JPS60145687A - 半導体レ−ザ− - Google Patents

半導体レ−ザ−

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JPS60145687A
JPS60145687A JP164484A JP164484A JPS60145687A JP S60145687 A JPS60145687 A JP S60145687A JP 164484 A JP164484 A JP 164484A JP 164484 A JP164484 A JP 164484A JP S60145687 A JPS60145687 A JP S60145687A
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JP
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semiconductor
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graded
layers
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Mitsunori Sugimoto
杉本　満則
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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    • 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
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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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザー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コン７アイメントヘテロスト
ラクチャ（Ｇｒａｄｅｄ　−ＩｎｄｅｘＷａｖｅｇｕｉ
ｄｅ　５ｅｐａｒａｔｅ　−Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ　
Ｈｅｔｅ−ｒｏｓｔｒｕｃｔｏｒｅ　（ＧＲＩＮ　−８
ＣＨ）　）　構造半導体レーザー（文献アブライドフィ
ジックスレターズ誌（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔ
ｔ、　、　ｖｏｌ　４０　、　Ｎｎ３．　ｐ２１７゜１
９８２）　）の改良に関する。
（従来技術とその問題点） 従来のＧＲＩＮ−８ＣＨ構造半導体レーザーにおいては
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、２乗分布
で／ト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シ、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構造の半導体レーザーは数百Ａ／
ｃｄ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室温のＰＬ強
度等で観測するとまだ不充分であった。このためこの種
の半導体レーザーの閾値竜流密贋はまだ充分低くなく改
善の必要があった。
（発明の目的） 本発明の目的は、現在の０ＲＩＮ−８ＣＨ構造半導体レ
ーザーよシもさらに低い閾値電流密度で発振する良好な
半導体ｔノーザーを提供することにある。
（発明の構成） 本発明の半導体レーザーは、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備え
、これらグレイデッドガイド層が第１半導体と第２牛導
体とを交互に積層されて少なくとも活性層近傍は超格子
構造になっており、前記第１半導体に比し前記第２半導
体の禁制帯幅が大きく、少なくとも前記第１半導体の厚
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
構成になっている。
（実施例と発明の効果） 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、１は
ｎ　−ＧａＡｓ基板、２はバッファ一層（ｎ−ＧａＡｓ
　）　、３はｎ型クラッド層（ｎ　−ＡＪ　Ｇａ１−Ｘ
ｘ３　ａ Ａｓ　、　０．３≦Ｘ、＜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３００〜５０００
　Ａ）、５は活性層（ＡＡｔｘ（）ａ、＝ｘ５　Ａｓ　
、’Ｘ、、　＜　Ｘ３　、厚さ≦５００Ａ）、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３０
０〜５０００Ａ　）　、７はｐ型クラッド層（ｐ　−Ａ
ＪｘＧａｐ−ｘ、Ａｓ　、　０．３≦Ｘ７） ＜１．ｘ、＞ｘｓ）、８はキャップ層（Ｐ＋ＧａＡｓ　
）９は８ｉ０．膜、１０はｐ型電極、１１はｎ型電極、
１２はストライプ部分である。本実施例では、Ｓｉｎ、
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５ｉｎ２ストライプ型の電流挾窄構
造をとっている。
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
（第１半導体層）２０（ｎ型あるいはノンドープＡＩＩ
ｘ２゜Ｇａ１−、、Ａｓ　、厚さが活性層に近づくにつ
れ大きくなる）とポテンシャル障壁層（第２半導体層）
２１（ｎ型あるいはノンドープｋｌ　ｘ２１Ｇａ　１−
Ｘ　、、１Ａｓ、１ｘ、ｏ＜ｘ、、≦１、厚さく４０Ａ
）が交互に積層し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に設定
されているため、この超格子の量子化準位はミニノ（ラ
ドを形成しておシミ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る。又、ポテンシャル井戸層
２１の厚さは活性層５に近づくにつれて大きくなる様に
変化している。−例として、Ｘ！１＝１の場合には第１
グレイデッドガイド層４はＧａＡｓ　／　ＡｌＡｓの超
格子となシ、ポテンシャル障壁層２１の厚みをｌ０Ａ一
定、ポテンシャル井戸層２１の厚みをＩＯＡから４ＯＡ
まで膜厚方向でグレイデッドに変化している場合には、
第１グレイデッドガイド層４の等価的なＡ１組成比が内
部にてＸ　＝　Ｏ，、２から０．５まで変化することに
なる。この様に本実施例の半導体レーザーにおいてはポ
テンシャル井戸層２０の厚みをグレイデッドに変化させ
ることにより等価的にグレイデッドガイド層を形成して
いる。第２グレイデッドガイド層６も同様にポテンシャ
ル井戸層２２（Ｐ型あるいはｎｏｎｄｏｐｅ　ＡＪｘ！
、　Ｑａｌ−ｘ２．Ａｓ　％厚さが活性層に近づくにつ
れて大きくなる）とポテンシャル障壁層２３（ｐ型ある
いはｎ　ｏ　ｎ　’　ｏ　ｐ　ｅ　ＡＪ　Ｘ　！ａ　Ｇ
ａＩ−ｙｇ　ｚｓ　ＡＳｓＸ２．　＜　Ｘ２．≦１、厚
さく４ＯＡ）の周期構造になっている。
これらのＡＪＧａＡｙ’ＧａＡｓ超格子は、結晶性特に
発光効率等が従来のランダムにＡｌとＧａが混ざシあっ
たＡｌ１０ａＡｓ混晶に比べて良好であることが実験的
に確かめられている。従がって本発明の半導体レーザー
はこの様に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ＡｌＧａＡｓ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ーに比
べより低閾値で発振することが可能となった。
次に製造方法について説明する。まず最初にｎ−ＧａＡ
ｓ基板１上にバッファ一層２．ｎ型クラッド層３．第１
グレイデツドガイド層４．活性層５゜第２グレイデツド
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及び第２グレイデッ
ド層の超格子構造を形成する。結晶成長後Ｓｉｎ、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８１０２膜を除去する。次にρ型電極１０、ｎ型
電極１１を形成する。最後に、襞間等を用いてペレット
に切シ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。
本実施例ではグレイデッドガイド層に膜厚方向に一様に
ｎ型あるいはｐ型ドーピングあるいはノンドープとしだ
がこれに限らず超格子の一部分のみにドーピングする選
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、電流挾亨構造として８ｉ０２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ブ構造、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にｐ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の超格子のポテンシャル障
壁層の厚みをほぼ一定としだがこれに限らずポテンシャ
ル障壁層・（第２半導体層、）・の厚みも電子ドブロイ
波長以下の条件のもとで、膜厚方向で変化しても良い。
又、本実施例において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庇 い部分はＡＪＧａＡｓ　ｉｔ＆晶によるグレイデッドガ
イド層を用いても良い。又、本実施例では活性層が単層
構造となっていたがこれに限らず多１（量子井戸構造等
の多層構造となっていても良い。又、本実施例では材料
として、ＡｌＧａＡｓ　／　ＧａＡｓ系を用いたがこれ
に限らずＩｎＧａＡ、ＪＡｓ　／　ＩｎＰ系、　ＧａＡ
ＪＳｂ／　Ｇａｒｂ系、ＩｎＧａＡｓＰ　／　ＩｎＰ系
等他の材料においても本発明を適用出来ることは明らか
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の断面図である。第２図は、
本発明の一実施例の上狭部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グレイデッドガイド層、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ＳｔＯ，膜、１０はｐ
型電極、１１はｎ型電極、■２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、２
２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　１　図 １？

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 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
    ガイド層と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第１半導体と第２半導体とを交
    互に積層されて少なくとも活性層近傍は超格子構造にな
    っておシ、前記第１半導体に比し前記第２半導体の禁制
    帯幅が大きく、少なくとも前記第１半導体の厚さが前記
    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
    徴とする半導体レーザー。
JP164484A 1984-01-09 1984-01-09 半導体レ−ザ− Pending JPS60145687A (ja)

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