JPS6014482A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6014482A JPS6014482A JP58121371A JP12137183A JPS6014482A JP S6014482 A JPS6014482 A JP S6014482A JP 58121371 A JP58121371 A JP 58121371A JP 12137183 A JP12137183 A JP 12137183A JP S6014482 A JPS6014482 A JP S6014482A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、電流狭窄構造及び作シ付は導波路構造の双方
を備えた半導体レーザ装置の改良に関する。
を備えた半導体レーザ装置の改良に関する。
近年、デジタル・オーディオ・ディスク、ビデオ・ディ
スク及びドキュメント・ファイル等の光デイスク装置が
実用化され、まだ光フアイバ通信が一般化するに伴い、
これらの光源となる半導体レーザの量産化が必要となっ
ている。
スク及びドキュメント・ファイル等の光デイスク装置が
実用化され、まだ光フアイバ通信が一般化するに伴い、
これらの光源となる半導体レーザの量産化が必要となっ
ている。
従来の半導体レーザでは結晶成長法として液相成長法(
LPE法)が用いられているが、このLPE法では大き
な基板を用いることかできす制a1性が十分でない、さ
らに1回の成長に要する時間が長い等のことから量産化
が跳しく、このため量産に適した結晶成長法である分子
線エピタキシー法(Δl1BE法)や有機金属気相成長
法(MOCVD法)等が注目されるに至っている。
LPE法)が用いられているが、このLPE法では大き
な基板を用いることかできす制a1性が十分でない、さ
らに1回の成長に要する時間が長い等のことから量産化
が跳しく、このため量産に適した結晶成長法である分子
線エピタキシー法(Δl1BE法)や有機金属気相成長
法(MOCVD法)等が注目されるに至っている。
MOCVD法に適した構造として、(アグライドフィジ
ックスレター誌、第37巻、3号、262頁)に記載さ
れたレーザがある。このレーザは、第1図に示す如く平
坦に形成された活性層の上部クラッド層中に、接合面に
水平方向に関する電流狭窄と横モード制御を行う電流阻
止層を設けたものである。々お、図中1はN −GaA
s基板、2はN −GaA7Agクラッド層、3はGa
A7As活性層、4はP −GaAtAsクラッド層、
5はN −GaAs%流阻止層、6はP −GaAs
ニア 7ククト層、7,8は金属電極をそれぞれ示して
いる。
ックスレター誌、第37巻、3号、262頁)に記載さ
れたレーザがある。このレーザは、第1図に示す如く平
坦に形成された活性層の上部クラッド層中に、接合面に
水平方向に関する電流狭窄と横モード制御を行う電流阻
止層を設けたものである。々お、図中1はN −GaA
s基板、2はN −GaA7Agクラッド層、3はGa
A7As活性層、4はP −GaAtAsクラッド層、
5はN −GaAs%流阻止層、6はP −GaAs
ニア 7ククト層、7,8は金属電極をそれぞれ示して
いる。
このレーザは、電流狭窄と横モード制御とが同一構造に
よシ自己整合的に実現できることがら、製造プロセスが
簡単であるが、GaAAAs上への第2回目の結晶成長
が必要である。そして、この第2回目の結晶成長はLP
E法では困難であシ、MOCVD法によって初めて可能
とガっだものである。
よシ自己整合的に実現できることがら、製造プロセスが
簡単であるが、GaAAAs上への第2回目の結晶成長
が必要である。そして、この第2回目の結晶成長はLP
E法では困難であシ、MOCVD法によって初めて可能
とガっだものである。
上記レーデでは基板としてN型基板1が用いられている
が、これは電流阻止層5がP型よシもN型である方が有
利なためである。すなわち、電流’f、f、′:窄効果
は電流阻止層5の少数キャリアの拡散長が短い程顕著と
なり、一方少数キャリアの拡散長はGaAl1のような
III−V族化合物半導体の場合、少数キャリアが正孔
であるNπす層の方が少数キャリアが電子であるP型層
よシも短くなる。したがって、電流l泪止層5がN型と
なるN型基板を用いた方が、電流β目止層5がP型とな
るP 2!l!−!基板を用いる場合よシミ流阻止効果
の点で有利となる。
が、これは電流阻止層5がP型よシもN型である方が有
利なためである。すなわち、電流’f、f、′:窄効果
は電流阻止層5の少数キャリアの拡散長が短い程顕著と
なり、一方少数キャリアの拡散長はGaAl1のような
III−V族化合物半導体の場合、少数キャリアが正孔
であるNπす層の方が少数キャリアが電子であるP型層
よシも短くなる。したがって、電流l泪止層5がN型と
なるN型基板を用いた方が、電流β目止層5がP型とな
るP 2!l!−!基板を用いる場合よシミ流阻止効果
の点で有利となる。
ところで、この穏のレーザを発振波長が0.8〔μm〕
前後となるように作製した場合、本発明者等の研究によ
れば温度特性が悪く、温度上昇による発振しきい値電流
の増加が著しく大きくなシ、発振可能最高温度が通常の
レーザに比べて低く、100〔℃〕程度で発振不可とな
る現象や高温動作条件では著しく動作寿命が短く々る等
の現象が見出された。半導体レーザの発振しきい値電流
”thの温度依存性Ifhは■fh = ” exp(
To ) で表現され、通常のレーデの場合特性温度TOは140
〜180[K)となるが、第1図のレーザではT。は8
0〜100〔K〕と小さいものであった。これから、第
1図のレーザが大きな温度依存性を示すのが明らかであ
る。また、電流狭窄効果が十分ではなく、シばしばしき
い値電流が100 〔tnk 〕以上と高くなるものや
微分量子効率が15C%)以下と小さく、さらに光出力
が5〜10 (mW )程度のところで電流−光出力特
性に所笥ツキンクが発生し、高出力動作に適さないこと
等が見出された。
前後となるように作製した場合、本発明者等の研究によ
れば温度特性が悪く、温度上昇による発振しきい値電流
の増加が著しく大きくなシ、発振可能最高温度が通常の
レーザに比べて低く、100〔℃〕程度で発振不可とな
る現象や高温動作条件では著しく動作寿命が短く々る等
の現象が見出された。半導体レーザの発振しきい値電流
”thの温度依存性Ifhは■fh = ” exp(
To ) で表現され、通常のレーデの場合特性温度TOは140
〜180[K)となるが、第1図のレーザではT。は8
0〜100〔K〕と小さいものであった。これから、第
1図のレーザが大きな温度依存性を示すのが明らかであ
る。また、電流狭窄効果が十分ではなく、シばしばしき
い値電流が100 〔tnk 〕以上と高くなるものや
微分量子効率が15C%)以下と小さく、さらに光出力
が5〜10 (mW )程度のところで電流−光出力特
性に所笥ツキンクが発生し、高出力動作に適さないこと
等が見出された。
前記第1図に示すレーザの温度特性及び電流狭窄効果に
おける欠点は、活性層3に隣接するP型クラッド層4の
P型不純物濃度を十分高くできない点にある。MOCV
D法を用いて作成されるGaAtAs系レーザの場合、
P型不純物としてはZnが通常であるが、P型クラッド
層4のZn濃度と発振しきい値電流の温度依存性を示す
特性温度To との間に密接な関係があシ(例えばジャ
ーナルオブエレクトロニックマテリアル誌。
おける欠点は、活性層3に隣接するP型クラッド層4の
P型不純物濃度を十分高くできない点にある。MOCV
D法を用いて作成されるGaAtAs系レーザの場合、
P型不純物としてはZnが通常であるが、P型クラッド
層4のZn濃度と発振しきい値電流の温度依存性を示す
特性温度To との間に密接な関係があシ(例えばジャ
ーナルオブエレクトロニックマテリアル誌。
第12巻、2号、345頁に記載のS、DaHerse
e氏他の論文)、特性温度を1601:K)以上とする
ためには、P型クラッド層4中のZn濃度を約2 X
1018[an−3:]にする必要があると云われてい
る。本発明者等の実験においても同様の結果を得ている
。
e氏他の論文)、特性温度を1601:K)以上とする
ためには、P型クラッド層4中のZn濃度を約2 X
1018[an−3:]にする必要があると云われてい
る。本発明者等の実験においても同様の結果を得ている
。
ところが、第1図のレーザにおいてはP型クラッド層4
の厚み(実際には活性層3と電流阻止層5との間のクラ
ッド層4の厚み)が0.4〔μm〕程度と薄いため、こ
の層4にドープされたP型不純物であるZnは、十分高
濃度にドープされていても2回目の結晶成長の高温′4
M世内に両側の層に拡散し、結果として低濃度の不純物
しかドープされないことになる。しかも、znの拡散は
、GaAtAs中のAtの組成が大きくなる程顕著とな
るだめ、クラッド層5中のAt絹成を大きくする必要が
ある発振波長の短いレーザ程顕著となる。また、znの
拡散を見込して予めP型クラッド層4の初期のキャリア
濃度を例えばI X 1019(cm−3)と十分高く
しておくこと渉4えられるが、との場合高濃度にドープ
されたZnが電流狭窄層5やN型クラッド層2まで拡散
し、これらの一部若しくは全部をP型層に反転せしめる
ような事態が生じる。そして、レーデの発振しきい値電
流が数100100(と極めて高く力ることか見出され
た。この現象のため、P型クラッド層4のP型キャリア
濃度を3X10 Ccm )以上にするととはできカか
った。さらに、zn濃度を限度一杯にした場合でもレー
ザの特性温度Toは100[K]と小さく、P型クラッ
ド層4の実質的なキャリア濃度は、前記論文の結果と比
較して2X10 Cの 〕を疾かに下回ったものになっ
ているのが判明したO 上記の問題は、活性層3と電流阻止層5との間のP型ク
ラッド層4の厚みを十分厚くできない点にある。Znが
ドープされたP型クラッド層4を厚くできる場合には、
N型層に接するP型層のZnが拡散してもP型層の奥の
方からZnが拡散しN型層に拡散したZnを補償する効
果が生じるため、P型層のキャリア濃度低下は抑えられ
る。したがって、P型クラッド層4が十分厚ければ、尚
初のドープされた分布に近いキャリア濃度を分布を実現
することが可能となる。この点からP型クラッド層4を
できるだけ厚くした方がよいが、それができないと云う
制約は接合面に水平方向の横モード制御のため接合面に
水平方向の作シ付は導波路効果を生じせしめるための条
件によって生じる。すなわち、第1図に示すレーザでは
、活性層3に導波されたモードの裾が第2図に示す如く
電流阻止層5まで滲み出し、P型クラッド層4と異なる
複素屈折率差を感じるために、ストライプ部分とその両
側とでは活性層3に導波されたモードの実効屈折率が異
なる。その結果として、接合面に水平方向のモードに関
し、ストライプ部分に光を閉じ込めるような等側屈折率
分布が生じるようにたっている。したがって、この構造
のレーザでは、活性層3に導波されたモードの裾が電流
阻止層5fで滲み出すようP型クラッド層4の厚み(活
性層3と電流阻止層5との間のクラ歩ド層4の厚み)を
薄くする必要があった。
の厚み(実際には活性層3と電流阻止層5との間のクラ
ッド層4の厚み)が0.4〔μm〕程度と薄いため、こ
の層4にドープされたP型不純物であるZnは、十分高
濃度にドープされていても2回目の結晶成長の高温′4
M世内に両側の層に拡散し、結果として低濃度の不純物
しかドープされないことになる。しかも、znの拡散は
、GaAtAs中のAtの組成が大きくなる程顕著とな
るだめ、クラッド層5中のAt絹成を大きくする必要が
ある発振波長の短いレーザ程顕著となる。また、znの
拡散を見込して予めP型クラッド層4の初期のキャリア
濃度を例えばI X 1019(cm−3)と十分高く
しておくこと渉4えられるが、との場合高濃度にドープ
されたZnが電流狭窄層5やN型クラッド層2まで拡散
し、これらの一部若しくは全部をP型層に反転せしめる
ような事態が生じる。そして、レーデの発振しきい値電
流が数100100(と極めて高く力ることか見出され
た。この現象のため、P型クラッド層4のP型キャリア
濃度を3X10 Ccm )以上にするととはできカか
った。さらに、zn濃度を限度一杯にした場合でもレー
ザの特性温度Toは100[K]と小さく、P型クラッ
ド層4の実質的なキャリア濃度は、前記論文の結果と比
較して2X10 Cの 〕を疾かに下回ったものになっ
ているのが判明したO 上記の問題は、活性層3と電流阻止層5との間のP型ク
ラッド層4の厚みを十分厚くできない点にある。Znが
ドープされたP型クラッド層4を厚くできる場合には、
N型層に接するP型層のZnが拡散してもP型層の奥の
方からZnが拡散しN型層に拡散したZnを補償する効
果が生じるため、P型層のキャリア濃度低下は抑えられ
る。したがって、P型クラッド層4が十分厚ければ、尚
初のドープされた分布に近いキャリア濃度を分布を実現
することが可能となる。この点からP型クラッド層4を
できるだけ厚くした方がよいが、それができないと云う
制約は接合面に水平方向の横モード制御のため接合面に
水平方向の作シ付は導波路効果を生じせしめるための条
件によって生じる。すなわち、第1図に示すレーザでは
、活性層3に導波されたモードの裾が第2図に示す如く
電流阻止層5まで滲み出し、P型クラッド層4と異なる
複素屈折率差を感じるために、ストライプ部分とその両
側とでは活性層3に導波されたモードの実効屈折率が異
なる。その結果として、接合面に水平方向のモードに関
し、ストライプ部分に光を閉じ込めるような等側屈折率
分布が生じるようにたっている。したがって、この構造
のレーザでは、活性層3に導波されたモードの裾が電流
阻止層5fで滲み出すようP型クラッド層4の厚み(活
性層3と電流阻止層5との間のクラ歩ド層4の厚み)を
薄くする必要があった。
本発明の目的は、温度特性が良好で、かつ干る半導体レ
ーザ装置を提供することにある。
ーザ装置を提供することにある。
本発明の骨子は、前記第1図に示す構造において、活性
層と電流阻止層との間にクラッド層よシも屈折率の太き
ガ光導波路層を設け、との光導波路層の厚みを十分厚く
することにある。
層と電流阻止層との間にクラッド層よシも屈折率の太き
ガ光導波路層を設け、との光導波路層の厚みを十分厚く
することにある。
活性層と電流阻止層との間にクラッド層よシも屈折率の
大きな光導波路層を設けた場合、活性層に関し電流阻止
層側へのモードの裾の滲み出しを大きくすることができ
る。したがって、P型層となる光導波路層を従来のP型
りラッド層よシも厚く形成することが可能となる。また
、本発明者等の実験によれば、上記構造のレーザにおい
て、活性層のAt組成をθ〜0.2の範囲に・選び発振
波長を880〜760 [: nm ’]とし、光導波
路層のAt組成を0.25〜0.45の範囲とし、光導
波路層の厚みを0.2〜10〔μ?+11の範囲で変え
て各親レーザを作成し、発振しきい値電流の湿度依存性
を示す特性温度T。をyy+べたところ第3図のような
結果が得られた。なお、図中縦線はデータのバラツキを
示している。ここで、光導波路層のキャリア濃度は2×
1018Ccln−3)とした。これは、発振しきい値
電流が最も低いものが得られた条件で、キャリア濃度を
これ以上高くすると発振しきい値電流は高くなった。
大きな光導波路層を設けた場合、活性層に関し電流阻止
層側へのモードの裾の滲み出しを大きくすることができ
る。したがって、P型層となる光導波路層を従来のP型
りラッド層よシも厚く形成することが可能となる。また
、本発明者等の実験によれば、上記構造のレーザにおい
て、活性層のAt組成をθ〜0.2の範囲に・選び発振
波長を880〜760 [: nm ’]とし、光導波
路層のAt組成を0.25〜0.45の範囲とし、光導
波路層の厚みを0.2〜10〔μ?+11の範囲で変え
て各親レーザを作成し、発振しきい値電流の湿度依存性
を示す特性温度T。をyy+べたところ第3図のような
結果が得られた。なお、図中縦線はデータのバラツキを
示している。ここで、光導波路層のキャリア濃度は2×
1018Ccln−3)とした。これは、発振しきい値
電流が最も低いものが得られた条件で、キャリア濃度を
これ以上高くすると発振しきい値電流は高くなった。
半導体レーザの特性温度T。が100CK)以下である
と、70〔℃〕以上での動作寿命が著しく低下(千時間
以下)シ、実用性は殆どなくなる。一方、特性温度T。
と、70〔℃〕以上での動作寿命が著しく低下(千時間
以下)シ、実用性は殆どなくなる。一方、特性温度T。
が140[:K)以上であると、1万時間以上の寿命が
期待でき、光デイスク用、例えばDAD用光源(動作寿
命5千時間以上)として十分使用することができる。
期待でき、光デイスク用、例えばDAD用光源(動作寿
命5千時間以上)として十分使用することができる。
また、従来の利得導波路整レーザでは、費性温度Toは
通常140[K]以上であシ、この特性温度Toは十分
良好なものと云われている。
通常140[K]以上であシ、この特性温度Toは十分
良好なものと云われている。
したがって、前記第3図から光導波路層の厚みは0.6
〔μm〕以上あればよいと推定される。
〔μm〕以上あればよいと推定される。
本発明はこのような点に着目し、N型基板上にN型クラ
ッド層、活性層、P型光導波路層及びN型電流阻止層を
順次成長形成し、かつ電流阻止層に光導波路層まで至る
ストライプ状の溝部を形成し、さらにこの溝部を含み電
流阻止層上にP型りラッド層及びP型コンタクト層を順
次成長形成して半導体レーデ装置を構成し、上記半導波
路層の屈折率を上記各クラッド層のそれよシ大きくシ、
また好ましくは光導波路層の厚さを0,6〔μm〕以上
に設定するようにしたものである。
ッド層、活性層、P型光導波路層及びN型電流阻止層を
順次成長形成し、かつ電流阻止層に光導波路層まで至る
ストライプ状の溝部を形成し、さらにこの溝部を含み電
流阻止層上にP型りラッド層及びP型コンタクト層を順
次成長形成して半導体レーデ装置を構成し、上記半導波
路層の屈折率を上記各クラッド層のそれよシ大きくシ、
また好ましくは光導波路層の厚さを0,6〔μm〕以上
に設定するようにしたものである。
本発明によれば、光導波路層の存在によって、活性層に
導波されたモードの裾の滲み出しを活性層に関し電流阻
止層側に十分大きくすることができる。このため、P型
不純物の拡散が問題となる光導波路層を十分厚く形成す
ることができる。したがって、クラッド層のAt組成を
大きくする必要のある発振波長が短いレーザにあっても
、特性温度Toを良好(140に以上)に保ち、かつ電
流狭窄効果を十分大きくすることができる。この効果は
、光デイスク用光源として用いる場合に極めて有効であ
る。
導波されたモードの裾の滲み出しを活性層に関し電流阻
止層側に十分大きくすることができる。このため、P型
不純物の拡散が問題となる光導波路層を十分厚く形成す
ることができる。したがって、クラッド層のAt組成を
大きくする必要のある発振波長が短いレーザにあっても
、特性温度Toを良好(140に以上)に保ち、かつ電
流狭窄効果を十分大きくすることができる。この効果は
、光デイスク用光源として用いる場合に極めて有効であ
る。
カお、本発明レーザにおいてストライプ部分における接
合面に垂直方向の屈折率分布は、所詰2−ジ・オノティ
カル―キャビティ(LOC)構造と略同様である。LO
G構造は、一般に半導体レーザの高出力化のために用い
られる。半導体レーザから得られる最大光出力は、結晶
端面の特に活性層部分がある一定の光出力密度になると
破壊されることによシ決定されるので、最大光出力を向
上させるには活性層への光閉じ込めを小さくする構造が
有効である。この点でLOG構造では、光導波路層への
光の滲み出しが大きくなるため活砂層への光閉じ込めが
弱くなシ、シたがって結晶端面が破壊される最大光出力
値が向上することになる。しかしながら、本発明におけ
るLOG類似の構造は光出力の向上を目的としたもので
はなく、その効果も異なる。
合面に垂直方向の屈折率分布は、所詰2−ジ・オノティ
カル―キャビティ(LOC)構造と略同様である。LO
G構造は、一般に半導体レーザの高出力化のために用い
られる。半導体レーザから得られる最大光出力は、結晶
端面の特に活性層部分がある一定の光出力密度になると
破壊されることによシ決定されるので、最大光出力を向
上させるには活性層への光閉じ込めを小さくする構造が
有効である。この点でLOG構造では、光導波路層への
光の滲み出しが大きくなるため活砂層への光閉じ込めが
弱くなシ、シたがって結晶端面が破壊される最大光出力
値が向上することになる。しかしながら、本発明におけ
るLOG類似の構造は光出力の向上を目的としたもので
はなく、その効果も異なる。
すなわち、本発明は光導波路層を設けることによってモ
ードの滲み出しを大きクシ、活性層と電流阻止層との間
の厚みの許容値を大きくするようにしたものであって、
通常のLOC構造とは作用及び効果を全く異にする。し
かも、ストライプ両側部分における接合面に垂直方向の
層構造はLOG構造とは明らかに異っている。すなわち
、本発明構造は結果としてLOG構造に類似しているが
、通常のLOG構造からは予想し得ない作用及び効果が
得られ、LOC構造の単なる応用で々いのは明らかであ
る。
ードの滲み出しを大きクシ、活性層と電流阻止層との間
の厚みの許容値を大きくするようにしたものであって、
通常のLOC構造とは作用及び効果を全く異にする。し
かも、ストライプ両側部分における接合面に垂直方向の
層構造はLOG構造とは明らかに異っている。すなわち
、本発明構造は結果としてLOG構造に類似しているが
、通常のLOG構造からは予想し得ない作用及び効果が
得られ、LOC構造の単なる応用で々いのは明らかであ
る。
第4図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中11はN −GaAs基
板、12はN −Gaq、45AtO655ASクラッ
ド層、13はG a o、5 s AtO,12A B
活性層、14はP−GPLo、65kl−os7kB光
導波路層、15はN−cRs電流阻止層、16はP −
Gao、45Ato、55A8クラッド層、17はP
−GaAsコンタクト層、18は電流阻止層15に形成
したストライプ状溝部、19.20は金属電極をそれぞ
れ示している。
構造を示す断面図である。図中11はN −GaAs基
板、12はN −Gaq、45AtO655ASクラッ
ド層、13はG a o、5 s AtO,12A B
活性層、14はP−GPLo、65kl−os7kB光
導波路層、15はN−cRs電流阻止層、16はP −
Gao、45Ato、55A8クラッド層、17はP
−GaAsコンタクト層、18は電流阻止層15に形成
したストライプ状溝部、19.20は金属電極をそれぞ
れ示している。
ここで、光導波路層14の厚みは0.8〔μm〕と比較
的厚く形成した。また、光導波路層14の屈折率は、該
層14のAt組成がクラッド層12.16のAt組成よ
り少ないので、クラッド層12.16よりも高いものと
なっている。
的厚く形成した。また、光導波路層14の屈折率は、該
層14のAt組成がクラッド層12.16のAt組成よ
り少ないので、クラッド層12.16よりも高いものと
なっている。
このような構成であれば、接合面に垂直方向の屈折率分
布は第5図に示す如くなる。このため、導波されたモー
ドの滲み出しは電流阻止層15側に大きくなシ、その結
果光導波路層14の厚みが0.81μm〕と大きくても
、モードの裾は電流阻止層15まで十分滲み出すことに
なる。したがって、温度特性が良好で、電流狭窄効果も
十分大きなレーザが実現されることになる。
布は第5図に示す如くなる。このため、導波されたモー
ドの滲み出しは電流阻止層15側に大きくなシ、その結
果光導波路層14の厚みが0.81μm〕と大きくても
、モードの裾は電流阻止層15まで十分滲み出すことに
なる。したがって、温度特性が良好で、電流狭窄効果も
十分大きなレーザが実現されることになる。
第6図(a)〜(c)は上記構造のレーザの製造工程を
示す断面図である。まず、第6図(、)に示す如く面方
位(1oo)のN −GaAs基板ZJ(Siドーグt
n =I X 1 (118C1n−3)上に厚さ1
.5〔μm 〕のN −Gap、45At(1,55A
8612(Sll ドープ* n=lX1017cm−
3)、厚さo、 o s (μm〕のアンド−f N
−Gao、a6Ato、12A8 層13 、厚さ0.
8〔μm〕のP −GaO,63AtO,57As層1
4 (Znドープp p=2x 1018cm−3)及
び厚さ1〔μm〕のN −GaAs層1 s (Se
ドープ、n = 5 X 1018cm)を上記順に成
長形成した。この第1回目の結晶成長には、大面積の良
質結晶成長が可能なMOCVD法を用いたが、通常のL
PE法やMBE法を用いてもよい。
示す断面図である。まず、第6図(、)に示す如く面方
位(1oo)のN −GaAs基板ZJ(Siドーグt
n =I X 1 (118C1n−3)上に厚さ1
.5〔μm 〕のN −Gap、45At(1,55A
8612(Sll ドープ* n=lX1017cm−
3)、厚さo、 o s (μm〕のアンド−f N
−Gao、a6Ato、12A8 層13 、厚さ0.
8〔μm〕のP −GaO,63AtO,57As層1
4 (Znドープp p=2x 1018cm−3)及
び厚さ1〔μm〕のN −GaAs層1 s (Se
ドープ、n = 5 X 1018cm)を上記順に成
長形成した。この第1回目の結晶成長には、大面積の良
質結晶成長が可能なMOCVD法を用いたが、通常のL
PE法やMBE法を用いてもよい。
次に、第6図(b)に示す如く電流阻止層15上にスト
ライプ部分を除いてレジスト21を形成し、このレジス
ト21をマスクとして電流阻止層15を光導波路層14
に至る深さまで選択エツチングした。これにょシ、電流
阻止層15に幅3〔μm〕のストライプ状溝部18が形
成された。次いで、再びMOCVD法を用い、第6図(
c)に示す如く全面に厚さ1〔μm〕のP−Gao5.
kl、45As層16 (Znドープyp=1xlOo
n )及び厚さ3 (ttm 〕のP −GaAs層1
7 (Znドープ。
ライプ部分を除いてレジスト21を形成し、このレジス
ト21をマスクとして電流阻止層15を光導波路層14
に至る深さまで選択エツチングした。これにょシ、電流
阻止層15に幅3〔μm〕のストライプ状溝部18が形
成された。次いで、再びMOCVD法を用い、第6図(
c)に示す如く全面に厚さ1〔μm〕のP−Gao5.
kl、45As層16 (Znドープyp=1xlOo
n )及び厚さ3 (ttm 〕のP −GaAs層1
7 (Znドープ。
p=5X10 cm )を順次成長した。この第2回目
の結晶成長は、露出したGaAAAs層上への成長であ
るから、LPE法では困難である。
の結晶成長は、露出したGaAAAs層上への成長であ
るから、LPE法では困難である。
この後、P側電梗としてCr/Au I N側電極とし
てAuGe −Auを真空蒸着して得られたウェハを共
振器長250〔μm〕に切断して前記第5図に示す構造
を実現した。
てAuGe −Auを真空蒸着して得られたウェハを共
振器長250〔μm〕に切断して前記第5図に示す構造
を実現した。
かくして得られた素子の特性は、発振波長790 Cn
m ) ? Lきい値電流50 (mA 〕、微分効率
20[%)、電流−光出力のキンクは15 〔mW )
*端面破壊出力は20 (mW )と従来のレーザに
比べて十分良好なものであった。
m ) ? Lきい値電流50 (mA 〕、微分効率
20[%)、電流−光出力のキンクは15 〔mW )
*端面破壊出力は20 (mW )と従来のレーザに
比べて十分良好なものであった。
また、300[:n5ec〕幅のパルス動作で発振しき
い値電流をO〜100[℃)の温度範囲でめた特性温度
T。は160 [: K〕であった。
い値電流をO〜100[℃)の温度範囲でめた特性温度
T。は160 [: K〕であった。
この特性温度TO(=160K)は、前記第゛1図に示
すレーザのそれが100[K]であったのに対し、十分
過ぎる程良好な値である。
すレーザのそれが100[K]であったのに対し、十分
過ぎる程良好な値である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記光導波路層の厚みは0,8〔μm〕に
限るものではなく、特性温度140[:K)を得るのに
必要な厚み0.6〔μtyt〕以上でめればよい。さら
に、先導波路層としてのGaAtAs OAA組成は実
施例に何ら限定されるものではなく、クラッド層におけ
るAt組成よシも少ないものであればよい。また、構成
材料としてはGaAtAs系に限らず、InGaAsP
その他の■−V族化合物半導体を用いることができる。
い。例えば、前記光導波路層の厚みは0,8〔μm〕に
限るものではなく、特性温度140[:K)を得るのに
必要な厚み0.6〔μtyt〕以上でめればよい。さら
に、先導波路層としてのGaAtAs OAA組成は実
施例に何ら限定されるものではなく、クラッド層におけ
るAt組成よシも少ないものであればよい。また、構成
材料としてはGaAtAs系に限らず、InGaAsP
その他の■−V族化合物半導体を用いることができる。
さらに、結晶成長法としてMOCVD法の代シにMBE
法を用いることも可能である。また、P型不純物として
拡散し易いMg 、 Be 3を用いる場合にも、本発
明を適用し得るのは勿論のことである。
法を用いることも可能である。また、P型不純物として
拡散し易いMg 、 Be 3を用いる場合にも、本発
明を適用し得るのは勿論のことである。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種種変形し
て実施することができる。
て実施することができる。
第1図及び第2図はそれぞれ従来例を説明するだめのも
ので第1図は従来レーザの概略構造を示す断面図、第2
図は上記レーザの屈折率分布を示す模式図、第3図は本
発明の詳細な説明するだめのもので光導波路層厚みに対
する特性温度Toの変化を示す特性図、第4図乃至第6
図。そ、1νれ氷見、。一実施例を説明す、たゎのもの
で第4図は実施例レーザの概略構造を示す断面図、第5
図は上記レーザの屈折率分布を示す模式図、第6図(、
)〜(C)は上記レーザの製進工程を示す断面図である
。 11− N −GaAs基板、12−N −GaoA5
”o、ssA!!クラッド層、1 s−:アンドープG
a、 O,B8AtO,12As活性層、14・・・P
’−GaO,63Ata、s 7AIll光導波路層
、15 ・” N −GaAs Tfi流阻流層止層G
−P−GaAs層1,55A8クラッド層、17− 、
P −GaAsコンタクト層、18・・・ストライプ状
溝部、19゜20・・・金属電極。
ので第1図は従来レーザの概略構造を示す断面図、第2
図は上記レーザの屈折率分布を示す模式図、第3図は本
発明の詳細な説明するだめのもので光導波路層厚みに対
する特性温度Toの変化を示す特性図、第4図乃至第6
図。そ、1νれ氷見、。一実施例を説明す、たゎのもの
で第4図は実施例レーザの概略構造を示す断面図、第5
図は上記レーザの屈折率分布を示す模式図、第6図(、
)〜(C)は上記レーザの製進工程を示す断面図である
。 11− N −GaAs基板、12−N −GaoA5
”o、ssA!!クラッド層、1 s−:アンドープG
a、 O,B8AtO,12As活性層、14・・・P
’−GaO,63Ata、s 7AIll光導波路層
、15 ・” N −GaAs Tfi流阻流層止層G
−P−GaAs層1,55A8クラッド層、17− 、
P −GaAsコンタクト層、18・・・ストライプ状
溝部、19゜20・・・金属電極。
Claims (2)
- (1)化合物牛導体材料からなシダプル・ヘテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置において、N型基板上に成
長形成されたN型クラッド層と、このN型クラッド層上
に成長形成された活性層と、この活性層上に成長形成さ
れたP型光導波路層と、との光導波路層上に成長形成さ
れ、かつ上記光導波路層まで至るストライプ状の溝部が
形成されたN型電流阻止層と、上記溝部を含み電流阻止
層上に成長形成されたP型りラッド層とを具備し、前記
光導波路層はその屈折率が前記各クラッド層よシも大き
いものであることを特徴とする半導体レーザ装置。 - (2)前記光導波路層の厚みを、0.6[μm3以上に
設定して々ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58121371A JPS6014482A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 半導体レ−ザ装置 |
DE8484304546T DE3466142D1 (en) | 1983-07-04 | 1984-07-03 | Semiconductor laser device |
EP84304546A EP0132081B1 (en) | 1983-07-04 | 1984-07-03 | Semiconductor laser device |
US06/627,818 US4635268A (en) | 1983-07-04 | 1984-07-05 | Semiconductor laser device having a double heterojunction structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58121371A JPS6014482A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6014482A true JPS6014482A (ja) | 1985-01-25 |
Family
ID=14809575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58121371A Pending JPS6014482A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4635268A (ja) |
EP (1) | EP0132081B1 (ja) |
JP (1) | JPS6014482A (ja) |
DE (1) | DE3466142D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63221691A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-14 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4783425A (en) * | 1985-11-06 | 1988-11-08 | Hitachi, Ltd. | Fabrication process of semiconductor lasers |
US4839307A (en) * | 1986-05-14 | 1989-06-13 | Omron Tateisi Electronics Co. | Method of manufacturing a stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement |
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JPS6373688A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
JPS63150985A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ |
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JPS63166285A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Toshiba Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
JPS63177495A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-21 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
JPS63208296A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-29 | Sharp Corp | 半導体装置 |
JPS63271992A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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1983
- 1983-07-04 JP JP58121371A patent/JPS6014482A/ja active Pending
-
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- 1984-07-03 EP EP84304546A patent/EP0132081B1/en not_active Expired
- 1984-07-03 DE DE8484304546T patent/DE3466142D1/de not_active Expired
- 1984-07-05 US US06/627,818 patent/US4635268A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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US4635268A (en) | 1987-01-06 |
EP0132081A2 (en) | 1985-01-23 |
EP0132081A3 (en) | 1985-04-10 |
DE3466142D1 (en) | 1987-10-15 |
EP0132081B1 (en) | 1987-09-09 |
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