JPS61164286A - 量子井戸構造半導体レ−ザ - Google Patents
量子井戸構造半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61164286A JPS61164286A JP543685A JP543685A JPS61164286A JP S61164286 A JPS61164286 A JP S61164286A JP 543685 A JP543685 A JP 543685A JP 543685 A JP543685 A JP 543685A JP S61164286 A JPS61164286 A JP S61164286A
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- layer
- graded
- well layer
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- Pending
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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)
本発明は光通信ないしは情報処理装置等に利用される半
導体レーザの改良に関する。
導体レーザの改良に関する。
(従来技術とその問題点)
量子井戸構造半導体レーザに、低閾値高効率等の優れた
特性を有するため盛んに研究が進められティる。この量
子井戸構造半導体レーザにおいて、量子井戸層の厚さは
200Å以下と非常に薄く、これにエリ電子の運動が膜
厚方向で制限ばれ、量子効果が発揮される。この量子井
戸の厚さを200人から徐々に薄くした場合に、発振閾
値も徐々に小ζくなる。しかし、ある限度以上量子井戸
層を薄くした場合に、電子の注入効率の悪化のために発
振閾値が増大することが知られている。例えば、198
3年秋季第44回応用物理学会学術講演会講演予稿集2
6P−P−11記載のG11N−8CH栴造の量子井戸
構造半導体レーザでil、を量子井戸の厚みが60A以
下になると発振閾値が増大している。
特性を有するため盛んに研究が進められティる。この量
子井戸構造半導体レーザにおいて、量子井戸層の厚さは
200Å以下と非常に薄く、これにエリ電子の運動が膜
厚方向で制限ばれ、量子効果が発揮される。この量子井
戸の厚さを200人から徐々に薄くした場合に、発振閾
値も徐々に小ζくなる。しかし、ある限度以上量子井戸
層を薄くした場合に、電子の注入効率の悪化のために発
振閾値が増大することが知られている。例えば、198
3年秋季第44回応用物理学会学術講演会講演予稿集2
6P−P−11記載のG11N−8CH栴造の量子井戸
構造半導体レーザでil、を量子井戸の厚みが60A以
下になると発振閾値が増大している。
注入効率の悪化は、量子井戸に注入された電子が量子井
戸の中のエネルギー準位に緩和しないうちに通過してし
まうために起こると考えられる。
戸の中のエネルギー準位に緩和しないうちに通過してし
まうために起こると考えられる。
以上説明した様に従来の量子井戸構造半導体レーザにお
いては、量子井戸層全非常に薄くした場合に(〈60人
)発振閾値の増大するという欠点があった。このため量
子井戸層の厚さ全非常に薄くすることによって、基底エ
ネルギー準位と量子井戸の価電子帯下端のエネルギーの
差を太きくし、発光波長の短波長化をねらう場合にも、
発振閾値の増大を招くため実用上不都合でおった。
いては、量子井戸層全非常に薄くした場合に(〈60人
)発振閾値の増大するという欠点があった。このため量
子井戸層の厚さ全非常に薄くすることによって、基底エ
ネルギー準位と量子井戸の価電子帯下端のエネルギーの
差を太きくし、発光波長の短波長化をねらう場合にも、
発振閾値の増大を招くため実用上不都合でおった。
(発明の目的)
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、量子井戸層を非
常に薄くした場合にも短波長でかつ低閾値で発振する量
子井戸構造半導体レーザ全提供することにある。
常に薄くした場合にも短波長でかつ低閾値で発振する量
子井戸構造半導体レーザ全提供することにある。
(発明の構成)
本発明の半導体レーザは、主発光領域に少なくとも1つ
以上の量子井戸層を有する量子井戸構造半導体レーザに
おいて、量子井戸層の両側にグレイデッド層を備え、こ
のグレイデッド層の膜厚方向において、量子井戸層に近
づくにつれて禁制帯幅が徐々に小さくなっており、グレ
イデッド層の厚みが約5Å以上300Å以下とする構成
になっている。
以上の量子井戸層を有する量子井戸構造半導体レーザに
おいて、量子井戸層の両側にグレイデッド層を備え、こ
のグレイデッド層の膜厚方向において、量子井戸層に近
づくにつれて禁制帯幅が徐々に小さくなっており、グレ
イデッド層の厚みが約5Å以上300Å以下とする構成
になっている。
(構成の詳細な説明)
本発明の量子井戸構造半導体レーザでn量子井戸層の両
側にグレイデッド層を備えている。このグレイデッド層
においては、キャリアが量子井戸に向かって加速される
様な内部電界が発生する様に膜厚方向で徐々に禁制帯幅
が変化している。本発明の量子井戸構造でに量子井戸の
両側にグレイデッド層があるために等何曲な量子井戸の
厚さが太きくなっている。そのためたとえ量子井戸を通
過したキャリアが生じてもこれらのグレイデッド層に捕
えられてグレイデッド層中の内部電界のためにすみやか
に引きもどされる。従って本発明のけ子井戸構造半導体
レーザでは量子井戸層の厚さが非常に薄くなった場合に
もこれらのグレイデッド層がキャリアを捕獲するので注
入効率は悪化しない。
側にグレイデッド層を備えている。このグレイデッド層
においては、キャリアが量子井戸に向かって加速される
様な内部電界が発生する様に膜厚方向で徐々に禁制帯幅
が変化している。本発明の量子井戸構造でに量子井戸の
両側にグレイデッド層があるために等何曲な量子井戸の
厚さが太きくなっている。そのためたとえ量子井戸を通
過したキャリアが生じてもこれらのグレイデッド層に捕
えられてグレイデッド層中の内部電界のためにすみやか
に引きもどされる。従って本発明のけ子井戸構造半導体
レーザでは量子井戸層の厚さが非常に薄くなった場合に
もこれらのグレイデッド層がキャリアを捕獲するので注
入効率は悪化しない。
本発明の量子井戸構造半導体レーザと類似の構造として
(dtIN−8CI(構造の半導体レーザがある。この
、量子井戸構造半導体レーザに:1.−いては、量子井
戸層の両側にやぼりグレイデッド層を備えている。これ
らのグレイデッド層は5元ガイドとしての役目を持ち、
量子井戸が非常に薄い場合においても良好な光の閉じ込
めを得るためのものであった。Cれらのグレイデッド層
の厚みは01〜0.2M7Lであり、量子井戸層の厚み
に比べ1桁以上厚かった。このため量子井戸層を通過し
たキャリアがこれらのグレイデッド層中で再結合し、無
効にキャリアが失なわれることが多いと考えられる。
(dtIN−8CI(構造の半導体レーザがある。この
、量子井戸構造半導体レーザに:1.−いては、量子井
戸層の両側にやぼりグレイデッド層を備えている。これ
らのグレイデッド層は5元ガイドとしての役目を持ち、
量子井戸が非常に薄い場合においても良好な光の閉じ込
めを得るためのものであった。Cれらのグレイデッド層
の厚みは01〜0.2M7Lであり、量子井戸層の厚み
に比べ1桁以上厚かった。このため量子井戸層を通過し
たキャリアがこれらのグレイデッド層中で再結合し、無
効にキャリアが失なわれることが多いと考えられる。
従って量子井戸にキャリアを効率良く注入するためにこ
れらのグレイデッド層では不適当であった。
れらのグレイデッド層では不適当であった。
しかし5本発明の量子井戸構造半導体レーザでにGRI
N=SCH構造と異なりグレイデッド層の厚さが量子井
戸層の厚さとほぼ同じ程度の厚さである。すなわちグレ
イデッド層の厚さに約5〜300Aの範囲に選ばれる。
N=SCH構造と異なりグレイデッド層の厚さが量子井
戸層の厚さとほぼ同じ程度の厚さである。すなわちグレ
イデッド層の厚さに約5〜300Aの範囲に選ばれる。
量子井戸層を通過したキャリアがグレイデッド層に捕え
られ、このグレイデッド層の内部電界で量子井戸層に引
きもどされる場合VC,このグレイデッド層は量子井戸
層と同程度の厚さであるのでグレイデッド層でキャリア
が再結合する確率は低く、はとんど全てのキャリアは量
子井戸層に注入される。グレイデッド層が5Å以下にな
るとグレイデッド層を設けた意味がなくなり、又300
A以上になるとグレイデッド層内の内部電界が弱くなり
キャリアの引き戻し作用が小さくなる。
られ、このグレイデッド層の内部電界で量子井戸層に引
きもどされる場合VC,このグレイデッド層は量子井戸
層と同程度の厚さであるのでグレイデッド層でキャリア
が再結合する確率は低く、はとんど全てのキャリアは量
子井戸層に注入される。グレイデッド層が5Å以下にな
るとグレイデッド層を設けた意味がなくなり、又300
A以上になるとグレイデッド層内の内部電界が弱くなり
キャリアの引き戻し作用が小さくなる。
この様に本発明Vこおけるグレイデッド層iGR,lN
−8CH構造等におけるグレイデッド層の厚さよりも1
桁程度薄いため、全く異なる効果が得られるものである
。
−8CH構造等におけるグレイデッド層の厚さよりも1
桁程度薄いため、全く異なる効果が得られるものである
。
(W施例)
次に図面全参照して本発明の詳細な説明する。
第1図に本発明にがかる一実施例の量子井戸構造半導体
レーザの主要部のエネルギーバンド図である。図中、l
in型クラッド層(”−AIXCI Ga1XCIAS
、 0.2≦XCII好ましくuo、4≦XC1≦07
)。
レーザの主要部のエネルギーバンド図である。図中、l
in型クラッド層(”−AIXCI Ga1XCIAS
、 0.2≦XCII好ましくuo、4≦XC1≦07
)。
2は第1ガイド層(A/:XgIGax xgxAs
Xgl<Xct+厚さく05μ情、好ましくに02≦X
g1≦0.3厚さ01〜02μm)、3は第1グレイデ
ッド層(kl )(gt G al−xglAs ′A
4 xgt’ Gat xg’ As xgt >xg
t’ 、典型的にば01≦Xg1′≦0,3.厚さく3
00人、典型的には厚さ100人)、4は量子井戸層(
GaA3.厚さく200人典型的には厚さく100A)
、5は第2グレイブラド層(kl Xg2 ’ Ga1
−Xg2 ’ A31kl )(g2 Ga1−xg2
Ga1−xgzAs Xg2t (Xg2、典型的IC
は01≦Xg2′≦03、厚さく300人、典型的VC
i−j厚さく100人)、6は第2ガイド層(kl x
gz Gax −xgz As、 Xgs+As +
Xg。<Xc2厚さく0.5ttm典型的にUo、2≦
Xg2≦03.厚さ=0.1〜0.2μm>7uP型ク
ラツドfti (P −kl XC2Gax−XC2A
S 、 0.2≦Xc2.好ましくido、4≦Xc2
≦0.7)である。
Xgl<Xct+厚さく05μ情、好ましくに02≦X
g1≦0.3厚さ01〜02μm)、3は第1グレイデ
ッド層(kl )(gt G al−xglAs ′A
4 xgt’ Gat xg’ As xgt >xg
t’ 、典型的にば01≦Xg1′≦0,3.厚さく3
00人、典型的には厚さ100人)、4は量子井戸層(
GaA3.厚さく200人典型的には厚さく100A)
、5は第2グレイブラド層(kl Xg2 ’ Ga1
−Xg2 ’ A31kl )(g2 Ga1−xg2
Ga1−xgzAs Xg2t (Xg2、典型的IC
は01≦Xg2′≦03、厚さく300人、典型的VC
i−j厚さく100人)、6は第2ガイド層(kl x
gz Gax −xgz As、 Xgs+As +
Xg。<Xc2厚さく0.5ttm典型的にUo、2≦
Xg2≦03.厚さ=0.1〜0.2μm>7uP型ク
ラツドfti (P −kl XC2Gax−XC2A
S 、 0.2≦Xc2.好ましくido、4≦Xc2
≦0.7)である。
本実施例においては、量子井戸層4の両側に第1グ1/
イデツド層3及び第2グレイデッド層5があるために、
量子井戸層4に注入される電子にとって等測的な量子井
戸層4の厚みが大きくなる。
イデツド層3及び第2グレイデッド層5があるために、
量子井戸層4に注入される電子にとって等測的な量子井
戸層4の厚みが大きくなる。
このため注入された電子は、量子井戸N4を通過する前
にエネルギー緩和を生じて量子井戸層4に捕えられるこ
とになる。従って量子井戸層4が非常に薄い場合におい
ても第1及び第2グレイデツド層3.5を含めた厚さが
厚いために、本実施例においては、電子の注入効率の悪
化という問題に生じずに、低い発振閾値でレーザ発振を
行なうことが出来た。
にエネルギー緩和を生じて量子井戸層4に捕えられるこ
とになる。従って量子井戸層4が非常に薄い場合におい
ても第1及び第2グレイデツド層3.5を含めた厚さが
厚いために、本実施例においては、電子の注入効率の悪
化という問題に生じずに、低い発振閾値でレーザ発振を
行なうことが出来た。
次に本実施例の1ノ−ザの製作方法について説明する。
第2図は本実施例の量子井戸構造半導体レーザの断面図
である。図中、8に半導体基板(n−GaAs)、9は
キャップ層(P−GaAs)、10idsi02膜、1
1ばPO1lI電極、12fin(jl11電極、13
は電流通路である。製作のまず最初に半導体基板8上に
n型クラッド層1.第1ガイド層2゜第1グレイデツド
層3.量子井戸層4.第2グレイデツド層5.第2ガイ
ド層6. P型クラッド層7、キャップ層9を順次結
晶成長する。このとき、第1ガイド層2及び第2ガイド
層6をダレイブラド領域としfcGRIN−8CH構造
をとっても良い。
である。図中、8に半導体基板(n−GaAs)、9は
キャップ層(P−GaAs)、10idsi02膜、1
1ばPO1lI電極、12fin(jl11電極、13
は電流通路である。製作のまず最初に半導体基板8上に
n型クラッド層1.第1ガイド層2゜第1グレイデツド
層3.量子井戸層4.第2グレイデツド層5.第2ガイ
ド層6. P型クラッド層7、キャップ層9を順次結
晶成長する。このとき、第1ガイド層2及び第2ガイド
層6をダレイブラド領域としfcGRIN−8CH構造
をとっても良い。
この場合を主要部のエネルギーバンド図を第3図に示す
。結晶成長方法はMBE法を用いたが、他の例えばMO
−CVD法等の方法によっても良い。
。結晶成長方法はMBE法を用いたが、他の例えばMO
−CVD法等の方法によっても良い。
次[5i02膜10を形成しホトエツチング法によって
ストライブ状に電流通路13を形成する。次にP側電極
11.n側電極12を形成する。最後[JJ開を用いて
ウェハーからベレットに切り出してヒートシンクにマウ
ントし電極ワイヤをボンディングする。
ストライブ状に電流通路13を形成する。次にP側電極
11.n側電極12を形成する。最後[JJ開を用いて
ウェハーからベレットに切り出してヒートシンクにマウ
ントし電極ワイヤをボンディングする。
以上の実施例においては、ストライブ構造が酸化膜スト
ライブ構造のものについて説明したがこれに限らず他の
構造例えばプレーナストライブ構造、リッジウニイブガ
イド構造、埋め込み構造等あらゆるストライブ構造の量
子井戸構造半導体レーザに本発明が適用出来ることは明
らかである。
ライブ構造のものについて説明したがこれに限らず他の
構造例えばプレーナストライブ構造、リッジウニイブガ
イド構造、埋め込み構造等あらゆるストライブ構造の量
子井戸構造半導体レーザに本発明が適用出来ることは明
らかである。
又、本実施例においては量子井戸層が単一のものについ
て説明したが、多重量子井戸構造半導体レーザについて
も本発明が適用出来る。
て説明したが、多重量子井戸構造半導体レーザについて
も本発明が適用出来る。
また、本実施例においては材料としてAlGaAs/
G a A s糸材料を用rたがこれに限らずInGa
AsP/ InP、 InGaAJlAs/InP系材
料等の他の材料を用いても本発明が適用出来ることは言
うまでもない。
G a A s糸材料を用rたがこれに限らずInGa
AsP/ InP、 InGaAJlAs/InP系材
料等の他の材料を用いても本発明が適用出来ることは言
うまでもない。
(発明の効果)
最後に本発明の有する利点及び効果を要約すれ、ば、量
子井戸層の両側にグレイデッド層を有しているので量子
井戸層の厚さが非常に薄くなってもキャリア注入が効率
良く行なわれるために短波長で発振しかつ低閾値の量子
井戸構造半導体レーザが得られる。
子井戸層の両側にグレイデッド層を有しているので量子
井戸層の厚さが非常に薄くなってもキャリア注入が効率
良く行なわれるために短波長で発振しかつ低閾値の量子
井戸構造半導体レーザが得られる。
第1図に本発明の一実施例の量子井戸構造半導体レーザ
の主要部のエネルギーバンド図、第2図は本発明の一実
施例の量子井戸構造半導体レーザの断面図、第3図は、
本発明の一実施例において、ガイド層全グレイデッド領
域とした場合の主要部のエネルギーバンド図である。 図中、1はn型クラッド層、2は第1ガイド層。 3は第1グレイデッド層、4は量子井戸層、5は第2グ
レイデッド層、6は第2ガイド層、7UP型クツクラッ
ド8は半導体基板、9はキャップ層、10idSi02
膜、11はP側電極、12ffn側電極、13は電流通
路である。
の主要部のエネルギーバンド図、第2図は本発明の一実
施例の量子井戸構造半導体レーザの断面図、第3図は、
本発明の一実施例において、ガイド層全グレイデッド領
域とした場合の主要部のエネルギーバンド図である。 図中、1はn型クラッド層、2は第1ガイド層。 3は第1グレイデッド層、4は量子井戸層、5は第2グ
レイデッド層、6は第2ガイド層、7UP型クツクラッ
ド8は半導体基板、9はキャップ層、10idSi02
膜、11はP側電極、12ffn側電極、13は電流通
路である。
Claims (1)
- 主発光領域に少なくとも1つ以上の量子井戸層を有する
量子井戸構造半導体レーザにおいて、前記量子井戸層の
両側に厚さが約5〜300Åのグレイデット層を備え、
このグレイデッド層は膜厚方向において前記量子井戸層
に近づくにつれて禁制帯幅が徐々に小さくなっているこ
とを特徴とする量子井戸構造半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP543685A JPS61164286A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 量子井戸構造半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP543685A JPS61164286A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 量子井戸構造半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61164286A true JPS61164286A (ja) | 1986-07-24 |
Family
ID=11611144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP543685A Pending JPS61164286A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 量子井戸構造半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61164286A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4916708A (en) * | 1989-06-26 | 1990-04-10 | Eastman Kodak Company | Semiconductor light-emitting devices |
JPH05729U (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | 三絹株式会社 | 粘着テープ |
US8114722B2 (en) | 2007-08-24 | 2012-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP543685A patent/JPS61164286A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4916708A (en) * | 1989-06-26 | 1990-04-10 | Eastman Kodak Company | Semiconductor light-emitting devices |
JPH05729U (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | 三絹株式会社 | 粘着テープ |
US8114722B2 (en) | 2007-08-24 | 2012-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
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