JPS61115372A - 半導体レ−ザ - Google Patents

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） 本発明は光通信や光ディスク等の光源として用いられる
半導体レーザに関するものである。

（従来技術とその問題点） 半導体レーザは、光通信や光デイスク等光情報処理用光
源として利用され始めておシ、各種構造の半導体レーザ
が提案されている。従来レーザの一例として、電流狭窄
構造と先導波構造とを兼ね備えた自己整合型レーザがあ
）、電子通信学会。

電子デバイス研究会資料ＥＤ８３−８６（１９８３年）
に報告されている。この半導体レーザは、平坦な活性層
の近傍にストライプ状の溝を有する光吸収層を形成し、
溝の中央部分の発光に対し吸収効果を少なく、溝の両側
に於ては、光吸収効果を大きくすることによシ光導波機
能を備えるとともＫ。

この光吸収ノーをその上に形成した電極形成層とは反対
導電型とすることによシ、ストライプ状の電流通路形成
した電流狭窄構造としたことを特徴としている。

しかしながら、この種の半導体レーザにおいては、電流
狭窄機能と光導波機能とが一体となって構成される構造
であるため、電流通路をせまく限　。

定するとそれに応じて先導波路幅がせまくなシ、低電流
で発振させることは可能になるが、発振モードが不安定
になシやすく直線性の良い電流光出力特性を得ることが
困難になること、一方、電流通路幅を広くすると、安定
な発振モードを得ることは可能になるが、電流通路幅が
広がシ、横方向への無効電流が増加し、発掘閾値電流が
大きくなることが避けられないものである。さらに、ス
トライプ状の光吸収層を配置した先導波構造であるため
、吸収領域における発振光波面の遅れが避けられず、大
きな非点収差を有する光ビームとなる欠点を有するもの
であった。

（発明の目的） 本発明の目的は、この様な従来型半導体レーザの欠点を
除去し、電流狭窄機能と光導波機能とをそれぞれ独立に
制御可能とし、さらに、光吸収効果によらない屈折率導
波構造とすることにより、非点収差を少なくシ、発振閾
値電流が小さく、直線性の良い電流光出力特性及び高出
力特性に優れ゛　る半導体レーザを提供するととくある
。

（本発明の構成） 本発明によれば、半導体基板上に、発光領域となる半導
体層をこれよりも禁制帯幅の大きい半導体層ではさむ第
１の結晶積層体を備え、前記第１の結晶積層体に隣接し
て、ストライプ状の溝を有しかつ前記発光領域となる半
導体層よりも禁制帯幅の大きな＠１の半導体層を備え、
前記第１の半導体層に隣接して、前記ストライプ状の溝
の幅よシ大きなストライプ状の溝を有しかつ前記第１の
半導体層よ）も禁制帯幅の大きな半導体層を少なくとも
有する第２の結晶積層体を備え、前記第１の半導体層及
び第２の結晶積層体に隣接して、前記発光領域となる半
導体層よ）も禁制帯幅の大きな半導体層を少なくとも有
する第３の結晶積層体を備えたことを特徴とする半導体
レーザが得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図は本発
明の製造工程を説明する図である。第２図（ａ）　Ｋ示
す様に、まず第１の結晶成長工程により、ｎ型ＧａＡｓ
基板（１）上に約１ミクロン厚のｎ型Ａ　ｌ　ｏ、ａＯ
Ｇ　ａ　ｏ、ｓｓ　Ａ　ｓ層（２）、約０．０５〜０．
０８８ミクロン厚活性層となるｎ型Ａｌｏ、ｔｔＧａａ
＋ＨＡｓ層（３）、約０．１ミクロン厚のｐ型Ａ１ｏＡ
Ｇａｏ、ａａｓ層（４）、約０、４ミクロン厚のｎ型Ａ
ｌｏ、５ＧａｕＡｓ層（第１の半導体層）（５）、約０
７ミクロン厚のｎ型ＡｌｏｊＧａ　６４　Ａ　ｓ層（第
２の半導体層）（６）、約０．３ミクロン厚のｎ型Ｇａ
Ａｓ層（７）、を順次形成する。次に、第２図（ｂ）Ｋ
示す様に１通常良く用いるホトレジスト工程及びエツチ
ング工程によ＃）ｐ型Ａ１ａ４Ｇａｏ、ａａｓ層（４）
に達する溝幅Ｗ１として約１ミクロン、ｎ型Ａ　１０．
４　ｃａ、、、　Ａｓ層（５）に達する溝幅Ｗ２として
約３ミクロンの溝を形成するう 次に、第２の結晶成長工程により、結晶全体の表面をお
おう様に、ｐ型ＡＩ０．４　Ｇｇｏ、ｓ　Ａｓ層（８）
、ｐ型ＧａＡｓ層（９）を順次形成した後、ｐ型オーミ
ック電極叫、及び［型オーミック電極（１１）を形成し
、第１ｒｇＪＫ示す本発明に係る半導体レーザが構成さ
れる。

尚、この実施例では、半導体層２，３．４で第１の結晶
積層体を構成し、半導体層５．６で第２の結晶積層体を
構成し、半導体層７，８．９で第３の結晶積層体を構成
している。

本構造においては、ｐ型Ａ　１０．４　Ｇ　ａａｓ　Ａ
　ｓ層（４）の上に溝幅Ｗｌとして約１ミクロンのスト
ライプ状の溝を有するｎ型Ａ　１０．４　Ｇ　ｉｏ、ｓ
　Ａ　ｓ層（第１の半導体層）（５）を配置することく
よシ狭まい電流通路を形成可能としているうさらに、こ
のｎ型Ａｌ＠、４　Ｇａｅ、ａａｓ層（５）は活性層と
なるｎ型Ａｌａ■Ｇａａｓ＠　Ａｍ層（３）よりも禁制
帯幅が大きいため、レーザ発振光に対する光吸収効果は
無い。イ芝りて、光導波機能とは分離して、電流狭窄機
能を単独に設けることが可能となった。

一方、本構造においては、他のどの層よりも禁制帯幅が
大きく屈折率の小さなｎ型Ａ　１　ｏ、ｍ　Ｇ　ａＯ，
４Ａ　ｓ層（第２の半導体層）（６）を、溝幅Ｗ２とし
て約３ミクロンのストライプ状の溝を有して、ｎ型Ａ１
１ｌ、４０ｍ４ＧＡｓ層（５）の上に配置することＫよ
シ、溝幅Ｗ２の中央部と側部における屈折率差として（
３〜５）ＸＩＯ”を得、光吸収効果によらない屈折率導
波機能を設け、非点収差の少ない光ビームを得ることが
可能となった。これＫより、電流狭窄機能と屈折率導波
機能とを分離して独立に最適値を選択することができ、
従来レーザ構造においては実現できなかりた素子構造の
最適化が容易（実現可能となった。前述した寸法による
本発明の半導体レーザ構造によシ、発振閾値電流約３０
ｍＡ。

外部微分量子効率的６０８．光出力８０ｍＷ以上にわた
りて基本構モード発振を得、この時の放射角変は活性層
平行方向的１００．垂直方向的２５０、非点収差３μｍ
以下の優れ九先出力特性を実現できた。又、屈折率導波
路幅に比較し狭まい電流通路を形成でき、発振軸モード
本数が多くかつ１本の軸モードスペクトル幅の広い可干
渉性の低い特性が再現性良く得られた。なお、本構造Ｋ
をいて、ｎ型Ａ　ｌ　ｏ、ｓ　Ｇ　ａｏ、ａ　Ａ　ｓ層
（６）の上に設けたｎ型ＧａＡｓ層（７）は、第２の結
晶成長工程において、結晶表面全体にわたってｐ型Ａｌ
ａａＧａａｓＡｓ層（８）を形成するに際し、再現性良
く第２の結晶成長を可能にするためのものであ）、レー
ザ特性上に影響をおよぼすものではない。

（発明の効果） 以上述べた様に１本発明によれば、電流狭窄機能と屈折
率導波機能とをそれぞれ分離し、独立（制御できる半導
体レーザ構造が可能となシ、せまい電流通路を有しなが
ら広い屈折率導波構造を形成でき、発振閾値電流が小さ
く、高出力特性に優れるとともに、非点収差が少なく可
干渉性の少ない特性を得、光通信を始め、光ディスクや
レーザプリンタ等の光源として最適な半導体レーザを構
成することができた。

なお、本発明の実施例においてはＨＷＧａＡｓ基板を用
い九例について述べたが、各層の導電型を逆転しｐ型Ｇ
ａＡｓ基板を用いても向様な効果が得られ、さらに、ｒ
ｎＧａＡｇＰ系、ＩｎＡｌＧａＰ系、等の他の半導体結
晶を用いても良いことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体レーザの一実施例を説明す
る図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の製造工程を
説明する図である。 図において、 １−ｎ型ＧａＡｓ基板 ２−ｎ型Ａｌａ４ｉ　ＧａｏｎｉＡａ層３−ｎ型Ａ　１
ａ、ｔ　ｔ　Ｇａａｓｅ　Ａ　ｓ層４−　Ｐ　ＷＡｌａ
ａ　Ｇａａａ　Ａｓ１ｉｉ５−ｎ型Ａ　１（１，４Ｇ　
１６．Ｉ　Ａ　ｓ層６−・ｎ型Ａｌｅ、ｓ　Ｇａａａ　
Ａｓ層７−ｎ型ＧａＡｓ　Ｉ＠ ｓ−ｐ型Ａ　１６．４　Ｇ　ａａｓ　Ａ　ｓ層９−ｐ盟
ＧａＡ虐層 １０−ｐ型オーミック電極 １１　・−ｎ型オーミック電極 をそれぞれ示す。 ｙＡ　ｌ　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に、発光領域となる半導体層をこれよりも
   禁制帯幅の大きい半導体層ではさむ第１の結晶積層体を
   備え、前記第１の結晶積層体に隣接して、ストライプ状
   の溝を有しかつ前記発光領域となる半導体層よりも禁制
   帯幅の大きな第１の半導体層を備え、前記第１の半導体
   層に隣接して、前記ストライプ状の溝の幅より大きなス
   トライプ状の溝を有しかつ前記第１の半導体層よりも禁
   制帯幅の大きな半導体層を少なくとも有する第２の結晶
   積層体を備え、前記第１の半導体層及び第２の結晶積層
   体に隣接して、前記発光領域となる半導体層よりも禁制
   帯幅の大きな半導体層を少なくとも有する第３の結晶積
   層体を備えたことを特徴とする半導体レーザ。