JPS59200484A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS59200484A
JPS59200484A JP7499283A JP7499283A JPS59200484A JP S59200484 A JPS59200484 A JP S59200484A JP 7499283 A JP7499283 A JP 7499283A JP 7499283 A JP7499283 A JP 7499283A JP S59200484 A JPS59200484 A JP S59200484A
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JP
Japan
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layer
type inp
active layer
type
stripe
Prior art date
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Pending
Application number
JP7499283A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Mito
郁夫 水戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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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Publication of JPS59200484A publication Critical patent/JPS59200484A/ja
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
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 本発明は安定な発振横モード特性を示し、生産性にすぐ
れた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発振閾値が10mAから30
mA程度と小さく、素子の発熱量が小さいため100℃
を越える高温での動作が可能である等の特徴を有してい
る。ところで、埋め込み形半導体レーザでは、平坦な連
続する活性層を有する半導体レーザに比べ接合に水平な
方向での活性層とこれを埋め込む半導体層との間の屈折
率差が太きい。
従って高次横モードの発振を抑制するためには活性層幅
を2μm程度以下に小さくして作製する必要がある。例
えば第1図に示すInGaAsP二重チャンネル形プレ
ーナ埋め込み構造半導体レーザ(Double Cba
nnel Planar Buried Hetero
structureLaser Diode 、以後D
C−PBHLDと略す)では、昭和53年春季第30回
応用物理学関係連合講演会の5p−H−3で関等によっ
て報告される様にInGaAsP活性層ストライプ30
を矩形の光導波路として計算した場合に1次の導波モー
ドがカット・オフになる様な寸法、例えば活性層厚0.
1μm1 活性層幅1.5μmにまで活性層寸法を小さ
く制御する必要がある。この条件は素子作製上では、か
なり厳しい条件である。素子作製の歩留りを向上させる
には、フォトリングラフィ技術の制御性を考えると3μ
m程度以上の線幅であることが望ましい。第2図は、ス
トリップ埋め込み形半導体レーザ(5trip−Bur
ied Heterostructure La5er
 Diode以後5BHLDと略す)と呼ばれる半導体
レーザ構造の断面図である。この構造においては、ネル
ソ7 (R,J、Ne1son )等によりアプライド
・フィジックスーレターズ(Appl ied Phy
sics Letters )誌の1980年発行第3
6巻、第5号の358頁から360頁にて報告される様
に、幅5μm程度の活性層でも基本横モードで発振する
ことが確かめられている。この理由は発光波長1.3μ
mのInGaAsP活性層ストライプ3oに接して発光
波長にして1.15μm組成のInGaAsP 光導波
路層9を設けていることにある。即ちInGaAsP 
活性層ストライプ3゜とInGaAsP 光導波路層9
との間の屈折率差が小さいため50〜80%程度の光は
InGaAsP 光導波路9中を伝搬する。InGaA
sP 光導波路層9は連続した層であるから、実効的に
伝搬光に対する、接合に平行な方向の屈折率差は、第1
図の場合の様にInGaAsP 活性層ストライプ3o
単層で光を伝搬させる場合に比べて小さくなるため、−
次の導波モードのカット・オフになる活性層幅を広くで
きる。確かにこの様な方法で活性層幅を広くすることが
できる。しかしながら、この構造でも活性層幅に限度が
あり、又、高出力では基本モートにならない欠点がある
本発明は上記欠点を除去し、活性層幅の制御が容烏で、
更に高出力でも基本モード発振する半導体レーザを提供
することを目的としている。
本発明の半導体レーザは、半導体基板上に平坦な光導波
路層と、活性層の少なくとも2層を含む半導体層を備え
、かつ前記活性層はストライプ状の平行な2本の溝によ
り前記2本の溝に挾まれた発光再結合を行う領域と溝の
外側領域とに分離され、更に、発光再結合を行う領域が
禁制帯幅の大きな層で埋め込まれている構成となってい
る。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第3図Aは本発明の第1の実施例の埋め込み形半導体レ
ーザの断面構造図を示すものである。第1回目の液相エ
ピタキシャル成長で(001)面のn形InP基板(S
nドープ、キャリア濃度I XIO”cm 3)μm組
成のn形1nGaAsP 光導波路層9(Snドープ、
lXl0”鑞−3、厚さ1.5μm)、発光波長1.3
層組成のInGaAsP 活性層3(ノンドープ、厚さ
0.15 μm )、p形InPクラッド層4(Znド
ープ、I Xl018cm ”、厚さ1.5 ttm 
)を順次積層した多層膜ウェハを作製した後、2本の平
行な@3μmの溝110.111を< 110 >方向
に平行に作製し、中央に幅5μmのメサネトライプ10
0を形成する。溝110.111の作製に除し、p形I
nP 474及びInGaAsP活性層3のエツチング
には、各々の層を選択的にエツチングするHCl系、H
2SO4とH2O2の混合液糸を各々用いることにより
、溝110.111の底面をn形InGaAsP 光導
波路層9の上面とすることができる。第2回目の液相エ
ピタキシャル成長では、まずp形InP電流ブロック層
5 (Znドープ、1×IQ”cm 3、平坦部での厚
さ0.5 ttm )、n形InP電流閉じ込め層6 
(Teドープ、3 Xl018α−3、平坦部での厚さ
0.5μm)  をメサストライプ100の上部には積
層させずにメサ100の両肩部から平坦部に向かう形状
で積層させる。こ21らの層に連続してp形InP埋め
込み層7 (Znドープ、1 xio”Cm−”平坦部
での厚さ1,5μmm)、及び発光波長にして1.15
μm組成のp形InGaAsP  キャップ層8(Zn
ドープ、1×1019ct3、平坦部での厚さl pm
)を全面に亘って埋め込んで成長を終λる。さらにp形
InGaAsP  キャップ層8の上Lth、Au−Z
nを用いたp側金属電極20を形成し、また全体が10
0μm程度の厚さになるまでn形InP基板1側を研磨
したのちAu −Snを用いたn側金属電極21を形成
する。襞間により、長さ300μm程度の共珈器長にな
る様に切り出して半導体レーザチップとする。この構造
の半導体レーザでは注入電流はn形InP電流閉じ込め
層6とp形InP篭流ブロック層5とで形成されるpn
逆バイアス接合により、メサストライプ100の部分に
集中して流れる。発振閾値は室温で35〜5QynA程
度であった。微分量子To特性温度)に比例するとして
表現される発振閾値の温度依存性は特性温度T。にして
70〜80にであった。
この構造の積層方向に垂直な方向での実効屈折率は第3
図Cに示されている様に、メサストライプ100の部分
が大きくその両側の溝部110,111の部分で小さく
、更にその外側ではInGaAsP 活性層3が残され
ているため大きくなっている。従ってこの方向での発振
横モードの光の電界分布を考えると、同じく第3図Bに
示されている様に基本モードの光の電界分m1a)はメ
サストライプ100の部分のInGaAsP 活性層ス
トライプ30及びその下の1nGaAsP 光導波路層
9にほとんど含まれている。しかしながら、高次モード
に関しては、光の電界分布は横方向に拡がってくる。例
えば1次モード(b)では第3図Bに示す様に電界分布
の裾の部分が溝110.111の外側のInGaAsP
 活性層3にかかってくる。この部分のInGaAsP
活性層3には電流が注入されず、しかもこのInGaA
sP 活性層3は発光波長とほぼ同じ禁制帯幅を有する
ため光の電界は強く吸収されることになる。従って基本
モードと1次モードに対し、発振閾値に達するのに必要
な利得の差は、2本の溝110,111の外側にInG
aAsP 活性層3がない場合に比べ太きくすることが
できる。即ち、高次横モード発生を抑制することができ
る。幅100 ns 、繰り返しl KHzの電流パル
スを印加して発振して遠視野像を測定したところ、ピー
ク光出力300 mWにおいても基本横モードで発振し
ており高次モードが発生する1頃向は見られなかった。
第4図は本発明の第2の実施例の埋め込み形半導体レー
ザの断面構造図を示すものである。ilの実施例の構造
と異なる点はn形I n0aAs P 光導波路層9と
InGaAsP 活性層3との間にn形1nI’バリア
層10(Snドープ、l×10I8c1c3、厚さ0.
05μm)が入っている点だけである。この様にすると
溝110,111を形成する際に、InGaAsP 層
とInP層とが交互に積層されているためI−ICA糸
、及びH,80,とH2O,0混合液系を用いた選択エ
ツチングが更に容易となる。この素子の特性は、第1の
実施例とほぼ同様であり、高次横モードの発生はほぼ完
全に抑制されていた。
第4図に示す第2の実施例では溝110,111の底部
をn形InPバリア層10としたが、更にHCl系のエ
ツチング液でバリア層10をエツチングした構造の埋め
込み形半導体レーザでも同様の素子特性を得ることがで
きた。
第3図、及び第4図に示す実施例の構造では、溝110
.111の幅を3μmとしたが、2μm程度と狭くする
ことも可能である。また高次モードの抑制は若干弱くな
るが5μm程度にしても良い。またInGaAsP 活
性層ストライプ30の幅は5μmとしたがこれより狭く
ても同様に高次横モードの発生を抑制することが可能で
ある。
尚、上記実施例の光導波路層に回折格子を形成した構造
にすると、横モードのみならず、軸モードも単一モード
で発振する半導体レーザが得られる。
最後に本発明の特徴をまとめると、発振閾値が3QmA
から50rrlA 程度と比較的小さい埋め込み形半導
体レーザにおいて、活性層ストライプの両側に活性層と
同一組成の半導体層を近接させて配置させることにより
、扁次横モードの発生を抑制することができ高出力まで
基本横モードで発振することが可能であることである。
【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
を示す構造断面図、第3図A、f:l、Cは本発明の第
1の実施例及び光の電界強度分布と実効屈折率を示す図
、第4図は第2の実施例を示す構造断面図である。 図中、1はn形InP基板、2はn形InPバッファ層
、3はn形InGaAsP活性層、4はp形InPクラ
ッド層、5はp形Inp電流ブロック層、6はn形In
P電流閉じ込め層、7はp形1nP埋め込み層、8はp
形InGaAsPキャ、プ層、9はn形InGaAsP
 光導波路層、30はInGaAsP 活性層ストライ
プ、20はp側金属電極、21はn側金属電極、100
はメサストライプ、110及び111は平行な2本の溝
を示す。 算1図 第2回 0 ///  /DO//D

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体基板上に、平坦な光導波路層と、活性層の少
    なくとも2層を含む半導体層を備え、かつ前記活性層は
    ストライプ状の平行な2本の溝により前記2本の溝に挾
    まれた発光再結合を行う領域と溝の外側領域とに分離さ
    れ、更に、当該活性層は少なくとも発光再結合を行う領
    域が活性層よりも禁制帯幅の大きな半導体層で埋め込ま
    れていることを特徴とする半導体レーザ。
JP7499283A 1983-04-28 1983-04-28 半導体レ−ザ Pending JPS59200484A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61247084A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Nec Corp 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ
EP0621665A2 (en) * 1993-03-25 1994-10-26 Nec Corporation Semiconductor double-channel-planar-buried-heterostructure laser diode effective against leakage current
WO2015015633A1 (ja) * 2013-08-02 2015-02-05 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61247084A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Nec Corp 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ
JPH0436598B2 (ja) * 1985-04-24 1992-06-16 Nippon Electric Co
EP0621665A2 (en) * 1993-03-25 1994-10-26 Nec Corporation Semiconductor double-channel-planar-buried-heterostructure laser diode effective against leakage current
EP0621665A3 (en) * 1993-03-25 1995-01-11 Nippon Electric Co Two-channel planar buried heterostructure laser diode with low lech current.
WO2015015633A1 (ja) * 2013-08-02 2015-02-05 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
US9819153B2 (en) 2013-08-02 2017-11-14 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and manufacturing method thereof

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