JPS60145686A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS60145686A JPS60145686A JP164384A JP164384A JPS60145686A JP S60145686 A JPS60145686 A JP S60145686A JP 164384 A JP164384 A JP 164384A JP 164384 A JP164384 A JP 164384A JP S60145686 A JPS60145686 A JP S60145686A
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体レーザ特にグレイデッドインデックス
ウエイプガイドセパレイトーコン7アイメントヘテ0.
2トラクチ+ −(Graded IndexWave
gulde 5eparate −Conf inem
ent Heterostructure(GRIN
−SCH))構造半導体レーザ(アプライドフィジック
スvターズ誌 ((Anpl、 phys、 Lett
、。
ウエイプガイドセパレイトーコン7アイメントヘテ0.
2トラクチ+ −(Graded IndexWave
gulde 5eparate −Conf inem
ent Heterostructure(GRIN
−SCH))構造半導体レーザ(アプライドフィジック
スvターズ誌 ((Anpl、 phys、 Lett
、。
vol 40. No、 3. P、 217,198
2 ))の改良に関する。
2 ))の改良に関する。
(従来技術とその問題点)
従来のGRIN−8CH構造半導体レーザにおいては活
性層とクラッド層の中間の屈折率を有し、しかも屈折率
が活性層からクラッド層に近づくにつれて乗分布で小さ
くなる様なグレイデッドガイド層を活性層とクラッド層
の間に備えており、これが光ガイド層の役目を果たして
いる。したがって、活性層を200A以下の超薄膜にし
た場合にも活性層からの光のしみ出しを抑えることが出
来るためこの種の半導体レーザt’を数百A/iの超低
閾値電流で発振する。しかしながら、活性層に接するグ
レイデッドガイド層の結晶性がまだ不充分で特にフォト
ルミネッセンス等の評価方法での発光効率等が低かった
。このためこの徨の半導体レーザの閾値電流密度はまだ
充分低くなっておらず改善の必要があった。
性層とクラッド層の中間の屈折率を有し、しかも屈折率
が活性層からクラッド層に近づくにつれて乗分布で小さ
くなる様なグレイデッドガイド層を活性層とクラッド層
の間に備えており、これが光ガイド層の役目を果たして
いる。したがって、活性層を200A以下の超薄膜にし
た場合にも活性層からの光のしみ出しを抑えることが出
来るためこの種の半導体レーザt’を数百A/iの超低
閾値電流で発振する。しかしながら、活性層に接するグ
レイデッドガイド層の結晶性がまだ不充分で特にフォト
ルミネッセンス等の評価方法での発光効率等が低かった
。このためこの徨の半導体レーザの閾値電流密度はまだ
充分低くなっておらず改善の必要があった。
(発明の目的)
本発明の目的は、現在のGRIN−8CH構造半導体レ
ーザよりもさらに低い閾値電流密度で発振する良好な半
導体レーザを提供することKある。
ーザよりもさらに低い閾値電流密度で発振する良好な半
導体レーザを提供することKある。
(発明の構成)
本発明の半導体レーザは、活性層とこの活性層を上下に
はさむ2つのグレイデッドガイド層を少なくとも有する
多層構造を備え、これらグレイデッドガイド層がポテン
シャル井戸とポテンシャル障壁が交互に積み重なった超
格子構造を有し、前記ポテンシャル障壁の高さが前記活
性層から遠ざかるKつれて大きくなっている構成になっ
ている。
はさむ2つのグレイデッドガイド層を少なくとも有する
多層構造を備え、これらグレイデッドガイド層がポテン
シャル井戸とポテンシャル障壁が交互に積み重なった超
格子構造を有し、前記ポテンシャル障壁の高さが前記活
性層から遠ざかるKつれて大きくなっている構成になっ
ている。
(実施例)
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明の一実施例の断面図を第1図に示す。図中、lは
n−GaAs基板、2はバッファ一層(ri −GaA
s )、3はn型クラッド層(n−AA、、GIL、−
X3A!IT O,3≦X3<1)、4は第1グレイデ
ッドガイド層(超格子構造からなる、厚さ300〜50
00A)、5は活性層(AtX5Gat−15As l
X5<X31厚さ≦50OA)、6は第2グレイデッ
ドガイド層(超格子構造からなる、厚さ300〜5oo
oA)、7はP型クラッド層(P−AtX。
n−GaAs基板、2はバッファ一層(ri −GaA
s )、3はn型クラッド層(n−AA、、GIL、−
X3A!IT O,3≦X3<1)、4は第1グレイデ
ッドガイド層(超格子構造からなる、厚さ300〜50
00A)、5は活性層(AtX5Gat−15As l
X5<X31厚さ≦50OA)、6は第2グレイデッ
ドガイド層(超格子構造からなる、厚さ300〜5oo
oA)、7はP型クラッド層(P−AtX。
G a r −17A s r O−3≦X7< 11
x7 > 、f5 ) 、sはキーr7プ層(P+G
aAs )、9はS io 2 M、lOはP型電極、
11はn型電極、12ストライプ部分である。本実施例
ではs io2膜9を絶縁膜として用い、ストライプ部
分12にのみ電極を形成したいわゆるSiO□ストライ
プ型の電流狭窄構造を採用している。
x7 > 、f5 ) 、sはキーr7プ層(P+G
aAs )、9はS io 2 M、lOはP型電極、
11はn型電極、12ストライプ部分である。本実施例
ではs io2膜9を絶縁膜として用い、ストライプ部
分12にのみ電極を形成したいわゆるSiO□ストライ
プ型の電流狭窄構造を採用している。
第2図に本実施例の主要部分のエネルギーバンド図を示
す。第1グレイデッドガイド層4はポテンシャル井戸層
20(n型あるいはノンドープAtX20Ga1−no
” %典型的にはX2o−0)とポテンシャル障壁層2
1’(n!あるいはノンドープAtx21G a 1−
X21 A 8 r X 20 (X 2□≦i、x2
.は膜厚方向でグレイデッドに変化)が交互に積み重な
った超格子構造となっている。ポテンシャル障壁層21
の厚さは電子のドブロイ波長以下((40A)に設定さ
れているためこの超格子の量子化準位はミニバンドを形
成しており電子は容易にポテンシャル障壁をトンネルで
通過することが出来石。又、ポテンシャル障壁層21の
At組成比X2□は活性層5に近づくKつれ小さくなる
様に変化している。−例としてポテンシャル井戸層20
及びポテンシャル障壁層21の厚さをそれぞれIOA、
IOAとしX2、の大きさを1から0.4まで変化させ
た場合にtよ第1グレイデッドガイド層4の等測的なA
t組成比は内部で0.5から0゜2まで変化しているこ
とになる。この様に本実施例の半導体レーザにおいては
ポテンシャル障壁層21のAt組成比X2□をグレイデ
ッドに変化させることによシ等価的にグレイデッドガイ
ド層を形成している。第2グレイプツト′ガイド層6も
同様にポテンシャル井戸層層22(P型あるいはn O
n d Op e AZX22 (r & 、−X22
A B s典型的VこはX2□=0)とポテンシャル
障壁層z3(Pff16るいはn Ond Op e
AZ X23 G h 5−X23As l X 22
< X 23≦1.X23は膜厚方向でグレイデッド
に変化)の周期構造となっている。
す。第1グレイデッドガイド層4はポテンシャル井戸層
20(n型あるいはノンドープAtX20Ga1−no
” %典型的にはX2o−0)とポテンシャル障壁層2
1’(n!あるいはノンドープAtx21G a 1−
X21 A 8 r X 20 (X 2□≦i、x2
.は膜厚方向でグレイデッドに変化)が交互に積み重な
った超格子構造となっている。ポテンシャル障壁層21
の厚さは電子のドブロイ波長以下((40A)に設定さ
れているためこの超格子の量子化準位はミニバンドを形
成しており電子は容易にポテンシャル障壁をトンネルで
通過することが出来石。又、ポテンシャル障壁層21の
At組成比X2□は活性層5に近づくKつれ小さくなる
様に変化している。−例としてポテンシャル井戸層20
及びポテンシャル障壁層21の厚さをそれぞれIOA、
IOAとしX2、の大きさを1から0.4まで変化させ
た場合にtよ第1グレイデッドガイド層4の等測的なA
t組成比は内部で0.5から0゜2まで変化しているこ
とになる。この様に本実施例の半導体レーザにおいては
ポテンシャル障壁層21のAt組成比X2□をグレイデ
ッドに変化させることによシ等価的にグレイデッドガイ
ド層を形成している。第2グレイプツト′ガイド層6も
同様にポテンシャル井戸層層22(P型あるいはn O
n d Op e AZX22 (r & 、−X22
A B s典型的VこはX2□=0)とポテンシャル
障壁層z3(Pff16るいはn Ond Op e
AZ X23 G h 5−X23As l X 22
< X 23≦1.X23は膜厚方向でグレイデッド
に変化)の周期構造となっている。
(発明の効果)
これらのAtGaAs/GaAs超格子は、結晶性特に
発光効率等が従来のランダムにAAとGa力監混ざりあ
ったAtGaAs混晶に比べて良好であることd!実験
的に確かめられている。従がって本発明の半導体レーザ
はこの様な発光効率の優れた超格子構造をグレイデッド
ガイド層に用いているため従来のAtGaA+s混晶を
用いたグレイデッドガイド層を有する半導体レーザに比
べよ9低閾値で発振することが可能となった。
発光効率等が従来のランダムにAAとGa力監混ざりあ
ったAtGaAs混晶に比べて良好であることd!実験
的に確かめられている。従がって本発明の半導体レーザ
はこの様な発光効率の優れた超格子構造をグレイデッド
ガイド層に用いているため従来のAtGaA+s混晶を
用いたグレイデッドガイド層を有する半導体レーザに比
べよ9低閾値で発振することが可能となった。
次に製造方法九ついて簡単に述べる。まず最初にn−G
aAg基板1上にバッファーJEi 2、n型クラッド
層3、第1グレイデッドガイド層4、活性層5、第2グ
レイデッドガイド層6、P型クラッド層7、キャップ層
8を順次結晶成長する。この結晶成長の際第1グレイデ
ッドガイド層4及び第2グレイデッドガイド層6の超格
子+1り造が形成される。結晶成長法ハMBE法、MO
−CVD法、H’r−VPg法等のいずれの方法を用い
ても良い。次に5in2膜9を形成しフォトエツチング
法等を用いてストライプ部分12のS Io 2膜を除
去する。次にP型電極10及びn型電極11を形成する
。最後に襞間等を用いてペレットに切出しヒートシンク
に融着及びリード線付けを行なって完成する。
aAg基板1上にバッファーJEi 2、n型クラッド
層3、第1グレイデッドガイド層4、活性層5、第2グ
レイデッドガイド層6、P型クラッド層7、キャップ層
8を順次結晶成長する。この結晶成長の際第1グレイデ
ッドガイド層4及び第2グレイデッドガイド層6の超格
子+1り造が形成される。結晶成長法ハMBE法、MO
−CVD法、H’r−VPg法等のいずれの方法を用い
ても良い。次に5in2膜9を形成しフォトエツチング
法等を用いてストライプ部分12のS Io 2膜を除
去する。次にP型電極10及びn型電極11を形成する
。最後に襞間等を用いてペレットに切出しヒートシンク
に融着及びリード線付けを行なって完成する。
本実施例においては、グレイデッドガイド層の超格子に
おいて禁制帯幅の小さい方の半導体としてGaAsを用
いたがこれに限らずAtGaAsを用いても良い。本実
施例ではグレイデッドガイド層の超格子のポテンシャル
井戸層及びポテンシャル障壁層の厚さは膜厚方向で一定
としたが、これに限らずこれらの厚さを膜厚方向で変化
させても良い。
おいて禁制帯幅の小さい方の半導体としてGaAsを用
いたがこれに限らずAtGaAsを用いても良い。本実
施例ではグレイデッドガイド層の超格子のポテンシャル
井戸層及びポテンシャル障壁層の厚さは膜厚方向で一定
としたが、これに限らずこれらの厚さを膜厚方向で変化
させても良い。
本実施例ではグレイデッドガイド層が膜厚方向で一様K
n型あるいはP型ドーピングあるいはnondopeと
したがこれに限らず超格子の一部分にのみドーピングす
る選択ドープされた超格子を用いても良い。又、本実施
例においては、電流狭窄構造としてSiO□ストライプ
構造を用いたがこれに限らずプレーナーストライプ構造
、リッヂウニイブガイド構造埋め込み構造等どの構造を
用いても本発明が適用出来ることは明らかである。本実
施例ではn型基板を用いたがこれと反対KP型基板を用
いて導電型を全て反対にした構造にしても良い。
n型あるいはP型ドーピングあるいはnondopeと
したがこれに限らず超格子の一部分にのみドーピングす
る選択ドープされた超格子を用いても良い。又、本実施
例においては、電流狭窄構造としてSiO□ストライプ
構造を用いたがこれに限らずプレーナーストライプ構造
、リッヂウニイブガイド構造埋め込み構造等どの構造を
用いても本発明が適用出来ることは明らかである。本実
施例ではn型基板を用いたがこれと反対KP型基板を用
いて導電型を全て反対にした構造にしても良い。
又、本実施例では、グレイデッドガイド層全部が超格子
構造となっていたが、低閾値実現に効果のある活性層近
傍のみに超格子構造を用いて活性層から遠い部分はAt
G a A s混晶罠よるグレイデッドガイド層を用い
ても良い。又、本実施例では活杓層が単層構造となっで
いたがこれに限らず多1(((^子井戸構造等の多層構
造となっていても良い。又、本実施例では利料としてA
tGaAs/GaAa系を用いたがこれに限らすI n
GaAtAs/I nP系、GaA/ff1b/GaS
b系、InGaAaP/InP系等他の材料においても
本発明が適用出来ることは明らかである。
構造となっていたが、低閾値実現に効果のある活性層近
傍のみに超格子構造を用いて活性層から遠い部分はAt
G a A s混晶罠よるグレイデッドガイド層を用い
ても良い。又、本実施例では活杓層が単層構造となっで
いたがこれに限らず多1(((^子井戸構造等の多層構
造となっていても良い。又、本実施例では利料としてA
tGaAs/GaAa系を用いたがこれに限らすI n
GaAtAs/I nP系、GaA/ff1b/GaS
b系、InGaAaP/InP系等他の材料においても
本発明が適用出来ることは明らかである。
第1図は木兄9Iの一実施βIJの断1fUj図である
。 第2図は本発明の一実施例の主要t11(分のエネルギ
ーバンド図である。 図中、1はn −GaAs基板、2はバッファ一層、3
はn型クラッド層、4は第1グレイデンじガイド層、5
は活性層、6は第2グレイデッドガイド層、7はP型ク
ラッド層、8はキャップ層、9はS+ Oz膜、10は
P型電極、11は口型:丸棒、12はストライプ部分、
20はポテンシャル井戸層、21はポテンシャル障壁層
、22はポテンシャル井戸層、23はポテンシャル障壁
層である。 第)図 !?
。 第2図は本発明の一実施例の主要t11(分のエネルギ
ーバンド図である。 図中、1はn −GaAs基板、2はバッファ一層、3
はn型クラッド層、4は第1グレイデンじガイド層、5
は活性層、6は第2グレイデッドガイド層、7はP型ク
ラッド層、8はキャップ層、9はS+ Oz膜、10は
P型電極、11は口型:丸棒、12はストライプ部分、
20はポテンシャル井戸層、21はポテンシャル障壁層
、22はポテンシャル井戸層、23はポテンシャル障壁
層である。 第)図 !?
Claims (1)
- 活性層とこの活性層を上下にはさむこのグレイデッドガ
イド層を少なくとも具備jる多層構造を備え、これらグ
レイデッドガイド層が、ボテンシャル井戸とポテンシャ
ル障壁が交互に積み重なった超格子構造を有し、前記ポ
テンシャル障壁の高さが前記活性層から遠ざかるにつれ
て大きくなっていることを特電とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP164384A JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP164384A JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60145686A true JPS60145686A (ja) | 1985-08-01 |
JPH0546115B2 JPH0546115B2 (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=11507199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP164384A Granted JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60145686A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61154191A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ素子 |
US4750183A (en) * | 1986-02-19 | 1988-06-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
EP0289308A2 (en) * | 1987-04-28 | 1988-11-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
JPH0334591A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子井戸半導体レーザ素子 |
US4999844A (en) * | 1988-04-15 | 1991-03-12 | Omron Tateisi Electronics Co. | Semiconductor quantum well laser |
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