JPS6041280A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6041280A JPS6041280A JP14944784A JP14944784A JPS6041280A JP S6041280 A JPS6041280 A JP S6041280A JP 14944784 A JP14944784 A JP 14944784A JP 14944784 A JP14944784 A JP 14944784A JP S6041280 A JPS6041280 A JP S6041280A
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- buried
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- semiconductor laser
- laser
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- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
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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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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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】
゛〔発明の利用分野〕
本発明は半導体レーザ装置に関し、更に詳述すれば埋込
みへテロ型半導体レーザ装置に関するものである。
みへテロ型半導体レーザ装置に関するものである。
半導体レーザ装置は、接合領域における光の閉じ込めが
良好なダブルへテロ構造が一般的である。
良好なダブルへテロ構造が一般的である。
このダブルヘテ゛口構造は、レーザ発根あるいは光変調
が行な力れる、所績、活性領域の両側に屈折率が低くか
つ禁制帯エネルギ＝の大きい半導体層を形成させてなる
。
が行な力れる、所績、活性領域の両側に屈折率が低くか
つ禁制帯エネルギ＝の大きい半導体層を形成させてなる
。
一方、前述したダブルへテロ構造は、縦方向では屈折率
の違いを持っているが、横方向では屈折率の違いがない
。そこで、ヘテロ接合面に平行な結晶表面に対し帯状の
メサを形成し、このメサ領域に低屈折率の半導体層を形
成させた埋込型ダブルへテロ構造が提案されるに至った
。こうした埋込型ダブルへテロ構造を持つレーザの例と
しては特開４９−２４０８４号公報、５０−１０９８４
号公報、５０−１１９５８４号公報等があ゛る。
の違いを持っているが、横方向では屈折率の違いがない
。そこで、ヘテロ接合面に平行な結晶表面に対し帯状の
メサを形成し、このメサ領域に低屈折率の半導体層を形
成させた埋込型ダブルへテロ構造が提案されるに至った
。こうした埋込型ダブルへテロ構造を持つレーザの例と
しては特開４９−２４０８４号公報、５０−１０９８４
号公報、５０−１１９５８４号公報等があ゛る。
との埋込型ダブルへテロ構造の半導体レーザ（以下ＢＨ
レーザと略称する）は、し゛−ザ光束の広がりが等方的
な点光源であり、しきい電流値が低く微分量子効率が高
い等、すぐれた電気的光学的性質を有している。このレ
ーザの断面構造を第１図に示す。ここで２は活性層、ｌ
、３（ｄ：クラッド層である。ＢＨレーザの光学的性質
は、長方形断面をした活性層（屈折率ｎｚ）が、′屈折
率ｎ、。
レーザと略称する）は、し゛−ザ光束の広がりが等方的
な点光源であり、しきい電流値が低く微分量子効率が高
い等、すぐれた電気的光学的性質を有している。このレ
ーザの断面構造を第１図に示す。ここで２は活性層、ｌ
、３（ｄ：クラッド層である。ＢＨレーザの光学的性質
は、長方形断面をした活性層（屈折率ｎｚ）が、′屈折
率ｎ、。
ｎ ａ 、 ｎ ４めクラッド層でとりかこまれた誘電
体導波路め解析から予測される電磁界モード分布ときわ
めて良く一致する。これから、ＧａＡＪＡｓ材料を用い
た波長０．７〜０．８μｍ帯のＢＨレーザでは、基本横
モード発振となるためには、活性層の横幅Ｗは、１μｍ
〜１．５μｍ以下でなければならない。
体導波路め解析から予測される電磁界モード分布ときわ
めて良く一致する。これから、ＧａＡＪＡｓ材料を用い
た波長０．７〜０．８μｍ帯のＢＨレーザでは、基本横
モード発振となるためには、活性層の横幅Ｗは、１μｍ
〜１．５μｍ以下でなければならない。
この制限のため、従来のＢＨレーザの最大光出力（カタ
ストロン劣化直前まで）は３〜５ｍＷ程度におさえられ
ていた。また、上記活性層の横幅Ｗが狭いことは素子製
造を困難ならしめ、歩留りを低下させる原因となってい
る。
ストロン劣化直前まで）は３〜５ｍＷ程度におさえられ
ていた。また、上記活性層の横幅Ｗが狭いことは素子製
造を困難ならしめ、歩留りを低下させる原因となってい
る。
本発明の目的は上記欠点を除去して、製造の容易なより
高い置火光出力が得られる半導体レーザ装置を提供する
ことにある。
高い置火光出力が得られる半導体レーザ装置を提供する
ことにある。
上記目的を達成するための本発明の構成は、非晶質半導
体材料を用いた比抵抗１０８〜ｔｔ）１００ｃｍの埋込
領域を設けることにある。
体材料を用いた比抵抗１０８〜ｔｔ）１００ｃｍの埋込
領域を設けることにある。
上述の様に、水素添加の非晶質Ｓｉ （一般にアモルフ
ァス・Ｓｔ、略１．てａ −Ｓ ｉ −以下ａ −８ｉ
：Ｈと略称する）は極めて高抵抗（約１０８０ｃｍ以上
）であるので、通電領域からの埋め込み層を通じての洩
れ電流は無くなる。洩れ電流が無いので一層しきい電流
での動作が可能となる。また、上記ａ−８ｉ：Ｈなどの
非晶質材料の屈折率は略３．６で、吸収係数は〜ｌＯ’
ｃｍ’である。
ァス・Ｓｔ、略１．てａ −Ｓ ｉ −以下ａ −８ｉ
：Ｈと略称する）は極めて高抵抗（約１０８０ｃｍ以上
）であるので、通電領域からの埋め込み層を通じての洩
れ電流は無くなる。洩れ電流が無いので一層しきい電流
での動作が可能となる。また、上記ａ−８ｉ：Ｈなどの
非晶質材料の屈折率は略３．６で、吸収係数は〜ｌＯ’
ｃｍ’である。
これは、活性領域で発生する光分布の埋込層側にしみ出
した部分の吸収を行なう上で充分であることを示す。従
って、活性層の横幅が数μｍ以上あっても上述のように
しみ出した不要光けａ−Ｓｉ層によって吸収されてしま
うために実質的に光分布が埋込領域側に広がることなく
基本モードに押えられてしまう。この様に、本発明のレ
ーザ光は光モードを揃えるのにも極めて有効である。さ
らにまた、本発明により、活性層の横幅が広くすること
を得、従来のＢＨレーザの最大出力は３〜５ｍＷであっ
たのに対して、しきい電流値３０ｍＡで、最大３０ｍＡ
の素子が得られる。さらにまた、上述の様に活性層の横
幅が広く形成できるので、微細なマスクパターンを使用
しなくとも済む。従って加工が容易となシ従来の半導体
製造技術などを用いて容易に形成される。以下実施例を
用いて詳細に説明する。
した部分の吸収を行なう上で充分であることを示す。従
って、活性層の横幅が数μｍ以上あっても上述のように
しみ出した不要光けａ−Ｓｉ層によって吸収されてしま
うために実質的に光分布が埋込領域側に広がることなく
基本モードに押えられてしまう。この様に、本発明のレ
ーザ光は光モードを揃えるのにも極めて有効である。さ
らにまた、本発明により、活性層の横幅が広くすること
を得、従来のＢＨレーザの最大出力は３〜５ｍＷであっ
たのに対して、しきい電流値３０ｍＡで、最大３０ｍＡ
の素子が得られる。さらにまた、上述の様に活性層の横
幅が広く形成できるので、微細なマスクパターンを使用
しなくとも済む。従って加工が容易となシ従来の半導体
製造技術などを用いて容易に形成される。以下実施例を
用いて詳細に説明する。
第２図（ａ）は、本発明の一実施例としての半導体レー
ザ装置の概略断面図である。ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１
０上に、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ１
−、ＩＡ＃、Ａｓ層１１（例えばＸ −？ ０．３ ％
一般に１＞ｘ≧ｙ＋ｏ、ａ）、活性層として厚さ０．０
５〜０．２ μｍのアンドープＧ ａ １−ｙＡ ’
ｙＡ ｓ層１２（例えばｙ）０．０５．一般にＯ≦ｙ≦
０．３）、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｐ型Ｇａ
、ｘＡｄｘＡｓ層１３（例えばＸシ０．３．一般に１
、＞ ｘ≧ｙ＋ｏ、ａ）を液相エピタキシャル法で順次
成長したあと、メサ−エツチングを行ない通電領域を形
成する。上記通電領域は、エツチングの際のマスクの種
類によシ種々の形状に形成される。図ではＸ字形に描か
れているが、他に逆三角形状や、メサ形状のものなどが
ある。
ザ装置の概略断面図である。ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１
０上に、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ１
−、ＩＡ＃、Ａｓ層１１（例えばＸ −？ ０．３ ％
一般に１＞ｘ≧ｙ＋ｏ、ａ）、活性層として厚さ０．０
５〜０．２ μｍのアンドープＧ ａ １−ｙＡ ’
ｙＡ ｓ層１２（例えばｙ）０．０５．一般にＯ≦ｙ≦
０．３）、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｐ型Ｇａ
、ｘＡｄｘＡｓ層１３（例えばＸシ０．３．一般に１
、＞ ｘ≧ｙ＋ｏ、ａ）を液相エピタキシャル法で順次
成長したあと、メサ−エツチングを行ない通電領域を形
成する。上記通電領域は、エツチングの際のマスクの種
類によシ種々の形状に形成される。図ではＸ字形に描か
れているが、他に逆三角形状や、メサ形状のものなどが
ある。
上記エツチングにより露呈した基板ｌＯ上にａ −Ｓｉ
：ｌ（層を通電領域の高さまで形成する。
：ｌ（層を通電領域の高さまで形成する。
このａ−８ｉ：Ｈ層は水素を含むＡｒガス雰囲気中でス
パッタリングによシ容易に形成される。通電領域に形成
されたａ−８ｉはエツチングによシ容易に除去される。
パッタリングによシ容易に形成される。通電領域に形成
されたａ−８ｉはエツチングによシ容易に除去される。
また、予じめ通電預域部分をフォトレジストで蓋ってお
き、ａ−８ｉ形成後上記フオトレジヌトと同時に除去す
る所謂リフトオフ法を用いてもよい０スパツタリング用
のターゲットとしては通常のＳｉターゲ、トが用いられ
る０また、このａ−８ｉ：Ｈｆｆｌの製法としてのスバ
、り条件は、放電パワー３００Ｗ（基板温匿は常温〜２
５０℃）、アルゴン（Ａｒ）分圧３ Ｘ Ｉ ０−３Ｔ
ｏｒｒ 。
き、ａ−８ｉ形成後上記フオトレジヌトと同時に除去す
る所謂リフトオフ法を用いてもよい０スパツタリング用
のターゲットとしては通常のＳｉターゲ、トが用いられ
る０また、このａ−８ｉ：Ｈｆｆｌの製法としてのスバ
、り条件は、放電パワー３００Ｗ（基板温匿は常温〜２
５０℃）、アルゴン（Ａｒ）分圧３ Ｘ Ｉ ０−３Ｔ
ｏｒｒ 。
水素（Ｈ）分圧２ Ｘ Ｉ ０−３Ｔｏｒｒすなわち分
圧比で水素４０％で形成される。このときの膜中の水素
含有量はｌ ５ ａｔｏｍ、％（一般には大略２〜４０
％望ましくは５％〜３０％）で、この様なａ−８１：Ｈ
＠の比抵抗は１０１２〜１０１３Ω（３）の高抵抗が得
られる。同じようにして水素の量等を調整すれば１０’
−１（）１００ｃｍに自在に調整し得る０また、目的に
応じ、Ｓｉと炭素（Ｃ）或いは、Ｓｉとゲルマニウム（
Ｇｅ）ｅどの化合物ターゲットを用いてもよい。しかし
形成された非晶質半導体は、ａ−８ｉと導電性および光
学特性共大差はない。なお、スパッタ時の添加ガスとし
て、上述の水素の他に弗素（）゛）または水素と弗素と
の混合ガスも用いられる。
圧比で水素４０％で形成される。このときの膜中の水素
含有量はｌ ５ ａｔｏｍ、％（一般には大略２〜４０
％望ましくは５％〜３０％）で、この様なａ−８１：Ｈ
＠の比抵抗は１０１２〜１０１３Ω（３）の高抵抗が得
られる。同じようにして水素の量等を調整すれば１０’
−１（）１００ｃｍに自在に調整し得る０また、目的に
応じ、Ｓｉと炭素（Ｃ）或いは、Ｓｉとゲルマニウム（
Ｇｅ）ｅどの化合物ターゲットを用いてもよい。しかし
形成された非晶質半導体は、ａ−８ｉと導電性および光
学特性共大差はない。なお、スパッタ時の添加ガスとし
て、上述の水素の他に弗素（）゛）または水素と弗素と
の混合ガスも用いられる。
埋込み層を非晶質により高抵抗化したのは、電流をメサ
部分、すなわち通電領域に集中させる目的には、埋込層
にリークする電流を低減する必要があるからである。こ
の目的が満されるものであれば、上記埋込領域に若干導
電型不純物をドープされていてもよい。
部分、すなわち通電領域に集中させる目的には、埋込層
にリークする電流を低減する必要があるからである。こ
の目的が満されるものであれば、上記埋込領域に若干導
電型不純物をドープされていてもよい。
埋込領域２４の形成のあと、必要ならばＺｎ拡散マスク
としてＡｇ２Ｏ３とＳｉＯ□との二重膜を用いて、通電
領域の表面にＺｎ拡散を行ない、高濃度ｐ型半導体層（
図示せず）を形成する。
としてＡｇ２Ｏ３とＳｉＯ□との二重膜を用いて、通電
領域の表面にＺｎ拡散を行ない、高濃度ｐ型半導体層（
図示せず）を形成する。
然るのち、ｐ型（ＧａＡＪ）Ａｓのオーム性電極、続い
てｎ型（ＧａＡｇ）Ａｓのオーム性電極を真空蒸着法で
被着し、（＋００．＞方向および（ｌ ｌ Ｏ＞方向に
骨間してレーザーペレットを得る。
てｎ型（ＧａＡｇ）Ａｓのオーム性電極を真空蒸着法で
被着し、（＋００．＞方向および（ｌ ｌ Ｏ＞方向に
骨間してレーザーペレットを得る。
光波長が０．８μｍ帯のＧａＡｊＡｓ材料によるＢＨレ
ーザの場合、ａ−８ｉの屈折率は３．６で、吸収係数は
〜ｌ Ｏ’ ｃｍ＝となる。この場合、ストライプ幅Ｗ
を変化させると、レーザのしきい利得は、横モード次数
０．１．２次の各々に対して第３図に示したように変化
する。したがって、Ｗ−４〜５μｍとすれば、しきい電
流値は従来と同時に低く、かつ最大光出力を従来の２〜
３倍の１０〜１５ｍＷに向上させることができる。
ーザの場合、ａ−８ｉの屈折率は３．６で、吸収係数は
〜ｌ Ｏ’ ｃｍ＝となる。この場合、ストライプ幅Ｗ
を変化させると、レーザのしきい利得は、横モード次数
０．１．２次の各々に対して第３図に示したように変化
する。したがって、Ｗ−４〜５μｍとすれば、しきい電
流値は従来と同時に低く、かつ最大光出力を従来の２〜
３倍の１０〜１５ｍＷに向上させることができる。
ａ−８ｉの屈折率吸収係数は、その生成条件によシ多少
変化するが、３．６が３．５になり、１０ が５Ｘ１０
３になっても上記の特性にはほとんど変化を及はさなく
、同様に使用できる。
変化するが、３．６が３．５になり、１０ が５Ｘ１０
３になっても上記の特性にはほとんど変化を及はさなく
、同様に使用できる。
第２図（ｂ）および（Ｃ）は本発明の他の実施例として
の半導体レーザの概略断面図である。基本的な構成、お
よび図番は前述の実施例と同じなので詳細な説明は省略
する。
の半導体レーザの概略断面図である。基本的な構成、お
よび図番は前述の実施例と同じなので詳細な説明は省略
する。
第２図（ｂ）において、非晶質半導体層２４はクラッド
層１１の一部エッチングによシ露呈された部分に形成さ
れる。通常ｐ化合物半導体による埋込領域の場合は、下
地半導体層との接着性を考慮して、一般に基板上に埋込
層が形成される。本実施例の場合は、クラッド層上に直
接埋込領域が設けられる。第２図（Ｃ）は、同様な理由
でクラッド層１３層上にａ−８ｉ：Ｈによる埋込領域２
４が形成されたものである。
層１１の一部エッチングによシ露呈された部分に形成さ
れる。通常ｐ化合物半導体による埋込領域の場合は、下
地半導体層との接着性を考慮して、一般に基板上に埋込
層が形成される。本実施例の場合は、クラッド層上に直
接埋込領域が設けられる。第２図（Ｃ）は、同様な理由
でクラッド層１３層上にａ−８ｉ：Ｈによる埋込領域２
４が形成されたものである。
また、上記実施例においては、通電領域の半導体層とし
てＧａＡｌＡｓ系の材料を用いたが、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系等の他の材料も同様に用いることができた。
てＧａＡｌＡｓ系の材料を用いたが、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系等の他の材料も同様に用いることができた。
以上詳述したように、本発明のＢＨレーザは、非晶質半
導体材料を用いて埋込領域を形成することにより、横基
本モードの揃った高出力のレーザを提供できる点、工業
的利益大なるものである。
導体材料を用いて埋込領域を形成することにより、横基
本モードの揃った高出力のレーザを提供できる点、工業
的利益大なるものである。
第１図は従来の半導体レーザの概略断面図、第２図ｒａ
）〜（Ｃ）は本発明の一実施例としての半導体レーザの
概略断面図、第３図は本発明の半導体レーザの特性図で
ある。 ｌＯ・・・基板 １１．１３・・・クラッド層 １２・
・・活性領域 ２４・・・埋込領域
）〜（Ｃ）は本発明の一実施例としての半導体レーザの
概略断面図、第３図は本発明の半導体レーザの特性図で
ある。 ｌＯ・・・基板 １１．１３・・・クラッド層 １２・
・・活性領域 ２４・・・埋込領域
Claims (1)
- 活性領域と、該領域を囲繞して形成された埋込領域と、
上記活性領域に順方向電流を通電して動作する手投とを
具えた埋込ヘテロ型半導体レーザにおいて、上記埋込領
域は少く共上記活性領域に接して形成されており、かつ
非晶質半導体から力ることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14944784A JPS6041280A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14944784A JPS6041280A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041280A true JPS6041280A (ja) | 1985-03-04 |
| JPS6343911B2 JPS6343911B2 (ja) | 1988-09-01 |
Family
ID=15475317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14944784A Granted JPS6041280A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041280A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| JP2010016406A (ja) * | 1997-12-31 | 2010-01-21 | Corning Lasertron Inc | キンク抑制層を備えた半導体レーザー |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51118395A (en) * | 1975-04-10 | 1976-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor emitting unit and manufacturing process |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP14944784A patent/JPS6041280A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51118395A (en) * | 1975-04-10 | 1976-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor emitting unit and manufacturing process |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010016406A (ja) * | 1997-12-31 | 2010-01-21 | Corning Lasertron Inc | キンク抑制層を備えた半導体レーザー |
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| EP1170839A3 (en) * | 2000-07-07 | 2002-04-03 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6343911B2 (ja) | 1988-09-01 |
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