JPH11307866A - Nitride compound semiconductor laser element - Google Patents

Nitride compound semiconductor laser element

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JPH11307866A
JPH11307866A JP11526898A JP11526898A JPH11307866A JP H11307866 A JPH11307866 A JP H11307866A JP 11526898 A JP11526898 A JP 11526898A JP 11526898 A JP11526898 A JP 11526898A JP H11307866 A JPH11307866 A JP H11307866A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lessen an internal loss by using a barrier layer shown by specified formula, having a band gap larger than GaN at the entire or part of the barrier layer and a well layer having a smaller band gap than GaN. SOLUTION: On a sapphire C-plane substrate 1 are grown a buffer layer 2, n-type contact layer 3, n-type clad layer 4, n-type light confining layer 5, undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) composed of an In0.2 Ga0.8 N well layer and Al0.05 Ga0.95 N barrier layer, p-type light confining a layer 7, a p-type layer 8, and a p-type contact layer 9. The barrier layer uses Al0.05 Ga0.95 N to widen the gap. This greatly reduces absorption by the barrier layer in the oscillation wavelength of 423 nm and the internal loss to 25 cm<-1> and the internal loss can be also reduced to 29 cm<-1> , compared with the conventional semiconductor element.

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、窒化物系化合物半
導体(InXAlYGa1-X-YN,X≧0,Y≧0,X+Y
≦1)レーザ素子に関する。
The present invention relates to a nitride-based compound semiconductor (In x Al Y Ga 1 -XYN , X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y
≦ 1) Related to laser element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子
の構造断面図を図14に示す。サファイアC面基板101
上にGaN低温バッファー層102(厚さ30nm)、Siド
ープn型GaN(厚さ3μm)からなるn型コンタクト
層103、Siドープn型In0.05Ga0.95Nからなるク
ラック防止層(厚さ0.1μm)とSiドープn型Al0.07
Ga 0.93N層(厚さ0.4μm)からなるn型クラッド層1
04、Siドープn型GaN層(厚さ0.1μm)からなる
n型光閉じ込め層105、アンドープのIn0.2Ga0.8
井戸層(厚さ2.5nm)とアンドープのIn0.05Ga0.95
Nバリア層(厚さ5nm)からなる7周期の多重量子井戸活
性層106、Mgドープp型GaN(厚さ0.1μm)からな
るp型光閉じ込め層107、Mgドープp型Al0.07Ga
0.93N(厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層108、M
gドープp型GaN(厚さ0.2μm)からなるp型コン
タクト層109、絶縁層110、Ni(第一層)及びAu(第
二層)からなるp電極111、Ti(第一層)及びAl(第
二層)からなるn電極112で形成されているレーザ構造で
あり、この構造により、室温パルス発振(閾値電流密度
Jth=4.6KA/cm2)が得られており、内部損失は54cm
-1であった(アプライド・フィジックス・レターズ(APP
LIED PHYSISCS LETTERS)、第69巻、1568頁、19
96年)。
2. Description of the Related Art Conventional nitride compound semiconductor laser devices
FIG. 14 shows a cross-sectional view of the structure of FIG. Sapphire C-plane substrate 101
GaN low temperature buffer layer 102 (thickness 30 nm), Si
N-type contact made of n-type GaN (thickness 3μm)
Layer 103, Si-doped n-type In0.05Ga0.95Ku consisting of N
Rack prevention layer (thickness 0.1μm) and Si-doped n-type Al0.07
Ga 0.93N-type cladding layer 1 consisting of N layers (thickness 0.4 μm)
04, consisting of a Si-doped n-type GaN layer (0.1 μm thick)
n-type optical confinement layer 105, undoped In0.2Ga0.8N
Well layer (2.5 nm thick) and undoped In0.05Ga0.95
Seven-period multi-quantum well active consisting of N barrier layer (5 nm thick)
Layer 106 is made of Mg-doped p-type GaN (0.1 μm thick).
P-type optical confinement layer 107, Mg-doped p-type Al0.07Ga
0.93N (0.4 μm thick) p-type cladding layer 108, M
p-type capacitor made of g-doped p-type GaN (0.2 μm thick)
Tact layer 109, insulating layer 110, Ni (first layer) and Au (first layer)
P electrode 111 composed of two layers), Ti (first layer) and Al (second layer).
With a laser structure formed by an n-electrode 112 consisting of two layers)
With this structure, room temperature pulse oscillation (threshold current density
Jth = 4.6KA / cmTwo) Is obtained and the internal loss is 54 cm
-1(Applied Physics Letters (APP
LIED PHYSISCS LETTERS), Vol. 69, p. 1568, 19
1996).

【0003】一般に、内部損失の低減化は井戸数を減ら
すことで可能である。本発明者らは、比較例として、図
14と同様な層構成を有する次のような窒化物系化合物
半導体レーザを試作した。サファイアC面基板101上に
GaN低温バッファー層102(厚さ30nm)、Siドープ
n型GaN(厚さ2μm)からなるn型コンタクト層10
3、Siドープn型Al0.08Ga0.92N(厚さ0.4μm)
からなるn型クラッド層104、Siドープn型GaN
(厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層105、アンド
ープのIn0.2Ga0.8N井戸層(厚さ3nm)とアンドー
プのIn0.05Ga0.95Nバリア層(厚さ6nm)からなる4周
期の多重量子井戸活性層106、Mgドープp型GaN
(厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層107、Mgド
ープp型Al0.08Ga0.92N(厚さ0.4μm)からなる
p型クラッド層108、Mgドープp型GaN(厚さ0.2μ
m)からなるp型コンタクト層109、Ni(第一層)及
びAu(第二層)からなるp電極111、絶縁層110、Ti
(第一層)及びAl(第二層)からなるn電極112で形成
されているレーザ構造であり、その内部損失を測定した
ところ45cm-1であり、井戸数が7の時に比べて多少
は内部損失は低減するが、依然として大きい値を有して
いた。
In general, the internal loss can be reduced by reducing the number of wells. The present inventors prototyped the following nitride-based compound semiconductor laser having a layer configuration similar to that of FIG. 14 as a comparative example. GaN low-temperature buffer layer 102 (thickness 30 nm) and n-type contact layer 10 made of Si-doped n-type GaN (thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 101
3, Si-doped n-type Al 0.08 Ga 0.92 N (0.4 μm thickness)
N-type clad layer 104 composed of
N-type optical confinement layer 105 (thickness: 0.1 μm), undoped In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness: 3 nm), and undoped In 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness: 6 nm) having four cycles. Quantum well active layer 106, Mg-doped p-type GaN
(Thickness 0.1 μm), a p-type optical confinement layer 107 made of Mg-doped p-type Al 0.08 Ga 0.92 N (0.4 μm thick), a p-type cladding layer 108 made of Mg-doped p-type GaN (0.2 μm thick)
m), a p-electrode 111 made of Ni (first layer) and Au (second layer), an insulating layer 110, Ti
This is a laser structure formed of an n-electrode 112 made of (first layer) and Al (second layer). The internal loss of the laser structure was measured to be 45 cm −1 , which was slightly larger than when the number of wells was seven. Although the internal loss was reduced, it still had a large value.

【0004】これら従来の窒化物系化合物半導体レーザ
素子は、バリア層にはInXGa1-XN(0.02≦X≦
0.05、厚さ5〜6nm)が用いられ、光閉じ込め層
にはGaN(厚さ0.1μm)が用いられている。
In these conventional nitride-based compound semiconductor laser devices, the barrier layer is made of In x Ga 1 -xN (0.02 ≦ X ≦
0.05 and a thickness of 5 to 6 nm), and GaN (0.1 μm in thickness) is used for the optical confinement layer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の窒化物系化合物半導体レーザ素子は、従来のAlGa
As系やAlGaInP系レーザーダイオード等に比べ
て大きな内部損失を有している。従来の半導体レーザダ
イオードの内部損失は、井戸層の自由電子吸収や価電子
帯間吸収が主原因となっているため、内部損失の値がそ
れほど大きくない。また、多重量子井戸の井戸数を減ら
すことによって(井戸層での光閉じ込めを減らすことに
よって)、内部損失を減らすことが可能であり、量子井
戸構造での内部損失は5cm-1以下にできる。
As described above, the conventional nitride-based compound semiconductor laser device is
It has a large internal loss as compared with an As-based or AlGaInP-based laser diode. The internal loss of the conventional semiconductor laser diode is mainly caused by the free electron absorption and the valence band absorption of the well layer, so that the value of the internal loss is not so large. Also, the internal loss can be reduced by reducing the number of wells in the multiple quantum well (by reducing light confinement in the well layer), and the internal loss in the quantum well structure can be reduced to 5 cm -1 or less.

【0006】これに対し、窒化物系化合物半導体レーザ
素子においては、上述したように、量子井戸数を減らし
ても内部損失はあまり改善されない。
On the other hand, in the nitride-based compound semiconductor laser device, as described above, even if the number of quantum wells is reduced, the internal loss is not significantly improved.

【0007】本発明者らは、この原因が、窒化物系化合
物半導体InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X
+Y≦1)の吸収特性にあることを見い出した。図15
に、GaN結晶、In0.05Ga0.95N結晶、Al0.15
0.85N結晶における吸収スペクトルを示す。図15に
おけるGaN結晶の吸収スペクトルに注目すると、Ga
Nのバンドギャップ(換算波長で約362nm)より低
エネルギー側でも吸収が存在していることがわかる。例
えば、レーザダイオードの発光波長を420nmとする
と、GaN結晶では約40cm-1の吸収があり、In
0.05Ga0.95N結晶、Al0.15Ga0.85N結晶では、そ
れぞれ70cm-1、14cm-1の吸収が存在する。これ
らの吸収スペクトルとレーザダイオードの構造から求め
た各層の光の閉じ込め率により、これまでのレーザダイ
オードにおける内部損失を説明できることが分かった。
これらのことから、本発明者らは、窒化物系化合物半導
体の低エネルギー側に吸収があること、そしてこの低エ
ネルギー側の吸収は各層に存在しているが、特に、発光
波長に近いバンドギャップを有する活性層内のバリアー
層における吸収と、光閉じ込めの割合が大きい光閉じ込
め層における吸収が大きく、これらが内部損失を大きく
している原因となっていることを見い出した。
The present inventors have found that this is because the nitride-based compound semiconductor In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X
+ Y ≦ 1). FIG.
GaN crystal, In 0.05 Ga 0.95 N crystal, Al 0.15 G
a shows the absorption spectrum of the 0.85 N crystal. Focusing on the absorption spectrum of the GaN crystal in FIG.
It can be seen that absorption is present even on the lower energy side than the band gap of N (approximately 362 nm in converted wavelength). For example, when the emission wavelength of a laser diode is 420 nm, a GaN crystal has an absorption of about 40 cm −1 and In
0.05 Ga 0.95 N crystal, the Al 0.15 Ga 0.85 N crystal, respectively 70cm -1, absorption of 14cm -1 is present. It was found that the internal loss in the conventional laser diode can be explained by the light confinement ratio of each layer obtained from the absorption spectrum and the structure of the laser diode.
From these facts, the present inventors have found that there is absorption on the low energy side of the nitride-based compound semiconductor, and this absorption on the low energy side exists in each layer. It has been found that the absorption in the barrier layer in the active layer having the above and the absorption in the light confinement layer having a large ratio of light confinement are large, which causes the internal loss to increase.

【0008】内部損失が大きいと、レーザダイオードの
特性として、微分量子効率(発振しきい値以上での出力
光子数の増加分/注入電子数の増加分)が下がったり、
しきい値電流密度が上がったりするなどの弊害がある。
これらのことは、高出力レーザの実現を妨げる要因とな
り得る。
When the internal loss is large, the differential quantum efficiency (increase in the number of output photons / increase in the number of injected electrons above the oscillation threshold) decreases as characteristics of the laser diode,
There are adverse effects such as an increase in threshold current density.
These can be factors that hinder the realization of a high-power laser.

【0009】そこで本発明の目的は、多重量子井戸活性
層のバリア層や、光閉じ込め層の材料、構造、膜厚を変
えることにより、内部損失の小さい窒化物系化合物半導
体レーザ素子を提供し、高性能なレーザ素子を実現する
ことにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a nitride-based compound semiconductor laser device having a small internal loss by changing the material, structure, and film thickness of a barrier layer of a multiple quantum well active layer and an optical confinement layer. It is to realize a high-performance laser element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、基板上に
形成された一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y
≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層
と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,
X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般式I
XAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)
からなる一層または複数層の井戸層およびバリア層の2
種類の半導体層より形成される活性層と、一般式InX
AlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)から
なる半導体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電
型半導体クラッド層とが前記順序で形成された半導体レ
ーザ素子であって、井戸層のバンドギャップがGaNよ
り小さく、バリア層の全て或いは一部にGaNより大き
いバンドギャップを有するInXAlYGa1-X-YNを用
いることを特徴とする半導体レーザ素子に関する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a general formula In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y) formed on a substrate.
≧ 0, X + Y ≦ 1), and a general formula In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0,
X + Y ≦ 1), and a general formula I
n X Al Y Ga 1 -XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1)
One or more well layers and barrier layers
An active layer formed of various kinds of semiconductor layers and a general formula In X
A semiconductor light confinement layer made of Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga
A semiconductor laser device in which a conductive semiconductor clad layer made of 1-XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) is formed in the above order, and the band gap of the well layer is smaller than that of GaN, a semiconductor laser element which comprises using a in X Al Y Ga 1-XY N with GaN greater than the band gap in all or part of the layers.

【0011】第2の発明は、基板上に形成された一般式
InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層と、一般式InX
AlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)から
なる半導体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる一層
または複数層の井戸層およびバリア層の2種類の半導体
層より形成される活性層と、一般式InXAlYGa
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導
体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X
≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラ
ッド層とが前記順序で形成された半導体レーザ素子であ
って、井戸層のバンドギャップがGaNより小さく、光
閉じ込め層の全て或いは一部にGaNより大きいバンド
ギャップを有するInXAlYGa1-X-YNを用いること
を特徴とする半導体レーザ素子に関する。
According to a second aspect of the present invention, a general formula In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
1) a conductive semiconductor clad layer comprising the general formula In X
A semiconductor light confinement layer made of Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers made of 1-XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga
A semiconductor optical confinement layer composed of 1-XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X
≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), wherein the band gap of the well layer is smaller than that of GaN, and all or one of the optical confinement layers is formed. The present invention relates to a semiconductor laser device using In x Al Y Ga 1 -XYN having a band gap larger than GaN in a portion.

【0012】第3の発明は、基板上に形成された一般式
InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層と、一般式InX
AlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)から
なる半導体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる一層
または複数層の井戸層およびバリア層の2種類の半導体
層より形成される活性層と、一般式InXAlYGa
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導
体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X
≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラ
ッド層とが前記順序で形成された半導体レーザ素子であ
って、前記バリア層のバンドギャップが、井戸層より大
きく且つ光閉じ込め層およびクラッド層に比べ小さく、
且つその層厚を5nm以下とすることを特徴とする半導
体レーザ素子に関する。 第4の発明は、基板上に形成
された一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧
0,X+Y≦1)からなる導電型半導体クラッド層と、
一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+
Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般式InX
AlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)から
なる一層または複数層の井戸層およびバリア層の2種類
の半導体層より形成される活性層と、一般式InXAlY
Ga1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる
半導体光閉じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X- Y
(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導電型半導体
クラッド層とが前記順序で形成された半導体レーザ素子
であって、上記光閉じ込め層のバンドギャップが、井戸
層およびバリア層より大きく且つクラッド層より小さ
く、且つ上記光閉じ込め層の層厚を0.05μm以下と
することを特徴とする半導体レーザ素子に関する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having the general formula In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
1) a conductive semiconductor clad layer comprising the general formula In X
A semiconductor light confinement layer made of Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers made of 1-XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga
A semiconductor optical confinement layer composed of 1-XYN (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X
≧ 0, Y ≧ 0, and X + Y ≦ 1), wherein the barrier layer has a bandgap larger than that of the well layer, Smaller than the cladding layer,
The present invention also relates to a semiconductor laser device having a layer thickness of 5 nm or less. According to a fourth aspect of the present invention, a general formula In x Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧
0, X + Y ≦ 1), a conductive semiconductor clad layer comprising:
General formula In X Al Y Ga 1 -XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X +
Y ≦ 1) and a general formula In X
Al Y Ga 1-XY N ( X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and one or more layers of the well layer and the active layer formed from the two kinds of semiconductor layers of the barrier layer made of the general formula In X Al Y
A semiconductor light confinement layer made of Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In x Al Y Ga 1-X- Y N
(X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1) and a semiconductor cladding layer formed in the above order, wherein the band gap of the light confinement layer is larger than that of the well layer and the barrier layer. The present invention relates to a semiconductor laser device which is large and smaller than the cladding layer and has a thickness of the light confinement layer of 0.05 μm or less.

【0013】上記第1の発明においては、2種類のIn
XAlYGa1-X-YN結晶からなる超格子によって活性層
内のバリア層を形成することができる。
In the first invention, two types of In are used.
It is possible to form the barrier layer in the active layer by a superlattice consisting of X Al Y Ga 1-XY N crystals.

【0014】上記第2の発明においては、2種類のIn
XAlYGa1-X-YN結晶からなる超格子によって光閉じ
込め層を形成することができる。
In the second invention, two types of In are used.
It is possible to form the layer confining light by the superlattice consisting X Al Y Ga 1-XY N crystals.

【0015】また、上記第2の発明においては、光閉じ
込め層のバンドギャップを、バリア層とクラッド層のバ
ンドギャップ範囲内で井戸層から離れるに従って、空間
的に徐々にワイドギャップ化することができる。
In the second aspect, the band gap of the light confinement layer can be gradually widened spatially as the distance from the well layer increases within the band gap between the barrier layer and the cladding layer. .

【0016】一般に半導体レーザのしきい値電流密度
は、レーザの発振条件から、利得と損失が釣り合ったと
きの電流密度で定義される。損失は、内部損失とミラー
損失の和であり、このうちミラー損失は、高反射コーテ
ィングをすることにより小さくすることが可能である。
したがって、本発明により内部損失を減少させれば、低
い閾値電流密度の窒化物半導体レーザ素子が得られる。
下記の実施例に示すように、本発明の半導体レーザ素子
は、光閉じ込めが従来構造に比べて若干減少する。した
がって、発振モードに対する利得は減少する傾向を示す
が、しきい値電流密度の大きさは、内部損失と光閉じ込
め係数の比で決まり、トレードオフの関係となる。下記
の実施例に示すように、本発明によれば、内部損失と光
閉じ込めの比は、従来より改善されるのでしきい値電流
密度も改善される。
In general, the threshold current density of a semiconductor laser is defined by the current density when the gain and the loss are balanced from the laser oscillation conditions. The loss is the sum of the internal loss and the mirror loss, of which the mirror loss can be reduced by applying a highly reflective coating.
Therefore, if the internal loss is reduced according to the present invention, a nitride semiconductor laser device having a low threshold current density can be obtained.
As shown in the following examples, in the semiconductor laser device of the present invention, light confinement is slightly reduced as compared with the conventional structure. Therefore, the gain for the oscillation mode tends to decrease, but the magnitude of the threshold current density is determined by the ratio between the internal loss and the optical confinement coefficient, and has a trade-off relationship. As shown in the following examples, according to the present invention, the ratio between the internal loss and the optical confinement is improved as compared with the related art, so that the threshold current density is also improved.

【0017】レーザダイオードの微分量子効率は、ミラ
ー損失/(内部損失+ミラー損失)に比例する。したが
って、内部損失が少なくなれば、微分量子効率は大きく
なる。例えば、実施例1の半導体レーザ素子で共振器長
が800μm、反射率が80%の高反射コートの場合、
微分量子効率は従来の構造に比べ、2倍となる。このよ
うに、内部損失の低減化は、しきい値電流密度の減少と
同時に、効率を上げることが可能であり、高出力レーザ
を開発する上で重要な技術と言える。
The differential quantum efficiency of a laser diode is proportional to mirror loss / (internal loss + mirror loss). Therefore, the differential quantum efficiency increases as the internal loss decreases. For example, in the case of the semiconductor laser device of the first embodiment, in which the cavity length is 800 μm and the reflectance is 80%, and the high reflection coat is 80%,
The differential quantum efficiency is doubled compared to the conventional structure. As described above, the reduction of the internal loss can increase the efficiency at the same time as the reduction of the threshold current density, and can be said to be an important technique for developing a high-power laser.

【0018】窒化物系化合物半導体レーザの大きい内部
損失の原因は、窒化物系化合物半導体のバンドギャップ
より低エネルギー側に存在する吸収であり、この低エネ
ルギー側の吸収がレーザ素子各層で存在しているが、特
に、発光波長に近いバンドギャップを有する活性層内の
バリアー層での吸収と光閉じ込めの割合が大きい光閉じ
込め層での吸収が大きく、これらが内部損失を大きくし
ている原因となっている。したがって、バリア層や光り
閉じ込め層のワイドギャップ化や薄膜化は、吸収量を減
らし、内部損失を低減化することになる。
The cause of the large internal loss of the nitride-based compound semiconductor laser is absorption existing on the lower energy side of the band gap of the nitride-based compound semiconductor. This lower energy side absorption is present in each layer of the laser element. However, in particular, the absorption in the barrier layer and the light confinement ratio in the active layer having a band gap close to the emission wavelength is large, and the absorption in the light confinement layer is large, which causes the internal loss to increase. ing. Therefore, widening the gap or reducing the thickness of the barrier layer or the light confinement layer reduces the amount of absorption and the internal loss.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。 (実施
例1)図1及び図2を用いて第1の発明の実施例を説明
する。図1は、本発明の半導体レーザ素子の構造断面図
であり、図2は、この半導体レーザ素子のバンド構造を
示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings. (Embodiment 1) An embodiment of the first invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0020】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)とAl
0.05Ga0.95Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ
多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型
GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.1μm)か
らなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0.1
0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)か
らなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg
濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コ
ンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
On a sapphire C-plane substrate 1, a GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 2 μm), Si-doped n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0. 8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) Al
An undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) composed of a 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness: 5 nm) and a Mg-doped p-type GaN (Mg concentration: 2 × 10 17 cm −3 , thickness: 0.1 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
a p-type cladding layer 8 made of a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm);
A p-type contact layer 9 having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 and a thickness of 0.2 μm) is sequentially grown to form an LD structure.
In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0021】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0022】実施例1の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、従来の窒化物系化合物半導体レーザ素子に比べ、
上記構成においてバリア層としてAl0.05Ga0.95Nを
用い、ワイドギャップ化を行った。これにより、図15
に示したように発振波長の423nmでは、バリア層で
の吸収が大幅に減少し、内部損失は25cm-1となっ
た。前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて2
9cm-1もの内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of the first embodiment is different from the conventional nitride-based compound semiconductor laser device.
In the above configuration, a wide gap was formed by using Al 0.05 Ga 0.95 N as the barrier layer. As a result, FIG.
As shown in (2), at the oscillation wavelength of 423 nm, the absorption in the barrier layer was greatly reduced, and the internal loss was 25 cm -1 . 2 compared to the conventional semiconductor laser device described in the above document.
Internal losses as low as 9 cm -1 have been reduced.

【0023】(実施例2)図1及び図3を用いて第1の
発明の第2の実施例を示す。図1は、本発明の半導体レ
ーザ素子の構造断面図であり、図3は、この半導体レー
ザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 2) A second embodiment of the first invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0024】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)とAl
0.05Ga0.95Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ
多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型
GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.1μm)か
らなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0.1
0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)か
らなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg
濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コ
ンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
On a sapphire C-plane substrate 1, a GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 2 μm), n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0. 8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) Al
An undoped multiple quantum well active layer 6 (4 wells) comprising a 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (5 nm in thickness), and a Mg-doped p-type GaN (Mg concentration: 2 × 10 17 cm −3 , thickness: 0.1 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
a p-type cladding layer 8 made of a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm);
A p-type contact layer 9 having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 and a thickness of 0.2 μm) is sequentially grown to form an LD structure.
In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0025】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0026】実施例2の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、同一の量子井戸数の前記比較例の窒化物系化合物
半導体レーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層と
してAl0.05Ga0.95Nを用い、ワイドギャップ化を行
った。これにより、図15に示したように発振波長の4
23nmでは、バリア層での吸収が大幅に減少し、内部
損失は24cm-1となった。前記比較例の半導体レーザ
素子に比べ、21cm -1もの内部損失が減少した。
Embodiment 2 Nitride-based compound semiconductor laser element
Are the nitride-based compounds of the comparative example having the same number of quantum wells.
Compared to a semiconductor laser device, the barrier layer
Al0.05Ga0.95Wide gap using N
Was. As a result, as shown in FIG.
At 23 nm, the absorption in the barrier layer is greatly reduced and the internal
Loss is 24cm-1It became. Semiconductor laser of the comparative example
21cm compared to the element -1Although the internal loss has decreased.

【0027】(実施例3)図1及び図4を用いて第2の
発明の実施例を説明する。図1は、本発明の半導体レー
ザ素子の構造断面図であり、図4は、この半導体レーザ
素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 3) An embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0028】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型Al0.05Ga0.95N(シ
リコン濃度4×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなる
n型光閉じ込め層5、In0.2Ga0.8N井戸層(厚さ2.
5nm)とIn0.05Ga0.85Nバリア層(厚さ5nm)からなる
アンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mg
ドープp型Al 0.05Ga0.95N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M
gドープp型Al0.1Ga0.9N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させ
て、LD構造を形成する。なお、本実施例では、基板
は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基
板などの他の基板を用いてもよい。また、本発明におい
ては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実
施例においてはドーピングをすることが好ましい。
GaN buffer on sapphire C-plane substrate 1
Layer 2 (thickness 30 nm), Si-doped n-type GaN (silicon
Concentration 4 × 1017cm-3, A 2 μm thick n-type capacitor
Tact layer 3, Si-doped n-type Al0.1Ga0.9N (silico
4 × 1017cm-3N-type with a thickness of 0.4 μm)
Cladding layer 4, Si-doped n-type Al0.05Ga0.95N
Recon concentration 4 × 1017cm-3, Thickness 0.1μm)
n-type optical confinement layer 5, In0.2Ga0.8N well layer (thickness 2.
5nm) and In0.05Ga0.85Consists of an N barrier layer (5 nm thick)
Undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells), Mg
Doped p-type Al 0.05Ga0.95N (Mg concentration 2 × 1017c
m-3, A p-type optical confinement layer 7 having a thickness of 0.1 μm)
g-doped p-type Al0.1Ga0.9N (Mg concentration 2 × 1017c
m-3, A 0.4 μm thick p-type cladding layer 8, Mg
Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 1017cm-3, Thickness 0.
A 2 μm) p-type contact layer 9
Thus, an LD structure is formed. In this embodiment, the substrate
Used a sapphire substrate, a GaN substrate,
Other substrates such as plates may be used. Further, in the present invention,
Although doping of the optical confinement layer is not essential,
In the embodiment, doping is preferred.

【0029】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0030】実施例3の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レー
ザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層としてA
0. 05Ga0.95Nを用い、ワイドギャップ化を行った。
これにより、図15に示したように発振波長の423n
mでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損
失は21cm-1となった。前記文献記載の従来の半導体
レーザ素子に比べて33cm-1もの内部損失が減少し
た。
The nitride-based compound semiconductor laser device according to the third embodiment has a light confinement layer having the same structure as that of the conventional nitride-based compound semiconductor laser device described in the above document.
using the l 0. 05 Ga 0.95 N, it was carried out a wide-gap reduction.
As a result, as shown in FIG.
At m, the absorption in the light confinement layer was significantly reduced, and the internal loss was 21 cm -1 . The internal loss was reduced by as much as 33 cm -1 as compared with the conventional semiconductor laser device described in the above document.

【0031】(実施例4)図1及び図5を用いて第2の
発明の第2の実施例を説明する。図1は、本発明の半導
体レーザ素子の構造断面図であり、図5は、この半導体
レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 4) A second embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0032】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型Al0.05Ga0.95N(シ
リコン濃度4×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなる
n型光閉じ込め層5、In0.2Ga0.8N井戸層(厚さ2.
5nm)とIn0.05Ga0.85Nバリア層(厚さ5nm)からなる
アンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mg
ドープp型Al 0.05Ga0.95N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M
gドープp型Al0.1Ga0.9N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させ
て、LD構造を形成する。なお、本実施例では、基板
は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基
板などの他の基板を用いてもよい。また、本発明におい
ては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実
施例においてはドーピングをすることが好ましい。
GaN buffer on sapphire C-plane substrate 1
Layer 2 (thickness 30 nm), Si-doped n-type GaN (silicon
Concentration 4 × 1017cm-3, A 2 μm thick n-type capacitor
Tact layer 3, Si-doped n-type Al0.1Ga0.9N (silico
4 × 1017cm-3N-type with a thickness of 0.4 μm)
Cladding layer 4, Si-doped n-type Al0.05Ga0.95N
Recon concentration 4 × 1017cm-3, Thickness 0.1μm)
n-type optical confinement layer 5, In0.2Ga0.8N well layer (thickness 2.
5nm) and In0.05Ga0.85Consists of an N barrier layer (5 nm thick)
Undoped multiple quantum well active layer 6 (4 wells), Mg
Doped p-type Al 0.05Ga0.95N (Mg concentration 2 × 1017c
m-3, A p-type optical confinement layer 7 having a thickness of 0.1 μm)
g-doped p-type Al0.1Ga0.9N (Mg concentration 2 × 1017c
m-3, A 0.4 μm thick p-type cladding layer 8, Mg
Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 1017cm-3, Thickness 0.
A 2 μm) p-type contact layer 9
Thus, an LD structure is formed. In this embodiment, the substrate
Used a sapphire substrate, a GaN substrate,
Other substrates such as plates may be used. Further, in the present invention,
Although doping of the optical confinement layer is not essential,
In the embodiment, doping is preferred.

【0033】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0034】実施例4の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に
比べ、上記構成において光閉じ込め層としてAl0.05
0. 95Nを用い、ワイドギャップ化を行った。これによ
り、図15に示したように発振波長の423nmでは、
光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、内部損失は20
cm-1となった。前記比較例の半導体レーザ素子に比べ
て25cm-1もの内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 4 is different from the nitride-based compound semiconductor laser device of the comparative example in that the Al.sub.0.05 G
using a 0. 95 N, it was carried out a wide-gap reduction. Thus, as shown in FIG. 15, at the oscillation wavelength of 423 nm,
Absorption in the optical confinement layer is greatly reduced, and the internal loss is
cm −1 . The internal loss was reduced by as much as 25 cm -1 as compared with the semiconductor laser device of the comparative example.

【0035】(実施例5)図1及び図6を用いて第3の
発明の実施例を説明する。図1は、本発明の半導体レー
ザ素子の構造断面図であり、図6は、この半導体レーザ
素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 5) An embodiment of the third invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0036】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn
0.05Ga0.85Nバリア層(厚さ3nm)からなるアンドープ多重
量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型Ga
N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.1μm)からな
るp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0 .1Ga0.9
N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)からな
るp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg濃度
2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コンタ
クト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。な
お、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
On a sapphire C-plane substrate 1, a GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 2 μm), Si-doped n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0. 8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) an In
Undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) consisting of 0.05 Ga 0.85 N barrier layer (thickness 3 nm), Mg-doped p-type Ga
N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3, thickness 0.1 [mu] m) p-type optical confinement layer 7 made of, Mg-doped p-type Al 0 .1 Ga 0.9
P-type cladding layer 8 made of N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm), p-type cladding layer made of Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.2 μm) The contact layer 9 is sequentially grown to form an LD structure. In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0037】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0038】実施例5の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レー
ザ素子に比べ、上記構成においてバリア層厚を3nmと
し、薄膜化を行った。これにより、バリア層での吸収が
減少し、内部損失は24cm -1となった。前記文献記載
の従来の半導体レーザ素子に比べて30cm-1もの内部
損失が減少した。
Embodiment 5 Nitride Compound Semiconductor Laser Element
Is a conventional nitride-based compound semiconductor laser described in the aforementioned document.
In the above configuration, the barrier layer thickness is 3 nm
Then, a thin film was formed. This allows absorption in the barrier layer
Reduced, internal loss is 24cm -1It became. Description of the document
30 cm compared to conventional semiconductor laser devices-1Inside
Loss decreased.

【0039】第3の発明において、バリア層の厚さは5
nm以下であることが必要であり、好ましくは1nm〜
5nm、より好ましくは3nm〜5nmである。
In the third aspect, the thickness of the barrier layer is 5
nm or less, preferably 1 nm to
It is 5 nm, more preferably 3 nm to 5 nm.

【0040】(実施例6)図1及び図7を用いて第3の
発明の第2の実施例を示す。図1は、本発明の半導体レ
ーザ素子の構造断面図であり、図7は、この半導体レー
ザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 6) A second embodiment of the third invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0041】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn
0.05Ga0.85Nバリア層(厚さ3nm)からなるアンドープ
多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型
GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.1μm)か
らなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0.1
0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)か
らなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg
濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コ
ンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
A GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 1, n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0. 8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) an In
An undoped multiple quantum well active layer 6 (4 wells) composed of a 0.05 Ga 0.85 N barrier layer (thickness 3 nm), and a Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.1 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
a p-type cladding layer 8 made of a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm);
A p-type contact layer 9 having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 and a thickness of 0.2 μm) is sequentially grown to form an LD structure.
In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0042】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is formed by dry etching.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0043】実施例6の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に
比べ、上記構成においてバリア層厚を3nmとし、薄膜
化を行った。これにより、バリア層での吸収が減少し、
内部損失は28cm-1となった。前記比較例の半導体レ
ーザ素子に比べて17cm-1もの内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 6 was thinner than the nitride-based compound semiconductor laser device of the comparative example except that the thickness of the barrier layer was 3 nm in the above configuration. This reduces absorption in the barrier layer,
The internal loss was 28 cm -1 . The internal loss was reduced by as much as 17 cm -1 as compared with the semiconductor laser device of the comparative example.

【0044】(実施例7)図1及び図8を用いて第4の
発明の実施例を説明する。図1は、本発明の半導体レー
ザ素子の構造断面図であり、図8は、この半導体レーザ
素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 7) An embodiment of the fourth invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0045】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.03μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0 .8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn
0.05Ga0.95Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ
多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgドープp型
GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.03μm)か
らなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0.1
0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)か
らなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg
濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コ
ンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
A GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 1, n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.03μm), In 0.2 Ga 0 .8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) an In
An undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) composed of a 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (5 nm thick) and a Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.03 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
a p-type cladding layer 8 made of a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm);
A p-type contact layer 9 having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 and a thickness of 0.2 μm) is sequentially grown to form an LD structure.
In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0046】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0047】実施例7の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記文献記載の窒化物系化合物半導体レーザ素子
に比べ、上記構成において光閉じ込め層の厚さを0.0
3μmとし、薄膜化を行った。これにより、光閉じ込め
層での吸収が減少し、内部損失は19cm-1となった。
前記文献記載の半導体レーザ素子に比べて35cm-1
の内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 7 has a light confinement layer having a thickness of 0.0
The thickness was set to 3 μm, and the thickness was reduced. Thereby, the absorption in the light confinement layer was reduced, and the internal loss was 19 cm -1 .
The internal loss was reduced by as much as 35 cm -1 as compared with the semiconductor laser device described in the above document.

【0048】第4の発明において、光閉じ込め層の厚さ
は0.05μm以下であることが必要であり、好ましく
は0.01〜0.05μmであるが、多重量子井戸活性
層の井戸数にも依存するため、井戸数が1〜4個の場合
は0.025〜0.05μmがより好ましく、井戸数が
5〜10個の場合は0.01〜0.05μmがより好ま
しく、井戸数が10個を超える場合は0.01〜0.0
3μmがより好ましい。
In the fourth invention, the thickness of the optical confinement layer needs to be 0.05 μm or less, and preferably 0.01 to 0.05 μm. When the number of wells is 1 to 4, the thickness is more preferably 0.025 to 0.05 μm, and when the number of wells is 5 to 10, the thickness is more preferably 0.01 to 0.05 μm. 0.01 to 0.0 if more than 10
3 μm is more preferred.

【0049】(実施例8)図1及び図9を用いて第4の
発明の第2の実施例を説明する。図1は、本発明の半導
体レーザ素子の構造断面図であり、図9は、この半導体
レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 8) A second embodiment of the fourth invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0050】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.03μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0 .8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn
0.05Ga0.95Nバリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ
多重量子井戸活性層6(井戸数4個)、Mgドープp型
GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.03μm)か
らなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型Al0.1
0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4μm)か
らなるp型クラッド層8、Mgドープp型GaN(Mg
濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からなるp型コ
ンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形成する。
なお、本実施例では、基板は、サファイア基板を用いた
が、GaN基板、SiC基板などの他の基板を用いても
よい。また、本発明においては光閉じ込め層のドーピン
グは必須ではないが、本実施例においてはドーピングを
することが好ましい。
A GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 1, n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.03μm), In 0.2 Ga 0 .8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) an In
An undoped multiple quantum well active layer 6 (4 wells) consisting of a 0.05 Ga 0.95 N barrier layer (thickness: 5 nm) and a Mg-doped p-type GaN (Mg concentration: 2 × 10 17 cm −3 , thickness: 0.03 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type Al 0.1 G
a p-type cladding layer 8 made of a 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm);
A p-type contact layer 9 having a concentration of 2 × 10 17 cm −3 and a thickness of 0.2 μm) is sequentially grown to form an LD structure.
In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0051】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0052】実施例8の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記比較例の窒化物系化合物半導体レーザ素子に
比べ、上記構成において光閉じ込め層の厚さを0.03
μmとして、薄膜化を行った。これにより、光閉じ込め
層での吸収が減少し、内部損失は15cm-1となった。
前記比較例の半導体レーザ素子に比べて30cm-1もの
内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 8 has a thickness of the light confinement layer of 0.03 in the above configuration, compared to the nitride-based compound semiconductor laser device of Comparative Example.
The film thickness was reduced to μm. Thereby, the absorption in the light confinement layer was reduced, and the internal loss was 15 cm −1 .
The internal loss was reduced by as much as 30 cm -1 as compared with the semiconductor laser device of the comparative example.

【0053】(実施例9)図1及び図10を用いて第1
の発明の第3の実施例を説明する。図1は本発明の半導
体レーザ素子の構造断面図であり、図10は、この半導
体レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 9) The first embodiment will be described with reference to FIGS.
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0054】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)と図1
0のエネルギーバンドを示すようなGaN/Al 0.1
0.9N超格子バリア層(厚さ5nm、層厚比1:1)からなる
アンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
1μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型
Al0.1Ga 0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
4μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型G
aN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)から
なるp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を
形成する。なお、本実施例では、基板は、サファイア基
板を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板
を用いてもよい。また、本発明においては光閉じ込め層
のドーピングは必須ではないが、本実施例においてはド
ーピングをすることが好ましい。
GaN buffer on sapphire C-plane substrate 1
Layer 2 (thickness 30 nm), Si-doped n-type GaN (silicon
Concentration 4 × 1017cm-3, A 2 μm thick n-type capacitor
Tact layer 3, Si-doped n-type Al0.1Ga0.9N (silico
4 × 1017cm-3N-type with a thickness of 0.4 μm)
Cladding layer 4, Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 1017cm-3N-type optical confinement with thickness of 0.1 μm)
Layer 5, In0.2Ga0. 8N well layer (2.5nm thickness) and Fig. 1
GaN / Al showing an energy band of 0 0.1G
a0.9Consists of N superlattice barrier layer (thickness 5 nm, layer thickness ratio 1: 1)
Undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells), Mg
Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 1017cm-3, Thickness 0.
1 μm) p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type
Al0.1Ga 0.9N (Mg concentration 2 × 1017cm-3, Thickness 0.
4 μm), p-type cladding layer 8, Mg-doped p-type G
aN (Mg concentration 2 × 1017cm-3, Thickness 0.2μm)
The p-type contact layer 9 is sequentially grown to form an LD structure.
Form. In this embodiment, the substrate is a sapphire-based
Although a plate was used, other substrates such as a GaN substrate and a SiC substrate
May be used. In the present invention, the light confinement layer
Doping is not essential, but in this example,
Is preferred.

【0055】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is formed by dry etching.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0056】実施例9の窒化物系化合物半導体レーザ素
子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レー
ザ素子に比べ、上記構成においてバリア層としてGaN
/Al0.1Ga0.9N超格子を用い、ワイドギャップ化を
行った。これにより、図15に示したように発振波長の
423nmでは、バリア層での吸収が大幅に減少し、内部
損失は25cm-1となった。前記文献記載の従来の半導
体レーザ素子に比べて29cm-1もの内部損失が減少し
た。
The nitride-based compound semiconductor laser device of the ninth embodiment is different from the conventional nitride-based compound semiconductor laser device described in the above-mentioned document in that it has a GaN barrier layer in the above configuration.
A wide gap was formed using a / Al 0.1 Ga 0.9 N superlattice. As a result, as shown in FIG. 15, at the oscillation wavelength of 423 nm, the absorption in the barrier layer was significantly reduced, and the internal loss was 25 cm −1 . The internal loss was reduced by as much as 29 cm -1 as compared with the conventional semiconductor laser device described in the above document.

【0057】(実施例10)図1及び図11を用いて第
2の発明の第3の実施例を示す。図1は、本発明の半導
体レーザ素子の構造断面図であり、図11は、この半導
体レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 10) A third embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0058】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、図11のエネルギーバンドを示すような
Siドープn型GaNとSiドープAl0.1Ga0.9Nと
の超格子(シリコン濃度4×1017cm-3、厚さ0.1μ
m、膜厚比1:1)からなるn型光閉じ込め層5、In0.2
Ga0.8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn0.05Ga0.85
バリア層(厚さ5nm)からなるアンドープ多重量子井戸活
性層6(井戸数7個)、図11のエネルギーバンドを示
すようなMgドープp型GaNとMgドープAl0.1
0.9Nとの超格子(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ
0.1μm、膜厚比1:1)からなるp型光閉じ込め層7、M
gドープp型Al0.1Ga0.9N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させ
て、LD構造を形成する。なお、本実施例では、基板
は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基
板などの他の基板を用いてもよい。また、本発明におい
ては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実
施例においてはドーピングをすることが好ましい。
A GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 1, An n-type clad layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm), Si-doped n-type GaN and Si-doped Al 0.1 as shown in the energy band of FIG. Superlattice with Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm -3 , thickness 0.1 μm)
m, an n-type optical confinement layer 5 having a film thickness ratio of 1: 1), In 0.2
Ga 0.8 N well layer (2.5 nm thick) and In 0.05 Ga 0.85 N
An undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) composed of a barrier layer (5 nm thick), Mg-doped p-type GaN and Mg-doped Al 0.1 G as shown in the energy band of FIG.
a superlattice with 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness
P-type optical confinement layer 7 of 0.1 μm, film thickness ratio 1: 1), M
g-doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
m −3 , 0.4 μm thick) p-type cladding layer 8, Mg
Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness of 0.
An LD structure is formed by sequentially growing a p-type contact layer 9 of 2 μm). In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0059】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is dry-etched.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0060】実施例10の窒化物系化合物半導体レーザ
素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レ
ーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層として
GaN/Al0.1Ga0.9N超格子を用い、ワイドギャッ
プ化を行った。これにより、図15に示したように発振
波長の423nmでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減
少し、内部損失は21cm-1となった。前記文献記載の
従来の半導体レーザ素子に比べて33cm-1もの内部損
失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of Example 10 is different from the conventional nitride-based compound semiconductor laser device described in the above document in that the GaN / Al 0.1 Ga 0.9 N superlattice is used as the light confinement layer in the above configuration. , Wide gap. As a result, as shown in FIG. 15, at the oscillation wavelength of 423 nm, the absorption in the light confinement layer was significantly reduced, and the internal loss was 21 cm −1 . The internal loss was reduced by as much as 33 cm -1 as compared with the conventional semiconductor laser device described in the above document.

【0061】(実施例11)図1及び図12を用いて第
1の発明の第4の実施例を説明する。図1は本発明の半
導体レーザ素子の構造断面図であり、図12は、この半
導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 11) A fourth embodiment of the first invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0062】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型GaN(シリコン濃度4
×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn型光閉じ込
め層5、In0.2Ga0. 8N井戸層(厚さ2.5nm)とIn
0.02Al0.06Ga0.92Nバリア層(厚さ5nm)からなるア
ンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgド
ープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.1
μm)からなるp型光閉じ込め層7、Mgドープp型A
0.1Ga0.9N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.4
μm)からなるp型クラッド層8、Mgドープp型Ga
N(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.2μm)からな
るp型コンタクト層9を順次成長させて、LD構造を形
成する。なお、本実施例では、基板は、サファイア基板
を用いたが、GaN基板、SiC基板などの他の基板を
用いてもよい。また、本発明においては光閉じ込め層の
ドーピングは必須ではないが、本実施例においてはドー
ピングをすることが好ましい。
A GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm) on a sapphire C-plane substrate 1, n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm); Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4
× 10 17 cm -3, n-type optical confinement layer 5 having a thickness of 0.1μm), In 0.2 Ga 0. 8 N well layers (the thickness of 2.5 nm) an In
Undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells) consisting of 0.02 Al 0.06 Ga 0.92 N barrier layer (5 nm thick), Mg-doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness 0.1)
μm), p-type optical confinement layer 7, Mg-doped p-type A
l 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 cm -3 , thickness 0.4
μm), Mg-doped p-type Ga
An LD structure is formed by sequentially growing a p-type contact layer 9 made of N (Mg concentration: 2 × 10 17 cm −3 , thickness: 0.2 μm). In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0063】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is formed by dry etching.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0064】実施例11の窒化物系化合物半導体レーザ
素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レ
ーザ素子に比べ、上記構成においてバリア層としてIn
0.02Al0.06Ga0.92Nを用い、ワイドギャップ化を行
った。これにより、図15に示したように発振波長の4
23nmでは、光閉じ込め層での吸収が大幅に減少し、
内部損失は29cm-1となった。前記文献記載の従来の
半導体レーザ素子に比べて25cm-1もの内部損失が減
少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of the eleventh embodiment is different from the conventional nitride-based compound semiconductor laser device described in the above-mentioned document in that it has the same structure as the barrier layer in the above structure.
A wide gap was formed using 0.02 Al 0.06 Ga 0.92 N. As a result, as shown in FIG.
At 23 nm, the absorption in the light confinement layer is greatly reduced,
The internal loss was 29 cm -1 . The internal loss was reduced by as much as 25 cm -1 as compared with the conventional semiconductor laser device described in the above document.

【0065】(実施例12)図1及び図13を用いて第
2の発明の第4の実施例を説明する。図1は、本発明の
半導体レーザ素子の構造断面図であり、図13は、この
半導体レーザ素子のバンド構造を示す図である。
(Embodiment 12) A fourth embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device.

【0066】サファイアC面基板1上にGaNバッファ
ー層2(厚さ30nm)、Siドープn型GaN(シリコン
濃度4×1017cm-3、厚さ2μm)からなるn型コン
タクト層3、Siドープn型Al0.1Ga0.9N(シリコ
ン濃度4×1017cm-3、厚さ0.4μm)からなるn型
クラッド層4、Siドープn型AluGa1-uN(但し、
0≦u≦0.1であって、図13に示すようにクラッド
層側に向かって徐々にワイドギャップ化している。シリ
コン濃度4×1017cm-3、厚さ0.1μm)からなるn
型光閉じ込め層5、In0.2Ga0.8N井戸層(厚さ2.5n
m)とIn0.05Ga0.85Nバリア層(厚さ5nm)からなるア
ンドープ多重量子井戸活性層6(井戸数7個)、Mgド
ープp型AluGa1-uN(但し、0≦u≦0.1であっ
て、図13に示すようにクラッド層側に向かって徐々に
ワイドギャップ化している。Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層7、M
gドープp型Al0.1Ga0.9N(Mg濃度2×1017
-3、厚さ0.4μm)からなるp型クラッド層8、Mg
ドープp型GaN(Mg濃度2×1017cm-3、厚さ0.
2μm)からなるp型コンタクト層9を順次成長させ
て、LD構造を形成する。なお、本実施例では、基板
は、サファイア基板を用いたが、GaN基板、SiC基
板などの他の基板を用いてもよい。また、本発明におい
ては光閉じ込め層のドーピングは必須ではないが、本実
施例においてはドーピングをすることが好ましい。
On a sapphire C-plane substrate 1, a GaN buffer layer 2 (thickness 30 nm), an n-type contact layer 3 made of Si-doped n-type GaN (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm), An n-type cladding layer 4 made of n-type Al 0.1 Ga 0.9 N (silicon concentration 4 × 10 17 cm −3 , thickness 0.4 μm), Si-doped n-type Al u Ga 1-u N (however,
0 ≦ u ≦ 0.1, and the gap gradually widens toward the cladding layer side as shown in FIG. N consisting of silicon concentration of 4 × 10 17 cm −3 and thickness of 0.1 μm)
Type optical confinement layer 5, In 0.2 Ga 0.8 N well layer (thickness 2.5 n
m) and an In 0.05 Ga 0.85 N barrier layer (5 nm in thickness), an undoped multiple quantum well active layer 6 (7 wells), a Mg-doped p-type Al u Ga 1-u N (where 0 ≦ u ≦ 0) a .1, .mg concentration 2 × 10 17 c that gradually wide gapped toward the cladding layer side as shown in FIG. 13
m −3 , thickness 0.1 μm), p-type optical confinement layer 7, M
g-doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N (Mg concentration 2 × 10 17 c
m −3 , 0.4 μm thick) p-type cladding layer 8, Mg
Doped p-type GaN (Mg concentration 2 × 10 17 cm −3 , thickness of 0.
An LD structure is formed by sequentially growing a p-type contact layer 9 of 2 μm). In this embodiment, the substrate is a sapphire substrate, but another substrate such as a GaN substrate or a SiC substrate may be used. Further, in the present invention, doping of the light confinement layer is not essential, but in the present embodiment, doping is preferable.

【0067】次に、ドライエッチングによりn電極12
を形成すべきn型コンタクト層3を部分的に露出させた
後、露出したn型コンタクト層上にTi/Alからなる
n電極12を形成する。一方、絶縁層10を形成後、そ
の絶縁層10上に、p型コンタクト層9とコンタクトさ
せてNi/Auからなるp電極11を形成する。
Next, the n-electrode 12 is formed by dry etching.
After partially exposing the n-type contact layer 3 to be formed, an n-electrode 12 made of Ti / Al is formed on the exposed n-type contact layer. On the other hand, after the insulating layer 10 is formed, a p-type electrode 11 made of Ni / Au is formed on the insulating layer 10 by making contact with the p-type contact layer 9.

【0068】実施例12の窒化物系化合物半導体レーザ
素子は、前記文献記載の従来の窒化物系化合物半導体レ
ーザ素子に比べ、上記構成において光閉じ込め層として
GaNからAl0.1Ga0.9Nの材料を徐々に空間的に変
化させ、ワイドギャップ化を行った。これにより、図1
5に示したように発振波長の423nmでは、光閉じ込め
層での吸収が大幅に減少し、内部損失は21cm-1とな
った。前記文献記載の従来の半導体レーザ素子に比べて
33cm-1もの内部損失が減少した。
The nitride-based compound semiconductor laser device of the twelfth embodiment is different from the conventional nitride-based compound semiconductor laser device described in the above-mentioned document in that the material from GaN to Al 0.1 Ga 0.9 N is gradually used as the optical confinement layer in the above configuration. To widen the gap. As a result, FIG.
As shown in FIG. 5, at the oscillation wavelength of 423 nm, the absorption in the light confinement layer was significantly reduced, and the internal loss was 21 cm −1 . The internal loss was reduced by as much as 33 cm -1 as compared with the conventional semiconductor laser device described in the above document.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、多重量子井戸活性層の
バリア層や光閉じ込め層の材料や、構造、膜厚を変える
ことにより、内部損失の小さい窒化物系化合物半導体レ
ーザ素子を提供することでき、高性能なレーザ素子を実
現することができる。
According to the present invention, there is provided a nitride-based compound semiconductor laser device having a small internal loss by changing the material, structure, and film thickness of the barrier layer and the optical confinement layer of the multiple quantum well active layer. As a result, a high-performance laser device can be realized.

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

【図1】本発明の半導体レーザ素子の構造断面図であ
る。
FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser device of the present invention.

【図2】実施例1の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a band structure of the semiconductor laser device of Example 1.

【図3】実施例2の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 2.

【図4】実施例3の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a band structure of a semiconductor laser device according to a third embodiment;

【図5】実施例4の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 4.

【図6】実施例5の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 5.

【図7】実施例6の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 6.

【図8】実施例7の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 7;

【図9】実施例8の半導体レーザ素子のバンド構造を示
す図である。
FIG. 9 is a view showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 8;

【図10】実施例9の半導体レーザ素子のバンド構造を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 9;

【図11】実施例10の半導体レーザ素子のバンド構造
を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 10;

【図12】実施例11の半導体レーザ素子のバンド構造
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 11;

【図13】実施例12の半導体レーザ素子のバンド構造
を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a band structure of a semiconductor laser device of Example 12;

【図14】従来の半導体レーザ素子の構造断面図であ
る。
FIG. 14 is a structural sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【図15】窒化物系化合物半導体の吸収スペクトルを示
す図である
FIG. 15 is a diagram showing an absorption spectrum of a nitride-based compound semiconductor.

【符号の説明】 1、101 サファイアC面基板 2、102 バッファー層 3、103 n型コンタクト層 4、104 n型クラッド層 5、105 n型光閉じ込め層 6、106 アンドープ多重量子井戸活性層 7、107 p型光閉じ込め層 8、108 p型クラッド層 9、109 p型コンタクト層 10、110 絶縁層 11、111 p電極 12、112 n電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Sapphire C-plane substrate 2, 102 Buffer layer 3, 103 n-type contact layer 4, 104 n-type cladding layer 5, 105 n-type optical confinement layer 6, 106 undoped multiple quantum well active layer 7, 107 p-type light confinement layer 8, 108 p-type cladding layer 9, 109 p-type contact layer 10, 110 insulating layer 11, 111 p-electrode 12, 112 n-electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された一般式InXAlY
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導
電型半導体クラッド層と、一般式InXAlYGa1-X-Y
N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉
じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,
Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸
層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される活
性層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧
0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般
式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形
成された半導体レーザ素子であって、井戸層のバンドギ
ャップがGaNより小さく、バリア層の全て或いは一部
にGaNより大きいバンドギャップを有するInXAlY
Ga1-X-YNを用いることを特徴とする半導体レーザ素
子。
1. A general formula In x Al Y G formed on a substrate.
a 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a conductive semiconductor cladding layer of the general formula In X Al Y Ga 1-XY
A semiconductor optical confinement layer composed of N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0,
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers each composed of Y ≧ 0, X + Y ≦ 1, and a general formula In X Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧
0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
1) A semiconductor laser device in which a conductive semiconductor clad layer of 1) is formed in the above order, wherein the well layer has a band gap smaller than GaN, and all or a part of the barrier layer has a band gap larger than GaN. X Al Y
A semiconductor laser device using Ga 1 -XYN .
【請求項2】 基板上に形成された一般式InXAlY
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導
電型半導体クラッド層と、一般式InXAlYGa1-X-Y
N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉
じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,
Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸
層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される活
性層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧
0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般
式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形
成された半導体レーザ素子であって、井戸層のバンドギ
ャップがGaNより小さく、光閉じ込め層の全て或いは
一部にGaNより大きいバンドギャップを有するInX
AlYGa1-X-YNを用いることを特徴とする半導体レー
ザ素子。
2. The general formula In x Al Y G formed on a substrate.
a 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a conductive semiconductor cladding layer of the general formula In X Al Y Ga 1-XY
A semiconductor optical confinement layer composed of N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0,
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers each composed of Y ≧ 0, X + Y ≦ 1, and a general formula In X Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧
0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
A semiconductor laser device in which the conductive semiconductor cladding layer of 1) is formed in the above order, wherein the band gap of the well layer is smaller than GaN, and all or a part of the optical confinement layer has a band gap larger than GaN. In X
A semiconductor laser device using Al Y Ga 1 -XYN .
【請求項3】 基板上に形成された一般式InXAlY
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導
電型半導体クラッド層と、一般式InXAlYGa1-X-Y
N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉
じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,
Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸
層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される活
性層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧
0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般
式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形
成された半導体レーザ素子であって、前記バリア層のバ
ンドギャップが、井戸層より大きく且つ光閉じ込め層お
よびクラッド層に比べ小さく、且つその層厚を5nm以
下とすることを特徴とする半導体レーザ素子。
3. The general formula In x Al Y G formed on a substrate.
a 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a conductive semiconductor cladding layer of the general formula In X Al Y Ga 1-XY
A semiconductor optical confinement layer composed of N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0,
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers each composed of Y ≧ 0, X + Y ≦ 1, and a general formula In X Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧
0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
1) a semiconductor laser device in which a conductive semiconductor clad layer of 1) is formed in the above order, wherein the band gap of the barrier layer is larger than that of the well layer and smaller than that of the optical confinement layer and the clad layer; A semiconductor laser device having a thickness of 5 nm or less.
【請求項4】 基板上に形成された一般式InXAlY
1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる導
電型半導体クラッド層と、一般式InXAlYGa1-X-Y
N(X≧0,Y≧0,X+Y≦1)からなる半導体光閉
じ込め層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,
Y≧0,X+Y≦1)からなる一層または複数層の井戸
層およびバリア層の2種類の半導体層より形成される活
性層と、一般式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧
0,X+Y≦1)からなる半導体光閉じ込め層と、一般
式InXAlYGa1-X-YN(X≧0,Y≧0,X+Y≦
1)からなる導電型半導体クラッド層とが前記順序で形
成された半導体レーザ素子であって、上記光閉じ込め層
のバンドギャップが、井戸層およびバリア層より大きく
且つクラッド層より小さく、且つ上記光閉じ込め層の層
厚を0.05μm以下とすることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
4. A general formula In x Al Y G formed on a substrate.
a 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1), and a conductive semiconductor cladding layer of the general formula In X Al Y Ga 1-XY
A semiconductor optical confinement layer composed of N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦ 1); and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0,
An active layer formed of two or more semiconductor layers of one or more well layers and barrier layers each composed of Y ≧ 0, X + Y ≦ 1, and a general formula In X Al Y Ga 1 -XYN (X ≧ 0, Y ≧
0, X + Y ≦ 1), and a general formula In X Al Y Ga 1-XY N (X ≧ 0, Y ≧ 0, X + Y ≦
1) a semiconductor laser device in which the conductive type semiconductor cladding layer of 1) is formed in the above order, wherein the band gap of the light confinement layer is larger than the well layer and the barrier layer and smaller than the cladding layer, and A semiconductor laser device wherein the layer thickness is 0.05 μm or less.
【請求項5】 2種類のInXAlYGa1-X-YN結晶か
らなる超格子によって活性層内のバリア層を形成するこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the barrier layer in the active layer is formed by a superlattice composed of two types of In x Al Y Ga 1 -XYN crystals.
【請求項6】 2種類のInXAlYGa1-X-YN結晶か
らなる超格子によって光閉じ込め層を形成することを特
徴とする請求項2記載の半導体レーザ素子。
6. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the light confinement layer is formed by a superlattice made of two types of In x Al Y Ga 1 -XYN crystals.
【請求項7】 光閉じ込め層のバンドギャップを、バリ
ア層とクラッド層のバンドギャップ範囲内で井戸層から
離れるに従って、空間的に徐々にワイドギャップ化する
ことを特徴とする請求項2記載の半導体レーザ素子。
7. The semiconductor according to claim 2, wherein the band gap of the optical confinement layer is gradually widened spatially as the distance from the well layer is increased within the band gap of the barrier layer and the cladding layer. Laser element.
JP11526898A 1998-04-24 1998-04-24 Nitride compound semiconductor laser device Expired - Lifetime JP3338778B2 (en)

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