier layer, and the well layer is
nN x As y P 1-xy which is preferably formed from a (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer.

【0038】これにより、井戸層内のキャリアは量子力
学的な波動として振る舞い、より少ない注入電流でレー
ザ発信を達成することができる。
As a result, carriers in the well layer behave as quantum mechanical waves, and laser emission can be achieved with a smaller injection current.

【0039】請求項18に記載されるように、請求項1
7において、前記障壁層は、GaNx'Asy'1-x'-y
(0<x’<1、0≦y’<1)から形成されていてもよ
い。
As described in claim 18, claim 1
7, the barrier layer is made of GaN x ' Asy ' P 1-x'-y '
(0 <x ′ <1, 0 ≦ y ′ <1).

【0040】請求項19に記載されるように、請求項1
6において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置
する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層
の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド
層およびコンタクト層とを更に含んでおり、前記コンタ
クト層の上には前記コンタクト層に対してストライプ状
領域において接触する電極が配置されていてもよい。
As described in claim 19, claim 1
6, the laminated structure includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer. Further, an electrode may be disposed on the contact layer, the electrode being in contact with the contact layer in a stripe-shaped region.

【0041】これにより、注入電流がストライプ状領域
に狭窄され、キャリアの横方向閉じこめが実現する。
As a result, the injected current is confined in the stripe region, and the lateral confinement of carriers is realized.

【0042】請求項20に記載されるように、請求項1
9において、前記積層構造のうち、前記基板とは異なる
伝導型の前記クラッド層および前記コンタクト層を含む
部分はリッジ状に加工されていてもよい。
As set forth in claim 20, claim 1
In 9, the portion including the cladding layer and the contact layer of a conductivity type different from that of the substrate in the laminated structure may be processed into a ridge shape.

【0043】これにより、リッジ部分とその両側の部分
との間において、実効屈折率が横方向に変化し、光の横
方向閉じこめが実現する。
As a result, the effective refractive index changes in the horizontal direction between the ridge portion and the portions on both sides of the ridge portion, and the light is confined in the horizontal direction.

【0044】請求項21に記載されるように、請求項1
6において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置
する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層
の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド
層とを更に含んでおり、前記基板とは異なる伝導型のク
ラッド層はリッジ状部分を有しており、前記リッジ状部
分の両側には、前記基板と同じ伝導型の電流ブロック層
が配置され、前記電流ブロック層の上には、前記基板と
は異なる伝導型の埋め込み層が配置されていてもよい。
As described in claim 21, claim 1 is
In 6, the stacked structure further includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer of a different conductivity type from the substrate located above the active layer. The cladding layer of a conductivity type different from the substrate has a ridge-like portion, and a current block layer of the same conductivity type as the substrate is disposed on both sides of the ridge-like portion. A buried layer of a conductivity type different from that of the substrate may be disposed thereon.

【0045】これにより、キャリアおよび光の閉じこめ
が実現し、電流ブロック層の働きで無効電流が低減す
る。
As a result, the confinement of carriers and light is realized, and the reactive current is reduced by the function of the current blocking layer.

【0046】請求項22に記載されるように、請求項1
9から20において、前記クラッド層は、GaPから形
成されていもよい。
As set forth in claim 22, claim 1
In 9 to 20, the cladding layer may be formed of GaP.

【0047】請求項23に記載されるように、請求項2
1において、前記クラッド層、電流ブロック層および前
記埋め込み層はGaPから形成されていもよい。
As described in claim 23, claim 2
In 1, the cladding layer, the current blocking layer and the buried layer may be formed of GaP.

【0048】請求項24に記載されるように、請求項1
6において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置
する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層
の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド
層とを備えており、前記基板とは異なる伝導型のクラッ
ド層の上方に配置されれた、前記基板と同じ伝導型の電
流ブロック層と、前記電流ブロック層の上部に配置され
た前記基板とは異なる伝導型の埋め込み層とを更に具備
し、前記埋め込み層の一部がストライプ状領域において
前記基板とは異なる伝導型のクラッド層と接触していて
もよい。
As set forth in claim 24, claim 1
6, the laminated structure includes a cladding layer of the same conductivity type as that of the substrate located below the active layer, and a cladding layer of a conductivity type different from that of the substrate located above the active layer. A current blocking layer of the same conductivity type as the substrate, which is disposed above a cladding layer of a conductivity type different from the substrate, and a buried layer of a conductivity type different from the substrate disposed above the current blocking layer. A part of the buried layer may be in contact with the conductive type cladding layer different from the substrate in the stripe-shaped region.

【0049】請求項25に記載されるように、請求項2
4において、前記クラッド層、前記電流ブロック層およ
び前記埋め込み層はGaPから形成されていてもよい。
As described in claim 25, claim 2
In 4, the cladding layer, the current blocking layer, and the buried layer may be formed of GaP.

【0050】請求項26に記載されるように、請求項1
6において、前記積層構造は、前記活性層の下方に位置
する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性層
の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッド
層およびコンタクト層とを備えており、前記GaP基
板、前記クラッド層、前記活性層を含む積層構造がメサ
状に加工されており、前記メサの両側が前記基板と異な
る伝導型の第1電流ブロック層と前記基板と同じ伝導型
の第2電流ブロック層とで埋め込まれ、前記第2電流ブ
ロック層の上部に前記基板とは異なる伝導型の埋め込み
層が配置されていてもよい。
As set forth in claim 26, claim 1
6, the laminated structure includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer. A lamination structure including the GaP substrate, the cladding layer, and the active layer is processed into a mesa shape, and both sides of the mesa are the same as the first current blocking layer of a conductivity type different from the substrate and the substrate. A buried layer of a conductivity type different from the substrate may be disposed on the second current blocking layer, the buried layer being embedded with the second current blocking layer of the conductivity type.

【0051】これにより、異なる伝導型の2層の電流ブ
ロック層がメサへ注入電流を狭窄し、キャリアおよび光
の閉じこめを効率よく実現し、無効電流が低減する。
As a result, the two current blocking layers of different conductivity types narrow the injection current into the mesa, efficiently realize the confinement of carriers and light, and reduce the reactive current.

【0052】請求項27に記載されるように、請求項2
6において、前記クラッド層、前記電流ブロック層およ
び前記埋め込み層がGaPから形成されていてもよい。
As set forth in claim 27, claim 2
In 6, the cladding layer, the current blocking layer, and the buried layer may be formed of GaP.

【0053】本発明の更に他の半導体レーザ装置は、請
求項28に記載されているように、Si基板と前記Si
基板上に形成された積層構造とを具備する半導体レーザ
装置であって、前記積層構造は発光のための活性層を含
んでおり、前記活性層は、前記Si基板に格子整合する
InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含
んでいる。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: an Si substrate;
A semiconductor laser device comprising a laminated structure formed on a substrate, the laminated structure includes an active layer for light emission, the active layer, InN x As y lattice-matched to the Si substrate P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layers are included.

【0054】これにより、Si基板を用いた長距離光通
信用(バンドギャップエネルギーが1.1〜1.6μm
帯)の半導体レーザが実現できる。これは、Si基板に
格子整合するInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y
<1)層のバンドギャップエネルギーがボーイング効果
によって減少し、1.1〜1.6μm帯のレーザ発振に
最適な値を示すためである。また、ボーイング効果によ
るInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層の
伝導帯レベルの低下が価電子帯レベルの低下よりも顕著
なため、前記積層構造内において、ΔEcを200me
V以上に増加させることが可能となる。その結果、環境
温度や半導体レーザ装置自身の温度の上昇によってキャ
リアのエネルギーが増加しても、活性層からあふれ出る
キャリア数の上昇は抑制され、温度特性に優れた性能を
発揮する。
Thus, for long-distance optical communication using a Si substrate (band gap energy of 1.1 to 1.6 μm
Band) semiconductor laser can be realized. This, InN x As y P 1- xy (0 lattice-matched to Si substrate <x <1,0 ≦ y
<1) This is because the band gap energy of the layer is reduced due to the bowing effect and exhibits an optimum value for laser oscillation in the 1.1 to 1.6 μm band. Further, InN by bowing effect x As y P 1-xy order (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer decrease in the conduction band level marked than the decrease of the valence band level of said laminated structure in , The ΔEc is 200me
V or more. As a result, even if the energy of carriers increases due to an increase in environmental temperature or the temperature of the semiconductor laser device itself, an increase in the number of carriers overflowing from the active layer is suppressed, and performance with excellent temperature characteristics is exhibited.

【0055】特に、Si基板を用いていることにより、
トランジスタ等の半導体集積回路要素とともに、単一の
基板上に半導体レーザ装置を集積することが可能とな
る。
In particular, by using the Si substrate,
A semiconductor laser device can be integrated on a single substrate together with a semiconductor integrated circuit element such as a transistor.

【0056】請求項29に記載されるように、請求項2
8において、前記活性層は、井戸層および障壁層で構成
される量子井戸構造を有しており、前記井戸層が前記I
nNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層である
ことが好ましい。これにより、井戸層内のキャリアは量
子力学的な波動として振る舞い、より少ない注入電流で
レーザ発信を達成することができる。
As described in claim 29, claim 2
8, the active layer has a quantum well structure composed of a well layer and a barrier layer, and the well layer is
It is preferable nN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦ y <1) is a layer. As a result, carriers in the well layer behave as quantum mechanical waves, and laser emission can be achieved with a smaller injection current.

【0057】なお、障壁層のバンドギャップエネルギー
はクラッド層のそれよりも小さい必要がある。本発明の
光通信システムは、請求項1から29のいずれかに記載
される半導体レーザ装置を含む。
The band gap energy of the barrier layer needs to be smaller than that of the cladding layer. An optical communication system according to the present invention includes the semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 29.

【0058】本発明の他の半導体レーザ装置は、GaA
s基板と前記GaAs基板上に形成された積層構造とを
具備する半導体レーザ装置であって、前記積層構造は、
発光のための活性層を含んでおり、前記活性層は、In
xAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んで
おり、前記活性層に電流を注入するためのトランジスタ
が前記GaAs基板上に集積されている。
Another semiconductor laser device according to the present invention is GaAs
A semiconductor laser device comprising an s substrate and a laminated structure formed on the GaAs substrate, wherein the laminated structure comprises:
An active layer for emitting light, wherein the active layer includes In
N x As y P 1-xy includes a (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer, a transistor for injecting current into said active layer is integrated on the GaAs substrate.

【0059】本発明の他の半導体レーザ装置は、Si基
板と前記Si基板上に形成された積層構造とを具備する
半導体レーザ装置であって、前記積層構造は、発光のた
めの活性層を含んでおり、前記活性層は、InNxAsy
1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んでおり、前
記活性層に電流を注入するためのトランジスタが前記S
i基板上に集積されている。
Another semiconductor laser device of the present invention is a semiconductor laser device having a Si substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light. and de, the active layer, InN x As y
P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer, and a transistor for injecting a current into the active layer is formed of the S 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer.
integrated on an i-substrate.

【0060】本発明の更に他の半導体レーザ装置は、S
i基板と前記Si基板上に形成された積層構造とを具備
する半導体レーザ装置であって、前記積層構造は、発光
のための活性層を含んでおり、前記活性層は、InNx
Asy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んでお
り、前記活性層から放射されたレーザ光を受け取る光フ
ァイバを支持するための凹部が前記Si基板上に設けら
れている。
Still another semiconductor laser device of the present invention
A semiconductor laser device comprising an i-substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, and the active layer is formed of InN x
As y P 1-xy includes a (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer, the recess for supporting an optical fiber receiving laser light emitted from said active layer on said Si substrate Is provided.

【0061】前記Si基板の前記溝によって前記光ファ
イバの少なくとも一部が支持されていてもよい。
[0061] At least a part of the optical fiber may be supported by the groove of the Si substrate.

【0062】前記活性層に電流を注入するためのトラン
ジスタが前記Si基板上に集積されていることが好まし
い。
It is preferable that a transistor for injecting a current into the active layer is integrated on the Si substrate.

【0063】本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含
む積層構造を半導体基板上に形成する工程と、前記積層
構造をパターニングして、レーザ共振器及び反射面を形
成する工程と、前記半導体基板にトランジスタを形成す
る工程と、を包含する。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention
Forming the InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer laminated structure comprising a semiconductor substrate, and patterning the layered structure, the laser cavity and a reflective surface And forming a transistor on the semiconductor substrate.

【0064】前記活性層から放射されたレーザ光を受け
取る光ファイバを支持するための凹部を前記半導体基板
に形成する工程を更に包含してもよい。
[0064] The method may further include forming a concave portion in the semiconductor substrate for supporting an optical fiber for receiving the laser light emitted from the active layer.

【0065】前記光ファイバの少なくとも一部を前記半
導体基板の前記凹部に配置する工程を更に包含してもよ
い。
[0065] The method may further include a step of arranging at least a part of the optical fiber in the concave portion of the semiconductor substrate.

【0066】[0066]

【発明の実施の形態】III―V族化合物半導体のバンド
ギャップエネルギーと格子定数との関係を図9(a)に
示す。InPとInNの混晶であるInNx1-x(0<
x<1)(以下、簡単に「InNP」と称することがあ
る)は、そこに含まれるN(窒素)とP(リン)の組成
比率を適切に選択することによって、InNPの格子定
数を、GaAs、GaPおよびSiの格子定数に一致さ
せることが可能である。
FIG. 9A shows the relationship between the band gap energy and the lattice constant of a group III-V compound semiconductor. InN x P 1-x (0 <
x <1) (hereinafter may be simply referred to as “InNP”) can be used to change the lattice constant of InNP by appropriately selecting the composition ratio of N (nitrogen) and P (phosphorus) contained therein. It is possible to match the lattice constants of GaAs, GaP and Si.

【0067】しかしながら、InPにNを加えてゆく
と、得られる三元混晶のバンドギャップエネルギーは、
InNのバンドギャップエネルギーに近づくように線形
的に増加すると予想されるため、光通信に適したバンド
ギャップエネルギー(発振波長:1.1〜1.6μm
帯)からは外れてゆくと考えられてきた。このため、I
nGaAsPまたはInPAsを半導体レーザの活性層
材料として用いる場合は、InP基板が使用され、あえ
てInPの格子定数よりも小さな格子定数を持つ材料か
らなる基板を採用することはなかった。
However, as N is added to InP, the band gap energy of the obtained ternary mixed crystal becomes
Since it is expected to linearly increase so as to approach the band gap energy of InN, the band gap energy (oscillation wavelength: 1.1 to 1.6 μm) suitable for optical communication
It has been thought that it will deviate from obi). Therefore, I
When nGaAsP or InPAs is used as the active layer material of the semiconductor laser, an InP substrate is used, and a substrate made of a material having a lattice constant smaller than the lattice constant of InP has not been adopted.

【0068】本発明者は、InPにNを加えてゆくか、
またはInNにPを加えてゆくと、図9(a)に示すよ
うに、バンドギャップエネルギーが減少すること(ボー
イング現象)を見いだした。このため、格子定数をGa
As、GaPおよびSiにを一致させるようにNを添加
した場合でも、バンドギャップエネルギーはInPおよ
びInNのそれよりも小さな値となり、光通信に用いら
れる1.1〜1.6μm帯となる。
The present inventor adds N to InP,
Alternatively, it has been found that as P is added to InN, the band gap energy decreases (Boeing phenomenon), as shown in FIG. Therefore, the lattice constant is changed to Ga
Even when N is added so as to match As, GaP, and Si, the bandgap energy is smaller than that of InP and InN, and is in the 1.1 to 1.6 μm band used for optical communication.

【0069】本発明者の見いだしたバンドギャップエネ
ルギーのボーイング効果は主に伝導帯で生じるため、2
00meV以上の非常に大きなΔEcが実現可能であ
る。このことを図9(b)を参照しながら説明する。図
9(b)は、InPとInNPのバンド構造を示してい
る。図9(b)に示すように、InPに70%以下のN
を加えてInNPにした場合、InPのバンドギャップ
エネルギー(Eg(InP))よりもInNPのバンド
ギャップエネルギー(Eg(InNP))の方が小さく
なる。更に、価電子帯側のエネルギー(Ev)はほとん
ど変化せずに、伝導帯側のエネルギー(Ec)がNの添
加により小さくなる。このようなInNP層をGaA
s、GaPまたはAlGaAs層で挟み込めば、200
meV以上の大きなΔEcを実現することが可能とな
る。特にGaAs基板を用いる場合、InP基板上には
結晶成長できないAlGaAs層を成長させることがで
き、これらの層をクラッド層や障壁層に使用することを
可能ならしめる。その結果、InP基板を用いた場合よ
りも、さらにキャリアの閉じこめに適した構成が実現で
きる。
Since the bowing effect of the band gap energy found by the present inventors mainly occurs in the conduction band,
A very large ΔEc of 00 meV or more can be realized. This will be described with reference to FIG. FIG. 9B shows the band structure of InP and InNP. As shown in FIG. 9B, 70% or less of N is added to InP.
Is added to form InNP, the bandgap energy (Eg (InNP)) of InNP becomes smaller than the bandgap energy (Eg (InP)) of InP. Further, the energy (Ev) on the valence band side hardly changes, and the energy (Ec) on the conduction band side is reduced by adding N. Such an InNP layer is formed of GaAs.
s, GaP or AlGaAs layer, 200
A large ΔEc of meV or more can be realized. In particular, when a GaAs substrate is used, an AlGaAs layer that cannot be grown on an InP substrate can be grown, and these layers can be used as a cladding layer or a barrier layer. As a result, it is possible to realize a configuration more suitable for confining carriers than when using an InP substrate.

【0070】なお、InP、InNおよびInAsの混
晶であるInNxAsy1-x-y(0<x<1、0<y<
1)(以下、簡単に「InNAsP」と称する)も、I
nNPと同様に、GaAs、GaPおよびSiと格子定
数を一致させることが可能であり、バンドギャップエネ
ルギーについても1.1〜1.6μm帯の値を示すよう
にすることが可能である。InNAsPは、P、Nおよ
びAsの比率を適宜選択することにより、InNPの場
合よりも広い範囲で格子定数とバンドギャップエネルギ
ーの両方を制御することが可能である。
[0070] Incidentally, InP, an InN and InAs mixed crystal InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 <y <
1) (hereinafter simply referred to as “InNAsP”)
Similar to nNP, it is possible to make GaAs, GaP and Si have the same lattice constant, and it is also possible to make band gap energy show a value in the 1.1 to 1.6 μm band. InNAsP can control both the lattice constant and the band gap energy in a wider range than in the case of InNP by appropriately selecting the ratio of P, N and As.

【0071】なお、本願明細書では、「InNP」と
「InNAsP」とを併せて、InNxAsy
1-x-y(0<x<1、0≦y<1)と表記する。以下に、
添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
[0071] In the present specification, together with the "InNP,""InNAsP", InN x As y P
1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1). less than,
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0072】(第1の実施形態)図1(a)は本発明の
第1の実施形態による半導体レーザ装置を前面から見た
図である。この半導体レーザ装置の発振波長は1.3μ
m近傍である。
(First Embodiment) FIG. 1A is a front view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of this semiconductor laser device is 1.3 μm.
m.

【0073】この半導体レーザ装置は、n型GaAs基
板1と、n型GaAs基板1上に設けられた積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaAsバッフ
ァ層(厚さ1μm)2、n型Al0.5Ga0.5Asクラッ
ド層(厚さ1.5μm)3、n型GaAs光閉じこめ層
(厚さ100nm)4、活性層5、p型GaAs光閉じ
こめ層(厚さ100nm)6、p型Al0.5Ga0.5As
クラッド層(中央部の厚さ2.0μm)7、p型GaA
sコンタクト層(厚さ1μm)8を、n型GaAs基板
1の側から、この順序で含んでいる。本実施形態では、
クラッド層7の一部がエッチングによって除去されるこ
とにより、レーザ光の横モードを調整するためのストラ
イプ状リッジ構造が形成されている。積層構造の上部、
より詳細にはp型クラッド層7の上にはSiO2絶縁膜4
9が堆積され、その上にp側電極9が配置されている。
p側電極9は、SiO2絶縁膜49に設けられたストライ
プ状開口部を介してコンタクト層8と接触している。n
型GaAs基板1の裏面にはn側電極10が形成されて
いる。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 and a laminated structure provided on the n-type GaAs substrate 1. This laminated structure has an n-type GaAs buffer layer (thickness 1 μm) 2, an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer (thickness 1.5 μm) 3, an n-type GaAs optical confinement layer (thickness 100 nm) 4, an active layer 5, p-type GaAs optical confinement layer (thickness: 100 nm) 6, p-type Al 0.5 Ga 0.5 As
Cladding layer (central thickness 2.0 μm) 7, p-type GaAs
The s contact layer (thickness: 1 μm) 8 is included in this order from the n-type GaAs substrate 1 side. In this embodiment,
By removing a part of the cladding layer 7 by etching, a stripe-shaped ridge structure for adjusting a transverse mode of laser light is formed. The top of the laminated structure,
More specifically, an SiO 2 insulating film 4 is formed on the p-type cladding layer 7.
9 is deposited, and the p-side electrode 9 is disposed thereon.
The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 8 via a stripe-shaped opening provided in the SiO 2 insulating film 49. n
An n-side electrode 10 is formed on the back surface of the type GaAs substrate 1.

【0074】活性層5の拡大図を図1(b)に示す。活
性層5は、一対のGaAs障壁層11がInNAsP井
戸層12を挟み込む量子井戸構造を有している。レーザ
の発振波長が1.3μm近傍となるように、InNAs
P井戸層12の組成比並びに層厚が設定されている。ま
た、InNAsP井戸層11にはGaAsに対して−
1.5%から+1.5%の格子歪が加えられている。
FIG. 1B is an enlarged view of the active layer 5. The active layer 5 has a quantum well structure in which a pair of GaAs barrier layers 11 sandwich an InNAsP well layer 12. InNAs so that the laser oscillation wavelength is near 1.3 μm.
The composition ratio and the layer thickness of the P well layer 12 are set. Further, the InNAsP well layer 11 has-
A lattice strain of 1.5% to + 1.5% is applied.

【0075】このような構成を採用することにより、G
aAs障壁層11とInNAsP井戸層12の伝導帯側
のバンドオフセット(ΔEc)を200meV以上と
し、価電子帯側の、バンドオフセット(ΔEv)を10
0meV以下とすることが可能である。そのため、周囲
温度の上昇に対して電子の閉じ込めが十分に行われ、特
性が劣化しない。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aAs barrier layer 11 and the InNAsP well layer 12 is 200 meV or more, and the band offset (ΔEv) on the valence band side is 10 meV.
It can be set to 0 meV or less. Therefore, electrons are sufficiently confined with respect to an increase in ambient temperature, and characteristics are not deteriorated.

【0076】本実施形態では井戸層12にInNAsP
を用いているが、これがInNPであっても同様な効果
を得ることできる。また、活性層5内の井戸数は一つで
あるが、二つ以上であってもよい(多重量子井戸の採
用)。
In this embodiment, the well layer 12 is made of InNAsP
Is used, but the same effect can be obtained even if this is InNP. The number of wells in the active layer 5 is one, but may be two or more (using multiple quantum wells).

【0077】障壁層11および光閉じ込め層4または6
の材料にはGaAsを用いているが、その代わりにIn
GaAsP、InGaP、AlGaAsおよびAlGa
InPのうちいずれかを用いてもよい。光閉じ込め層4
または6は一種類の材料から形成されているが、InG
aAsP、InGaP、AlGaAsおよびAlGaI
nPのうちからバンドギャップエネルギーの異なる2種
類以上の材料から形成されてもよい。クラッド層3まは
た7の材料にAlGaAsを用いているが、GaAsに
格子整合するInGaAsP、InGaPまたはAlG
aInPのうちいずれかを用いてもよい。
The barrier layer 11 and the light confinement layer 4 or 6
Is made of GaAs, but instead of In,
GaAsP, InGaP, AlGaAs and AlGa
Any of InP may be used. Light confinement layer 4
Or 6 is made of one kind of material,
aAsP, InGaP, AlGaAs and AlGaI
It may be formed from two or more materials having different band gap energies from nP. AlGaAs is used for the material of the cladding layer 3 or 7, but InGaAsP, InGaP or AlG lattice-matched to GaAs.
Any of aInP may be used.

【0078】更に、本実施形態の発振波長は1.3μm
帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても良
い。
Further, the oscillation wavelength of this embodiment is 1.3 μm
Although it is a band, the band may be a 1.55 μm band or any other band.

【0079】本実施形態はファブリペロー型のレーザで
あるが、活性層近傍(例えば活性層近傍の基板)に回折
格子を形成した分布帰還型半導体レーザ装置(DFBレ
ーザ)に本発明を適用してもよい。
The present embodiment is a Fabry-Perot laser, but the present invention is applied to a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) in which a diffraction grating is formed near an active layer (for example, a substrate near the active layer). Is also good.

【0080】(第2の実施形態)図2(a)は本発明の
第2の実施形態によるの半導体レーザ装置を前面から見
た図である。この半導体レーザ装置の発振波長は1.3
μm近傍である。
FIG. 2A is a front view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of this semiconductor laser device is 1.3.
It is near μm.

【0081】この半導体レーザ装置は、n型GaAs基
板1とn型GaAs基板1上に設けられた積層構造とを
具備している。この積層構造は、n型GaAs バッフ
ァ層(厚さ1μm)2、n型Al0.5Ga0.5Asクラッ
ド層(厚さ1.5μm)3、n型GaAs光閉じこめ層
(厚さ100nm)4、活性層5、p型GaAs光閉じ
こめ層(厚さ100nm)6、p型Al0.5Ga0.5As
クラッド層(厚さ0.15μm)7を、基板1の側から
この順序で含んでいる。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 and a laminated structure provided on the n-type GaAs substrate 1. This laminated structure includes an n-type GaAs buffer layer (thickness 1 μm) 2, an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer (thickness 1.5 μm) 3, an n-type GaAs optical confinement layer (thickness 100 nm) 4, an active layer 5, p-type GaAs optical confinement layer (thickness: 100 nm) 6, p-type Al 0.5 Ga 0.5 As
The cladding layer (thickness: 0.15 μm) 7 is included in this order from the side of the substrate 1.

【0082】p型クラッド層7上にはn型Al0.6Ga
0.4As電流ブロック層13が積層されており、中央部
において電流ブロック層13の一部がエッチングにより
除去され、ストライプ状の開口部が形成されている。電
流ブロック層13の上部には、p型Al0.5Ga0.5As
埋め込み層(厚さ2.0μm)14とp型GaAsコン
タクト層(厚さ1μm)8が積層されている。埋め込み
層14とクラッド層7とは、中央部において共振器方向
に延びるストライプ状領域で接触しており、電流はこの
部分を通して縦方向に流れる。このストライプ状領域の
幅は2.5μmである。p側電極9はコンタクト層8と
接触しており、n型GaAs基板1の裏面にはn側電極
10が形成されている。
On the p-type cladding layer 7, n-type Al 0.6 Ga
The 0.4 As current blocking layer 13 is laminated, and a part of the current blocking layer 13 is removed by etching at the center to form a striped opening. On top of the current block layer 13, p-type Al 0.5 Ga 0.5 As
A buried layer (2.0 μm thick) 14 and a p-type GaAs contact layer (1 μm thick) 8 are stacked. The buried layer 14 and the clad layer 7 are in contact with each other in a stripe-shaped region extending in the resonator direction at the center, and current flows vertically through this portion. The width of the stripe region is 2.5 μm. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 8, and an n-side electrode 10 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1.

【0083】活性層5の拡大図を図2(b)に示す。活
性層5は一対のGaAs障壁層11とInNAsP井戸
層12から形成されている量子井戸構造を有しており、
発振波長が1.3μm近傍となるようにInNAsP井
戸層12の組成比並びに層厚が設定されている。InN
AsP井戸層11にはGaAsに対して−1.5%から
+1.5%の格子歪が加えられている。
FIG. 2B is an enlarged view of the active layer 5. The active layer 5 has a quantum well structure formed of a pair of GaAs barrier layers 11 and InNAsP well layers 12,
The composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm. InN
Lattice strain of -1.5% to + 1.5% with respect to GaAs is applied to the AsP well layer 11.

【0084】このような構成を採用することにより、G
aAs障壁層11とInNAsP井戸層12の伝導帯側
のバンドオフセット(ΔEc)を200meV以上と
し、価電子帯側のバンドオフセット(ΔEv)を100
meV以下とすることが可能であり、周囲温度の上昇に
対して電子の閉じ込めが十分に行われ、特性が劣化しな
い。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aAs barrier layer 11 and the InNAsP well layer 12 is 200 meV or more, and the band offset (ΔEv) on the valence band side is 100.
It can be set to meV or less, electrons are sufficiently confined with respect to an increase in ambient temperature, and characteristics are not deteriorated.

【0085】更に、実屈折導波構造となっており、安定
した単一横モード発振が実現可能である。また、本実施
形態では井戸層11の材料にInNAsPを用いている
が、これがInNPであっても同様な効果を得ることが
可能である。
Further, since it has a real refraction waveguide structure, stable single transverse mode oscillation can be realized. Further, in this embodiment, InNAsP is used as the material of the well layer 11, but the same effect can be obtained even if this is InNP.

【0086】また、井戸数は一つであるが、二つ以上で
あってもよい。また、障壁層および光閉じ込め層の材料
にはGaAsを用いているが、InGaAsP、InG
aP、AlGaAsおよびAlGaInPのうちいずれ
を用いてもよい。
The number of wells is one, but may be two or more. Although GaAs is used for the material of the barrier layer and the optical confinement layer, InGaAsP and InG
Any of aP, AlGaAs and AlGaInP may be used.

【0087】また、光閉じ込め層は一種類の材料から形
成されているが、InGaAsP、InGaP、AlG
aAsおよびAlGaInPのうちからバンドギャップ
エネルギーの異なる2種類以上の材料から形成されても
よい。また、クラッド層にはAlGaAsを用いている
が、GaAsに格子整合するInGaAsP、InGa
P、AlGaInPのうちいずれであってもよい。
Although the light confinement layer is formed of one kind of material, InGaAsP, InGaP, AlG
It may be formed of two or more materials having different band gap energies from aAs and AlGaInP. Although AlGaAs is used for the cladding layer, InGaAsP and InGa which are lattice-matched to GaAs are used.
Any of P and AlGaInP may be used.

【0088】更に、本実施形態の発振波長は1.3μm
帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても良
い。
Further, the oscillation wavelength of this embodiment is 1.3 μm
Although it is a band, the band may be a 1.55 μm band or any other band.

【0089】また、本実施形態では、ファブリペロー型
のレーザとしているが、活性層近傍に回折格子を形成し
た(例えば活性層近傍の基板)分布帰還型半導体レーザ
装置(DFBレーザ)としてもよい。
In this embodiment, a Fabry-Perot laser is used, but a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) having a diffraction grating formed near the active layer (for example, a substrate near the active layer) may be used.

【0090】(第3の実施形態)図3(a)は本発明の
第3の実施形態による半導体レーザ装置を前面から見た
図である。この半導体レーザ装置の発振波長は1.3μ
m近傍である。
(Third Embodiment) FIG. 3A is a front view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of this semiconductor laser device is 1.3 μm.
m.

【0091】この半導体レーザ装置は、n型GaAs基
板1とn型GaAs基板1上に設けられた積層構造とを
具備している。この積層構造は、n型GaAsバッファ
層(不図示、厚さ1μm)、n型In0.5Ga0.5Pクラ
ッド層(1.5μm)15、n型GaAs光閉じこめ層
(厚さ100nm)4、活性層5、p型GaAs光閉じ
こめ層(厚さ100nm)6、p型 In0.5Ga0.5
クラッド層(厚さ0.2μm)16を、n型GaAs基
板1の側からこの順序で含んでいる。n型クラッド層
3、n型光閉じ込め層4、活性層5、p型光閉じ込め層
6、p型クラッド層16を含む多層膜がエッチングされ
ることにより、共振器方向に沿ってストライプ状に伸び
るメサが形成されている。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 and a laminated structure provided on the n-type GaAs substrate 1. This laminated structure includes an n-type GaAs buffer layer (not shown, 1 μm in thickness), an n-type In 0.5 Ga 0.5 P cladding layer (1.5 μm) 15, an n-type GaAs optical confinement layer (100 nm in thickness) 4, and an active layer. 5, p-type GaAs light confinement layer (thickness 100 nm) 6, p-type In 0.5 Ga 0.5 P
The cladding layer (thickness: 0.2 μm) 16 is included in this order from the n-type GaAs substrate 1 side. The multilayer film including the n-type cladding layer 3, the n-type optical confinement layer 4, the active layer 5, the p-type optical confinement layer 6, and the p-type cladding layer 16 is etched to extend in a stripe shape along the resonator direction. Mesa is formed.

【0092】このメサの両側には、p型In0.5Ga0.5
P電流ブロック層17とn型In0.5Ga0.5P電流ブロ
ック層18が積層されている。電流ブロック層18およ
びp型クラッド層16上には、p型 In0.5Ga0.5
埋め込み層(厚さ2.0μm)19、p型GaAsコン
タクト層(厚さ1μm)8が積層されている。電流はメ
サを通して縦方向に流れる。このメサの幅は1.5μm
である。p側電極9はコンタクト層8と接触しており、
n型GaAs基板1の裏面にはn側電極10が形成され
ている。
On both sides of this mesa, p-type In 0.5 Ga 0.5
A P current block layer 17 and an n-type In 0.5 Ga 0.5 P current block layer 18 are stacked. On the current block layer 18 and the p-type cladding layer 16, p-type In 0.5 Ga 0.5 P
A buried layer (2.0 μm thick) 19 and a p-type GaAs contact layer (1 μm thick) 8 are stacked. Current flows vertically through the mesa. The width of this mesa is 1.5 μm
It is. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 8,
On the back surface of the n-type GaAs substrate 1, an n-side electrode 10 is formed.

【0093】活性層5の拡大図を図3(b)に示す。活
性層5は、GaAs障壁層11とInNAsP井戸層1
2から形成されており、発振波長が1.3μm近傍とな
るようにInNAsP井戸層12の組成比並びに層厚が
設定されている。また、InNAsP井戸層11にはG
aAsに対して−1.5%から+1.5%の格子歪が加
えられている。
FIG. 3B is an enlarged view of the active layer 5. The active layer 5 includes a GaAs barrier layer 11 and an InNAsP well layer 1.
2 and the composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm. The InNAsP well layer 11 has G
Lattice strain of -1.5% to + 1.5% is applied to aAs.

【0094】このような構成を採用することにより、G
aAs障壁層11とInNAsP井戸層12の伝導帯側
のバンドオフセット(ΔEc)を200meV以上と
し、価電子帯側の、バンドオフセット(ΔEv)を10
0meV以下とすることが可能であり、周囲温度の上昇
に対して電子の閉じ込めが十分に行われ、特性が劣化し
ない。更に、実屈折導波構造となっており、安定した単
一横モード発振が実現可能である。また、電流がメサ内
の活性層5のみに流れるため、発振に寄与しない電流成
分が大幅に低減でき、低しきい値電流特性が実現可能で
ある。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aAs barrier layer 11 and the InNAsP well layer 12 is 200 meV or more, and the band offset (ΔEv) on the valence band side is 10 meV.
It can be set to 0 meV or less, the electrons are sufficiently confined to the rise of the ambient temperature, and the characteristics do not deteriorate. Further, since it has a real refraction waveguide structure, stable single transverse mode oscillation can be realized. Further, since the current flows only in the active layer 5 in the mesa, a current component that does not contribute to oscillation can be greatly reduced, and low threshold current characteristics can be realized.

【0095】本実施形態では、井戸層の材料にInNA
sPを用いているが、これがInNPであっても同様な
効果を得ることができる。また、井戸数は一つである
が、二つ以上であってもよい。また、障壁層および光閉
じ込め層の材料にはGaAsを用いているが、InGa
AsPから形成してもよい。光閉じ込め層は一種類の材
料から形成されているが、InGaAsPで組成比の異
なる2種類以上の材料から形成されてもよい。また、ク
ラッド層にはInGaPを用いているが、GaAsに格
子整合し、障壁層よりもバンドギャップエネルギーが大
きなInGaAsPから形成してもよい。
In this embodiment, the material of the well layer is InNA
Although sP is used, a similar effect can be obtained even if this is InNP. Although the number of wells is one, it may be two or more. Although GaAs is used for the material of the barrier layer and the optical confinement layer, InGa
It may be formed from AsP. The light confinement layer is formed of one type of material, but may be formed of two or more types of InGaAsP materials having different composition ratios. Further, although InGaP is used for the cladding layer, it may be formed of InGaAsP lattice-matched to GaAs and having a band gap energy larger than that of the barrier layer.

【0096】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。また、本実施形態では、ファブリペロー型のレー
ザとしているが、活性層近傍に回折格子を形成した(例
えば活性層近傍の基板)分布帰還型半導体レーザ装置
(DFBレーザ)としてもよい。
In this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
The band is the m band, but it may be the 1.55 μm band or any other band. In this embodiment, the Fabry-Perot laser is used. However, a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) in which a diffraction grating is formed near the active layer (for example, a substrate near the active layer) may be used.

【0097】(第4の実施形態)図4(a)は本発明の
第4の実施形態による半導体レーザ装置(垂直共振器型
面発光レーザ)を上方から見た図であり、図4(b)は
中央部における断面図である。本発明の半導体レーザ装
置の発振波長は1.3μm近傍である。
(Fourth Embodiment) FIG. 4A is a view of a semiconductor laser device (vertical cavity surface emitting laser) according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. () Is a cross-sectional view at the center. The oscillation wavelength of the semiconductor laser device of the present invention is around 1.3 μm.

【0098】この半導体レーザ装置は、n型GaAs基
板1と、n型GaAs基板1上に設けられた積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaAsバッフ
ァ層(厚さ1μm)2、n型半導体多層膜反射鏡20、
n型GaAs光閉じこめ層(厚さ100nm)4、活性
層5、p型GaAs光閉じこめ層(厚さ100nm)
6、p型半導体多層膜反射鏡21、p型GaAsコンタ
クト層(厚さ1μm)8を、n型GaAs基板1の側か
らこの順序に含んでいる。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 and a laminated structure provided on the n-type GaAs substrate 1. This laminated structure includes an n-type GaAs buffer layer (1 μm in thickness) 2, an n-type semiconductor multilayer mirror 20,
n-type GaAs optical confinement layer (thickness 100 nm) 4, active layer 5, p-type GaAs optical confinement layer (thickness 100 nm)
6, a p-type semiconductor multilayer reflector 21 and a p-type GaAs contact layer (thickness: 1 μm) 8 are included in this order from the n-type GaAs substrate 1 side.

【0099】p型半導体多層膜反射鏡21およびp型G
aAsコンタクト層8は、エッチングにより円形メサに
なっており、メサの直径は50μmである。
P-type semiconductor multilayer mirror 21 and p-type G
The aAs contact layer 8 is formed into a circular mesa by etching, and the diameter of the mesa is 50 μm.

【0100】p型GaAs光閉じこめ層6とp型半導体
多層膜反射鏡21の間には、AlAs領域22とAl酸
化膜領域23とで構成される電流狭窄構造が設けられて
いる。この電流狭窄層構造は、中央部の直径5μmのA
lAs領域22と、このAlAs領域22を取り囲む電
気絶縁性のAl酸化膜領域23とに分かれている。電流
はAlAs領域22のみを通って活性層5に注入され
る。Al酸化膜領域23は、AlAs層の周辺領域を選
択的に酸化することによって形成されている。
A current confinement structure composed of an AlAs region 22 and an Al oxide film region 23 is provided between the p-type GaAs light confinement layer 6 and the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 21. This current confinement layer structure has an A
It is divided into an lAs region 22 and an electrically insulating Al oxide film region 23 surrounding the AlAs region 22. Current is injected into the active layer 5 only through the AlAs region 22. The Al oxide film region 23 is formed by selectively oxidizing a peripheral region of the AlAs layer.

【0101】n型半導体多層膜反射鏡20はAlAs層
とGaAs層とが交互にそれぞれ28層だけ積層された
構造を有している。p型半導体多層膜反射鏡21はAl
0.67Ga0.37AsとGaAsが交互にそれぞれ30層積
層された構造を有している。各層の厚さは1.3μm
で、全体の反射率がそれぞれ最大となるようになってい
る。
The n-type semiconductor multilayer mirror 20 has a structure in which AlAs layers and GaAs layers are alternately stacked by 28 layers. The p-type semiconductor multilayer reflector 21 is made of Al
It has a structure in which 30 layers of 0.67 Ga 0.37 As and GaAs are alternately laminated. The thickness of each layer is 1.3 μm
Therefore, the entire reflectance is maximized.

【0102】p側電極9はコンタクト層8と接触してお
り、n型GaAs基板1の裏面にはn側電極10が形成
されている。円形のメサの下部に対応するn型GaAs
基板1の裏面にはn側電極10は形成されておらず、レ
ーザ光をn型GaAs基板1から取り出す構造となって
いる。
The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 8, and an n-side electrode 10 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1. N-type GaAs corresponding to the lower part of the circular mesa
The n-side electrode 10 is not formed on the back surface of the substrate 1, and has a structure in which laser light is extracted from the n-type GaAs substrate 1.

【0103】活性層5の拡大図を図4(c)に示す。活
性層5はGaAs障壁層11とInNAsP井戸層12
から形成されており、発振波長が1.3μm近傍となる
ようにInNAsP井戸層12の組成比並びに層厚が設
定されている。また、InNAsP井戸層11にはGa
Asに対して−1.5%から+1.5%の格子歪が加え
られている。
An enlarged view of the active layer 5 is shown in FIG. The active layer 5 includes a GaAs barrier layer 11 and an InNAsP well layer 12.
The composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm. In addition, Ga is added to the InNAsP well layer 11.
Lattice strain of -1.5% to + 1.5% is applied to As.

【0104】このような構成を採用することにより、G
aAs障壁層11とInNAsP井戸層12の伝導帯側
のバンドオフセット(ΔEc)を200meV以上と
し、価電子帯側のバンドオフセット(ΔEv)を100
meV以下とすることが可能であり、周囲温度の上昇に
対して電子の閉じ込めが十分に行われ、特性が劣化しな
い。更に、半導体多層膜反射鏡として非常に高い反射率
が得られるAl(Ga)As/GaAs多層膜を用いるこ
とが可能であり、低しきい値特性が実現可能である。従
来のようにInP基板を用いる場合、Al(Ga)As/
GaAs多層膜はInP基板上に成長できないため、A
l(Ga)As/GaAs多層膜ミラーをInP基板に張
り付ける必要があった。しかし、本実施形態によれば、
GaAs基板を使用しているため、反射率の高い多層膜
ミラーを持った面発光半導体レーザ装置を低コストで提
供することができる。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aAs barrier layer 11 and the InNAsP well layer 12 is 200 meV or more, and the band offset (ΔEv) on the valence band side is 100.
It can be set to meV or less, electrons are sufficiently confined with respect to an increase in ambient temperature, and characteristics are not deteriorated. Further, it is possible to use an Al (Ga) As / GaAs multilayer film which can obtain a very high reflectance as a semiconductor multilayer film reflecting mirror, and it is possible to realize low threshold characteristics. When an InP substrate is used as in the prior art, Al (Ga) As /
Since a GaAs multilayer film cannot be grown on an InP substrate, A
It was necessary to attach the l (Ga) As / GaAs multilayer mirror to the InP substrate. However, according to the present embodiment,
Since a GaAs substrate is used, a surface emitting semiconductor laser device having a multilayer mirror with high reflectivity can be provided at low cost.

【0105】また、本実施形態では、井戸層5にInN
AsP層を用いているが、InNP層を用いても同様な
効果を得ることができる。また、井戸数は一つである
が、二つ以上であってもよい。また、障壁層および光閉
じ込め層の材料にGaAsを用いているが、InGaA
sP、InGaP、AlGaAsおよびAlGaInP
のうちいずれを用いてもよい。また、光閉じ込め層は一
種類の材料から形成されているが、InGaAsP、I
nGaP、AlGaAsおよびAlGaInPのうちか
らバンドギャップエネルギーの異なる2種類以上の材料
から形成されてもよい。
In this embodiment, the well layer 5 is made of InN.
Although an AsP layer is used, a similar effect can be obtained by using an InNP layer. Although the number of wells is one, it may be two or more. Although GaAs is used for the material of the barrier layer and the optical confinement layer, InGaAs is used.
sP, InGaP, AlGaAs and AlGaInP
Any of these may be used. Although the light confinement layer is formed of one kind of material, InGaAsP,
It may be formed from two or more kinds of materials having different band gap energies from nGaP, AlGaAs and AlGaInP.

【0106】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。
Further, in this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
Although the band is the m band, the band may be the 1.55 μm band or other.

【0107】(第5の実施形態)図5(a)は本発明の
第5の実施形態による半導体レーザ装置を前面から見た
図である。本発明の半導体レーザ装置はその発振波長が
1.3μm近傍である。
(Fifth Embodiment) FIG. 5A is a front view of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of the semiconductor laser device of the present invention is around 1.3 μm.

【0108】この半導体レーザ装置は、n型GaP基板
25と、n型GaP基板25上に設けられた積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaPクラッド
層(厚さ1.5μm)26、n型GaNx'Asy'
1-x'-y'(0<x’<1、0≦y’<1)(以下、簡単に
「GaNAsP」と称する)光閉じ込め層27、活性層
28、n型GaNAsP光閉じ込め層29、p型GaP
クラッド層(中央部の厚さ2.0μm)30、p型Ga
Pコンタクト層(厚さ1μm)31を、n型GaP基板
25の側からこの順序で含んでいる。
This semiconductor laser device has an n-type GaP substrate 25 and a laminated structure provided on the n-type GaP substrate 25. This laminated structure has an n-type GaP cladding layer (1.5 μm thick) 26, an n-type GaN x ′ Asy P
1-x′-y ′ (0 <x ′ <1, 0 ≦ y ′ <1) (hereinafter simply referred to as “GaNAsP”) light confinement layer 27, active layer 28, n-type GNAsP light confinement layer 29, p-type GaP
Cladding layer (central thickness 2.0 μm) 30, p-type Ga
The P contact layer (thickness: 1 μm) 31 is included in this order from the n-type GaP substrate 25 side.

【0109】本実施形態では、クラッド層30の一部が
エッチングによって除去されることにより、レーザ光の
横モードを調整するためのストライプ状リッジ構造が形
成されている。積層構造の上部、より詳細にはp型クラ
ッド層30の上にSiO2絶縁膜49が堆積され、その上
にp側電極9が配置されている。p側電極9は、SiO2
絶縁膜49に設けられたストライプ状開口部を介してコ
ンタクト層8と接触している。n型GaAs基板1の裏
面にはn側電極10が形成されている。
In this embodiment, a striped ridge structure for adjusting the transverse mode of laser light is formed by removing a part of the cladding layer 30 by etching. An SiO 2 insulating film 49 is deposited on the upper part of the laminated structure, more specifically, on the p-type cladding layer 30, and the p-side electrode 9 is disposed thereon. The p-side electrode 9 is made of SiO 2
The contact layer 8 is in contact with the contact layer 8 through a stripe-shaped opening provided in the insulating film 49. On the back surface of the n-type GaAs substrate 1, an n-side electrode 10 is formed.

【0110】活性層28の拡大図を図5(b)に示す。
活性層28はGaNAsP障壁層32とInNAsP井
戸層12から形成されており、発振波長が1.3μm近
傍となるようにInNAsP井戸層12の組成比並びに
層厚が設定されている。また、InNAsP井戸層11
にはGaPに対して−1.5%から+1.5%の格子歪
が加えられている。
An enlarged view of the active layer 28 is shown in FIG.
The active layer 28 is formed of the GaNAsP barrier layer 32 and the InNAsP well layer 12, and the composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set such that the oscillation wavelength is near 1.3 μm. In addition, the InNAsP well layer 11
Has a lattice strain of -1.5% to + 1.5% with respect to GaP.

【0111】このような構成を採用することにより、G
aNAsP障壁層32とInNAsP井戸層12の伝導
帯側のバンドオフセット(ΔEc)を500meV以上
とし、GaAs基板を用いた構造よりも大きくすること
が可能であり、周囲温度の上昇に対して電子の閉じ込め
が十分に行われ、特性が劣化しない。
By employing such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aNAsP barrier layer 32 and the InNAsP well layer 12 can be set to 500 meV or more, and can be made larger than that of a structure using a GaAs substrate. Is sufficiently performed, and the characteristics are not deteriorated.

【0112】また、本実施形態では、井戸層12にIn
NAsP層を用いているが、これがInNP層であって
も同様な効果を得ることが可能である。また、井戸数は
一つであるが、二つ以上であってもよい。また、光閉じ
込め層は一種類の材料から形成されているが、GaNA
sPで組成比の異なる2種類以上の材料から形成されて
もよい。
In the present embodiment, the well layer 12 has In
Although the NAsP layer is used, the same effect can be obtained even if this is an InNP layer. Although the number of wells is one, it may be two or more. The light confinement layer is made of one kind of material,
It may be formed from two or more materials having different composition ratios in sP.

【0113】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。また、本実施形態は、ファブリペロー型のレーザ
であるが、活性層近傍(例えば活性層近傍の基板)に回
折格子を形成した分布帰還型半導体レーザ装置(DFB
レーザ)としてもよい。
Further, in this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
Although the band is the m band, the band may be the 1.55 μm band or other. Although the present embodiment is a Fabry-Perot laser, a distributed feedback semiconductor laser device (DFB) in which a diffraction grating is formed near an active layer (for example, a substrate near the active layer).
(Laser).

【0114】(第6実施形態)図6(a)は本発明にお
ける実施形態6の半導体レーザ装置を前面から見た図で
ある。本発明の半導体レーザ装置はその発振波長が1.
3μm近傍である。
(Sixth Embodiment) FIG. 6A is a front view of a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention. The semiconductor laser device of the present invention has an oscillation wavelength of 1.
It is around 3 μm.

【0115】この半導体レーザ装置は、n型GaP基板
25と、n型GaP基板25上に形成された積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaPクラッド
層(厚さ1.5μm)26、n型GaNAsP光閉じ込
め層27、活性層28、n型GaNAsP光閉じ込め層
29、p型GaPクラッド層(厚さ0.15μm)30
を、基板の側からこの順序で含んでいる。p型クラッド
層30上には、n型GaP電流ブロック層33が積層さ
れており、中央部において電流ブロック層33の一部が
エッチングにより除去されている。更に電流ブロック層
33の上部にp型GaP埋め込み層(厚さ2.0μm)
34、p型 GaPコンタクト層(厚さ1μm)31が
積層されている。中央部において埋め込み層34とクラ
ッド層30は共振器方向に沿って延びるストライプ状領
域にて直接に接触しており、電流はこの部分を通して縦
方向に流れる。このストライプ領域の幅は2.5μmで
ある。p側電極9はコンタクト層29と接触しており、
n型GaP基板23の裏面にはn側電極10が形成され
ている。
This semiconductor laser device has an n-type GaP substrate 25 and a laminated structure formed on the n-type GaP substrate 25. This laminated structure has an n-type GaP cladding layer (thickness 1.5 μm) 26, an n-type GaAsP light confinement layer 27, an active layer 28, an n-type GaAsP light confinement layer 29, and a p-type GaP cladding layer (thickness 0.15 μm). ) 30
From the substrate side in this order. An n-type GaP current blocking layer 33 is laminated on the p-type cladding layer 30, and a part of the current blocking layer 33 is removed by etching at the center. Further, a p-type GaP buried layer (2.0 μm thick) is formed on the current block layer 33.
34, a p-type GaP contact layer (thickness: 1 μm) 31 is laminated. At the center, the buried layer 34 and the cladding layer 30 are in direct contact in a striped region extending along the resonator direction, and current flows vertically through this portion. The width of this stripe region is 2.5 μm. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 29,
On the back surface of the n-type GaP substrate 23, an n-side electrode 10 is formed.

【0116】活性層28の拡大図を図6(b)に示す。An enlarged view of the active layer 28 is shown in FIG.

【0117】活性層28はGaNAsP障壁層32とI
nNAsP井戸層12から形成されており、発振波長が
1.3μm近傍となるようにInNAsP井戸層12の
組成比並びに層厚が設定されている。また、InNAs
P井戸層11にはGaPに対して−1.5%から+1.
5%の格子歪が加えられている。
The active layer 28 is composed of the GaNAsP barrier layer 32 and the I
The InNAsP well layer 12 is formed from the nNAsP well layer 12, and the composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm. Also, InNAs
In the P well layer 11, from -1.5% to +1.
5% lattice strain is applied.

【0118】このような構成を採用することにより、G
aNAsP障壁層32とInNAsP井戸層12の伝導
帯側のバンドオフセット(ΔEc)を500meV以上
とし、GaAs基板を用いた構造よりも大きくすること
が可能であり、周囲温度の上昇に対して電子の閉じ込め
が十分に行われ、特性が劣化しない。更に、電流狭窄が
効果的に実現でき、低しきい値電流が可能である。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aNAsP barrier layer 32 and the InNAsP well layer 12 can be set to 500 meV or more, and can be made larger than that of a structure using a GaAs substrate. Is sufficiently performed, and the characteristics are not deteriorated. Further, current constriction can be effectively realized, and a low threshold current can be achieved.

【0119】また、本実施形態では井戸層にInNAs
Pを用いているが、これがInNPであっても同様な効
果を得ることが可能である。また、井戸数は一つである
が、二つ以上であってもよい。また、光閉じ込め層は一
種類の材料から形成されているが、GaNAsPで組成
比の異なる2種類以上の材料から形成されてもよい。
In this embodiment, the well layer is formed of InNAs.
Although P is used, a similar effect can be obtained even if this is InNP. Although the number of wells is one, it may be two or more. Further, the light confinement layer is formed of one kind of material, but may be formed of two or more kinds of materials having different composition ratios of GNAsP.

【0120】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。また、本実施形態では、ファブリペロー型のレー
ザとしているが、活性層近傍に回折格子を形成した(例
えば活性層近傍の基板)分布帰還型半導体レーザ装置
(DFBレーザ)としてもよい。
Further, in this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
The band is the m band, but it may be the 1.55 μm band or any other band. In this embodiment, the Fabry-Perot laser is used. However, a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) in which a diffraction grating is formed near the active layer (for example, a substrate near the active layer) may be used.

【0121】(第7の実施形態)図7(a)は本発明に
おける実施の形態7の半導体レーザ装置を前面から見た
図である。本発明の半導体レーザ装置の発振波長は1.
3μm近傍である。
(Seventh Embodiment) FIG. 7A is a front view of a semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of the semiconductor laser device of the present invention is 1.
It is around 3 μm.

【0122】この半導体レーザ装置は、n型GaP基板
25と、n型GaP基板25上に形成された積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaPクラッド
層(厚さ1.5μm)26、n型GaNAsP光閉じ込
め層27、活性層28、p型GaNAsP光閉じ込め層
29、p型GaPクラッド層30を、基板25の側から
この順序で含んでいる。n型クラッド層26、n型光閉
じ込め層27、活性層28、p型光閉じ込め層29、お
よびp型クラッド層30を含む積層構造はエッチングに
より共振器方向にストライプ状に伸びたメサに加工され
ている。メサの両側にはp型GaP電流ブロック層35
とn型GaP電流ブロック層36が積層されている。電
流ブロック層35およびp型クラッド層26上にはp型
GaP埋め込み層(厚さ2.0μm)37、p型GaP
コンタクト層(厚さ1μm)31が積層されている。電
流はメサを通して縦方向に流れる。このメサの幅は1.
5μmである。p側電極9はコンタクト層29と接触し
ており、n型GaP基板25の裏面にはn側電極10が
形成されている。
This semiconductor laser device has an n-type GaP substrate 25 and a laminated structure formed on the n-type GaP substrate 25. In this laminated structure, an n-type GaP cladding layer (thickness: 1.5 μm) 26, an n-type GaAsP light confinement layer 27, an active layer 28, a p-type GaAsP light confinement layer 29, and a p-type GaP cladding layer 30 Include in this order from the side. The laminated structure including the n-type cladding layer 26, the n-type optical confinement layer 27, the active layer 28, the p-type optical confinement layer 29, and the p-type cladding layer 30 is processed into a mesa extending in a stripe direction in the resonator direction by etching. ing. On both sides of the mesa, a p-type GaP current blocking layer 35
And an n-type GaP current block layer 36. A p-type GaP buried layer (2.0 μm thick) 37 and a p-type GaP
A contact layer (thickness: 1 μm) 31 is laminated. Current flows vertically through the mesa. The width of this mesa is 1.
5 μm. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 29, and an n-side electrode 10 is formed on the back surface of the n-type GaP substrate 25.

【0123】活性層28の拡大図を図7(b)に示す。
活性層28はGaNAsP障壁層32とInNAsP井
戸層12から形成されており、発振波長が1.3μm近
傍となるようにInNAsP井戸層12の組成比並びに
層厚が設定されている。また、InNAsP井戸層11
にはGaPに対して−1.5%から+1.5%の格子歪
が加えられている。
An enlarged view of the active layer 28 is shown in FIG.
The active layer 28 is formed of the GaNAsP barrier layer 32 and the InNAsP well layer 12, and the composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set such that the oscillation wavelength is near 1.3 μm. In addition, the InNAsP well layer 11
Has a lattice strain of -1.5% to + 1.5% with respect to GaP.

【0124】このような構成を採用することにより、G
aNAsP障壁層32とInNAsP井戸層12の伝導
帯側のバンドオフセット(ΔEc)を500meV以上
とし、GaAs基板を用いた構造よりも大きくすること
が可能であり、周囲温度の上昇に対して電子の閉じ込め
が十分に行われ、特性が劣化しない。更に、実屈折導波
構造となっており、安定した単一横モード発振が実現可
能である。また、電流がメサ構造内の活性層28のみに
流れるため、発振に寄与しない電流成分が大幅に低減で
き、低しきい値電流特性が実現可能である。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aNAsP barrier layer 32 and the InNAsP well layer 12 can be set to 500 meV or more, and can be made larger than that of a structure using a GaAs substrate. Is sufficiently performed, and the characteristics are not deteriorated. Further, since it has a real refraction waveguide structure, stable single transverse mode oscillation can be realized. Further, since the current flows only in the active layer 28 in the mesa structure, a current component that does not contribute to oscillation can be greatly reduced, and low threshold current characteristics can be realized.

【0125】また、本実施形態では井戸層にInNAs
Pを用いているが、これがInNPであっても同様な効
果を得ることが可能である。また、井戸数は一つである
が、二つ以上であってもよい。また、光閉じ込め層は一
種類の材料から形成されているが、GaNAsPで組成
比の異なる2種類以上の材料から形成されてもよい。
In this embodiment, the well layer is made of InNAs.
Although P is used, a similar effect can be obtained even if this is InNP. Although the number of wells is one, it may be two or more. Further, the light confinement layer is formed of one kind of material, but may be formed of two or more kinds of materials having different composition ratios of GNAsP.

【0126】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。また、本実施形態では、ファブリペロー型のレー
ザとしているが、活性層近傍に回折格子を形成した(例
えば活性層近傍の基板)分布帰還型半導体レーザ装置
(DFBレーザ)としてもよい。
Further, in this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
The band is the m band, but it may be the 1.55 μm band or any other band. In this embodiment, the Fabry-Perot laser is used. However, a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) in which a diffraction grating is formed near the active layer (for example, a substrate near the active layer) may be used.

【0127】(第8の実施形態)図8(a)は本発明に
おける実施の形態8の半導体レーザ装置を前面から見た
図である。本発明の半導体レーザ装置の発振波長は1.
3μm近傍である。
(Eighth Embodiment) FIG. 8A is a front view of a semiconductor laser device according to an eighth embodiment of the present invention. The oscillation wavelength of the semiconductor laser device of the present invention is 1.
It is around 3 μm.

【0128】この半導体レーザ装置は、n型Si基板3
8と、n型Si基板38上に形成された積層構造とを具
備している。この積層構造は、n型GaNPクラッド層
(厚さ1.5μm)39、n型InGaNP光閉じ込め
層40、活性層41、p型InGaNP光閉じ込め層4
2、p型GaNPクラッド層43を、基板の側からこの
順序で含んでいる。n型クラッド層39、n型光閉じ込
め層40、活性層41、p型光閉じ込め層42、p型ク
ラッド層43を含む積層構造はエッチングにより共振器
方向に沿ってストライプ状に伸びたメサに加工されてい
る。メサの両側にはp型GaNP電流ブロック層44と
n型GaNP電流ブロック層45が積層されている。更
に、電流ブロック層45およびp型クラッド層43上に
はp型GaNP埋め込み層(厚さ2.0μm)46、p
型GaPコンタクト層(厚さ0.3μm)31が積層さ
れている。電流はメサを通して縦方向に流れる。このメ
サの幅は1.5μmである。p側電極9はコンタクト層
31と接触しており、n型Si基板38の裏面にはn側
電極10が形成されている。
This semiconductor laser device has an n-type Si substrate 3
8 and a laminated structure formed on an n-type Si substrate 38. This laminated structure includes an n-type GaNP cladding layer (thickness: 1.5 μm) 39, an n-type InGaNP light confinement layer 40, an active layer 41, and a p-type InGaNP light confinement layer 4
2. The p-type GaNP cladding layer 43 is included in this order from the substrate side. The laminated structure including the n-type cladding layer 39, the n-type optical confinement layer 40, the active layer 41, the p-type optical confinement layer 42, and the p-type cladding layer 43 is processed into a mesa extending in a stripe shape along the resonator direction by etching. Have been. On both sides of the mesa, a p-type GaNP current block layer 44 and an n-type GaNP current block layer 45 are stacked. Further, on the current block layer 45 and the p-type cladding layer 43, a p-type GaNP buried layer (2.0 μm thick) 46, p-type
A GaP type contact layer (thickness: 0.3 μm) 31 is laminated. Current flows vertically through the mesa. The width of this mesa is 1.5 μm. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 31, and the n-side electrode 10 is formed on the back surface of the n-type Si substrate 38.

【0129】活性層41の拡大図を図8(b)に示す。
活性層41はInGaNP障壁層47とInNAsP井
戸層12から形成されており、発振波長が1.3μm近
傍となるようにInNAsP井戸層12の組成比並びに
層厚が設定されている。また、InNAsP井戸層11
にはGaPに対して−1.5%から+1.5%の格子歪
が加えられている。
An enlarged view of the active layer 41 is shown in FIG.
The active layer 41 is formed of the InGaNP barrier layer 47 and the InNAsP well layer 12, and the composition ratio and the layer thickness of the InNAsP well layer 12 are set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm. In addition, the InNAsP well layer 11
Has a lattice strain of -1.5% to + 1.5% with respect to GaP.

【0130】このような構成を採用することにより、I
nGaNP障壁層47とInNAsP井戸層12の伝導
帯側のバンドオフセット(ΔEc)を500meV以上
とし、GaAs基板を用いた構造よりも大きくすること
が可能であり、周囲温度の上昇に対して電子の閉じ込め
が十分に行われ、特性が劣化しない。更に、実屈折導波
構造となっており、安定した単一横モード発振が実現可
能である。また、電流がメサ構造内の活性層41のみに
流れるため、発振に寄与しない電流成分が大幅に低減で
き、低しきい値電流特性が実現可能である。更に、基板
にSiを用いているため、化合物半導体基板を用いた場
合と比較して、基板にかかるコストを大幅に削減可能で
ある。また、他の電子デバイスとの集積化も容易であ
る。
By adopting such a configuration, I
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the nGaNP barrier layer 47 and the InNAsP well layer 12 can be set to 500 meV or more, and can be made larger than the structure using the GaAs substrate. Is sufficiently performed, and the characteristics are not deteriorated. Further, since it has a real refraction waveguide structure, stable single transverse mode oscillation can be realized. Further, since the current flows only in the active layer 41 in the mesa structure, a current component that does not contribute to oscillation can be greatly reduced, and low threshold current characteristics can be realized. Further, since Si is used for the substrate, the cost for the substrate can be significantly reduced as compared with the case where a compound semiconductor substrate is used. Further, integration with other electronic devices is easy.

【0131】また、本実施形態では井戸層にInNAs
Pを用いているが、これがInNPであっても同様な効
果を得ることが可能である。また、井戸数は一つである
が、二つ以上であってもよい。また、光閉じ込め層は一
種類の材料から形成されているが、InGaNPで組成
比の異なる2種類以上の材料から形成されてもよい。
In this embodiment, the well layer is formed of InNAs.
Although P is used, a similar effect can be obtained even if this is InNP. Although the number of wells is one, it may be two or more. Further, the light confinement layer is formed of one kind of material, but may be formed of two or more kinds of InGaNP materials having different composition ratios.

【0132】更に、本実施形態では発振波長は1.3μ
m帯であるが、1.55μm帯およびそれ以外としても
良い。また、本実施形態では、ファブリペロー型のレー
ザとしているが、活性層近傍(例えば活性層近傍の基
板)に回折格子を形成した分布帰還型半導体レーザ装置
(DFBレーザ)としてもよい。
Further, in this embodiment, the oscillation wavelength is 1.3 μm.
The band is the m band, but it may be the 1.55 μm band or any other band. In this embodiment, a Fabry-Perot laser is used. However, a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser) having a diffraction grating formed near an active layer (for example, a substrate near the active layer) may be used.

【0133】(第9の実施形態)図12(a)は本発明
の第9の実施形態による半導体レーザ装置の断面斜視図
である。本実施形態の半導体レーザ装置は、分布帰還型
半導体レーザ装置(DFBレーザ)であり、その発振波
長は1.3μm近傍である。
(Ninth Embodiment) FIG. 12A is a sectional perspective view of a semiconductor laser device according to a ninth embodiment of the present invention. The semiconductor laser device of this embodiment is a distributed feedback semiconductor laser device (DFB laser), and its oscillation wavelength is around 1.3 μm.

【0134】この半導体レーザ装置は、n型GaAs基
板1と、n型GaAs基板1上に設けられた積層構造と
を具備している。この積層構造は、n型GaAsバッフ
ァ層(厚さ1μm)2、n型In0.5Ga0.5Pクラッド
層(厚さ1.5μm)15、n型GaAs光閉じこめ層
(厚さ100nm)4、活性層5、p型GaAs光閉じ
こめ層(厚さ100nm)6、p型In0.5Ga0.5Pク
ラッド層(厚さ0.2μm)16を、n型GaAs基板
1の側から、この順序で含んでいる。n型In0.5Ga
0.5Pクラッド層15、n型GaAs光閉じこめ層4、
活性層5、p型GaAs光閉じこめ層6、p型In0.5
Ga0.5Pクラッド層16を含む多層構造部分は、共振
器方向にストライプ状に延びるメサを形成している。メ
サの両側には、p型In0.5Ga0.5P電流ブロック層1
7とn型In0.5Ga0.5P電流ブロック層18が積層さ
れている。電流ブロック層18およびp型クラッド層1
6上には、p型 In0.5Ga0.5P埋め込み層(厚さ
2.0μm)19、p型GaAsコンタクト層(厚さ1
μm)8が積層されている。電流はメサを通して縦方向
に流れる。このメサの幅は1.5μmである。p側電極
9はコンタクト層8と接触しており、n型GaAs基板
1の裏面にはn側電極10が形成されている。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs substrate 1 and a laminated structure provided on the n-type GaAs substrate 1. This laminated structure has an n-type GaAs buffer layer (thickness 1 μm) 2, an n-type In 0.5 Ga 0.5 P clad layer (thickness 1.5 μm) 15, an n-type GaAs optical confinement layer (thickness 100 nm) 4, an active layer 5, a p-type GaAs optical confinement layer (thickness: 100 nm) 6, and a p-type In 0.5 Ga 0.5 P clad layer (thickness: 0.2 μm) 16 are included in this order from the n-type GaAs substrate 1 side. n-type In 0.5 Ga
0.5 P clad layer 15, n-type GaAs light confinement layer 4,
Active layer 5, p-type GaAs optical confinement layer 6, p-type In 0.5
The portion of the multilayer structure including the Ga 0.5 P cladding layer 16 forms a mesa extending in a stripe shape in the resonator direction. On both sides of the mesa, a p-type In 0.5 Ga 0.5 P current blocking layer 1
7 and an n-type In 0.5 Ga 0.5 P current block layer 18 are stacked. Current block layer 18 and p-type cladding layer 1
6, a p-type In 0.5 Ga 0.5 P buried layer (2.0 μm thick) 19 and a p-type GaAs contact layer (thickness 1
μm) 8 are stacked. Current flows vertically through the mesa. The width of this mesa is 1.5 μm. The p-side electrode 9 is in contact with the contact layer 8, and an n-side electrode 10 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1.

【0135】更に本実施形態では、n型In0.5Ga0.5
Pクラッド層15を堆積した後、n型GaAs光閉じこ
め層4を堆積する前に、回折格子49をエッチングによ
り形成している。この回折格子49は、レーザを単一軸
モードで安定的に発振させるように機能する。
Further, in this embodiment, the n-type In 0.5 Ga 0.5
After depositing the P cladding layer 15 and before depositing the n-type GaAs optical confinement layer 4, the diffraction grating 49 is formed by etching. The diffraction grating 49 functions to stably oscillate the laser in a single axis mode.

【0136】活性層5の拡大図を図12(b)に示す。
活性層5は、一対のGaAs障壁層11がInNAsP
井戸層12を挟み込むよう構成を有している。発振波長
が1.3μm近傍となるようにInNAsP井戸層12
の組成比並びに層厚が設定されている。また、InNA
sP井戸層11にはGaAsに対して−1.5%から+
1.5%の格子歪が加えられている。
FIG. 12B is an enlarged view of the active layer 5.
The active layer 5 includes a pair of GaAs barrier layers 11 formed of InNAsP.
It has a configuration to sandwich the well layer 12. The InNAsP well layer 12 is set so that the oscillation wavelength is around 1.3 μm.
And the layer thickness are set. Also, InNA
The sP well layer 11 has a range of -1.5% to +
1.5% lattice strain is applied.

【0137】このような構成を採用することにより、G
aAs障壁層11とInNAsP井戸層12の伝導帯側
のバンドオフセット(ΔEc)を200meV以上と
し、価電子帯側のバンドオフセット(ΔEv)を100
meV以下とすることが可能である。そのため、周囲温
度の上昇に対して電子の閉じ込めが十分に行われ、特性
が劣化しない。
By adopting such a configuration, G
The band offset (ΔEc) on the conduction band side of the aAs barrier layer 11 and the InNAsP well layer 12 is 200 meV or more, and the band offset (ΔEv) on the valence band side is 100.
It can be less than meV. Therefore, electrons are sufficiently confined with respect to an increase in ambient temperature, and characteristics are not deteriorated.

【0138】本実施形態では井戸層12にInNAsP
を用いているが、これがInNPであっても同様な効果
を得ることできる。また、活性層5内の井戸数は一つで
あるが、二つ以上であってもよい。
In this embodiment, the well layer 12 is made of InNAsP
Is used, but the same effect can be obtained even if this is InNP. The number of wells in the active layer 5 is one, but may be two or more.

【0139】障壁層11および光閉じ込め層4または6
の材料にはGaAsを用いているが、その代わりにIn
GaAsPであってもよい。光閉じ込め層4または6は
一種類の材料から形成されているが、InGaAsPで
組成比の異なる2種類以上の材料から形成されていても
よい。クラッド層3まはた7の材料にAlGaAsを用
いているが、GaAsに格子整合し、バンドギャップエ
ネルギーの大きなInGaAsPであってもよい。
The barrier layer 11 and the light confinement layer 4 or 6
Is made of GaAs, but instead of In,
It may be GaAsP. The optical confinement layer 4 or 6 is formed of one type of material, but may be formed of two or more types of InGaAsP materials having different composition ratios. Although AlGaAs is used as the material of the cladding layer 3 or 7, InGaAsP having lattice matching with GaAs and having a large band gap energy may be used.

【0140】本実施形態の発振波長は1.3μm帯であ
るが、1.55μm帯およびそれ以外としても良い。
Although the oscillation wavelength of the present embodiment is in the 1.3 μm band, it may be in the 1.55 μm band or any other range.

【0141】(第10の実施形態)図13は、上述の第
1の実施形態から第9の実施形態による半導体レーザ装
置を光源として用いた光通信システムの構成を示してい
る。
(Tenth Embodiment) FIG. 13 shows the configuration of an optical communication system using the semiconductor laser device according to the first to ninth embodiments as a light source.

【0142】このシステムは、本発明による半導体レー
ザ装置51と、半導体レーザ装置51に電気信号を与
え、その強度変調を行う電気信号発生器54と、半導体
レーザ装置51から放射されるレーザ光(信号光)56
を伝搬する光ファイバ52と、半導体レーザ装置51か
ら放射されるレーザ光56を光ファイバ52に集光する
レンズ55と、光ファイバ52を伝搬してきた信号光を
検出し、電気信号に変換する光検出器53とを含んでい
る。このような構成により、音声信号、映像信号および
/またはデータを光ファイバを介して伝送することがで
きる。
This system comprises a semiconductor laser device 51 according to the present invention, an electric signal generator 54 for applying an electric signal to the semiconductor laser device 51 and modulating the intensity thereof, and a laser beam (signal Light) 56
, A lens 55 for condensing laser light 56 emitted from the semiconductor laser device 51 onto the optical fiber 52, and a light for detecting the signal light propagating through the optical fiber 52 and converting it into an electric signal And a detector 53. With such a configuration, audio signals, video signals, and / or data can be transmitted via optical fibers.

【0143】本実施形態によれば、信号光源として採用
する半導体レーザ装置が広い温度範囲に渡って低しきい
値電流、高スロープ効率特性を実現するため、環境温度
に影響されにくい高品質の信号伝送が実現する。
According to the present embodiment, since the semiconductor laser device used as the signal light source realizes a low threshold current and a high slope efficiency characteristic over a wide temperature range, a high-quality signal which is hardly affected by the ambient temperature. Transmission is realized.

【0144】なお、レンズは必ずしも不可欠の構成要素
ではない。
The lens is not always an essential component.

【0145】(第11の実施形態)図14は、本発明の
第11の実施形態にかかる半導体レーザ装置を示してい
る。本実施形態の半導体レーザ装置は、同一半導体基板
上に集積されたレーザ部202とトランジスタ部203
とを備えている。
(Eleventh Embodiment) FIG. 14 shows a semiconductor laser device according to an eleventh embodiment of the present invention. The semiconductor laser device of this embodiment includes a laser unit 202 and a transistor unit 203 integrated on the same semiconductor substrate.
And

【0146】レーザ部202は、半絶縁性のGaAs基
板201上に形成された積層構造を有しており、その積
層構造は、InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y
<1)層を活性層として含む。具体的な構造としは、前
述した実施形態の半導体レーザ素子であれば何れの素子
の構造を採用しても良い。レーザの発振波長は1.1〜
1.6μm帯である。
[0146] The laser unit 202 has a laminated structure formed on a semi-insulating GaAs substrate 201, the laminated structure, InN x As y P 1- xy (0 <x <1,0 ≦ y
<1) The layer is included as an active layer. As a specific structure, any structure of the semiconductor laser device of the above-described embodiment may be adopted. Laser oscillation wavelength is 1.1 ~
The band is 1.6 μm.

【0147】レーザ部202に注入する電流を制御する
ため、トランジスタ部203がGaAs基板201上の
レーザ部分202から離れた位置に形成されている。レ
ーザ部202およびトランジスタ部203は、いずれ
も、GaAs基板201上に成長した半導体層を構成要
素として含んでおり、レーザ部202およびトランジス
タ部203はGaAs基板201に対して原子レベルで
接合されている。
To control the current to be injected into the laser section 202, a transistor section 203 is formed on the GaAs substrate 201 at a position away from the laser section 202. Each of the laser unit 202 and the transistor unit 203 includes a semiconductor layer grown on a GaAs substrate 201 as a component, and the laser unit 202 and the transistor unit 203 are joined to the GaAs substrate 201 at an atomic level. .

【0148】図17は、トランジスタ部分203の断面
構成の一例を示している。トランジスタ部分203は、
図17からわかるように、基板501(図14における
基板201)上に形成された複数の半導体層と電極とを
備えている。より詳細には、n−GaAs層502およ
びi−GaAs層503が基板501上に形成されてお
り、i−GaAs層503のチャネル領域上にはAlゲ
ート電極505が形成されている。i−GaAs層50
3のソース/ドレイン領域上にはn+−GaAs層50
4を介して、Au/Ge/Ni−Au電極506および
Au電極507が形成されている。
FIG. 17 shows an example of a cross-sectional configuration of the transistor portion 203. The transistor portion 203
As can be seen from FIG. 17, the semiconductor device includes a plurality of semiconductor layers and electrodes formed on a substrate 501 (the substrate 201 in FIG. 14). More specifically, an n-GaAs layer 502 and an i-GaAs layer 503 are formed on a substrate 501, and an Al gate electrode 505 is formed on a channel region of the i-GaAs layer 503. i-GaAs layer 50
An n + -GaAs layer 50 is formed on the source / drain region
4, an Au / Ge / Ni-Au electrode 506 and an Au electrode 507 are formed.

【0149】再び、図14を参照する。レーザ部202
の光とりだし面204は低反射膜がコートされている。
レーザ部202の他の面205には高反射膜がコートさ
れている。GaAs基板201上の面205に対向する
位置には、レーザ部202の面205から放射されたモ
ニター光を受光するモニター用ダイオード211が配置
されている。
Referring again to FIG. Laser unit 202
The light extraction surface 204 is coated with a low reflection film.
The other surface 205 of the laser unit 202 is coated with a high reflection film. At a position facing the surface 205 on the GaAs substrate 201, a monitoring diode 211 that receives the monitor light emitted from the surface 205 of the laser unit 202 is arranged.

【0150】GaAs基板201の上面には、レーザ部
202に接続された電極206と、トランジスタ部20
3に接続された電極207および208とが設けられて
いる。また、レーザ部202とトランジスタ部203と
は、キャパシタ209を介して、電極210によって相
互接続されている。
On the upper surface of the GaAs substrate 201, the electrode 206 connected to the laser unit 202 and the transistor unit 20
3 are provided with electrodes 207 and 208. The laser unit 202 and the transistor unit 203 are interconnected by an electrode 210 via a capacitor 209.

【0151】動作時、電極206には直流電流が供給さ
れる。電極207からトランジスタ部203に供給され
る電流は、トランジスタ部203で変調される。変調さ
れた電流はキャパシタ209を介してレーザ部202に
供給される。トランジスタ部203による変調は、トラ
ンジスタ部203のゲート電極(図17のAl電極50
5)に接続された電極208に供給される交流電流によ
って実行される。
In operation, a direct current is supplied to the electrode 206. The current supplied from the electrode 207 to the transistor section 203 is modulated by the transistor section 203. The modulated current is supplied to the laser unit 202 via the capacitor 209. The modulation by the transistor unit 203 is performed by the gate electrode (the Al electrode 50 in FIG.
This is performed by the alternating current supplied to the electrode 208 connected to 5).

【0152】従来は、トランジスタを形成したGaAs
基板上に、別途作製したレーザ部を半田等を用いて実装
していた。そのため、従来の装置では、トランジスタ部
とレーザ部とをAu線などのリード線を用いて接続する
必要があった。リード線の長さはばらつきやすく、その
リード線のわずかな長さのばらつきがレーザの高周波特
性を大きな変動させた。
Conventionally, a GaAs transistor is formed.
A separately manufactured laser unit was mounted on the substrate using solder or the like. Therefore, in the conventional device, it was necessary to connect the transistor portion and the laser portion using a lead wire such as an Au wire. The lengths of the lead wires tend to fluctuate, and the slight variations in the length of the leads drastically changed the high frequency characteristics of the laser.

【0153】本発明によれば、長波長帯レーザ光を出力
するためのレーザ部202を結晶成長によりGaAs基
板201上に形成することが可能である。このため、ト
ランジスタ部203とレーザ部202とを接続する電極
210を薄膜パターニングプロセスによって形成するこ
とが可能となる。そのため、電極の長さおよび幅のばら
つきを非常に小さくすることができ、前述の問題を解決
できる。
According to the present invention, it is possible to form a laser section 202 for outputting a long wavelength band laser beam on a GaAs substrate 201 by crystal growth. Therefore, the electrode 210 connecting the transistor unit 203 and the laser unit 202 can be formed by a thin film patterning process. Therefore, variations in the length and width of the electrode can be made very small, and the above-mentioned problem can be solved.

【0154】本実施形態では、基板材料としてGaAs
を用いたが、Siであってもよい。また、モニターダイ
オード211も基板201上に結晶成長法によって形成
してもよい。なお、レーザ部202に低反射膜または高
反射膜をコートする必要はない。
In this embodiment, GaAs is used as the substrate material.
Was used, but may be Si. Further, the monitor diode 211 may be formed on the substrate 201 by a crystal growth method. It is not necessary to coat the laser unit 202 with a low-reflection film or a high-reflection film.

【0155】(第12の実施形態)図14は、本発明の
第12の実施形態にかかる半導体レーザ装置を示してい
る。本実施形態の半導体レーザ装置は、同一半導体基板
上に集積されたレーザ部302とトランジスタ部303
とを備えている。
(Twelfth Embodiment) FIG. 14 shows a semiconductor laser device according to a twelfth embodiment of the present invention. The semiconductor laser device according to the present embodiment includes a laser unit 302 and a transistor unit 303 integrated on the same semiconductor substrate.
And

【0156】レーザ部302は、半絶縁性のGaAs基
板301上に形成された積層構造を有しており、その積
層構造は、InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y
<1)層を活性層として含む。具体的な構造としは、前
述した実施形態の半導体レーザ素子であれば何れの素子
の構造を採用しても良い。レーザの発振波長は1.1〜
1.6μm帯である。
[0156] The laser unit 302 has a laminated structure formed on a semi-insulating GaAs substrate 301, the laminated structure, InN x As y P 1- xy (0 <x <1,0 ≦ y
<1) The layer is included as an active layer. As a specific structure, any structure of the semiconductor laser device of the above-described embodiment may be adopted. Laser oscillation wavelength is 1.1 ~
The band is 1.6 μm.

【0157】レーザ部302に注入する電流を制御する
ため、トランジスタ部303がGaAs基板301上の
レーザ部分302から離れた位置に形成されている。レ
ーザ部202およびトランジスタ部303は、いずれ
も、GaAs基板301上に成長した半導体層を構成要
素として含んでおり、レーザ部302およびトランジス
タ部303はGaAs基板301に対して原子レベルで
接合されている。
In order to control the current injected into the laser section 302, a transistor section 303 is formed on the GaAs substrate 301 at a position away from the laser section 302. Each of the laser unit 202 and the transistor unit 303 includes a semiconductor layer grown on a GaAs substrate 301 as a component, and the laser unit 302 and the transistor unit 303 are joined to the GaAs substrate 301 at an atomic level. .

【0158】レーザ部302の光とりだし面304は低
反射膜がコートされている。レーザ部302の他の面3
05には高反射膜がコートされている。GaAs基板3
01上の面305に対向する位置には、レーザ部302
の面305から放射されたモニター光を受光するモニタ
ー用ダイオード211が配置されている。
The light extraction surface 304 of the laser unit 302 is coated with a low reflection film. Other surface 3 of laser unit 302
05 is coated with a highly reflective film. GaAs substrate 3
01 at a position facing the surface 305,
A monitoring diode 211 for receiving the monitor light emitted from the surface 305 is disposed.

【0159】GaAs基板301の上面には、レーザ部
302に接続された電極306と、トランジスタ部30
3に接続された電極307および308とが設けられて
いる。また、レーザ部302とトランジスタ部303と
は、キャパシタ309を介して、電極310によって相
互接続されている。
On the upper surface of the GaAs substrate 301, an electrode 306 connected to the laser unit 302 and a transistor unit 30
3 are provided with electrodes 307 and 308. The laser unit 302 and the transistor unit 303 are interconnected by an electrode 310 via a capacitor 309.

【0160】動作時、電極306には直流電流が供給さ
れる。電極307からトランジスタ部303に供給され
る電流は、トランジスタ部303で変調される。変調さ
れた電流はキャパシタ309を介してレーザ部302に
供給される。トランジスタ部303による変調は、トラ
ンジスタ部303のゲート電極(図17のAl電極50
5)に接続された電極308に供給される交流電流によ
って実行される。
In operation, a direct current is supplied to the electrode 306. The current supplied from the electrode 307 to the transistor portion 303 is modulated by the transistor portion 303. The modulated current is supplied to the laser unit 302 via the capacitor 309. The modulation by the transistor unit 303 is performed by the gate electrode of the transistor unit 303 (the Al electrode 50 in FIG. 17).
This is performed by an alternating current supplied to the electrode 308 connected to 5).

【0161】レーザ部302の光とりだし面304に近
接してSi基板301表面にV形状の溝311が形成さ
れており、そのV形状の溝311は光ファイバ312支
持し固定している。レーザ部302から放射されたレー
ザ光は、直接、光ファイバ312に取り入れられる。
A V-shaped groove 311 is formed on the surface of the Si substrate 301 near the light extraction surface 304 of the laser unit 302, and the V-shaped groove 311 supports and fixes an optical fiber 312. Laser light emitted from the laser unit 302 is directly taken into the optical fiber 312.

【0162】従来の構成では、Si基板上に長波長帯の
レーザ光を出力するレーザ部を結晶成長により形成する
ことが出来なかった。従来の構成では溝とレーザ部の位
置精度を1μm以下とすることが不可能であり、V形状
の溝に設置された光ファイバへレーザ光を取り入れる効
率が低かった。
In the conventional configuration, a laser section for outputting a laser beam in a long wavelength band could not be formed on a Si substrate by crystal growth. With the conventional configuration, it was impossible to make the positional accuracy between the groove and the laser portion less than 1 μm, and the efficiency of taking laser light into the optical fiber installed in the V-shaped groove was low.

【0163】本発明によれば、レーザ部302を結晶成
長によりSi基板301上に形成することができるた
め、レーザ部302を形成した後、マスクパターンを用
いたプロセスによりV形状の溝311を形成できる。こ
のため、V形状の溝311とレーザ部302の位置合わ
せの精度を1μm以下とすることが可能となり、溝31
1に設置された光ファイバ312へレーザ光を取り入れ
る効率を大幅に向上可能である。
According to the present invention, since the laser portion 302 can be formed on the Si substrate 301 by crystal growth, after the laser portion 302 is formed, the V-shaped groove 311 is formed by a process using a mask pattern. it can. For this reason, it is possible to make the positioning accuracy of the V-shaped groove 311 and the laser unit 302 1 μm or less.
The efficiency with which the laser light is introduced into the optical fiber 312 installed in the optical fiber 3 can be greatly improved.

【0164】なお、Si基板に代えてGaAs基板を用
いても良い。結晶成長によってモニターダイオードを基
板上に形成してもよい。
Incidentally, a GaAs substrate may be used instead of the Si substrate. The monitor diode may be formed on the substrate by crystal growth.

【0165】(第13の実施形態)図16(a)から
(d)を参照しながら、半導体レーザ装置の製造方法を
説明する。
(Thirteenth Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor laser device will be described with reference to FIGS.

【0166】まず、図16(a)に示すように、MOV
PE法によって、InNxAsy1-x-y(0<x<1、
0≦y<1)層を活性層として含む多層膜402を半絶
縁性GaAs基板401上に結晶成長させる。発振波長
が1.1〜1.6μm帯となるようにする。
First, as shown in FIG.
The PE method, InN x As y P 1- xy (0 <x <1,
A multilayer film 402 including a layer of 0 ≦ y <1) as an active layer is crystal-grown on a semi-insulating GaAs substrate 401. The oscillation wavelength is set to be in the 1.1 to 1.6 μm band.

【0167】次に、公知のリソグラフィ技術およびエッ
チング技術を用いて、図16(b)に示すように、多層
膜402をパターニングし、それによって共振器構造を
有するレーザ部403を形成する。
Next, using a known lithography technique and etching technique, the multilayer film 402 is patterned as shown in FIG. 16B, thereby forming a laser portion 403 having a resonator structure.

【0168】次に、図16(c)に示すようにトランジ
スタ部404を形成する。トランジスタ部404の断面
の一例は、図17に示されている。図17のn−GaA
s層502、i−GaAs層503およびn+−GaA
s層504は、通常のMOVPE法またはMBE法によ
って形成される。これらのGaAs層は、基板401の
全面に堆積された後パターニングされてもよいし、ま
た、基板401の特定領域上に選択成長させられてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 16C, a transistor section 404 is formed. One example of a cross section of the transistor portion 404 is shown in FIG. N-GaAs of FIG.
s layer 502, i-GaAs layer 503 and n + -GaAs
The s layer 504 is formed by an ordinary MOVPE method or MBE method. These GaAs layers may be patterned after being deposited on the entire surface of the substrate 401, or may be selectively grown on a specific region of the substrate 401.

【0169】次に、電気導電性を有する薄膜を堆積した
後、リソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて電
極405、405、406および407ならびにキャパ
シタ409を形成する。電極406はトランジスタ部4
04に直流電流を供給する役割を果たし、電極407は
トランジスタ部404に交流電流を供給する役割を果た
す。電極408はトランジスタ部404からレーザ部4
03へ電流を運ぶ。
Next, after depositing a thin film having electrical conductivity, electrodes 405, 405, 406 and 407 and a capacitor 409 are formed by using a lithography technique and an etching technique. The electrode 406 is the transistor part 4
The electrode 407 serves to supply a DC current to the transistor portion 404. The electrode 408 is connected between the transistor section 404 and the laser section 4.
Carry current to 03.

【0170】この製造方法によれば、比較的に高温で行
われる処理工程を必要とするレーザ部403の形成の後
に、イオン注入などの比較的に低温で行われる処理工程
を必要とするトランジスタ部404の形成を行う。この
ため、注入されたイオンの熱拡散が抑制され、トランジ
スタ部404の性能劣化が防止される。
According to this manufacturing method, after the formation of the laser section 403 requiring a processing step performed at a relatively high temperature, the transistor section requiring a processing step performed at a relatively low temperature such as ion implantation is performed. 404 is formed. Therefore, thermal diffusion of the implanted ions is suppressed, and performance degradation of the transistor portion 404 is prevented.

【0171】なお、MOVPE法によってInNxAsy
1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を形成する際、
In、N、AsおよびPの原料ガスをキャリアガスとし
て機能する水素または窒素ととも反応管内にに供給す
る。In、N、AsおよびPの原料ガスとしては、それ
ぞれ、トリメチルインジウム、ジメチルヒドラジン、タ
ーシャルブチルアルシン、およびターシャルブチルホス
フィンを用いることができる。基板温度は例えば600
℃として基板上にInNxAsy1-x-y結晶層を成長さ
せることができる。なお、As原料としてアルシンを用
いてもよいし、P原料としてホスフィンを用いてもよ
い。N原料としては、モノメチルヒドラジンあるいはタ
ーシャルブチルヒドラジンを用いてもよい。
[0171] It should be noted, InN x As y by MOVPE method
When forming a P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer,
Source gases of In, N, As and P are supplied into the reaction tube together with hydrogen or nitrogen functioning as a carrier gas. As source gases of In, N, As, and P, trimethylindium, dimethylhydrazine, tert-butylarsine, and tert-butylphosphine can be used, respectively. The substrate temperature is, for example, 600
℃ can be grown InN x As y P 1-xy crystal layer on the substrate as a. Note that arsine may be used as the As material, and phosphine may be used as the P material. As the N raw material, monomethylhydrazine or tert-butylhydrazine may be used.

【0172】[0172]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1から15
の発明によれば、GaAs基板と前記GaAs基板上に
形成された積層構造とを具備する半導体レーザ装置にお
いて、積層構造に含まれる活性層内に、GaAs基板に
格子整合するInNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y
<1)層を設けている。このInNxAsy1-x-y(0
<x<1、0≦y<1)層のバンドギャップエネルギーは
ボーイング効果によって減少し、1.1〜1.6μm帯
のレーザ発振に最適な値を示す。このため、GaAs基
板を用いながら、光通信用光源に適した長波長帯の半導
体レーザが提供される。また、ボーイング効果によるI
nNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層の伝導
帯レベルの低下が価電子帯レベルの低下よりも顕著なた
め、積層構造内において、ΔEcを200meV以上に
増加することができ、環境温度や半導体レーザ装置自身
の温度の上昇によってキャリアのエネルギーが増加して
も、活性層からあふれ出るキャリア数の上昇は抑制さ
れ、その結果、温度特性に優れた性能を発揮する半導体
レーザ装置が提供される。
As described above, claims 1 to 15 are provided.
According to the invention, in a semiconductor laser device comprising a laminated structure formed on a GaAs substrate wherein the GaAs substrate, the active layer to be included in the multilayer structure, InN x As y P 1 lattice-matched to GaAs substrate -xy (0 <x <1, 0 ≦ y
<1) A layer is provided. The InN x As y P 1-xy (0
<X <1, 0 ≦ y <1) The band gap energy of the layer decreases due to the bowing effect, and shows an optimum value for laser oscillation in the 1.1 to 1.6 μm band. Therefore, a semiconductor laser having a long wavelength band suitable for a light source for optical communication can be provided while using a GaAs substrate. In addition, I due to the Boeing effect
Since nN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦ y <1) layer decrease in the conduction band level marked than the decrease of the valence band level, in the laminated structure, more 200meV the ΔEc Even if the carrier energy increases due to an increase in the environmental temperature or the temperature of the semiconductor laser device itself, the increase in the number of carriers overflowing from the active layer is suppressed, and as a result, the performance with excellent temperature characteristics Is provided.

【0173】また、請求項16から27の発明によれ
ば、GaP基板と前記GaP基板上に形成された積層構
造とを具備する半導体レーザ装置において、積層構造中
の活性層内に、GaP基板に格子整合するInNxAsy
1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を設けている。そ
の結果、GaP基板を用いて温度特性に優れた性能を発
揮する半導体レーザ装置が提供される。
According to the sixteenth to twenty-seventh aspects of the present invention, in a semiconductor laser device having a GaP substrate and a laminated structure formed on the GaP substrate, the active layer in the laminated structure includes a GaP substrate. InN x As y which is lattice-matched
A P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer is provided. As a result, a semiconductor laser device using a GaP substrate and exhibiting excellent performance in temperature characteristics is provided.

【0174】更に、請求項28および29の発明によれ
ば、Si基板と前記Si基板上に形成された積層構造と
を具備する半導体レーザ装置において、積層構造中の活
性層内に、Si基板に格子整合するInNxAsy
1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を設けている。その
結果、Si基板を用いて温度特性に優れた性能を発揮す
る半導体レーザ装置が提供される。また、Si基板を用
いたことにより、トランジスタ等の半導体集積回路要素
とともに、単一の基板上に半導体レーザ装置とその駆動
回路等を集積することができる。
Further, according to the inventions of claims 28 and 29, in a semiconductor laser device comprising a Si substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, the active layer in the laminated structure includes InN x As y P which is lattice-matched
1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layers are provided. As a result, a semiconductor laser device that exhibits excellent performance in temperature characteristics using a Si substrate is provided. Further, by using the Si substrate, the semiconductor laser device and its driving circuit and the like can be integrated on a single substrate together with the semiconductor integrated circuit elements such as transistors.

【0175】また、請求項30の発明によれば、温度特
性に優れた半導体レーザ装置を光源に用いているため、
環境温度の影響を受けにくい良質の信号を伝送すること
ができる。
According to the thirtieth aspect of the present invention, since a semiconductor laser device having excellent temperature characteristics is used as a light source,
It is possible to transmit a high-quality signal that is hardly affected by the environmental temperature.

【0176】以上説明したように、本発明による半導体
レーザ装置は広い温度範囲に渡って低しきい値電流、高
スロープ効率特性を実現可能であり、また、本発明によ
る光通信システムは優れた信号伝送を実現する。
As described above, the semiconductor laser device according to the present invention can realize a low threshold current and a high slope efficiency over a wide temperature range, and the optical communication system according to the present invention can provide an excellent signal. Realize transmission.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、本発明の第1の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 1A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図2】(a)は、本発明の第2の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 2A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図3】(a)は、本発明の第3の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 3A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図4】(a)は、本発明の第4の実施形態における半
導体レーザ装置(垂直共振器型面発光レーザ)を示す平
面図、(b)は、その断面図、(c)は、その活性層の
構成を示す図。
4A is a plan view showing a semiconductor laser device (vertical cavity surface emitting laser) according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 4B is a cross-sectional view thereof, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an active layer.

【図5】(a)は、本発明の第5の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 5A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図6】(a)は、本発明の第6の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 6A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図7】(a)は、本発明の第7の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 7A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図8】(a)は、本発明の第8の実施形態における半
導体レーザ装置を示す図、(b)は、その活性層の構成
を示す図。
FIG. 8A is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図9】(a)は、本発明による半導体レーザ装置の活
性層に使用する半導体材料のバンドギャップエネルギー
と格子定数との関係を示す図、(b)は、InPおよび
InNPのバンド構造を示す図。
9A is a diagram showing the relationship between the band gap energy and the lattice constant of a semiconductor material used for the active layer of the semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 9B shows the band structure of InP and InNP. FIG.

【図10】従来の半導体レーザ装置を示す断面斜視図。FIG. 10 is a sectional perspective view showing a conventional semiconductor laser device.

【図11】従来の半導体レーザ装置の課題を示す図であ
って、(a)は低温動作時のバンドギャップエネルギー
図、(b)は高温動作時のバンドギャップエネルギー
図、(c)は電流−光特性の温度依存性を示すグラフ。
11A and 11B are diagrams showing problems of the conventional semiconductor laser device, in which FIG. 11A is a band gap energy diagram at a low temperature operation, FIG. 11B is a band gap energy diagram at a high temperature operation, and FIG. 4 is a graph showing temperature dependence of optical characteristics.

【図12】(a)は、本発明の第9の実施形態における
半導体レーザ装置(分布帰還型半導体レーザ)を示す
図、(b)は、その活性層の構成を示す図。
12A is a diagram illustrating a semiconductor laser device (distributed feedback semiconductor laser) according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a diagram illustrating a configuration of an active layer thereof.

【図13】本発明による光通信システムの構成を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to the present invention.

【図14】本発明の第11の実施形態における半導体レ
ーザ装置を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第12の実施形態における半導体レ
ーザ装置を示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図16】(a)から(d)は、本発明の第13の実施
形態における半導体レーザ装置の製造方法を説明するた
めの斜視図である。
FIGS. 16A to 16D are perspective views illustrating a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図17】半導体レーザ装置内のトランジスタ部を示す
断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a transistor section in the semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型GaAs バッファ層 3 n型Al0.5Ga0.5Asクラッド層 4 n型GaAs光閉じこめ層 5 活性層 6 p型GaAs光閉じこめ層 7 p型Al0.5Ga0.5Asクラッド層 8 p型GaAsコンタクト層 9 p側電極 10 n側電極 11 GaAs障壁層 12 InNAsP井戸層 13 n型Al0.6Ga0.4As電流ブロック層 14 p型Al0.5Ga0.5As埋め込み層 15 n型In0.5Ga0.5Pクラッド層 17 p型In0.5Ga0.5P電流ブロック層 18 n型In0.5Ga0.5P電流ブロック層 20 n型半導体多層膜反射鏡 21 p型半導体多層膜反射鏡 22 AlAs領域 23 Al酸化領域 25 n型GaP基板 26 n型GaPクラッド層 27 n型GaNAsP光閉じ込め層 28 活性層 29 n型GaNAsP光閉じ込め層 30 p型GaPクラッド層 31 p型GaPコンタクト層 32 GaNAsP障壁層 33 n型GaP電流ブロック層 34 p型GaP埋め込み層 35 p型GaP電流ブロック層 36 n型GaP電流ブロック層 37 n型GaP埋め込み層 38 n型Si基板 39 n型GaNPクラッド層 40 n型InGaNP光閉じ込め層 41 活性層 42 p型InGaNP光閉じ込め層 43 p型GaNPクラッド層 44 p型GaNP電流ブロック層 45 n型GaNP電流ブロック層 46 p型GaNP埋め込み層 47 InGaNP障壁層 48 SiO2絶縁膜 49 回折格子 51 半導体レーザ装置 52 光ファイバ 53 光検出器 54 電気信号発生器 55 レンズ 56 レーザ光 101 n型InP基板 102 n型InGaAsP光閉じ込め層 103 InGaAsP活性層 104 p型InPクラッド層 105 p型InP電流ブロック層 106 n型InP電流ブロック層 107 p型InP埋め込み層 108 p型InGaAsPコンタクト層 109 絶縁膜 110 AN/ZN電極 111 Ti/Au電極 112 Au/SN電極 201 GaAs基板 202 レーザ部 203 トランジスタ部 204 光とりだし面 205 モニター光を取り出す面 206 電極 207 電極 208 電極 209 キャパシタ 210 電極 211 モニターダイオード 301 Si基板 302 レーザ部 303 トランジスタ部 304 光とりだし面 305 モニター光を取り出す面 306 電極 307 電極 308 電極 309 キャパシタ 310 電極 311 V形状の溝 312 光ファイバ 313 モニターダイオード 401 GaAs基板 402 レーザ構造多層膜 403 レーザ部 404 トランジスタ部 405 電極 406 電極 407 電極 408 電極 409 キャパシタReference Signs List 1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 4 n-type GaAs light confinement layer 5 active layer 6 p-type GaAs light confinement layer 7 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 8 p Type GaAs contact layer 9 p-side electrode 10 n-side electrode 11 GaAs barrier layer 12 InNAsP well layer 13 n-type Al 0.6 Ga 0.4 As current block layer 14 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As buried layer 15 n-type In 0.5 Ga 0.5 P clad Layer 17 p-type In 0.5 Ga 0.5 P current blocking layer 18 n-type In 0.5 Ga 0.5 P current blocking layer 20 n-type semiconductor multilayer reflector 21 p-type semiconductor multilayer reflector 22 AlAs region 23 Al oxide region 25 n-type GaP Substrate 26 n-type GaP cladding layer 27 n-type GaAsP light confinement layer 28 active layer 29 n-type GaN sP light confinement layer 30 p-type GaP cladding layer 31 p-type GaP contact layer 32 GaN AsP barrier layer 33 n-type GaP current blocking layer 34 p-type GaP buried layer 35 p-type GaP current blocking layer 36 n-type GaP current blocking layer 37 n-type GaP buried layer 38 n-type Si substrate 39 n-type GaNP cladding layer 40 n-type InGaNP light confinement layer 41 active layer 42 p-type InGaNP light confinement layer 43 p-type GaNP cladding layer 44 p-type GaNP current block layer 45 n-type GaNP current block layer 46 p-type GaNP buried layer 47 InGaNP barrier layer 48 SiO 2 insulating film 49 diffraction grating 51 semiconductor laser device 52 optical fiber 53 light detector 54 an electric signal generator 55 lens 56 the laser beam 101 n-type InP substrate 102 n-type InGaAsP Confinement layer 103 InGaAsP active layer 104 p-type InP cladding layer 105 p-type InP current blocking layer 106 n-type InP current blocking layer 107 p-type InP buried layer 108 p-type InGaAsP contact layer 109 insulating film 110 AN / ZN electrode 111 Ti / Au Electrode 112 Au / SN electrode 201 GaAs substrate 202 laser part 203 transistor part 204 light extraction surface 205 surface for extracting monitor light 206 electrode 207 electrode 208 electrode 209 capacitor 210 electrode 211 monitor diode 301 Si substrate 302 laser part 303 transistor part 304 light extraction Surface 305 Surface for extracting monitor light 306 Electrode 307 Electrode 308 Electrode 309 Capacitor 310 Electrode 311 V-shaped groove 312 Optical fiber 313 Nitride diode 401 GaAs substrate 402 Laser multilayer structure 403 Laser unit 404 Transistor unit 405 Electrode 406 Electrode 407 Electrode 408 Electrode 409 Capacitor

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板と前記GaAs基板上に形
成された積層構造とを具備する半導体レーザ装置であっ
て、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、前記GaAs基板に格子整合するInN
xAsy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んでい
る半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device comprising a GaAs substrate and a laminated structure formed on the GaAs substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, wherein the active layer comprises: InN lattice-matched to the GaAs substrate
x As y P 1-xy ( 0 <x <1,0 ≦ y <1) semiconductor laser device comprising a layer.
【請求項2】 前記活性層は、井戸層および障壁層で構
成される量子井戸構造を有しており、 前記井戸層が前記InNxAsy1-x-y(0<x<1、0
≦y<1)層から形成されている請求項1記載の半導体
レーザ装置。
Wherein said active layer has a quantum well structure composed of well layers and barrier layers, the well layer is the InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is formed from a layer of .ltoreq.y <1).
【請求項3】 前記障壁層は、AlGaInP、AlG
aAs、GaAs、InGaAsPおよびInGaPか
らなる群から選択されたいずれかの材料から形成されて
いる請求項2記載の半導体レーザ装置。
3. The barrier layer is made of AlGaInP, AlG
3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the semiconductor laser device is formed of any material selected from the group consisting of aAs, GaAs, InGaAsP, and InGaP.
【請求項4】 前記積層構造は、前記活性層の下方に位
置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性
層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッ
ド層およびコンタクト層とを更に含んでおり、 前記コンタクト層の上には前記コンタクト層に対してス
トライプ状領域において接触する電極が配置されてい
る、請求項1記載の半導体レーザ装置。
4. The laminated structure comprises a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising: an electrode in contact with said contact layer in a striped region on said contact layer. 3.
【請求項5】 前記積層構造のうち、前記基板とは異な
る伝導型の前記クラッド層および前記コンタクト層を含
む部分はリッジ状に加工されている請求項4記載の半導
体レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein a portion of the stacked structure including the cladding layer and the contact layer having a conductivity type different from that of the substrate is processed into a ridge shape.
【請求項6】 前記積層構造は、前記活性層の下方に位
置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性
層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッ
ド層とを更に含んでおり、 前記基板とは異なる伝導型のクラッド層はリッジ状部分
を有しており、 前記リッジ状部分の両側には、前記基板と同じ伝導型の
電流ブロック層が配置され、 前記電流ブロック層の上には、前記基板とは異なる伝導
型の埋め込み層が配置されている請求項1記載の半導体
レーザ装置。
6. The laminated structure further includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer of a conductivity type different from the substrate located above the active layer. A conductive type clad layer different from the substrate has a ridge-shaped portion, and a current block layer of the same conductive type as the substrate is disposed on both sides of the ridge-shaped portion; 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a buried layer of a conductivity type different from that of the substrate is arranged on the layer.
【請求項7】 前記クラッド層がGaAs、AlGaA
s、InGaPおよびInGaAsPからなる群から選
択されたいずれかの材料から形成された請求項4から6
に記載の半導体レーザ装置。
7. The method according to claim 1, wherein the cladding layer is made of GaAs or AlGaAs.
7. A semiconductor device formed of any material selected from the group consisting of s, InGaP, and InGaAsP.
3. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項8】 前記クラッド層、電流ブロック層および
前記埋め込み層がGaAs、AlGaAs、InGaP
およびInGaAsPからなる群から選択されたいずれ
かの材料から形成されている請求項6記載の半導体レー
ザ装置。
8. The method according to claim 1, wherein the cladding layer, the current blocking layer and the buried layer are made of GaAs, AlGaAs, InGaP.
7. The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the semiconductor laser device is formed of any material selected from the group consisting of InGaAsP and InGaAsP.
【請求項9】 前記積層構造は、前記活性層の下方に位
置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活性
層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラッ
ド層とを備えており、 前記基板とは異なる伝導型のクラッド層の上方に配置さ
れれた、前記基板と同じ伝導型の電流ブロック層と、 前記電流ブロック層の上部に配置された前記基板とは異
なる伝導型の埋め込み層と、を更に具備し、 前記埋め込み層の一部がストライプ状領域において前記
基板とは異なる伝導型のクラッド層と接触している請求
項1記載の半導体レーザ装置。
9. The stacked structure includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer of a different conductivity type from the substrate located above the active layer. A current blocking layer of the same conductivity type as the substrate, which is disposed above a cladding layer of a conductivity type different from the substrate; and a conduction type different from the substrate disposed above the current blocking layer. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising: a buried layer, wherein a part of the buried layer is in contact with a conductive type clad layer different from the substrate in the stripe-shaped region.
【請求項10】 前記クラッド層、前記電流ブロック層
および前記埋め込み層がGaAs、AlGaAs、In
GaPおよびInGaAsPからなる群から選択された
いずれかの材料から形成されている請求項9記載の半導
体レーザ装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cladding layer, the current blocking layer, and the buried layer are formed of GaAs, AlGaAs, In.
10. The semiconductor laser device according to claim 9, wherein the semiconductor laser device is formed from any material selected from the group consisting of GaP and InGaAsP.
【請求項11】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活
性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラ
ッド層およびコンタクト層とを備えており、 前記GaAs基板の一部と、前記クラッド層および前記
活性層とを含む部分がメサに加工されており、 前記メサの両側が前記基板と異なる伝導型の第1電流ブ
ロック層と前記基板と同じ伝導型の第2電流ブロック層
で埋め込まれ、 前記第2電流ブロック層の上部に前記基板とは異なる伝
導型の埋め込み層が配置されている請求項1記載の半導
体レーザ装置。
11. The laminated structure includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer. A part including the GaAs substrate, a part including the cladding layer and the active layer, is processed into a mesa, and both sides of the mesa are different from the substrate in a conduction type first current blocking layer. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is embedded with a second current blocking layer of the same conductivity type as that of the substrate and a buried layer of a conductivity type different from that of the substrate is disposed above the second current blocking layer.
【請求項12】 前記クラッド層、前記電流ブロック層
および前記埋め込み層がGaAs、AlGaAs、In
GaPおよびInGaAsPからなる群から選択された
いずれかの材料から形成されている請求項11記載の半
導体レーザ装置。
12. The method according to claim 12, wherein the cladding layer, the current blocking layer, and the buried layer are made of GaAs, AlGaAs, In.
The semiconductor laser device according to claim 11, wherein the semiconductor laser device is formed of any material selected from the group consisting of GaP and InGaAsP.
【請求項13】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型の半導体多層膜鏡と、前
記活性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型の
半導体多層膜鏡とを含んでおり、 前記一対の半導体積層構造は垂直共振器を構成してお
り、前記共振器内で生成されたレーザ光は前記基板に垂
直な方向に取り出される請求項1記載の半導体レーザ装
置。
13. The semiconductor multilayer mirror of the same conductivity type as the substrate located below the active layer and the semiconductor multilayer film of a different conductivity type from the substrate located above the active layer. 2. The semiconductor laser according to claim 1, further comprising a mirror, wherein the pair of semiconductor laminated structures constitute a vertical resonator, and laser light generated in the resonator is extracted in a direction perpendicular to the substrate. 3. apparatus.
【請求項14】 前記一対の半導体多層膜鏡の少なくと
も一方がAlAsとGaAsの積層構造を有している請
求項13記載の半導体レーザ装置。
14. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein at least one of said pair of semiconductor multilayer mirrors has a stacked structure of AlAs and GaAs.
【請求項15】 前記一対の半導体多層膜鏡の少なくと
も一方がAlGaAsとGaAsの積層構造を有してい
る請求項13記載の半導体レーザ装置。
15. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein at least one of said pair of semiconductor multilayer mirrors has a stacked structure of AlGaAs and GaAs.
【請求項16】 GaP基板と前記GaP基板上に形成
された積層構造とを具備する半導体レーザ装置であっ
て、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、前記GaP基板に格子整合するInNx
Asy1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んでいる
半導体レーザ装置。
16. A semiconductor laser device comprising a GaP substrate and a laminated structure formed on the GaP substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, wherein the active layer comprises: InN x lattice-matched to the GaP substrate
A semiconductor laser device including an As y P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer.
【請求項17】 前記活性層は、井戸層および障壁層で
構成される量子井戸構造を有しており、 前記井戸層が前記InNxAsy1-x-y(0<x<1、0
≦y<1)層から形成されている請求項16記載の半導
体レーザ装置。
17. The active layer has a quantum well structure composed of well layers and barrier layers, the well layer is the InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0
17. The semiconductor laser device according to claim 16, wherein the semiconductor laser device is formed of a? Y <1) layer.
【請求項18】 前記障壁層は、GaNx'Asy'
1-x'-y’(0<x’<1、0≦y’<1)から形成されて
いる請求項17記載の半導体レーザ装置。
18. The GaN x ′ Asy P
18. The semiconductor laser device according to claim 17, wherein the semiconductor laser device is formed of 1-x'-y '(0 <x'<1, 0≤y '<1).
【請求項19】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活
性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラ
ッド層およびコンタクト層とを更に含んでおり、 前記コンタクト層の上には前記コンタクト層に対してス
トライプ状領域において接触する電極が配置されている
請求項16記載の半導体レーザ装置。
19. The laminated structure, wherein the cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer 17. The semiconductor laser device according to claim 16, further comprising: an electrode in contact with said contact layer in a striped region on said contact layer.
【請求項20】 前記積層構造のうち、前記基板とは異
なる伝導型の前記クラッド層および前記コンタクト層を
含む部分はリッジ状に加工されている請求項19記載の
半導体レーザ装置。
20. The semiconductor laser device according to claim 19, wherein a portion of the laminated structure including the cladding layer and the contact layer having a conductivity type different from that of the substrate is processed into a ridge shape.
【請求項21】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活
性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラ
ッド層とを更に含んでおり、 前記基板とは異なる伝導型のクラッド層はリッジ状部分
を有しており、 前記リッジ状部分の両側には、前記基板と同じ伝導型の
電流ブロック層が配置され、 前記電流ブロック層の上には、前記基板とは異なる伝導
型の埋め込み層が配置されている請求項16記載の半導
体レーザ装置。
21. The laminated structure further includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer and a cladding layer of a conductivity type different from the substrate located above the active layer. A conductive type clad layer different from the substrate has a ridge-shaped portion, and a current block layer of the same conductive type as the substrate is disposed on both sides of the ridge-shaped portion; 17. The semiconductor laser device according to claim 16, wherein a buried layer of a conductivity type different from that of the substrate is disposed on the layer.
【請求項22】 前記クラッド層は、GaPから形成さ
れた請求項19から21のいずれかに記載の半導体レー
ザ装置。
22. The semiconductor laser device according to claim 19, wherein said cladding layer is formed of GaP.
【請求項23】 前記クラッド層、電流ブロック層およ
び前記埋め込み層がGaPから形成された請求項21記
載の半導体レーザ装置。
23. The semiconductor laser device according to claim 21, wherein said cladding layer, current blocking layer and said buried layer are formed of GaP.
【請求項24】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活
性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラ
ッド層とを更に含んでおり、 前記基板とは異なる伝導型のクラッド層の上方に配置さ
れれた、前記基板と同じ伝導型の電流ブロック層と、 前記電流ブロック層の上部に配置された前記基板とは異
なる伝導型の埋め込み層と、 を更に具備し、前記埋め込み層の一部がストライプ状領
域において前記基板とは異なる伝導型のクラッド層と接
触している請求項16記載の半導体レーザ装置。
24. The laminated structure further includes a cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer and a cladding layer of a conductivity type different from the substrate located above the active layer. A current blocking layer of the same conductivity type as the substrate, disposed above a cladding layer of a conductivity type different from the substrate; and a conductive layer different from the substrate disposed on the current blocking layer. 17. The semiconductor laser device according to claim 16, further comprising: a buried layer of a type, wherein a part of the buried layer is in contact with a cladding layer of a conductivity type different from the substrate in the stripe-shaped region.
【請求項25】 前記クラッド層、前記電流ブロック層
および前記埋め込み層がGaPから形成されている請求
項24記載の半導体レーザ装置。
25. The semiconductor laser device according to claim 24, wherein said cladding layer, said current blocking layer and said buried layer are formed of GaP.
【請求項26】 前記積層構造は、前記活性層の下方に
位置する前記基板と同じ伝導型のクラッド層と、前記活
性層の上方に位置する前記基板とは異なる伝導型のクラ
ッド層およびコンタクト層とを備えており、 前記GaP基板の一部と、前記クラッド層および前記活
性層とを含む部分がメサ状に加工されており、 前記メサの両側が前記基板と異なる伝導型の第1電流ブ
ロック層と前記基板と同じ伝導型の第2電流ブロック層
とで埋め込まれ、 前記第2電流ブロック層の上部に前記基板とは異なる伝
導型の埋め込み層が配置されている請求項16記載の半
導体レーザ装置。
26. The laminated structure according to claim 26, wherein the cladding layer of the same conductivity type as the substrate located below the active layer, and a cladding layer and a contact layer of a conduction type different from the substrate located above the active layer. A portion including the GaP substrate, a portion including the cladding layer and the active layer, is processed into a mesa shape, and a first current block of a conduction type in which both sides of the mesa are different from the substrate. 17. The semiconductor laser according to claim 16, wherein the semiconductor laser is embedded with a layer and a second current blocking layer of the same conductivity type as the substrate, and a buried layer of a conductivity type different from that of the substrate is disposed above the second current blocking layer. apparatus.
【請求項27】 前記クラッド層、前記電流ブロック層
および前記埋め込み層がGaPから形成されている請求
項26記載の半導体レーザ装置。
27. The semiconductor laser device according to claim 26, wherein said cladding layer, said current blocking layer and said buried layer are formed of GaP.
【請求項28】 Si基板と前記Si基板上に形成され
た積層構造とを具備する半導体レーザ装置であって、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、前記Si基板に格子整合するInNx
y1-x-y(0<x<1、0≦y<1)層を含んでいる半
導体レーザ装置。
28. A semiconductor laser device comprising a Si substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, wherein the active layer comprises: InN x A lattice-matched to the Si substrate
A semiconductor laser device including a s y P 1-xy (0 <x <1, 0 ≦ y <1) layer.
【請求項29】 前記活性層は、井戸層および障壁層で
構成される量子井戸構造を有しており、 前記井戸層が前記InNxAsy1-x-y(0<x<1、0
≦y<1)層から形成されている請求項28記載の半導
体レーザ装置。
29. The active layer has a quantum well structure composed of well layers and barrier layers, the well layer is the InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0
29. The semiconductor laser device according to claim 28, wherein the semiconductor laser device is formed from ≤y <1) layers.
【請求項30】 請求項1から29のいずれかに記載の
半導体レーザ装置を光源として含む光通信システム。
30. An optical communication system including the semiconductor laser device according to claim 1 as a light source.
【請求項31】 GaAs基板と前記GaAs基板上に
形成された積層構造とを具備する半導体レーザ装置であ
って、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦
y<1)層を含んでおり、 前記活性層に電流を注入するためのトランジスタが前記
GaAs基板上に集積されていることを特徴とする半導
体レーザ装置。
31. A semiconductor laser device comprising a GaAs substrate and a laminated structure formed on the GaAs substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, wherein the active layer comprises: InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦
and a transistor for injecting a current into the active layer is integrated on the GaAs substrate.
【請求項32】 Si基板と前記Si基板上に形成され
た積層構造とを具備する半導体レーザ装置であって、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦
y<1)層を含んでおり、 前記活性層に電流を注入するためのトランジスタが前記
Si基板上に集積されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
32. A semiconductor laser device comprising a Si substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, wherein the active layer comprises: InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦
and a transistor for injecting a current into the active layer is integrated on the Si substrate.
【請求項33】 Si基板と前記Si基板上に形成され
た積層構造とを具備する半導体レーザ装置であって、 前記積層構造は、発光のための活性層を含んでおり、 前記活性層は、InNxAsy1-x-y(0<x<1、0≦
y<1)層を含んでおり、 前記活性層から放射されたレーザ光を受け取る光ファイ
バを支持するための凹部が前記Si基板上に設けられて
いることを特徴とする半導体レーザ装置。
33. A semiconductor laser device comprising a Si substrate and a laminated structure formed on the Si substrate, wherein the laminated structure includes an active layer for emitting light, InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0 ≦
A semiconductor laser device comprising: a y <1) layer; and a concave portion for supporting an optical fiber that receives a laser beam emitted from the active layer is provided on the Si substrate.
【請求項34】 前記Si基板の前記溝によって前記光
ファイバの少なくとも一部が支持されていることを特徴
とする請求項33に記載の半導体レーザ装置。
34. The semiconductor laser device according to claim 33, wherein at least a part of said optical fiber is supported by said groove of said Si substrate.
【請求項35】 前記活性層に電流を注入するためのト
ランジスタが前記Si基板上に集積されていることを特
徴とする請求項34に記載の半導体レーザ装置。
35. The semiconductor laser device according to claim 34, wherein a transistor for injecting a current into said active layer is integrated on said Si substrate.
【請求項36】 InNxAsy1-x-y(0<x<1、0
≦y<1)層を含む積層構造を半導体基板上に形成する
工程と、 前記積層構造をパターニングして、レーザ共振器及び反
射面を形成する工程と、 前記半導体基板にトランジスタを形成する工程と、 を包含する半導体レーザ装置の製造方法。
36. InN x As y P 1-xy (0 <x <1,0
≦ y <1) a step of forming a laminated structure including a layer on a semiconductor substrate; a step of patterning the laminated structure to form a laser resonator and a reflection surface; and a step of forming a transistor on the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
【請求項37】 前記活性層から放射されたレーザ光を
受け取る光ファイバを支持するための凹部を前記半導体
基板に形成する工程を更に包含する請求項36に記載の
半導体レーザ装置の製造方法。
37. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 36, further comprising a step of forming a recess in the semiconductor substrate for supporting an optical fiber that receives a laser beam emitted from the active layer.
【請求項38】 前記光ファイバの少なくとも一部を前
記半導体基板の前記凹部に配置する工程を更に包含する
請求項37に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
38. The method according to claim 37, further comprising the step of arranging at least a part of the optical fiber in the recess of the semiconductor substrate.
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