JPS5979591A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS5979591A
JPS5979591A JP19039182A JP19039182A JPS5979591A JP S5979591 A JPS5979591 A JP S5979591A JP 19039182 A JP19039182 A JP 19039182A JP 19039182 A JP19039182 A JP 19039182A JP S5979591 A JPS5979591 A JP S5979591A
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semiconductor
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light emitting
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Katsuto Shima
島 克人
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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    • 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
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion

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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】 (a)  発明の技術分野 本発明は半導体発光装置、竹に発振モードが軸方向及び
横方向について単一化され、低閾値電流。
高効率でおって、出力の増大に2菌する一発光半募体レ
ーザに関する。
(b)  技術の背景 光ファイバ通信及び各種の産呆分野或いは民生機器を対
象としてレーザ光の応用が進められている。これらの分
野において目的に応じて各種のレーザが選択使用されて
いるが、半l!参体レーザばその発振波長を一]御する
ことが用油であること、小形で足厘性があり、′電流を
流すだけで高効率で発振するために容易に使用できるこ
となどの特徴によって最も将来性を有し、要求される波
長帯域の実現、安定した単一の横及び軸モード発&+ 
T乱流−光用力特性の向上、光ビーム発散角の減少、出
力の増大などの諸物件の向上について多くの努力が重ね
られている。
(C)  従来技術と問題点 前記の目的を達成するために現在までに数多くの半導体
レーザの構造が提某されているが、その多くはファプリ
ー−ペロー光共振器を半導体結晶の臂開等によって形成
する構造である。
この襞間による端面形成はレーザチップの形状寸法を制
約し、共振器長の短縮、軸モード制御が困難であり、ま
たレーザを含む集積回路の形成も固締である。
これらの問題点に対処する半導体レーザの一つとして、
面発光レーザが知られている。面発光レーザはレーザ光
を半導体基体の主面に垂直な方向に出射する半導体レー
ザであって、ファプリ−ペロー光共振器はエピタキシャ
ル成長させた結晶の表面を反射面として構成される。
面発光レーザはこの様な構造であるために、(イ)光共
振器長を短くすることが容易で軸モードの単一化が可能
となる。(ロ)光放射面積を広くすることが容易で、光
出力含増大し、光用射角を狭くすることが可能となる。
(ハ)2次元レーザアレイの構成が容易である。に)モ
ノリシック光集積回路の構成に適する。lどの優れた特
徴を有している。
しかしながら従来の面発光レーザではこの様々構造に起
因して、(イ)ファプリー−ペロー光共振器の共振面が
エピタキシャル成長させた結晶表面であるために襞間面
の如き鏡面にはなり算11<、一様な共振が実現し難い
こと。(ロ)発売の横モードの安定化が不可能であるこ
と。(ハ)′磁流が光共振器に平行な方向に導入される
ために、活性萌域における・電流密度を効果的に高くす
る乙とが困難であって、変換効率が低いこと。などの欠
点が伴なっている。
面発光レーザの先に述べた優れた特徴は、将来の半導体
レーザとして要望されている特徴でちり、前記の欠点が
改嵜されることは半導体レーザの応用分野に犬さい効果
を及ぼす。
(d)  発明の口重 本発明は半導体発光装置、特に面発光レーザについて、
ファプリー−ペロー共振面を必要とせず、かつ閾値電流
の低減、量子効率の向上、並びに軸及び横モードの単一
化が達成される構造を軛供することを目的とする。
(e)  発明のg成 本発明の前記目的は、禁制帯幅がE a 1屈折率がH
aかつ厚さがdaである第14延型の第1の半導体層と
、禁制帯幅がEc、屈折率n0かつ厚さがdcである第
1梼、電型の第2の半導体層とが交互に積層され、該複
数の第1の半導体層と複数の第2の半導体層とに共通に
接して第2導電型の半導体層が配設され、前記禁制帯幅
及び屈折率がE a (E Cかつn h >n cで
ろって、出射光の真空中の波長λ0.前記半導体積層構
逅の有効屈折率n@、  正の整数tの関係が、はぼ を満たすことによって達成される。
(f)  発明の実施例 以下、本発明を実施例により図面を参照して具体的に説
明する。
図は本弁明の実施例を2等分した1片を示す斜視図でめ
る。
図において、1はn型ガリウム・砒素(GaA8)基板
、2はn型ガリウム・アルミニウム・砒素(Ga 6.
7 N、 0,3 A 8 )クラッド層、3はn型G
aAs活性層であって、彼に詳細に説明する如くクラッ
ド層2と活性層3とは交互に積層して形成されている。
斜線で示した4は前記クラッド層2と活性層3とよりな
る抗層荷造に不純物を拡散することによって形成された
p型領域、5は絶縁層、6はn側電極、7はp旧j1電
極を示す。
不芙力出例においては、活性層r5溝成するGaAs層
3は禁制帯幅Ea=1.42CeV’l、ノオトルミイ
・センスのピーク波長λp=0.87Cμm〕に対する
屈折率na=3.60であり、クラッド層を構成するG
ao、vAl!o、 s As )曽2は禁制帯幅Ec
=1.8CeV)、前記波長0、’87(μJの光に対
するMI」)〒率n c = 3.39であって・Ea
<Ec・na)ncなる関係がWJa足され丁いる0 また、GaAS活性ノ脅3は各層の厚さ’zda=0.
15〔μm )、 Ga 0.7 AC,o、 a A
sクラッド)fJ 2は活性層3に挾まれた各層の厚さ
をdc−0,225[:μm〕に形成することによって
、da+da=0.375(μJとし、かつ出射光の真
空中の波長λ。=λp=0.87(μm〕に対するGa
As活性層3とGaa7成o、aAsクラッドJ曽2と
よりなる半導体し層M造の有効屈折率(半導体積層構造
内の伝播定数βと真空中の伝播定数kOとの比β/ko
)n @=3.48 iもしめて、Braggの反射灸
件 λO d a + d・−’2na をt=3について満足させて、GaAs活性層3を20
層、Gao7Al!o、aAsクラッド層2を最初と最
後の厚さが制約されない2層を含めて21/#交互に分
子線エピタキシャル成長法によって形成している。なお
、GaAs活性N3の層数Nは1層杵度以上とすること
が望ましく、これらの層の成長方法は金属有機化学気相
成長法などを採用してもよい。
以上説明した構成よりなるクラッド層2と活性)fli
3との積層構造体に、本実施例においては図に示す如く
基板1に接するクラッド層2がら杷緑層5に接するクラ
ッド層2を貫通する円筒状のp型領域4を例えば亜鉛(
Zn )の拡散によって形成する。
次いで基板1上にn側電極6とする例えば金・ゲルマニ
ウム/金(AuGe/Au)膜を被着した後に該A u
 G e /A u膜及び基板1を貫通して最初のクラ
ッド層2を表出する開口を設け、また最後のクラッド層
2((接して選択的にp型領域4を表出する絶縁膜5及
び例えば金・亜鉛(AuZn’)  よυ々るp側電極
7を形成する。
以上説明した構造を有する本実施例のレーザにおいては
、p側電極7よりn側電極6に到る電流ば、ビルトイン
ポテンシャルの低いGaAs層3においてn型領域3か
らp型領域4に電子によって注入されて、電子の拡散幅
(数μm程度)の範囲において発光再結合が行なわれる
ここで発生した光のうち、真空中の波長がλ。
であるピーク成分は、Braggの反射条件を満足する
半導体積層構造によって縦モードが界面に接合する共振
状態となシ、基板1洸設けられた前記開口よ泥図中矢印
をもって模式的に示す如くレーザ光として出射する。
%に本実施例のpn接合が無終端の環状をなす構造にお
いて、例えばn型領域の磁子濃度を5×10”(crn
−り以上とし、p型領域の正孔良度を8X 1018(
z−”)以下とするなど、両領域の不純物濃度を選択す
ることによって、p型領域4の屈折率をその周囲のn型
領域の屈折率、lニジ大きくして光の閉じ込め不:行な
うことが可能であって、横モードについても安定化が実
現され、単一モードも可能である。
ただし横モードの安定化は、例えばトランスバースジャ
ンクシぢンストライプ構造の半導体レーザ等について既
に行なわれている如く、n型半導体積層構造にアクセプ
タ不純物を拡散せしめてIX 102o(cm ’)程
度の高濃度のp+型領領域形成し次いで不純物の再拡散
を行なって高屈折率のp型領域を形成して屈折率ガイデ
ィングを構成することによっても可能である。この種の
屈折率ガイディングを設けるならばpn接合が無終端の
環状をなすことは光のガイディングのためには不必要で
あるが、実用に適し更に充放出面の拡大及び集積化に通
ずる面発光レーザとしては、例えば前記実施例の如く、
pn接合が環状をカ、シてこの接合界面内に光が閉じ込
められる構造が有利である。
本発明の面発光レーザは従来の面発光レーザと異なって
発光領域がBraggの反射条件を溝たして多層重畳さ
れているために閾値電流が低減され、かつ量子効率が[
i]上する。
なお、前記実施例においてはpn接合はホモ接合である
が、例えば前記半導体<R層構造をその導電型をp型と
して成長形成させ、所要のp型領域を残置する選択的エ
ノナング後に、n型G a M A s屑を選択成長さ
せることによって、活性層のpn接合をペテロ接合とす
ることができてキャリア注入効率が改善される。
また前記実施例において(づ1、活性層の厚さd8とク
ラッド層の厚さdI、との和をλ。/ 2 n eの整
数倍に合致させて共振条件を満足させているが、活性)
蛤の厚さd8をクランド層の厚さd。に比較して充分に
薄くシ、クラッド層のJfさdcをλ。/ 2 n a
の整数倍に合致させることによっても、はぼ同様の効果
を得るととが可能である。
(g)  発明の詳細 な説明した如く本発明によれは、面発光レ−ザの軸モー
ドの安定性が従来よシ更に同上し、光放射面積を更に拡
大して光出力を稿・犬することが容易となるのみiらず
、横モードの安定化、閾値′電流の低減、拓子効率のj
lコ]上がなされて、半導体レーザに対する硬い要求に
応えるのみならず、2次元レーザアレイは勿論モノリシ
ック光集積回路の実現に犬合い寄J−jを及ばず。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例の半尋体発元装置4.嫁Vげあを
2分した1片の断面を官む斜視図でめる。 図において、1けn型GaAs基板、2はn型GaMA
sクラッド崩、3はn 型G a A S r6性層、
4はp型仙域、5は絶縁層、6はn if!il電極、
7はp更1]域極を示す。 414

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 禁制帯幅がEa、屈折率がnaかつ腔、さがdaである
    第1導電型の第1の半導体層と、禁制帯幅がEc+屈折
    率がjleかつ厚さがdaである第12#電型の第2の
    半纏体層とが父方に積層され、該複数の第1の半導体層
    と複数の第2の半導体層とに共通に接して第2.4’[
    41:型の半導体層が配設され、前記禁制帯幅及び屈折
    率がE a < E cかつna) ncでめって、出
    射光の真空中の波長λ。、前記半導体積層構造の有効ル
    (折率n6.正の整数t−の関係が、はぼλO d a +d e = t□ ne を湾たすことを特徴とする半導体発光装置。
JP19039182A 1982-10-29 1982-10-29 半導体発光装置 Granted JPS5979591A (ja)

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JPH0478036B2 JPH0478036B2 (ja) 1992-12-10

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60223706A (ja) * 1984-04-20 1985-11-08 Central Conveyor Kk ブラシベルト駆動パレツトコンベヤ−のパレツト停止位置決め装置
JPS62135461U (ja) * 1986-02-20 1987-08-26
JPS6350155U (ja) * 1986-09-19 1988-04-05
EP0412120A1 (en) * 1988-04-22 1991-02-13 University Of New Mexico Wavelength-resonant surface-emitting semiconductor laser
EP0556619A2 (en) * 1992-02-18 1993-08-25 Eastman Kodak Company Surface emitting lasers with low resistance Bragg reflectors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648192A (en) * 1979-09-13 1981-05-01 Xerox Corp Lateral light emitting electroluminescence unit
JPS56164588A (en) * 1980-05-23 1981-12-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light amplifier

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648192A (en) * 1979-09-13 1981-05-01 Xerox Corp Lateral light emitting electroluminescence unit
JPS56164588A (en) * 1980-05-23 1981-12-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light amplifier

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60223706A (ja) * 1984-04-20 1985-11-08 Central Conveyor Kk ブラシベルト駆動パレツトコンベヤ−のパレツト停止位置決め装置
JPS62135461U (ja) * 1986-02-20 1987-08-26
JPH0513021Y2 (ja) * 1986-02-20 1993-04-06
JPS6350155U (ja) * 1986-09-19 1988-04-05
JPH0521899Y2 (ja) * 1986-09-19 1993-06-04
EP0412120A1 (en) * 1988-04-22 1991-02-13 University Of New Mexico Wavelength-resonant surface-emitting semiconductor laser
EP0556619A2 (en) * 1992-02-18 1993-08-25 Eastman Kodak Company Surface emitting lasers with low resistance Bragg reflectors

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