JPS5831592A - 埋め込み構造半導体レ−ザ - Google Patents

埋め込み構造半導体レ−ザ

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JPS5831592A
JPS5831592A JP12905681A JP12905681A JPS5831592A JP S5831592 A JPS5831592 A JP S5831592A JP 12905681 A JP12905681 A JP 12905681A JP 12905681 A JP12905681 A JP 12905681A JP S5831592 A JPS5831592 A JP S5831592A
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semiconductor laser
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Mitsunori Sugimoto
杉本 満則
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

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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】 本発明は、埋め込み構造半導体レーザの改良に関する〇 第1図に従来における1nGaAaP/1nP埋め込み
構造半導体レーザを示すO第2図に電流−光出力特性の
一例を示す。この様なレーザにおいて會よ。
活性層2に流れる電流Ieに比べて、リーク電流LLを
小さくすることが低しきい筐及び高効率を実現する上で
型費となって込る0活性1iiiの両脇を流れるリーク
電流ILは上側クラッド層(P−1n)’)4、埋メ込
み層(n−1n)’)?、@流ブGI7り層(p−In
P)6.  下側クラッド)@(n−1nP)2からな
るpnpn構造によって極めて小さく出来るoしかしp
upa m造がターンオンすると過大なリーク電流lL
が訛れるためpnpn構造のターンオン電圧を高くする
ことが必要である。このターンオン電圧を高くすること
は各層のキャリア績度を適尚にすることにより容易でお
るoしかじ纂1図の1Gに示す様なゲート電流が流れる
とサイリスタ作用により、ターンオン電圧が極端に低下
する。この様なゲート電流Ioを無くすことは活性層3
と電流ブロック層6の上の境界とを合わせて電流通路を
なくすことによって可能である。しかし実際にゲート電
流1oの電流通路のない構造を再現性良く製作すること
は製造技術上はとんど不可能であるO すなわち、実際の半導体レーザでは、ゲート電611G
が多かれ少なかれ流れるため半導体レーザの注入電Rt
−増すにつれゲート電流1oが増大し、pnpn構造の
ターンオン電圧が低下する。そして半導体レーザに加わ
る印加電圧がターンオン電圧になりたときpnpn構造
がターンオンして過大なリーク電流I1.が流れるため
、第2図に示す様に光出力が激減する。そのため第2図
に示す様な素子で蝶最高出力が30”0で約20mW、
i度と低かった◎又高温になるほど小さい注入電流でタ
ーンオンするため高温の出力が特に低下する。この様に
従来の埋め込み構造半導体レーザではpnpn構造にゲ
ート電流1oが流れるとターンオン電圧が低下して低い
注入電流でターンオンするため最高出力が低く、vfに
高温での出力が低下するという欠点を有していた0 本発明の目的は、ゲート電流1aが流れてもpfipn
構造のターンオン電圧が低下せず*尚出力が高くかつ高
温でも高出力の埋め込み構造中導体レーザを提供する拳
にある。
本発明によれば、第1導電型の半導体基板と。
この半導体基板の上に形成された第1導電型の下側クラ
ッド層と、この下側り2ツド鳩の上に形成され九ストラ
イプ状の活性層と、この活性層上に形成されかつ第1導
電型と反対の第2導電型を有するストライプ状の上側ク
ラッド層と、活性層の両側に形成されかつ電流ブロック
層の禁制帝暢に比し小さな禁制帯幅を有する第1の牛導
俸層と。
この第10半導体層の上でかつ活性層の両側に形成され
九第2導電型の電流ブロック層と、この電流プロクク層
上でかつ上側クラッド層の両側に形成された第1導電屋
の埋め込み層を具備したことを特徴とする埋め込み構造
半導体レーザが潜られる。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第3図は、本発明の一実施例のInGaAsP/lnP
埋め込み構造中導体レーザの断面図である0図中。
30ijn−IBp基板、31は下側クラッド層(n−
1nP、厚さ〜54m)、32は活性層(ノンドープ1
nGaAsP、厚さ〜0.2 pm 、1〜1.3μm
)、33は上側クラッド層(p−Inp、厚さ〜2.5
#ln)、  34tt+ヤyプ層(p−1nGaA@
P、λ〜1.3μm、厚さ〜0.7pm)、35はIn
GaAsP層 (nまたはp型。
厚さ〜0.5μm、λ〜125声m)hasは電流ブロ
ック層(p−1np、厚さ〜0.5am)、37は埋め
込み層(n−InP、厚さ〜2μm)38はn−InG
aAsP層(厚さ〜lJ1m)、39はZn拡散層、4
oは8i0゜膜、41はp電極b42Fin電極である
。本実施例においてL1上側クラッド層33.埋め込み
層37、電流ブロック層36%InGaAiP層35゜
下側クラッド層31からなるpnpn構造でもれ電fI
LILを阻止している。従来のpnpn構造と異な9、
本実施例のpnpn構造ではInGaA@P層35があ
るのが特徴である。InGaAs)’層35があるため
上記pnpn構造の1部分であるnpn ) 9 yジ
メタ43の利得を非常に小さくすることが出来る0In
GaAi層35は1tfLプayり/li) (p−I
nP)36よりも狭い禁制帯幅を有する。そのため%1
nU−aAIP層35がn型の場合には、上記npn 
トランジスタ43のエミッタ注入効率が非常に低下する
ため、それにつれnpn )ランジスタ43の利得も非
常に低下する。一方、 InGaAsP層35がp型の
場合には、  InGaAsP層35と電流ブロック層
36の間のへテロ#壁のためベース横送効率が非常に低
下するためそれにつれnpn )ランジスタ43の利得
も非常に低下する0すなわち1nGaAif’層35が
n型およびp型いずれの場合にも、npn)ランジスメ
43の利得は非常に低下する九め1図中のゲート電流I
Qが流れても本実施例のpnpn構造のターンオン電圧
は低下しない。従って各1−のキャリア濃度を適当にし
て、ターンオン電圧を3〜4■程直に高くすることによ
夕、*用的な注入電流領域でpnpn構造がターンオン
せずに、ここttIすれるリーク電m1tttiとんど
零にすることが出来る。この様Kpnpn構造を流れる
無効電流がほとんど無いため非常に高出力及び鋪温動作
が可能な埋め込み傅造牛導体レーザが得られる。
本実施例の埋め込み構造半導体レーザの製造法t−11
fi*に述べる。まずn−In)’4#13G上に下側
クラッド層31.活性層32.上側クラツド層33キヤ
ツプ層34t−液相エビタキシャル技術等倉用いて形成
する。次に8i(J、膜等を227としたホトエツチン
グによりキャップ層34上−クラツド層33%活性層3
2をスト2イブ化する0この時、第3図の様に下−クラ
ッド層31で必らずしもエツチングを止める必要はな(
n−1nPm[30ま姉層35.電處ブロックノー36
%埋め込み層37n−1nGaAsP層38を形成する
成長の際、キャップ層35の上に810.膜を形成しス
トライプの両側にのみ成Ikを行なわせる0その後St
U、膜4OkcVD法及びホトエツチング法を用いて形
成しZn拡1fkm39pII極41.n電極42會形
成するO 最後に本発明が有する特徴を要約するとリーク電流に極
めて小さな、高出方及び高温動作が可能な埋め込み構造
半導体レーザが得られることである0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の1nGaAsP/InP埋め込み構造半
導体レーザの断面図である。第2図は従来のInGaA
sP/lnl’埋め込み構造半導体レーザの電流−光出
力I時性の一例でちる。第3図は本発明の一実施例のl
 n G a A s P/ I n P埋め込み構造
半導体レーザの断面図である。 図中、l・・・・・・n−1nP基板、2・・・・・・
下11Jtlクラッド層、3・・・・・・活性1−14
・・・・・・上側クラッドノー、5・・・・・・キャッ
プ層、6・・・・・・電流ブロック;−17・旧・・埋
め込み層、8−−−−−−n−1nQaAsP )J、
9・・団・Z11拡散層110°−−−−−8iO冨膜
、11°°゛・−・p側電極、12・・・・−n側電極
、30・・・・・・n−InP基板、31・・・・・・
下側クラッド層、32・旧−・活性層% 33・・・・
・・上側クラッド層、34・・・−・・キャップ層、3
5・・・・・・InGaAsP層、36・・・・・・電
流1119層、37・・・・−・埋め込み層、38−−
 n−1nGaAsP Ml、  39・・・・・・Z
n拡散層、4o・・・・・・8i0.膜、41・・・・
・・p[L 4z・・・・・・n電極、43・・・・・
・l1lpn )ランジスタである。 第1 図 0         100        200電
流   (党A) 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の上に形成
    された第1導電型の下側クラッド層と、この下側クラッ
    ド層の上に形成されたストライプ状の活性層と、この活
    性層の上に形成されかつ前記第1導電型と反対の第2導
    電型を有するストライプ状の上側クラッド層と、前記活
    性層の両側に形成され電流ブロック層の禁制帯幅に比し
    小さな禁制帯幅を有する第1の半導体層と、この第1の
    半導体層の上でかつ前記活性層の両側に形成された第2
    導電型の電流ブロックL−と、この電流ブロック層の上
    でかつ前記上側クラッド層の両側に形成され九第1導電
    型の埋め込み層とを具備したことt−特徴とする埋め込
    み構造半導体レーザ〇
JP12905681A 1981-08-18 1981-08-18 埋め込み構造半導体レ−ザ Granted JPS5831592A (ja)

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US6350629B1 (en) 1998-09-02 2002-02-26 Nec Corporation Optical semiconductor device having active layer and carrier recombination layer different from each other

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