JPS5957486A - 埋め込み形半導体レ−ザ - Google Patents
埋め込み形半導体レ−ザInfo
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- JPS5957486A JPS5957486A JP57167963A JP16796382A JPS5957486A JP S5957486 A JPS5957486 A JP S5957486A JP 57167963 A JP57167963 A JP 57167963A JP 16796382 A JP16796382 A JP 16796382A JP S5957486 A JPS5957486 A JP S5957486A
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- JP
- Japan
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- layer
- current
- semiconductor laser
- type inp
- current blocking
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06213—Amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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。
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、高周波特性に優れた埋め込み形半導体レーザ
に関する。
に関する。
埋め込み形半導体レーザは、発振閾飴が低（・、注入電
流−光出力特性の直線性が良（・、発振横モードが安定
である、高温動作が可能である笠の特徴を有する。特に
、昭和５７年度、電子通信学会総合全国大会光および量
子エレクトロニクｘＡの予稿集８５７に記載されている
、第１図に示す構造の二重チャンネル形プレーナ埋め込
み第１ｕ造半導体レーザ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅ
ｌ Ｐｌａｎａｒ １３ｕｒｉｅｃｌＨｅｔｅｒｏｓ
ｔｙｕｃｔｕｒｅ １Ｊａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、
以後］）Ｃ−Ｐ、ｒ３１−Ｉ Ｌｌ）と略して記′８
）は、ｐｎｐｎ 雷、流閉じ込め４層％ ＋、’＋；を
内部に有するためストライブ状になった活性層領域への
電流集中度が良く、発振波長１．３μｍ帯において発振
閾値１５〜３０ ｍＡ 、光出力５０ｍＷ以上、最高Ｃ
Ｗ動作温度１２０Ｃ以上等、Ｉ ｎ Ｐ なり、（ミ
板としたＩｎ ＧａＡｓＰ系半導体レーザとし−Ｃ働れ
た特性を有する。またＤＣ−ＰＢＨＬＩ）は内部にｐ
１１ ｐｎ ’ｉｆｆ、流閉じ込め構造を有するため、
電流注入部を制限するだめのストライプ状電極ｔＰＪ造
を必要としないためｐ細金属電極を、エピタキシャル成
長後の結晶表面、もしくは、表面濃度を高くするために
、全面に浅く不純物拡散を施した結晶表面に、全面に亘
って形成すれば良い。従って製造プロセスが簡単であり
、製造歩留りが高〜・。
流−光出力特性の直線性が良（・、発振横モードが安定
である、高温動作が可能である笠の特徴を有する。特に
、昭和５７年度、電子通信学会総合全国大会光および量
子エレクトロニクｘＡの予稿集８５７に記載されている
、第１図に示す構造の二重チャンネル形プレーナ埋め込
み第１ｕ造半導体レーザ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｃｈａｎｎｅ
ｌ Ｐｌａｎａｒ １３ｕｒｉｅｃｌＨｅｔｅｒｏｓ
ｔｙｕｃｔｕｒｅ １Ｊａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、
以後］）Ｃ−Ｐ、ｒ３１−Ｉ Ｌｌ）と略して記′８
）は、ｐｎｐｎ 雷、流閉じ込め４層％ ＋、’＋；を
内部に有するためストライブ状になった活性層領域への
電流集中度が良く、発振波長１．３μｍ帯において発振
閾値１５〜３０ ｍＡ 、光出力５０ｍＷ以上、最高Ｃ
Ｗ動作温度１２０Ｃ以上等、Ｉ ｎ Ｐ なり、（ミ
板としたＩｎ ＧａＡｓＰ系半導体レーザとし−Ｃ働れ
た特性を有する。またＤＣ−ＰＢＨＬＩ）は内部にｐ
１１ ｐｎ ’ｉｆｆ、流閉じ込め構造を有するため、
電流注入部を制限するだめのストライプ状電極ｔＰＪ造
を必要としないためｐ細金属電極を、エピタキシャル成
長後の結晶表面、もしくは、表面濃度を高くするために
、全面に浅く不純物拡散を施した結晶表面に、全面に亘
って形成すれば良い。従って製造プロセスが簡単であり
、製造歩留りが高〜・。
また特性が良いことと製造プロセスが単純であることか
ら、信頼性が高く、７０Ｃと（・う高温でも５ｍＷ程度
の光出力動作が安定に行える。
ら、信頼性が高く、７０Ｃと（・う高温でも５ｍＷ程度
の光出力動作が安定に行える。
しか１７ながら、Ｉ）Ｃ−ＰＢＩＩ ＬＤの高周波応答
特性を評価づるど、光出力が半分（−３ｄＢ）に１ズる
周波数は２００〜３００Ｍ１ｌｚと比較的低く、半導体
レーザとし又は応答が遅（・ことが欠点どなって（・た
。
特性を評価づるど、光出力が半分（−３ｄＢ）に１ズる
周波数は２００〜３００Ｍ１ｌｚと比較的低く、半導体
レーザとし又は応答が遅（・ことが欠点どなって（・た
。
この原因が、活性層領域以外の電流閉じ込め構造を形成
するｐｎｐｎ接合の接合容遍゛が比較的大きいことにあ
り、印加電流のうち高周波成分が、活性層を通らずに周
辺のｐ１１ｐｎ接合部を辿って流れてしまうことによる
ものであることが判った。これを角了（決する方法とし
て、ｐ ｎ ｐ Ｓ１接合部の接合容１１を減少させる
ため各層の不純物θ、′：１度を減少させてｐｎ接合の
空乏層を拡げる方法が考えられる。
するｐｎｐｎ接合の接合容遍゛が比較的大きいことにあ
り、印加電流のうち高周波成分が、活性層を通らずに周
辺のｐ１１ｐｎ接合部を辿って流れてしまうことによる
ものであることが判った。これを角了（決する方法とし
て、ｐ ｎ ｐ Ｓ１接合部の接合容１１を減少させる
ため各層の不純物θ、′：１度を減少させてｐｎ接合の
空乏層を拡げる方法が考えられる。
確かにこの方法により、高周波特性は改善されるが、Ｄ
Ｃ−ＰＢＨＬＤの電流閉じめ構造を形成するｐｎｐｎ接
合部中央の１層、ｐ層ハへ厚が薄（・ところで０，３μ
ｍ７７カち０．５ ｐ、ｍｆＪｆｆとなるｊ、７め空乏
層が拡がりすぎてパングー・スルーを起こしてしまうこ
と、また、ｐｎｐｎ−ｔＸ合を構成するｐｎｐ接合トラ
ンジスタ、及びｎｐｎ接合トランジスタの利得が太きく
ｌＬすｐｎｐｎ接合がターン−オンしてしまうこと等に
より、直流成分でも活性層を流れない電流成分が増太し
、特性を悪くする欠点がある。
Ｃ−ＰＢＨＬＤの電流閉じめ構造を形成するｐｎｐｎ接
合部中央の１層、ｐ層ハへ厚が薄（・ところで０，３μ
ｍ７７カち０．５ ｐ、ｍｆＪｆｆとなるｊ、７め空乏
層が拡がりすぎてパングー・スルーを起こしてしまうこ
と、また、ｐｎｐｎ−ｔＸ合を構成するｐｎｐ接合トラ
ンジスタ、及びｎｐｎ接合トランジスタの利得が太きく
ｌＬすｐｎｐｎ接合がターン−オンしてしまうこと等に
より、直流成分でも活性層を流れない電流成分が増太し
、特性を悪くする欠点がある。
従って、本発明の目的は、１ｉｆｔ流閉じ込め構造を改
善し、高周波応答特性に優れ、また高性能・高信頼性を
有する罪め込み形半導体レーザを提供することにある。
善し、高周波応答特性に優れ、また高性能・高信頼性を
有する罪め込み形半導体レーザを提供することにある。
本発明の半導体レーザは、半導体基板の上に第１層τに
形のバッファ層と、活性層と第２導電形のクラッド層の
少くとも３層がｌ１ｌｌ’を次積層された多層膜基板の
表面に少１工くとも前記活性層を突き抜ける深さの互（
・に平行な２本の構が形成された多層股半匈メ体メサ基
板の上に、第２導電形の電流プ四ツク）ｆｌと、前記２
本の溝に挾まれ曵形成されたメサ領域の上方部のみを除
（・て積層される第１屑電形の電流閉じ込め層と、更に
全面をＴＪＪツて積層される第２ 梶’ＩＷ、形の埋め
込み層の少なくとも３層が形成されており、前記メサ領
域の内部に含まれる活性層が発光領域となる埋め込み形
半導体レーザにおいて、前記電流ブロック層と、前記電
流閉じ込め層との間に、前記電流ブ四ツク層及び前記電
流閉じ込め層のどちらの層よりも低いキャリア濃度を有
する電流阻止層を介在させたことを特徴とする構造とな
っている。
形のバッファ層と、活性層と第２導電形のクラッド層の
少くとも３層がｌ１ｌｌ’を次積層された多層膜基板の
表面に少１工くとも前記活性層を突き抜ける深さの互（
・に平行な２本の構が形成された多層股半匈メ体メサ基
板の上に、第２導電形の電流プ四ツク）ｆｌと、前記２
本の溝に挾まれ曵形成されたメサ領域の上方部のみを除
（・て積層される第１屑電形の電流閉じ込め層と、更に
全面をＴＪＪツて積層される第２ 梶’ＩＷ、形の埋め
込み層の少なくとも３層が形成されており、前記メサ領
域の内部に含まれる活性層が発光領域となる埋め込み形
半導体レーザにおいて、前記電流ブロック層と、前記電
流閉じ込め層との間に、前記電流ブ四ツク層及び前記電
流閉じ込め層のどちらの層よりも低いキャリア濃度を有
する電流阻止層を介在させたことを特徴とする構造とな
っている。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第２図は、本発明の一実施例を説明するＩｎＧａＡｓＰ
ＤＣ−ＰＢＨＬＤの断面図である。液相エピタキシ
ャル成長（ＬＰＥ）により（００１）面のｎ形１ｎＰ基
板１（不純物濃、 ２Ｘ１０ （？ＦＦＩ ）の上に
ｎ形ＩｎＰバッファ層２（不純物濃度１刈ｏｆｓσ 、
膜厚５μｔｎ）と、ＩｎＰに格子整合のとれた発光波長
にして１．３μｍのバンドギャップ働 エネルギーを有
す：ｂＩｎＧａＡｓＰ活性層３ （ノンドープ、膜Ｗ
０．１ ｐ ｍ ）と、Ｐ形ＩｎＰクラッド層４（不純
物濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ 、膜厚約１μｍ ）の３
層が積層されたダブルへテロ構造多層膜ウエノ１が形成
される。次にＢｒ−メタノール系の溶液゛を用（・て、
（１１０＞に平行に幅約７μｍ１深さ約２μｎｔの平行
な２木の溝４０．４１が形成され、その間に挾まれて幅
約１．５μ〕？１のメサストライプ３０が形成される。
ＤＣ−ＰＢＨＬＤの断面図である。液相エピタキシ
ャル成長（ＬＰＥ）により（００１）面のｎ形１ｎＰ基
板１（不純物濃、 ２Ｘ１０ （？ＦＦＩ ）の上に
ｎ形ＩｎＰバッファ層２（不純物濃度１刈ｏｆｓσ 、
膜厚５μｔｎ）と、ＩｎＰに格子整合のとれた発光波長
にして１．３μｍのバンドギャップ働 エネルギーを有
す：ｂＩｎＧａＡｓＰ活性層３ （ノンドープ、膜Ｗ
０．１ ｐ ｍ ）と、Ｐ形ＩｎＰクラッド層４（不純
物濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｍ 、膜厚約１μｍ ）の３
層が積層されたダブルへテロ構造多層膜ウエノ１が形成
される。次にＢｒ−メタノール系の溶液゛を用（・て、
（１１０＞に平行に幅約７μｍ１深さ約２μｎｔの平行
な２木の溝４０．４１が形成され、その間に挾まれて幅
約１．５μ〕？１のメサストライプ３０が形成される。
メサストライプ３０の中に幅約２μｍ１１のＩｎＧａＡ
ｓＰ 活性層光導波路３１が形成される。第２回目の
ＬＰＥ成長ではｐ形ＩｎＰ電流プｐツク層１８−３ ５（不純物濃度ｌＸｌ０ ｃｎｒ 、平坦部での膜厚
０．５μｎｔ）、ノンドープＩｎＰ電流阻止層（ノンド
ープ。
ｓＰ 活性層光導波路３１が形成される。第２回目の
ＬＰＥ成長ではｐ形ＩｎＰ電流プｐツク層１８−３ ５（不純物濃度ｌＸｌ０ ｃｎｒ 、平坦部での膜厚
０．５μｎｔ）、ノンドープＩｎＰ電流阻止層（ノンド
ープ。
平坦部での膜厚０．２μ＋７１）、およびｎ形Ｉ！ＩＰ
電流閉じ込め層７（不純物／１；に度ｊ ３Ｘ１０１８
．、’ｌ）の３層かメサストライプ３０の肩口から始ま
って平坦部に向って連続して積層され、その上にｐ形１
ｎＰ埋め込み層８（不純物濃度Ｉ Ｘ １０層８ｃｍ−
３．平坦部での膜Ｎ、 ２１ｔ ｔｎ、 ）及びｐ形Ｉ
ｐＧａＡｓ）’キャｙブ層９（組成は発光波長にして、
１．２μｍ相当、不純物＾度５×１ｄｎｃｒｎ、平坦部
での膜Ｐ；’−１ｔｔｙｎ ）が全面に亘って形成され
ている。ｐ側電極２０にはＡｕ−Ｚｎ糸電祁材別が、ｎ
ＩＩＩＮ、′４Ｖｊｉ、２１にはＡ１１−Ｃ？ｅ−Ｎ
ｉ系電極利側斜各々用いられて（・る。キャビティ長２
５０μ７１Ｋ 。
電流閉じ込め層７（不純物／１；に度ｊ ３Ｘ１０１８
．、’ｌ）の３層かメサストライプ３０の肩口から始ま
って平坦部に向って連続して積層され、その上にｐ形１
ｎＰ埋め込み層８（不純物濃度Ｉ Ｘ １０層８ｃｍ−
３．平坦部での膜Ｎ、 ２１ｔ ｔｎ、 ）及びｐ形Ｉ
ｐＧａＡｓ）’キャｙブ層９（組成は発光波長にして、
１．２μｍ相当、不純物＾度５×１ｄｎｃｒｎ、平坦部
での膜Ｐ；’−１ｔｔｙｎ ）が全面に亘って形成され
ている。ｐ側電極２０にはＡｕ−Ｚｎ糸電祁材別が、ｎ
ＩＩＩＮ、′４Ｖｊｉ、２１にはＡ１１−Ｃ？ｅ−Ｎ
ｉ系電極利側斜各々用いられて（・る。キャビティ長２
５０μ７１Ｋ 。
横幅３００μｍの大きさに襞間して半導体レーザベレッ
トにする。この素子の基本的、性は、発振閾値Ｉｔｂが
１５〜３０ ｍＡ 、 ｉ’ｊ分忙子効率々ｄが５０〜
６０度Ｔｏは７０〜９０に、程度であり、これらの値は
ＩｎＰ電流阻止層６を含まない従来構造の素子と、はと
んど同じであった。次に発光部を含ま１工（・平坦部ｆ
）ｐｎｐｎ 接合領域の接合容量（Ｃｐｎｐｎ ）を
測定したところ、単位面積に換算した値で、２５〜３．
０×１０’ｐＦ／ｃｒＩという値を得た。ペレット全体
でのｐｎｐｎ接合領域の接合容量は２０ｐＦ稈度となる
。
トにする。この素子の基本的、性は、発振閾値Ｉｔｂが
１５〜３０ ｍＡ 、 ｉ’ｊ分忙子効率々ｄが５０〜
６０度Ｔｏは７０〜９０に、程度であり、これらの値は
ＩｎＰ電流阻止層６を含まない従来構造の素子と、はと
んど同じであった。次に発光部を含ま１工（・平坦部ｆ
）ｐｎｐｎ 接合領域の接合容量（Ｃｐｎｐｎ ）を
測定したところ、単位面積に換算した値で、２５〜３．
０×１０’ｐＦ／ｃｒＩという値を得た。ペレット全体
でのｐｎｐｎ接合領域の接合容量は２０ｐＦ稈度となる
。
小信号振幅変調（Ｉｎｔ＝０．５ｍＡｐ−ｐ） Ｉｃ
ヨリー１周波数応答ｔｌｑ性を調べると、変調光出力が
直流の場合の半分（−３ｄｒｌ）になる周波数は６５０
〜８００Ｍ１１ｚであり、従来の素子の２００〜３００
ＭＩ（ｚに比べ大きく改善されていることがわかった。
ヨリー１周波数応答ｔｌｑ性を調べると、変調光出力が
直流の場合の半分（−３ｄｒｌ）になる周波数は６５０
〜８００Ｍ１１ｚであり、従来の素子の２００〜３００
ＭＩ（ｚに比べ大きく改善されていることがわかった。
ノンドープのＩｎＰ電流阻止層６がどの程度の効果を有
するかについズ評価を行った。第３図（Ｒ）はｐｎ ｐ
ｎ接合領域の単位面積当りの接合容−ｊｉ、Ｃｐｎｐｎ
のｎ−ＩｎＰ電流閉じ込め層不純物濃度依存性を示九そ
の他の各層の不純物濃度条件は、全部第２図の実施例で
示した値と同じである。ｐｎ ｐｎ接合には、第３図（
ｂ）に示す様に３個のｐｎ接合が存在し、各々接合容量
ＣＩ、Ｃ，、Ｃ，を有す。Ｃｐｎｐｎ はこれらＣ，、
Ｃ，、Ｃ３の直列接続とし１求められる。半導体レーザ
を動作させる場合、順方向バイアスを印加すると、中央
のｐｎ接合は逆バイアスが印加されて、空乏層が拡がる
ため、Ｃ１の接合容量が最も小さくなる。従ってＣ１，
Ｃ，、Ｃ，のうちＣｐｎｐｎの倫を決める主１工錆はＣ
２の値になる。ｐｎ接合Ｖｂｉ；内蔵電位、■；印加電
圧、ＮＢ；ｐ、ｎのうち低（・方の不純物濃度）で与え
られる。印加電圧■が決まっている場合は不純物法度Ｎ
人ｔＮＩ）’に依存する。ｎ−ＩｎＰ電流閉じ込め層７
の不純物濃度を変化させればＣ７が変化し、その結果Ｃ
ｐｎｐｎも変化する０この不純物濃度を１．３ ：ｘ：
ｌ Ｑ”ｃ１ｎ’から６Ｘ１０”ｃｍ まで増大さ
せるとＣＩ）ｎｐｎは、ノンドープＩｎＰところがノン
ドープＩｎＰ 電流阻止層６を入れるとこの層は５Ｘ１
０”ｃＴ％程度のｎ形層、もしくは、エピタキシャル成
長時にｐ形ＩｎＰ電流ブロック層５から不純物であるＺ
ｎが拡散することにより、補償されて５ Ｘ １０ ｃ
ｗｔ−”程度のｐ形層となるためｐｎ接合の一方の側の
不純物濃度が減少し、Ｃ２の値は小さくなり、その結果
Ｃｐ ｎ ｌ） ｎの値も小さくなる。また、！１形Ｉ
ｎＩ’甫１流閉じ込め層７の不糾！物濃度の量にも影粋
されない。実際測定されたＣｐｎｐｎＯ値は１．５〜２
．５Ｘ１０ ｐＦ／ｌ、ｍ であり、Ｉ〕形Ｉ ｎ
Ｐ電流閉じ込め層７の不純物濃度にほとんど依存しな（
・。
するかについズ評価を行った。第３図（Ｒ）はｐｎ ｐ
ｎ接合領域の単位面積当りの接合容−ｊｉ、Ｃｐｎｐｎ
のｎ−ＩｎＰ電流閉じ込め層不純物濃度依存性を示九そ
の他の各層の不純物濃度条件は、全部第２図の実施例で
示した値と同じである。ｐｎ ｐｎ接合には、第３図（
ｂ）に示す様に３個のｐｎ接合が存在し、各々接合容量
ＣＩ、Ｃ，、Ｃ，を有す。Ｃｐｎｐｎ はこれらＣ，、
Ｃ，、Ｃ３の直列接続とし１求められる。半導体レーザ
を動作させる場合、順方向バイアスを印加すると、中央
のｐｎ接合は逆バイアスが印加されて、空乏層が拡がる
ため、Ｃ１の接合容量が最も小さくなる。従ってＣ１，
Ｃ，、Ｃ，のうちＣｐｎｐｎの倫を決める主１工錆はＣ
２の値になる。ｐｎ接合Ｖｂｉ；内蔵電位、■；印加電
圧、ＮＢ；ｐ、ｎのうち低（・方の不純物濃度）で与え
られる。印加電圧■が決まっている場合は不純物法度Ｎ
人ｔＮＩ）’に依存する。ｎ−ＩｎＰ電流閉じ込め層７
の不純物濃度を変化させればＣ７が変化し、その結果Ｃ
ｐｎｐｎも変化する０この不純物濃度を１．３ ：ｘ：
ｌ Ｑ”ｃ１ｎ’から６Ｘ１０”ｃｍ まで増大さ
せるとＣＩ）ｎｐｎは、ノンドープＩｎＰところがノン
ドープＩｎＰ 電流阻止層６を入れるとこの層は５Ｘ１
０”ｃＴ％程度のｎ形層、もしくは、エピタキシャル成
長時にｐ形ＩｎＰ電流ブロック層５から不純物であるＺ
ｎが拡散することにより、補償されて５ Ｘ １０ ｃ
ｗｔ−”程度のｐ形層となるためｐｎ接合の一方の側の
不純物濃度が減少し、Ｃ２の値は小さくなり、その結果
Ｃｐ ｎ ｌ） ｎの値も小さくなる。また、！１形Ｉ
ｎＩ’甫１流閉じ込め層７の不糾！物濃度の量にも影粋
されない。実際測定されたＣｐｎｐｎＯ値は１．５〜２
．５Ｘ１０ ｐＦ／ｌ、ｍ であり、Ｉ〕形Ｉ ｎ
Ｐ電流閉じ込め層７の不純物濃度にほとんど依存しな（
・。
第４図にノンドープＩｎＰ電流１５ＬＩ止層６を入れた
の構造）とノンドープＩｎＰ電流阻止層６を入れな１、
・Ｃｐｎｐｎが８．５Ｘ１０ ｐＦ／ｃｍ程度の素子
（従来構造）につ（・て、周波数応答４う性を測定した
結果を示す。曲線Ａが本発明の半導体レーザの特性で、
Ｂが従来のもの２．）特性で、ｌＪ流バイアス牝１流Ｉ
ｂを発振閾値より５ｍＡ太き（・値に設定し、振幅が０
＝５ｆｆｌＡの変調正弦波信号工ｍを加え″′Ｃ測定し
た。
の構造）とノンドープＩｎＰ電流阻止層６を入れな１、
・Ｃｐｎｐｎが８．５Ｘ１０ ｐＦ／ｃｍ程度の素子
（従来構造）につ（・て、周波数応答４う性を測定した
結果を示す。曲線Ａが本発明の半導体レーザの特性で、
Ｂが従来のもの２．）特性で、ｌＪ流バイアス牝１流Ｉ
ｂを発振閾値より５ｍＡ太き（・値に設定し、振幅が０
＝５ｆｆｌＡの変調正弦波信号工ｍを加え″′Ｃ測定し
た。
従来構造の素子では変調光出方が３ｄＢ減少する周波数
が２７０ＭＨｚであるのに対して、本発明の素子では８
００ＭＨｚである。この様にノンドープＩｎＰ電流阻止
Ｎ６を入れてＣｐｎｐｎ を減少させることにより大
幅に高周波特性を改善することがｕＪ能である。ノンド
ープＩｎＰ電子阻止層を入れた（・従来の米子でもｎ形
Ｉ ｎ Ｐ電流閉じ込め層７８−３ の不純物濃度を１×１０ｃ１１１ 以下にすることによ
りＣＩ） ＋１ ｐ ｎを３Ｘ１０ ｐＦ以下にし高
周波ｑ′ｆ性を改やネできるが、ｐｎｐｎｌｉ冶のクー
ンオン牝圧が小さく ７Ｚること等により、発光に寄与
しな（・漏洩電流が増大し十分ｌ工索−ｒ特性が裂られ
１ｊくなる。ノンドープＩｎｌ’′ｒＵＬ流阻止層６を
含む素子では、Ｃｐｎｐｎが＋１形１． ｎ Ｐ ｍ流
閉じ込め層下１！ロ物濃度にほとんど依存しｔ【（・た
め良好な素子特性が得られる条件でｎ形１ｎＰ電流閉じ
込め層７の不純物濃度を任意に設定場−ることか可能で
ある。
が２７０ＭＨｚであるのに対して、本発明の素子では８
００ＭＨｚである。この様にノンドープＩｎＰ電流阻止
Ｎ６を入れてＣｐｎｐｎ を減少させることにより大
幅に高周波特性を改善することがｕＪ能である。ノンド
ープＩｎＰ電子阻止層を入れた（・従来の米子でもｎ形
Ｉ ｎ Ｐ電流閉じ込め層７８−３ の不純物濃度を１×１０ｃ１１１ 以下にすることによ
りＣＩ） ＋１ ｐ ｎを３Ｘ１０ ｐＦ以下にし高
周波ｑ′ｆ性を改やネできるが、ｐｎｐｎｌｉ冶のクー
ンオン牝圧が小さく ７Ｚること等により、発光に寄与
しな（・漏洩電流が増大し十分ｌ工索−ｒ特性が裂られ
１ｊくなる。ノンドープＩｎｌ’′ｒＵＬ流阻止層６を
含む素子では、Ｃｐｎｐｎが＋１形１． ｎ Ｐ ｍ流
閉じ込め層下１！ロ物濃度にほとんど依存しｔ【（・た
め良好な素子特性が得られる条件でｎ形１ｎＰ電流閉じ
込め層７の不純物濃度を任意に設定場−ることか可能で
ある。
以上の様に、ｐｎｐＨ接合部の接合容量を減少させるこ
とにより高周波ｅ性を向上できるが、東に大部分のｐｎ
ｐＨ接合部には電圧が印加されないように、酸化膜スト
ライプ電極オ、゛４″ｇｉ、キャップ層９をＸｌ形にし
て選択拡散を行うストライプ電極構造を併用１゛れげ高
周波特性は更に改善でき、３ ｄｌｌ減少の周波Ｂ！
Ｉ Ｇｌｉ ｚ 以上にすることも可能である。
とにより高周波ｅ性を向上できるが、東に大部分のｐｎ
ｐＨ接合部には電圧が印加されないように、酸化膜スト
ライプ電極オ、゛４″ｇｉ、キャップ層９をＸｌ形にし
て選択拡散を行うストライプ電極構造を併用１゛れげ高
周波特性は更に改善でき、３ ｄｌｌ減少の周波Ｂ！
Ｉ Ｇｌｉ ｚ 以上にすることも可能である。
向、上記実施例ではノンドープの層をエビタギシャル成
長した櫂会にすし・て述べたが、低Ａ’ −ｙ ！Ｊア
濃度のエビ層又は他の方法、例えばＰ形Ｊ、 ｎ Ｐ電
流ブロックＬｈの表面をｎル不純物で不純物補償し′Ｃ
キャリア６°、Ｖ度の低い層を形成した４、４造として
も上記実施例と同様０効来が１１しれる。
長した櫂会にすし・て述べたが、低Ａ’ −ｙ ！Ｊア
濃度のエビ層又は他の方法、例えばＰ形Ｊ、 ｎ Ｐ電
流ブロックＬｈの表面をｎル不純物で不純物補償し′Ｃ
キャリア６°、Ｖ度の低い層を形成した４、４造として
も上記実施例と同様０効来が１１しれる。
最後に本発明の特徴をまとめると、従来構造のＤＣ−１
）ｌ ＬＪ）のｐｎｐｎ Ｊｋ流閉じ込め層の間ＩＩコ
、低キャリ゛ア濃度の電流阻止１％ｉを加えることによ
り、従来のＤＣ−４’１３）Ｉ Ｌｌ）の長釘ンより’
；７ｉ＜’＋ ｌｆ性、４６よび良好な信頼性を損うこ
と７【＜高周波変調１１性り大きく改善することができ
ることである。
）ｌ ＬＪ）のｐｎｐｎ Ｊｋ流閉じ込め層の間ＩＩコ
、低キャリ゛ア濃度の電流阻止１％ｉを加えることによ
り、従来のＤＣ−４’１３）Ｉ Ｌｌ）の長釘ンより’
；７ｉ＜’＋ ｌｆ性、４６よび良好な信頼性を損うこ
と７【＜高周波変調１１性り大きく改善することができ
ることである。
第１図は従来例の埋め込−／＞ル半渚体１／−ザの構造
図、第２図は本発明の実施例を示すＬｌめ込ン（形半導
体レーザの構造図、免３図（ａ） 、 （Ｌｌ＋は、１
１形■ｎＰ電流閉じ込め層の不純物議とｐｎｐｎ接合の
接合容量の関係を示すグラフ、及びｐｎｐＩｌｔａ合を
示す図、第４図は本発明及び従来構造の半導体１／−ヤ
”の変調周波数特性な示ずグラフである。図中、１はｎ
形Ｉ ｎ Ｐ Ｍ、’＠、２は１形１ｎＰバッファ層、
３はＩ ｎ （ｉａＡ、ｓＰ活性層、４はｐ形Ｉ ｎ
Ｐクラッドｆ＝、５はｐ形Ｉ ｎ Ｐ ＴＬ、流ブロッ
ク層、６はノンドープＵ１１Ｐ電流１ｓｔ−１止ル１．
７はｘｌ形ｉｎＰ％？、流閉じ込め層、８を゛１ｐ形Ｉ
ｘｌＰ ｑめ込みトシ、９はｐ形１ｎ（ｉａＡｓＰキ
ャップｌｉｉ、′ｉ、２０はｐ側電極、２１はｎ側電極
、３０はメサストレイプ、４０および４１は平行７；ｃ
２本の渦、３１はメサストジイプ内の１ｎｑａＡｓＰ
活性層光尋波路である。
図、第２図は本発明の実施例を示すＬｌめ込ン（形半導
体レーザの構造図、免３図（ａ） 、 （Ｌｌ＋は、１
１形■ｎＰ電流閉じ込め層の不純物議とｐｎｐｎ接合の
接合容量の関係を示すグラフ、及びｐｎｐＩｌｔａ合を
示す図、第４図は本発明及び従来構造の半導体１／−ヤ
”の変調周波数特性な示ずグラフである。図中、１はｎ
形Ｉ ｎ Ｐ Ｍ、’＠、２は１形１ｎＰバッファ層、
３はＩ ｎ （ｉａＡ、ｓＰ活性層、４はｐ形Ｉ ｎ
Ｐクラッドｆ＝、５はｐ形Ｉ ｎ Ｐ ＴＬ、流ブロッ
ク層、６はノンドープＵ１１Ｐ電流１ｓｔ−１止ル１．
７はｘｌ形ｉｎＰ％？、流閉じ込め層、８を゛１ｐ形Ｉ
ｘｌＰ ｑめ込みトシ、９はｐ形１ｎ（ｉａＡｓＰキ
ャップｌｉｉ、′ｉ、２０はｐ側電極、２１はｎ側電極
、３０はメサストレイプ、４０および４１は平行７；ｃ
２本の渦、３１はメサストジイプ内の１ｎｑａＡｓＰ
活性層光尋波路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の上に第１導電形のバッファ層と、活性
層と第２尋電形のクラッド層の少くとも３層が順次積層
された多層膜基板の表面に少なくとも前記活性層を突き
抜ける深さの互いに平行な２本の溝が形成された多層膜
半導体メサ基板の上に、第２導電形の電流ブロック層と
、前記２本の溝に挾まれて形成されたメサ領域の上方部
のみを除（・て積層される第１導電形の電流閉じ込め層
と、更に全面を覆って積層される第２導電形の埋め込み
層の少１．Ｃくとも３層が形成されており、前記メサ領
域の内部に含まれる活性層が発光領域となる埋め込み形
半導体レーザにおいて、前記電流ブロック層と、前記電
流閉じ込め層との間に、前記電流ブロック層及び前記Ｎ
１流閉じ込め層のどちらの層よりも低いキャリア濃度を
有する電流阻止層を介在させたことを特徴どする埋め込
み形半導体レーザ。ε ２、前記電流阻止層のキャリア濃度が５×１０Ｉ７ｃｒ
ｎ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の埋め込み形半導体レーザ。 ３、前記電流阻止層がノンドープで成長されたエピタキ
シャル層であることを４層Ｍａとする特許請求の範囲第
１項記載の埋め込み形半導体レーザ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167963A JPS5957486A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
| US06/532,629 US4597085A (en) | 1982-09-27 | 1983-09-15 | Double-channel planar heterostructure semiconductor laser |
| EP83109574A EP0111650B1 (en) | 1982-09-27 | 1983-09-26 | Double-channel planar heterostructure semiconductor laser |
| CA000437541A CA1197001A (en) | 1982-09-27 | 1983-09-26 | Double-channel planar heterostructure semiconductor laser |
| DE8383109574T DE3376937D1 (en) | 1982-09-27 | 1983-09-26 | Double-channel planar heterostructure semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167963A JPS5957486A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957486A true JPS5957486A (ja) | 1984-04-03 |
| JPS6350873B2 JPS6350873B2 (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=15859280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57167963A Granted JPS5957486A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4597085A (ja) |
| EP (1) | EP0111650B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5957486A (ja) |
| CA (1) | CA1197001A (ja) |
| DE (1) | DE3376937D1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0161016A1 (en) * | 1984-04-12 | 1985-11-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor laser |
| JPS61274385A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Fujitsu Ltd | 埋込型半導体レ−ザ |
| JPS6392078A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6393183A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Sharp Corp | 埋込型半導体レ−ザ素子 |
| JPS6393182A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Sharp Corp | 埋込型半導体レ−ザ素子 |
| JPS63169085A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Nec Corp | ２重チヤネル型プレ−ナ埋込み構造半導体レ−ザ |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766994B2 (ja) * | 1985-02-19 | 1995-07-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JPS61284987A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| GB8516853D0 (en) * | 1985-07-03 | 1985-08-07 | British Telecomm | Manufacture of semiconductor structures |
| US4839900A (en) * | 1985-08-21 | 1989-06-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Buried type semiconductor laser device |
| US4805178A (en) * | 1986-03-28 | 1989-02-14 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Preservation of surface features on semiconductor surfaces |
| US4902644A (en) * | 1986-03-28 | 1990-02-20 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Preservation of surface features on semiconductor surfaces |
| NL8603009A (nl) * | 1986-11-27 | 1988-06-16 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
| JPS63144589A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| DE3714523A1 (de) * | 1987-04-30 | 1988-11-10 | Siemens Ag | Laserdiode mit vergrabener aktiver schicht und seitlicher strombegrenzung und verfahren zu deren herstellung |
| NL8702233A (nl) * | 1987-09-18 | 1989-04-17 | Philips Nv | Dcpbh laser met goede temperatuurstabiliteit. |
| JP2823476B2 (ja) * | 1992-05-14 | 1998-11-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2973794B2 (ja) * | 1993-09-24 | 1999-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体レーザー |
| JP2871635B2 (ja) * | 1996-07-24 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5956360A (en) * | 1997-03-28 | 1999-09-21 | Lucent Technologies Inc. | Uncooled lasers with reduced low bias capacitance effect |
| GB0126642D0 (en) * | 2001-11-06 | 2002-01-02 | Denselight Semiconductors Pte | Design of current blocking structure to improve semiconductor laser performance |
| JP2003309330A (ja) | 2002-04-12 | 2003-10-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT963303B (it) * | 1971-07-29 | 1974-01-10 | Licentia Gmbh | Laser a semiconduttore |
| US4425650A (en) * | 1980-04-15 | 1984-01-10 | Nippon Electric Co., Ltd. | Buried heterostructure laser diode |
| US4340967A (en) * | 1980-06-02 | 1982-07-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Semiconductor lasers with stable higher-order modes parallel to the junction plane |
| DE3277278D1 (en) * | 1981-10-19 | 1987-10-15 | Nec Corp | Double channel planar buried heterostructure laser |
| US4426701A (en) * | 1981-12-23 | 1984-01-17 | Rca Corporation | Constricted double heterostructure semiconductor laser |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57167963A patent/JPS5957486A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-15 US US06/532,629 patent/US4597085A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-09-26 CA CA000437541A patent/CA1197001A/en not_active Expired
- 1983-09-26 DE DE8383109574T patent/DE3376937D1/de not_active Expired
- 1983-09-26 EP EP83109574A patent/EP0111650B1/en not_active Expired
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0161016A1 (en) * | 1984-04-12 | 1985-11-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor laser |
| JPS61274385A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Fujitsu Ltd | 埋込型半導体レ−ザ |
| JPS6392078A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH0553316B2 (ja) * | 1986-10-07 | 1993-08-09 | Sharp Kk | |
| JPS6393183A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Sharp Corp | 埋込型半導体レ−ザ素子 |
| JPS6393182A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Sharp Corp | 埋込型半導体レ−ザ素子 |
| JPH0519998B2 (ja) * | 1986-10-08 | 1993-03-18 | Sharp Kk | |
| JPS63169085A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Nec Corp | ２重チヤネル型プレ−ナ埋込み構造半導体レ−ザ |
| JPH0545078B2 (ja) * | 1987-01-05 | 1993-07-08 | Nippon Electric Co |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6350873B2 (ja) | 1988-10-12 |
| US4597085A (en) | 1986-06-24 |
| EP0111650A2 (en) | 1984-06-27 |
| EP0111650A3 (en) | 1986-03-12 |
| DE3376937D1 (en) | 1988-07-07 |
| EP0111650B1 (en) | 1988-06-01 |
| CA1197001A (en) | 1985-11-19 |
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