JPS59125684A - 埋め込み形半導体レ−ザ - Google Patents

埋め込み形半導体レ−ザ

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JPS59125684A
JPS59125684A JP65583A JP65583A JPS59125684A JP S59125684 A JPS59125684 A JP S59125684A JP 65583 A JP65583 A JP 65583A JP 65583 A JP65583 A JP 65583A JP S59125684 A JPS59125684 A JP S59125684A
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JP
Japan
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layer
type
type inp
buried
substrate
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JP65583A
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English (en)
Inventor
Ikuo Mito
郁夫 水戸
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Pending legal-status Critical Current

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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
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    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • H01S5/2277Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
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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、光通信における光源等として用いられる埋め
込み形半導体レーザに関する。
埋め込み形半導体レーザは、低閾値、高効率。
安定な基本横モード発振等の特徴金有する。埋め込み形
半導体レーザを作製する場合には、幅2μm程度の活性
層光導波路部へ注入電流をいかに効率良く集中させるか
が発振特性を向上させる上で重要である。発明者等は、
特願昭56−166666 。
及び昭和57年度春の電子通信学会総合全国大会。
光・量子エレクトロニクスA部門の予稿集の857に記
載されている、第1図に示す構造のInGaAsP二重
チャンネル形ブレーカ埋め込みへテロ構造半導体レーザ
(Double Channel Planar Bu
riedHeterostructure La5er
 Diode、以下DC−PBHLDと略す)を作製し
、発振閾値20mA。
最大連続発振光出力50mW以上、最高連続発振動作温
度130°C等の良好な特性を得た。このDC−PBH
LDは、n形InP基板1、n形InPバッファ層2、
InGaAsP活性層3、p形InPクラッド層4、p
形InP電流ブロック層5、n形InP電流閉じ込め層
Gs p形1nP埋め込み層7、p形In()aAsP
キャップ層8、p形電極20、n形電極21からなって
いる。このDC−PBHL、I)K?ける良好な特性は
、InGaAsP層光導波路301を含むメサストライ
プ10の側面から平坦部にかけて、pnpn接合を形成
し、注入電流をIn()aAsP活性層光導波路301
に集中させて、かつ、このpnpn接合がターン・オン
し漏洩電流が発生することを防ぐことによシ得られた。
即ち大部分が、チャンネル部(溝部)11.12以外の
平坦な領域で構成されるpnpn接合のnpn接合部分
には禁制帯幅の小さなInGaAsP活性層3が入って
おシ、禁制帯幅の小さいエミッタを有するトランジスタ
亀 となっている。この様なトランジスタでは、同じ禁制帯
幅の半導体層で構成されるnpn)う/ジスタの場合に
比べ、ベースからエミッタに流れる正孔流に対する障壁
の高さよりも、エミッタからベースへ流れる電子流に対
する障壁の高さの方が高くなるため、全エミッタ電流(
正孔流と電子流の合引)に対する少数キャリア電流(こ
の場合はベースを流れる電子流)の割合で定義されるト
ランジスタの注入効率が小さくなる。従って、このnp
nトランジスタの電流増幅率が小婆くなるため、pnp
n接合は全体として利得が小さくなりターン・オンしに
くい構成となってお夛、この部分電流れる電流は非常に
小さい。ところが、この1) C−PBHLDの構造に
おいては、チャンネル部11゜12のpnpn接合は禁
制帯幅が同じ半導体層で構成されているため、50mW
以上の光出力を得ようとする場合や100°C程度以上
の高温動作を行う場合に、200mA程度以上の電流を
注入させると、完全なターン・オンに到らないまでも次
第にチャンネル部11.12を貫いて流れる漏洩電流が
増大して行き、良好な動作を行うことが難しかった。
他方、発明者等は埋め込み形半導体レーザのpnpn電
流閉じ込め部のターン・オン電圧を高めるだめに、特願
昭56−146774に記載されている第2図に示す構
造の半導体レーザを別に発明している。n形InP g
板1とn形InPバッファ層2との間に11形InGa
AsP漏洩防止層9を介在させている。メサストライプ
10を形成する場合にこのn形■n()aAsP漏洩防
止層9に届くチでメサエッチングされその上にp形In
P電流ブロック層5及びn形I n P 電流閉じ込め
壱6そしてp形InP埋め込み1−7が形成され、これ
らの層でpnpn電流閉じ込めr4造が形成されている
。この構造では、n形InPバッファM2がメサストラ
イプ10の側面に露出している部分を除いては、禁制帯
幅が小さいn形I n G a A s P漏洩防止層
9全npn)ランジスタのエミッタ部として構成してい
る。従って、pnpn電流閉じ込め構造を流れる漏洩電
流は小さく抑えられるために、良好な特性が得られる。
しかし、メサエッチング面積が広く、同様に壊め込み成
長させる面積も広いから、メサエッチング。
埋め込み成長等の素子製作面での蛯しさかあり、再現性
に乏しく、歩留シが悪く生産的でなかった。
本発明の目的は、高出力、高温動作が可能であシ、シか
も製造歩留りのよい埋め込み形半導体レーザの提供にあ
る。
本発明によれば、第1導電形のバッファ層と。
活性層と、第2導電形のクラッド層とを半導体基板上に
順次積層してなるメサストライプ状部と、このメサスト
ライプ状部をその艮手力向側面から溝を隔てて挟むよう
に前記基板上に形成してあり前記メサストライプ状部と
組成及び積層順を同じくする2つの半導体層と、これら
半導体層上及び前記溝に順次積層しである第2導電形の
電流ブロック層及び第1導電形の電流閉じ込め層と、こ
の電流閉じ込め層及び前記メサストライプ状部の上に積
層しである第2導電形の埋め込み層とを備える埋め込み
形半導体レーザにおいて、禁制帯幅が前記バッファ層よ
りは小さく前記活性層よりは大きいか又は等しい第1導
電形の漏洩防止層が前記溝の底面の少なくとも一部と前
記基板との間に介在させであることを特徴とする埋め込
み形半導体レーザが得られる。
次に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を示す斜視図である。
(ooi )方位のn形InP基板1の上に禁制帯幅1
.08eVのn形1nGaAsP漏洩防止層9(キャリ
ア濃度5 X I Q ’7Crn−3.膜厚2μm)
、n形InPバッファ層2(キャリア濃度5xio17
鍜−3,膜厚1μm)、i n () a A s P
活性層−3(発振波長1.3μm、ノンドープ、膜厚0
1μm)及びp形InPクラッド層4(キャリア濃度1
 x 10 ”l−” 、膜厚1μm)を積層させた多
層膜基板を形成した後、Br−メタノールのエツチング
液を用いて2本の平行なチャンネル11゜12とその間
に挾まれたメサストライプ10を<11.0>方向に平
行に形成する。このとき、チャンネル11.12の底部
ではn形TnGaAsP漏洩防止層9が唇出する深さま
でエツチングする。埋め込み成長では従来のDC−PB
HT、Dと同様にp形InP電流プロツル層5、口形I
nP電流閉じ込め層6をメサ側面から平坦部に向って積
層させた後、p形In、P埋め込み層7、p形InGa
AsPキャップ層8を全面に亘って積層させている。電
流を注入するだめのオーミック電極はp側電極20とし
てAu−Zn、n側電極21としてAu−Ge−Niを
用いている。この構造では2本のチャンネルの外側の部
分のpnpn層構成は第1図に示した従来の素子と同じ
であり、ターン・オンは生じ難く漏洩電流が少ない。ま
た、n形InGaAsP漏洩防止層9は、禁制帯幅がn
形InPバッファ層2よりは小さく、I n Oa A
 s P活性層3よりは大きい(等しくても差支えない
)から、チャンネルの中においでも、n形InGaAs
P漏洩防止層9がメサエッチングで露出した部分はエミ
ッタの禁制帯幅が小さいnpnのトランジスタ構造とな
り、pnpn接合はターン争オンし難くなる。n形In
Pバッファ層2がメサエッチングで露出する領域は僅か
であるためTnPだけの層構成で形成されるpnpn接
合がターン・オンして流れる漏洩電流は微小に抑えるこ
とができる。またInGaAsP活性層光導波301の
禁制幅よりもn形InGaAsP漏洩防止層9の禁制帯
幅を大きく設定し、InGaAsP活性層光導波路30
1へ注入キャリアを閉じ込めるだめに十分な内蔵電位差
を設けであるから、両者を1μn]程度と比較的近づけ
ても発振閾値に大きな増加をもたらすことはない。従っ
て、素子特性は発振閾値が20mA前後と従来の素子と
同程度の値を示した。また、チャンネル部のpnpn接
合がターン争オンし難い構造であるから、圧入電流’に
200mA以上印加しても漏洩電流の増加による光出力
の距和傾向は少なく、最大80mWの連続発振光出力を
得ることができた。また、80°C程就以上の高温領域
における動作特性も改善された。発振閾値Ithの温度
依存特性温度Toは、従来の素子では80°C程度以上
の高温域では30〜40に程度であったが、50に〜6
0に程度にまで改善でき、140°Cという最高連続発
振動作温度を得ることができた。
以上の様な素子構造の改善は、単に素子特性を向上させ
るだけではなく、エツチング領域が狭い溝であるから、
エツチングの制御性がよく、また埋め込み成長をその溝
内で行わせるからその再現性がよく、従って良好な素子
特性を得る歩留シも改善された。また、高出力動作、高
温動作などの高注入動作での信頼性も改善することがで
きた。
本発明の特徴をまとめると、第1図に示し/ζ従来のD
C−PBHLDにおいて、チャンネル部pnpn接合の
うちの大部分のnpn接合を禁制帯幅の狭いエミッタに
なる構造とすることによシ、チャンネル部pnpn接合
がターン・オンして漏洩Tq流が増加することを抑える
ことが可能となり、高出力特性、高温動作特性を改良す
ることができ、まだ、エツチングを狭い溝領域に行うこ
とにより埋め込み成長がその溝部だけで足りるようにし
たから、製造歩留シがよいことである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来構造の埋め込み形半導体レーザ
の斜視図、第3図は本発明の一実施例の斜視図である。 1・・・・・・n形Inp基板、2・・・・・・n形I
 n Pバラフッ層、3−−−−・・I nGaA s
 P活性層、301−・= ] nGaAsP活性層光
導波路、4・・・・・・p形InPクラッド層、5・・
・・・・p形InPN流ブロック層、6・・・・・・n
形TnP電流閉じ込め層、7・・川・p形InP埋め込
み層、8・・・°°°p形InGaAsPキャップ層、
9・・・・・・n形InGaAsP漏洩防止層、1o・
・・・・・メサストライプ、11,12・・・・・・平
行な2本の溝、20・・団・p側電極、21・・・・・
・n側電極。 第 / 図 ? 第? ン 刺 タ ー 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電形のバッファ層と、活性層と、第2導電形のク
    ラッド層とを半導体基板上に順次積層してなるメサスト
    ライプ状部と、とのメサストライプ状部をその長手方向
    側面から溝を隔てて挾むように前記基板上に形成してア
    シ前記メサストライプ状部と組成及び積層順を同じくす
    る2つの半導体層と、これら半導体層上及び前記溝に順
    次積層しである第2導電形の電流ブロック層及び第1導
    電形の電流閉じ込め層と、この電流閉じ込め層及び前記
    メサストライプ状部の上に積層しである第2導電形の埋
    め込み層とを備える埋め込み形半導体レーザにおいて、
    禁制帯幅が前記ノくツファ層よシは小さく前記活性層よ
    シは大きいか又は等しい第1導電形の漏洩防止層が前記
    溝の底面の少なくとも一部と前記基板との間に介在させ
    であることを特徴とする埋め込み形半導体レーザ。
JP65583A 1983-01-06 1983-01-06 埋め込み形半導体レ−ザ Pending JPS59125684A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62102583A (ja) * 1985-10-29 1987-05-13 Nec Corp 埋め込み構造半導体レ−ザ
US4731791A (en) * 1986-05-30 1988-03-15 Lytel Incorporated Buried hetero-structure laser diode
FR2679388A1 (fr) * 1991-07-19 1993-01-22 Cit Alcatel Laser semi-conducteur a double canal et son procede de realisation.
JPH06283800A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Nec Corp 半導体レーザ

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