JPS58114479A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は、ストライプ構造を有する半導体発光装置の構
造に関する。

（２）技術の背景 半導体レーザは、他のレーザ系に比べて小型。

軽量、高効率動作、長寿命、高速直接変調が可能となる
利点を有し、光伝送・光情報処理の笑用システムの光源
として用いられている。

（３）　　従来技術と問題点 本発明の従来の技術として、電流狭窄機構を構造的に有
するガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）−ガリウム・アルミニ
ウム・ヒ素（ＧａＡＩＡｓ）系半導体レーザについて、
その構造９機構等を説明する。第１図は、この半導体レ
ーザの断面図である。

第１図に於いて、１はＰ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、２はｎ
形ＧａＡｓ層、３はＰ形Ｇ　ａ　Ａ　１−　Ａ　ｓクラ
ッド層、４はＧ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ活性層、５はｎ形
ＧａＡｌＡｓクラッド層、６はｎ形ＧａＡｓ　キャップ
層。

７はＰ側電極、８はｎ＠電極をそれぞれ示している。

この半導体レーザの構造は、基板１上にｎ形Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ層２を積層し、該ｎ形ＧａＡｓ層２に基板１に達す
る深さのＶ牢屋の溝を設け、直溝に表面が平担化するよ
うにＰ型クラッド層３を積層し、該Ｐ形りラッド層３．
上に活性層４．ｎ形りラッド層５．ｎ形キャップ層６を
順次積場し。

基板１＠にＰ側電極７．ｎ形キャップ層６側にｎ側電極
８を設けたものである。

この構造を有する半導体レーザは、Ｐ＠＠極７に正、ｎ
＠寛他極８負電圧を印加することによＦ）ｎ形Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ層２とＰ杉りラッド層３関にＰ−ｎ逆バイアスを
か秒、キャリアをＶ字型の溝のみに狭窄することができ
る。しかしながら。

ｎ形ＧａＡｓ層２０層厚が薄い（２μｍ以下）とｎ形Ｇ
ａＡｓ層２とＰ形りラッド層３間でキャリアの漏れが生
じる。即ちターンオン（ｔｕｒｎｏｎ）する。これを防
止する為にｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層と ２の層厚を厚くするｌこ４が行なわれているが。

Ｖ字型の溝の深さが深くなると供に線溝の幅が広くなる
為９発振閾値電流が上昇し、且つ活性層４で発振するレ
ーザ光の横方向での放射角が狭くなるという問題がある
。

第２図は、従来技術の他の例を示したもので電流狭窄機
構を有する半導体レーザの断面図である。第１図で説明
した部分と同部分は同記で指示してあシ、９はｎ形Ｇａ
ＡｌＡｓ層、１０はＰ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層を示している
。

この構造は、基板ｌ上にｎ形Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ層
υ ９、Ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層１０を順次積層４．該Ｐ形Ｇ
　ａ　Ａ　ｓ層１０に基板１に達する深さの凹部を設け
、該凹部に表面が平担化するようにＰ形りラッド層３を
積層し、＃Ｐ形クラッド層３上に活性層４．ｎ形りラッ
ド層５．ｎ形キャップ層６を順次積層し、基板１側にＰ
側電極７．ｎ形キャップ層６＠にｎ＠電極８を設けたも
のである。この構造ではＰ側電極７に正、ｎ側電極８に
負電圧を印加すると、ｎ形ＧａＡｌＡｓ層９とＰ形Ｇａ
Ａｓ層１０間にＰ−ｎ逆バイアスが生じ、キャリアを凹
部のみに狭窄することができる。ｎ形ＧａＡｌＡｓ層９
は禁制帯幅が大きい為９層厚が薄くてもｔｕｒｎ　ｏｎ
　することはないが、アルミニウム（ＡＩ）を含んだＰ
形ＧａＡｌＡｓ層９が該凹部内壁表面に露出するので、
ＡＩの酸化等の原因によシ結晶性の悪いｎ形りラッド層
Ｓが成長し、再現性が悪いという問題がある。

（４）　　発明の目的 本発明の目的は、従来の半導体レーザが有している欠点
を除去し、電流狭窄効果が高く且つ発振閾値電流が低い
半導体レーザの構造を提供するにある。

（５）発明の構成 本発明は９発光領域への電流路を規定する開口を有し、
且つ周囲とは逆導電型の電流阻止層を基板内に設けた半
導体発光装置に於いて、前記電流阻止層に電極を設けた
ものである。

（６）発明の実施例 本発明の一実施例を用いて本発明の構造及び動作を説明
することにする。第３図は本発明の一実施例に於けるス
トライプ構造を有するＧａＡ　ｓ　−Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　
Ａ　ｓ　系半導体レーザの断面図である。

最初に本実施例の半導体レーザの製造方法を簡単に述べ
ることにする。

ｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１１上に層厚が１〜２ｐｍ　。

キャリア濃度がｌ　’０１７ｃＩＬ−３のＰ形ＧａＡｓ
層１２を形成した後、エツチングによシ幅３μｍ、基板
１１に達する深さのストライプ状の凹部１３を形成する
。このとき、ストライプに対して垂直な凹部１３の断面
形状は一す或いは逆メサのどちらでもよい。

次に、該凹部１３が中夕に位置し、且つ凹部１３を含む
幅が１０〜２０μｍの領域外側のＰ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層
１２表面を酸化膜で覆う。　　゛この後、液相エピタキ
シャル成長法によりＰ形ＧａＡｓ層１２上及び凹部１３
内に、ｎ形ＧａＡｌＡｓ活性層１５．Ｐ形ＧａＡｌＡｓ
クラッド層１６．Ｐ形ＧａＡｓ；’ギヤ２１層１７を順
次連続的に形成する。このとき前記酸化膜上には結晶は
成長しない。

酸化膜を除去した後、キャップ層１７側にＰ備ｚ””　
Ｉ　Ｂ　、基板１１＠にｆｉｎ側電極１をまた。

Ｐ形ＧａＡｓ層１２上には電極２０．２１を設ける。

どの構造を有するレーザの動作は、゛Ｐ＠電極１８とｎ
側電極１９間にＰ側電極１８が三となるように電圧■１
を印加すると、Ｐ形ＧａＡｓ層１２とｎ形りラッド層１
４閏のＰ−ｎ逆バイアスによって電流は凹部１３内に絞
られて活性層１５に注入され、再結合によシ発光を得る
。

活性層１５に注入されたキャリアは縦方向に対してり２
ラド層１４．１６によって閉じ込められ、注入電流によ
って損失に利得が打ち勝った時、活性層１５の凹部１３
の幅にほぼ対応した領域にレーザ光が発生する。更に、
Ｐ側電極１８と電極２０．２１間に電圧■２を印加する
。

このときＰ＠電極１８が正となり且つＶ２＞Ｖｌとなる
ようにする。例えば、■２の電圧を１０■印加した場合
、Ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層１２とｎ形りラッド層１４間に
空乏！ｉ２２が第３図中の破線で示すようにｎ形りラ、
ド層１４内の活性層１５に近い側で片側約（１５μｍ広
がりて形成され。

電流は凹部１３の幅よシも狭い幅約２μｍの領域に集中
される。この結果、電流狭窄の幅を従来より小さくでき
るので発振閾値電流を低減できる。

また、Ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層１２とｎ形りラ、ド層１４
の接合面は光検出器として用いることができる。活性層
１５で発振したレーザ光が空乏層２２内に達すると、Ｐ
＠電極１８と電極２０゜２１間に電流が流れ、該電流量
によって、前記レーザ光の光強度を検出することができ
るからである。

また９本実り例の半導体レーザの構造では。

ｎ形りラッド層１４の層厚が凹部１３で最も厚くなって
おシ、且つＰ形ＧａＡｓｆｆ１１２の禁制帯幅は活制層
１５のそれよりも小さい為、光を吸収する。この結果、
接合と平行な方向での屈折率分布は凹部１３に対応した
領域で高くなシ。

安定な横モードが得られるという効果がある。

更に、印加電圧■２を変調することにより空乏層２２の
広が９による電流狭窄の幅が変化し。

注入電流が変化する為、光出力の変調が可能となる。こ
のとき、変調はＶ２の電圧のみで制御できるので駆動回
路が簡挙になるという利点がある。

第４図は、前記実施例の変形例を示した半導体レーザの
断面図である。第３図で説明した部分と同部分は同記号
で指示しである。

本変形例が第３図実施例と相違する点は、ｎ側電極１９
と電極２０．２１問に電圧Ｖ２を印加していることであ
る。このときｌ　０８電極１９が正になるようにする。

本変形例によれば、第３図実施例と同様な効果が得られ
る。

第５図は２本発明の他の実施例に於けるインジウム・リ
ン（Ｉｎｋ）−インジウム・ガリウム・ヒ素・リン（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）系半導体レーザの断面図である。

第５図に於いて、２３はｎ形ＩｎＰ基板、２４はｎ形Ｉ
ｎＰクラッド層、２５はＩｎＧａＡｓＰ活性層、２６は
Ｐ形ＩｎＰクラッド層、２７はｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、
２８はＰ形１ｎＰ層、２９はＰ形ＩｎＧａＡｓＰキ’ｒ
ｙプ層、３０はＰ側電極。

３１はｎ側電極、３２及び３３は電極をそれぞれ示して
いる。

動作ｔｌ、　Ｐ側電極３０とｎ＠電極３１間にＰ側電極
３０が正となるように電圧■１を印加し。

且つＰ側電極３０と電極３２．３３間にＰ側電極３０が
負となるように電圧ｖ２を印加すると。

電圧Ｖ２の印加によりｎ形ＩｎＧａＡｓＰ　層２７とＰ
形りラッド層２６．Ｐ形ＩｎＰ層２８関に空乏層３４が
広がり、電流狭窄の幅を従来より小さくでき且つ発振閾
値電流を低減できる。

（７）発明の効果 本発明によれば、従来よｐも電流狭窄の幅を狭く且つ発
振閾値電流を低減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の電流狭窄機構を有するＧ　
ａ　Ａ　ｓ　−Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ系半導体レーザ
の断面図。 第３図及至第５図は本発明の実施例に於ける半導体レー
ザの断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光領域への電流路を規定する開口を有し、且つ周囲と
   は逆導電型の電流阻止層を基板内に設けた半導体発光装
   置に於いて、前記電流阻止層に電極を設けたことを特徴
   とする半導体発光装置。