JPS60210892A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS60210892A JPS60210892A JP6711184A JP6711184A JPS60210892A JP S60210892 A JPS60210892 A JP S60210892A JP 6711184 A JP6711184 A JP 6711184A JP 6711184 A JP6711184 A JP 6711184A JP S60210892 A JPS60210892 A JP S60210892A
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- Japan
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- layer
- conductivity type
- impurity
- superlattice structure
- semiconductor
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
（技術分野）
本発明は、発振モードの制御に有効な構造を有する半導
体レーザに関する。
体レーザに関する。
（従来技術）
半導体レーザは、光通信や光情報処理用の光源として多
く使用される。このような用途の半導体レーザは、パル
スまたは直流電流で駆動した場合に、その電流の大小に
よらず安定な基本横モードで発振することが要求される
。基本横モードを安定に得るための構造としては、活性
層に平行な方向、即ち横方向につくりっけの屈折率差を
形成する方式が一般的である。このように横方向につく
りっけの屈折率差が形成しである通常の電極ストライプ
型ダブルへテロ接合レーザとして、活性層と、この活性
層に隣接しておりこの活性層よシ禁制帯幅が大きく屈折
率が小さい光ガイド層とか、らなる光導波路を設け、か
つこの光ガイド層がストライプ電極の中央直下では厚く
中央から遠い部分では薄い平凸状断面を有するように形
成しである埋め込みリプ導波録（Ｂｕｒｉｅｄ Ｒｉｂ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ。
く使用される。このような用途の半導体レーザは、パル
スまたは直流電流で駆動した場合に、その電流の大小に
よらず安定な基本横モードで発振することが要求される
。基本横モードを安定に得るための構造としては、活性
層に平行な方向、即ち横方向につくりっけの屈折率差を
形成する方式が一般的である。このように横方向につく
りっけの屈折率差が形成しである通常の電極ストライプ
型ダブルへテロ接合レーザとして、活性層と、この活性
層に隣接しておりこの活性層よシ禁制帯幅が大きく屈折
率が小さい光ガイド層とか、らなる光導波路を設け、か
つこの光ガイド層がストライプ電極の中央直下では厚く
中央から遠い部分では薄い平凸状断面を有するように形
成しである埋め込みリプ導波録（Ｂｕｒｉｅｄ Ｒｉｂ
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ。
以下ＢＲＷと略す）レーザが提案されている〔第４１回
応用物理学会学術講演会、１９８０年（昭和５５年）秋
季、講演予稿集１５５頁、［１，５ミクロン帯埋め込み
リプ導波路（ＢＲＷ）レーザ（Ｉ）α月（１７ａ −Ｑ
−１，２）参照］。
応用物理学会学術講演会、１９８０年（昭和５５年）秋
季、講演予稿集１５５頁、［１，５ミクロン帯埋め込み
リプ導波路（ＢＲＷ）レーザ（Ｉ）α月（１７ａ −Ｑ
−１，２）参照］。
第１図は従来のＢＲＷレーザの概略構造を示す断面図で
ある。このＢＲＷレーザは、第１導電型の半導体基板１
上に第１導電型のクラッド層２、このクラッド層２よシ
禁制帯幅が狭く屈折率の大きい活性層３、この活性層３
とクラッド層２の中間の禁制帯幅及び屈折率をそれぞれ
有する第２導電型の光ガイドｒＷＩ４、この光ガイド層
４よシ禁制帯幅が広く、屈折率の小さい第２導電型のク
ラッド層５、そして光ガイド層４よ）禁制帯幅が広く、
屈折率の小さい第１導電型の埋め込み層６が順次エピタ
キシャル成長されている。更に埋め込み層６０表面から
クラッド層５ヘキヤリアを注入するための第２導電型不
純物拡散領域１０を有している。
ある。このＢＲＷレーザは、第１導電型の半導体基板１
上に第１導電型のクラッド層２、このクラッド層２よシ
禁制帯幅が狭く屈折率の大きい活性層３、この活性層３
とクラッド層２の中間の禁制帯幅及び屈折率をそれぞれ
有する第２導電型の光ガイドｒＷＩ４、この光ガイド層
４よシ禁制帯幅が広く、屈折率の小さい第２導電型のク
ラッド層５、そして光ガイド層４よ）禁制帯幅が広く、
屈折率の小さい第１導電型の埋め込み層６が順次エピタ
キシャル成長されている。更に埋め込み層６０表面から
クラッド層５ヘキヤリアを注入するための第２導電型不
純物拡散領域１０を有している。
光ガイド層４とクラッド層５とは選択的エツチングによ
シストライプ状のメサ形に形成され、これらが再度エピ
タキシャル成長によシ導電型の異なる埋め込み層６で覆
われた構造となっている。
シストライプ状のメサ形に形成され、これらが再度エピ
タキシャル成長によシ導電型の異なる埋め込み層６で覆
われた構造となっている。
光ガイド層４は、平凸状の断面を有しておシ、層厚が厚
い中央の凸部では薄い端部に比し活性層３からの光のし
み出しル・が多い。このため凸部は実効的に屈折率が端
部よル大きくなっておシ、横方向につく）りけの屈折率
差が形成されている。従って凸部の幅を数ミクロンとす
れば、安定な基本横モードで発振する。一方、注入され
るキャリアは、光ガイド層４と埋め込み層６との界面が
逆接合になっているから、光ガイド層４とクラッド層５
との界面にしか流れず、凸部の幅に制限される。
い中央の凸部では薄い端部に比し活性層３からの光のし
み出しル・が多い。このため凸部は実効的に屈折率が端
部よル大きくなっておシ、横方向につく）りけの屈折率
差が形成されている。従って凸部の幅を数ミクロンとす
れば、安定な基本横モードで発振する。一方、注入され
るキャリアは、光ガイド層４と埋め込み層６との界面が
逆接合になっているから、光ガイド層４とクラッド層５
との界面にしか流れず、凸部の幅に制限される。
この結果発振に寄与しない無効電流は少なく、低い閾値
電流で発振し、低電流で動作する。
電流で発振し、低電流で動作する。
（従来技術の問題）
しかしながら、この従来のＢＲＷレーザは以下に述べる
ように製造法の問題点から発する欠点を有している。前
述したように、このＢＲＷレーザの製造方法は、主とし
て２回のエピタキシャル成長工程と選択エツチング工程
から成る複雑なものである。エピタキシャル成長工程の
うち埋め込み層６を成長する２回目のものは、成長表面
が平坦にｋる性質を持つ液相エピタキシャル法によるの
が通常である。ところが、液相エピタキシャル法では、
基板結晶を高温の水素ガス中に数時間曝らして置くから
、この間にメサの側面等から成分元素が解離してしまい
、エピタキシャル成長後の結晶に多数の欠陥が導入され
てしまうことが多い。
ように製造法の問題点から発する欠点を有している。前
述したように、このＢＲＷレーザの製造方法は、主とし
て２回のエピタキシャル成長工程と選択エツチング工程
から成る複雑なものである。エピタキシャル成長工程の
うち埋め込み層６を成長する２回目のものは、成長表面
が平坦にｋる性質を持つ液相エピタキシャル法によるの
が通常である。ところが、液相エピタキシャル法では、
基板結晶を高温の水素ガス中に数時間曝らして置くから
、この間にメサの側面等から成分元素が解離してしまい
、エピタキシャル成長後の結晶に多数の欠陥が導入され
てしまうことが多い。
このように結晶性が損なわれてしまうと、半導体レーザ
としては、信頼性が劣シ、動作寿命も短くなる。以上の
ように、従来のＢＲＷレーザは、製造工程が複雑でしか
も高品質の結晶を得ることが難しく、従って良い歩留シ
を得るヒともできない欠点を有している。
としては、信頼性が劣シ、動作寿命も短くなる。以上の
ように、従来のＢＲＷレーザは、製造工程が複雑でしか
も高品質の結晶を得ることが難しく、従って良い歩留シ
を得るヒともできない欠点を有している。
（発明の目的）
本発明の目的は、製造方法が簡単で信頼性及び歩留りが
高く、基本横モードが安定化された発振閾値電流の低い
半導体レーザの提供にある。
高く、基本横モードが安定化された発振閾値電流の低い
半導体レーザの提供にある。
（発明の構成）
本発明の半導体レーザの構成は、活性層よシも禁制帯幅
が大きく屈折率が小さい互いに導電型の異なる２つの半
導体層で活性層が挾み込んであり。
が大きく屈折率が小さい互いに導電型の異なる２つの半
導体層で活性層が挾み込んであり。
これら半導体層のうち少くとも１方は互いに禁制帯幅が
異なる少くとも２種の半導体結晶が交互に規則正しく積
層された超格子構造を有し、更にこの超格子構造を有す
る半導体層に近い側の表面から不純物がレーザ反射鏡に
直交する方向に延在するストライプ状の領域を除いてこ
の超格子構造に達する深さまで導入してあシ、超格子構
造を有する半導体層のうちの不純物が導入された部分は
導入されない部分よシ禁制帯幅が大きく屈折率が小さい
合金混晶を形成していることが特徴である。
異なる少くとも２種の半導体結晶が交互に規則正しく積
層された超格子構造を有し、更にこの超格子構造を有す
る半導体層に近い側の表面から不純物がレーザ反射鏡に
直交する方向に延在するストライプ状の領域を除いてこ
の超格子構造に達する深さまで導入してあシ、超格子構
造を有する半導体層のうちの不純物が導入された部分は
導入されない部分よシ禁制帯幅が大きく屈折率が小さい
合金混晶を形成していることが特徴である。
（実施例）
以下に実施例を挙げ本発明の詳細な説明する。
第２図は１本発明の一実施例の概略を示す断面図である
。第２図においては、１は第１導電型の半導体基板、２
は第１導電型のクラッド層、３は活性層、４は超格子構
造を有する第２導電屋の光ガイド層、５は第２導電型の
り長ツド層、１１は第２導電型のコンタクト層、７は電
流狭 用の絶縁膜、８は第２導電型電極、９は第１導電
型電極である。また、４０．５０．１１０は、それぞれ
光ガイド層４．クラッド層５．コンタクト層１１に第１
導電型の不純物を拡散、又はイオン注入により導入した
不純物導入域で、その導電型は３つとも第１導電型に変
換されている。
。第２図においては、１は第１導電型の半導体基板、２
は第１導電型のクラッド層、３は活性層、４は超格子構
造を有する第２導電屋の光ガイド層、５は第２導電型の
り長ツド層、１１は第２導電型のコンタクト層、７は電
流狭 用の絶縁膜、８は第２導電型電極、９は第１導電
型電極である。また、４０．５０．１１０は、それぞれ
光ガイド層４．クラッド層５．コンタクト層１１に第１
導電型の不純物を拡散、又はイオン注入により導入した
不純物導入域で、その導電型は３つとも第１導電型に変
換されている。
各層の禁制帯幅は次の如くである。活性層３が最も狭く
、次いで光ガイド層４．り２ラド層５の順で広い。不純
物導入域４０は、光ガイド層４よりは広くクラッド層５
及び不純物導入域５０よシ狭い。また、不純物導入域５
０は、クラッド層５以下である。コンタクト層１１は、
第２導電型電極８とのオーミック接触を容易にするため
に設けられており、禁制帯幅は、クラッド層５よシ狭く
、ま九不純物導入域１１０はコンタクト層１１とほぼ等
しい禁制帯幅構造になっている。各層の屈折率は、以上
述〜べた禁制帯幅とは反対の大小関係を右し、例えば、
「活性層３が最も大きく」というように「狭く」を「大
きく」、 「広く」を「小さく」と読み換えた構造にな
っている。
、次いで光ガイド層４．り２ラド層５の順で広い。不純
物導入域４０は、光ガイド層４よりは広くクラッド層５
及び不純物導入域５０よシ狭い。また、不純物導入域５
０は、クラッド層５以下である。コンタクト層１１は、
第２導電型電極８とのオーミック接触を容易にするため
に設けられており、禁制帯幅は、クラッド層５よシ狭く
、ま九不純物導入域１１０はコンタクト層１１とほぼ等
しい禁制帯幅構造になっている。各層の屈折率は、以上
述〜べた禁制帯幅とは反対の大小関係を右し、例えば、
「活性層３が最も大きく」というように「狭く」を「大
きく」、 「広く」を「小さく」と読み換えた構造にな
っている。
光ガイド層４は、禁制帯幅が小さい井戸層と、よシ大き
いバリア層が一定の周期で交互に積層された超格子構造
を有している。井戸１−は量子サイズ効果が生じる程度
に、換言すればこの井戸層中に電子、或は正孔が局在す
る程度に薄く、この結果量子準位が発生している。従っ
て、前述した光ガイド層４の禁制帯幅とは井戸層中の電
子と正孔の基底量子準位間のエネルギー差という意味で
あシ、井戸層とバリア層の組成を変化させなければ井戸
層厚のみＫよって決定される。
いバリア層が一定の周期で交互に積層された超格子構造
を有している。井戸１−は量子サイズ効果が生じる程度
に、換言すればこの井戸層中に電子、或は正孔が局在す
る程度に薄く、この結果量子準位が発生している。従っ
て、前述した光ガイド層４の禁制帯幅とは井戸層中の電
子と正孔の基底量子準位間のエネルギー差という意味で
あシ、井戸層とバリア層の組成を変化させなければ井戸
層厚のみＫよって決定される。
ところで、光ガイド層４へ不純物を導入した不純物導入
域４０においては井戸層を構成する元素とバリア層を構
成する元素が互いに拡散しその結果超格子構造がくずれ
て全体として均一な合金混晶に変化している。この合金
混晶は、元の超格子構造の有する平均的な組成と同じ組
成を有し、当然同じ禁制帯幅及び屈折率を有す。一方、
このような超格子構造の屈折率は、バリア層厚が充分小
さく隣接する井戸層間で電子及び正孔の相互作用が小さ
い場合には、この超格子構造がくずれてできる合金混晶
の屈折率よシも大きい。それ故、不純物導入域４０の混
晶組成、即ち光ガイド層４の有する超格子構造の平均的
な組成をクラッド層５及び不純物導入域５０と同じにな
るようにすることによシ、第１図に図示した従来のＢＲ
Ｗレーザとほぼ同等の構造が実現される。従って、第１
導電型電極９と第２導電型電極８０間に順方向に電流を
印加すれば、従来のＢＲＷレーザと同様の原理によシ、
基本横モードが安定でかつ低い閾値電流で発振する。
域４０においては井戸層を構成する元素とバリア層を構
成する元素が互いに拡散しその結果超格子構造がくずれ
て全体として均一な合金混晶に変化している。この合金
混晶は、元の超格子構造の有する平均的な組成と同じ組
成を有し、当然同じ禁制帯幅及び屈折率を有す。一方、
このような超格子構造の屈折率は、バリア層厚が充分小
さく隣接する井戸層間で電子及び正孔の相互作用が小さ
い場合には、この超格子構造がくずれてできる合金混晶
の屈折率よシも大きい。それ故、不純物導入域４０の混
晶組成、即ち光ガイド層４の有する超格子構造の平均的
な組成をクラッド層５及び不純物導入域５０と同じにな
るようにすることによシ、第１図に図示した従来のＢＲ
Ｗレーザとほぼ同等の構造が実現される。従って、第１
導電型電極９と第２導電型電極８０間に順方向に電流を
印加すれば、従来のＢＲＷレーザと同様の原理によシ、
基本横モードが安定でかつ低い閾値電流で発振する。
本発明の特徴をよシ良く説明するために以下に本実施例
の製造方法の概略を述べる。第３図（ａ）〜（ｄ）は本
実施例の製造工程における中間製品を示す断面図である
。先ず、本図（ａ）に示す第１導電型の半導体基板１上
に、第１導電型のクラッド層２゜活性層３、井戸層とバ
リア層から成る超格子構造を有する第２導電型の光ガイ
ド層４、第２導電型のクラッド層５％第２導電型のコン
タクト層１１を順次エピタキシャル成長させて第３図（
ｂ）に示す半導体層を形成する。次に、コンタクト層１
１の表面に選択的に不純物導入を阻止するマスク１２を
ストライプ状に形成後、コンタクト層１１の表面から拡
散またはイオン注入によ〕不純物を導入する。不純物の
濃度及び深さは、光ガイド層４中に達し、かつこの不純
物が導入された不純物導入域４０においては超格子構造
が消滅し合金混晶となるように制御する。この不純物導
入工程によシ、不純物導入領域４０．５０及び１１０が
第３図（Ｃ）に示す如くに形成される。次に、マスク１
２を除去後、コンタクト層１１０表面に電流狭窄用の絶
縁膜７を付着し、不純物が導入されていないストライプ
状領域の部分に窓を開けてコンタクト層１１を露出させ
る。この上に第２導電型電極８を付着し、さらに半導体
基板１０表面に第１導電型電極９ｔ−付着する。こうし
てできたウェハーを、第２導電型電極８のストライプ方
向に垂直にレーザ反射鏡が形成されるように分割して、
第３図（ｄ）に示す実施例が製作される。
の製造方法の概略を述べる。第３図（ａ）〜（ｄ）は本
実施例の製造工程における中間製品を示す断面図である
。先ず、本図（ａ）に示す第１導電型の半導体基板１上
に、第１導電型のクラッド層２゜活性層３、井戸層とバ
リア層から成る超格子構造を有する第２導電型の光ガイ
ド層４、第２導電型のクラッド層５％第２導電型のコン
タクト層１１を順次エピタキシャル成長させて第３図（
ｂ）に示す半導体層を形成する。次に、コンタクト層１
１の表面に選択的に不純物導入を阻止するマスク１２を
ストライプ状に形成後、コンタクト層１１の表面から拡
散またはイオン注入によ〕不純物を導入する。不純物の
濃度及び深さは、光ガイド層４中に達し、かつこの不純
物が導入された不純物導入域４０においては超格子構造
が消滅し合金混晶となるように制御する。この不純物導
入工程によシ、不純物導入領域４０．５０及び１１０が
第３図（Ｃ）に示す如くに形成される。次に、マスク１
２を除去後、コンタクト層１１０表面に電流狭窄用の絶
縁膜７を付着し、不純物が導入されていないストライプ
状領域の部分に窓を開けてコンタクト層１１を露出させ
る。この上に第２導電型電極８を付着し、さらに半導体
基板１０表面に第１導電型電極９ｔ−付着する。こうし
てできたウェハーを、第２導電型電極８のストライプ方
向に垂直にレーザ反射鏡が形成されるように分割して、
第３図（ｄ）に示す実施例が製作される。
以上に詳しく述べたように、本実施例は、光ガイド層４
に超格子構造を採用し、不純物の導入によりこの超格子
構造が混ざって合金混晶となシ禁制帯幅及び屈折率が変
化することを利用してＢＲＷレーザを実現したものであ
る。その製造には、上述のように１回のエピタキシャル
成長工程しか含まないから、２回のエビタキシャル工程
を含む従来のＢＲＷレーザよシ製造工程が簡略であシ、
２回目のエビタキシャル工程において結晶性が損われる
従来の欠点が除去され、信頼性に優れ、製造歩留りもよ
い。
に超格子構造を採用し、不純物の導入によりこの超格子
構造が混ざって合金混晶となシ禁制帯幅及び屈折率が変
化することを利用してＢＲＷレーザを実現したものであ
る。その製造には、上述のように１回のエピタキシャル
成長工程しか含まないから、２回のエビタキシャル工程
を含む従来のＢＲＷレーザよシ製造工程が簡略であシ、
２回目のエビタキシャル工程において結晶性が損われる
従来の欠点が除去され、信頼性に優れ、製造歩留りもよ
い。
ＢＲＷレーザにおいては、光ガイド層４の凸部の幅と高
さが横方向につくりつけられる屈折率差を決定する重要
な因子である。従来のＢＲＷレーザでは選択エツチング
工程によシ凸部の幅と高さが決められるが、この従来方
式だとエツチング条件を整えたり、被エツチング結晶の
表面を清浄化する化学的処理等の工程が必要で繁雑であ
る。これに対し本実施例では、不純物拡散、或はイオン
注入の％ｆ’Ｆにより光ガイド層４の凸部の形状が決定
されるので、製造工程が単純で量産向きである。
さが横方向につくりつけられる屈折率差を決定する重要
な因子である。従来のＢＲＷレーザでは選択エツチング
工程によシ凸部の幅と高さが決められるが、この従来方
式だとエツチング条件を整えたり、被エツチング結晶の
表面を清浄化する化学的処理等の工程が必要で繁雑であ
る。これに対し本実施例では、不純物拡散、或はイオン
注入の％ｆ’Ｆにより光ガイド層４の凸部の形状が決定
されるので、製造工程が単純で量産向きである。
更に、本実施例のように光ガイド層４として超格子構造
を用いる場合と従来のように合金混晶を用いる場合とを
比較すると、同じ禁制帯幅を持っていても超格子構造の
方が屈折率が小さい。このことは１本実施例では、所望
の横方向屈折率差を得るのに必要な凸部の高さが大きく
なることを意味し、換言すればそれだけ不純物導入の深
さの制御性が厳しくなくて済むことになる。この面から
も、本実施例は、信頼性及び歩留シが高い。
を用いる場合と従来のように合金混晶を用いる場合とを
比較すると、同じ禁制帯幅を持っていても超格子構造の
方が屈折率が小さい。このことは１本実施例では、所望
の横方向屈折率差を得るのに必要な凸部の高さが大きく
なることを意味し、換言すればそれだけ不純物導入の深
さの制御性が厳しくなくて済むことになる。この面から
も、本実施例は、信頼性及び歩留シが高い。
以上のように、本実施例は、簡略な方法で歩留シ高く製
造でき、信頼性の高いＢＲＷレーザである。
造でき、信頼性の高いＢＲＷレーザである。
（具体例）
次に、第１図実施例の組成や構造をよシ具体化した一例
を挙げ５本発明を一層詳しく説明する。
を挙げ５本発明を一層詳しく説明する。
この具体例は、半導体基板ｌとして、（１００）面を主
面とするＰ型ＧａＡｓ基板１を用いた例である。そして
、第１導電型クラッド層２はＰ厘Ａ４０、５ Ｇ ａ
Ｏ，５Ａ ８ （厚さ１．５μｍ）、活性層３はＧａＡ
ｓ（アンドープ、厚さｏ、１μｍ）、第２導電型の光ガ
イド層４はｎｍの５０人のＧａＡｓ井戸層と５０人のＡ
７Ａｓバリア層が交互に５０周期積層した超格子構造（
厚さ０．５μｍ）、第２導電型クラッド層５はｎ型Ａ
４３０．５ Ｇ ａ ０．５ Ａ ｓ （厚さ１．５μ
ｍ）、第２導電型コンタクト層１１はｎ型ＧａＡｓ （
厚さ１，０μｍ）であシ、それぞれ分子線エピタキシー
法で成長しである。不純物導入域にはＺｎを１０ｔｏＣ
ｍ−ｓの濃度で拡散してＰ型とし、光ガイド層４の凸部
の幅を２μｍ１段差を０．３μｍとした。光ガイド層４
＆’ｉ、量子サイズ効果のため１．５８２ｅＶの禁制帯
幅を有する。これは合金混晶ではＡ−６０，１３ＧａＯ
，８７Ａｓに相当する。屈折率は、この半導体レーザの
発振波長に対し約３．３８である。ＧａＡｓ活性層３の
屈折率は約３．６０．Ａｌ１、５ Ｇ ａ Ｏ，５Ａ
ｓクラッド層２．５，５０の屈折率は約３，２８であり
、光ガイド層４の不純物導入域４０はＰ型Ａ−ｇＯ，５
ＧａＯ，５Ａｓ合金混晶になるので禁制帯幅、屈折率と
もクラッド層２，５゜５０とほぼ同じ値を有する。因み
に％ Ａ−ｇ Ｏ，ｌ ３ＧａＯ，８７Ａｓ合金混晶の
屈折率は約３．５０であるが、本実施例の場合は、光ガ
イド層４の凸部の段差が０．３μｍと比較的大きくても
横方向屈折率差はｌＸｌ０”と比較的小さく、注入電流
の大きい高出力動作時でも基本横モード発振が可能であ
る。
面とするＰ型ＧａＡｓ基板１を用いた例である。そして
、第１導電型クラッド層２はＰ厘Ａ４０、５ Ｇ ａ
Ｏ，５Ａ ８ （厚さ１．５μｍ）、活性層３はＧａＡ
ｓ（アンドープ、厚さｏ、１μｍ）、第２導電型の光ガ
イド層４はｎｍの５０人のＧａＡｓ井戸層と５０人のＡ
７Ａｓバリア層が交互に５０周期積層した超格子構造（
厚さ０．５μｍ）、第２導電型クラッド層５はｎ型Ａ
４３０．５ Ｇ ａ ０．５ Ａ ｓ （厚さ１．５μ
ｍ）、第２導電型コンタクト層１１はｎ型ＧａＡｓ （
厚さ１，０μｍ）であシ、それぞれ分子線エピタキシー
法で成長しである。不純物導入域にはＺｎを１０ｔｏＣ
ｍ−ｓの濃度で拡散してＰ型とし、光ガイド層４の凸部
の幅を２μｍ１段差を０．３μｍとした。光ガイド層４
＆’ｉ、量子サイズ効果のため１．５８２ｅＶの禁制帯
幅を有する。これは合金混晶ではＡ−６０，１３ＧａＯ
，８７Ａｓに相当する。屈折率は、この半導体レーザの
発振波長に対し約３．３８である。ＧａＡｓ活性層３の
屈折率は約３．６０．Ａｌ１、５ Ｇ ａ Ｏ，５Ａ
ｓクラッド層２．５，５０の屈折率は約３，２８であり
、光ガイド層４の不純物導入域４０はＰ型Ａ−ｇＯ，５
ＧａＯ，５Ａｓ合金混晶になるので禁制帯幅、屈折率と
もクラッド層２，５゜５０とほぼ同じ値を有する。因み
に％ Ａ−ｇ Ｏ，ｌ ３ＧａＯ，８７Ａｓ合金混晶の
屈折率は約３．５０であるが、本実施例の場合は、光ガ
イド層４の凸部の段差が０．３μｍと比較的大きくても
横方向屈折率差はｌＸｌ０”と比較的小さく、注入電流
の大きい高出力動作時でも基本横モード発振が可能であ
る。
ところで、以上の具体例ではＰ型ＧａＡｓ基板１を用い
たが、これをｎ型として以下全ての層、電極の導電型を
入れ換えても本発明の構成を満す。
たが、これをｎ型として以下全ての層、電極の導電型を
入れ換えても本発明の構成を満す。
また不純物として第１導電型の例を挙げたが、これが第
２導電型であっても、即ち、基板がＰ型ＧａＡｓならｎ
型のＳｔをイオン注入した、或いは基板がｎ型ならＺｎ
を拡散したような場合であっても横方向屈折率差を形成
することができる。ただし、この場合は従来のＢＲＷレ
ーザにも見られた電流狭窄の作用が弱くなるので、ｓｔ
ｏｗ又は８ｉｓＮ４等の絶縁膜７を用いて無効電流を充
分束くする必要がある。
２導電型であっても、即ち、基板がＰ型ＧａＡｓならｎ
型のＳｔをイオン注入した、或いは基板がｎ型ならＺｎ
を拡散したような場合であっても横方向屈折率差を形成
することができる。ただし、この場合は従来のＢＲＷレ
ーザにも見られた電流狭窄の作用が弱くなるので、ｓｔ
ｏｗ又は８ｉｓＮ４等の絶縁膜７を用いて無効電流を充
分束くする必要がある。
また、上記具体例では不純物導入を拡散によつも差し支
えないことは言うまでもない。
えないことは言うまでもない。
また、上記実施例では、活性層３ｉＧａＡｓとしたが、
これはＡＪＧ ａ Ａ ｓでも良く、また、光ガイド層
４．不純物導入域４０の禁制帯幅、屈折率は、超格子構
造の構成をＧａＡｓ井戸層とＡＪＡｓバリア屡の厚さを
変えたシ、或は１ＪＧａＡＢバリア層を用いることによ
シ所望の値を得ることができる。さらに、ＧａＡｓ、Ａ
ＪＧａＡｓ系ではなく、ＩｎＧａＡＪＰ等の４元混晶や
ＩｎＰを半導体基板ｌとしてＩｎ−ＧａＡｓＰやＩｎＧ
ａＡＪＡｓ、 ＩｎＧａＡｓ等の他の混晶系を使用して
も本発明が具現できることは言うまでもない。
これはＡＪＧ ａ Ａ ｓでも良く、また、光ガイド層
４．不純物導入域４０の禁制帯幅、屈折率は、超格子構
造の構成をＧａＡｓ井戸層とＡＪＡｓバリア屡の厚さを
変えたシ、或は１ＪＧａＡＢバリア層を用いることによ
シ所望の値を得ることができる。さらに、ＧａＡｓ、Ａ
ＪＧａＡｓ系ではなく、ＩｎＧａＡＪＰ等の４元混晶や
ＩｎＰを半導体基板ｌとしてＩｎ−ＧａＡｓＰやＩｎＧ
ａＡＪＡｓ、 ＩｎＧａＡｓ等の他の混晶系を使用して
も本発明が具現できることは言うまでもない。
（発明の効果）
以上詳細に説明した本発明の半導体レーザは、低い閾値
電流で基本横モード発振し、その基本横モードは注入電
流の大きい高出力時でも安定に保たれる。また、この半
導体レーザは、従来のＢＲＷレーザよシ製造方法が簡単
で、製造歩留りが高く、信頼性も高い。
電流で基本横モード発振し、その基本横モードは注入電
流の大きい高出力時でも安定に保たれる。また、この半
導体レーザは、従来のＢＲＷレーザよシ製造方法が簡単
で、製造歩留りが高く、信頼性も高い。
第１図は従来のＢＲＷレーザの概略断面図、第２図は本
発明の一実施例の概略断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
その実施例の製造工程における中間製品をそれぞれ示す
断面図である。 １・・・・・・第１導電型半導体基板、２・・・・・・
第１導電型クラッド層、３・・・・・・活性層、４・・
・・・・第２導電型光ガイド層、５・・・・・・第２導
電型クラッド層、６・・・・・・埋め込み層、７・・・
・・・絶縁膜、８・・・・・・第２導電型電極、９・・
・・・・第１導電型電極、１０・・・・・・不純物拡散
領域、１１・・・・・・第２導電型コンタクト層、４０
゜５０．１１０・・・・・・不純物導入域。
発明の一実施例の概略断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
その実施例の製造工程における中間製品をそれぞれ示す
断面図である。 １・・・・・・第１導電型半導体基板、２・・・・・・
第１導電型クラッド層、３・・・・・・活性層、４・・
・・・・第２導電型光ガイド層、５・・・・・・第２導
電型クラッド層、６・・・・・・埋め込み層、７・・・
・・・絶縁膜、８・・・・・・第２導電型電極、９・・
・・・・第１導電型電極、１０・・・・・・不純物拡散
領域、１１・・・・・・第２導電型コンタクト層、４０
゜５０．１１０・・・・・・不純物導入域。
Claims (1)
- 活性層よシ禁制帯幅が大き←耶折率が小さい互いに導電
型の異なる２つの半導体層で前記活性層が挾み込んであ
シ、前記半導体層のうち少くとも一方は互いに禁制帯幅
の異なる少くとも２種の半導体結晶が交互に積層された
超格子構造を有し、レーザ反射鏡に直交する方向に延在
するストライプ状領域を残して前記超格子構造を有する
前記半導体層に近い表面から前記超格子構造に達する深
さまで不純物が導入してあシ、前記超格子構造を有する
前記半導体層の前記不純物が導入された部分は導入され
ない前記超格子構造の部分よシ禁制帯幅が大きく屈折率
が小さい合金混晶であることを４Ｉ９とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6711184A JPS60210892A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6711184A JPS60210892A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210892A true JPS60210892A (ja) | 1985-10-23 |
Family
ID=13335456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6711184A Pending JPS60210892A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210892A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299186A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Hitachi Ltd | 発光素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079785A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
-
1984
- 1984-04-04 JP JP6711184A patent/JPS60210892A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079785A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299186A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Hitachi Ltd | 発光素子 |
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