JPS61194790A - 横方向電流注入型半導体レ−ザ−素子 - Google Patents

横方向電流注入型半導体レ−ザ−素子

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JPS61194790A
JPS61194790A JP3478685A JP3478685A JPS61194790A JP S61194790 A JPS61194790 A JP S61194790A JP 3478685 A JP3478685 A JP 3478685A JP 3478685 A JP3478685 A JP 3478685A JP S61194790 A JPS61194790 A JP S61194790A
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JP
Japan
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layer
active layer
semiconductor laser
gaas
type semiconductor
Prior art date
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JP3478685A
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Yasumi Nishikawa
西川 安美
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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〕 この発明は、横方向電流注入型半導体レーザー素子に関
し、特にその発振閾値電流を低減化するなどの性能特性
の向上に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の横方向電流注入型半導体レーザー素子として1倒
木ばT J S (Transverse Junct
ion 5tripe )型半導体レーザー素子がある
。第6図は、例えば雑誌アイ・イー・イー・イー(IE
EE JOURNAL OFQUANTLTM ELE
CTRONIC5、VOL 、 QE−15、Nhl 
1.NOVEMBER。
1979(1208月に示された従来のTJS型半導体
レーザー素子を示す断面図である。図において、(1)
はp(lilit極、(2)はn@電極、(3)はn型
GaAsキャップ層、(4)はクラッド層で、例えばn
型GaA IAs上部クラッド層、(3)は活性層で、
例えばn型GaAs活性層、(6)はクラッド層で、例
えばn型GaAlAs下部クラッド層、(7)は基板で
、例えば半絶縁性GaAs基板、(8)及び(9)は例
えばZnを拡散したp空領域(斜線部)である。p空領
域(8)はZnが高濃度に拡散されてp+型領領域構成
し、p空領域(9)はZnが低濃度に拡散され、すなわ
ち二重拡散されて、p活性領域を構成する。
次に動作について説明する。p側電極(1)からn側電
極(2)へp−n接合に順方向に電流を流すと、活性層
(3)とクラッド層(4)、(6)との拡散電位差のた
め、はとんどの電流は活性層(3)にのみ集中して横方
向、すなわち活性層(3)に沿う方向で、活性層(3)
におけるp空領域(8)、(9)からn型領域の方向に
流れる。この時、活性層(3)のp −n接合付近にお
いて量子と正孔の再結合が生じて発光する。この半導体
レーザー素子は、切り出した時にできる両端のへき開面
ではさまれたストライプ状の活性層内において共振器を
構成する。すなわち、Znの二重拡散したp活性領域で
あるp空領域(9)は、横方向においてはn型領域とp
+型領領域8)によりはさまれ、縦方向においては上下
部クラッド層(4) 、(6)によりはさまれて、この
活性層が周囲より屈折率の大きい光導波層となって発光
した光がとじ込められ、効率のよいレーザー発振を生じ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の横方向電流注入型半導体レーザー素子においては
、活性層厚の減少と相関をもって発振閾値電流は減少す
るが、活性層厚が1000Å以下と薄くなると導波光の
クラッド層への光のもれが大きくなり、閾値電流の低減
化に問題があった。また、例えば1〜2μmの膜厚のA
lGaAs層をクラッド層として使っているために、活
性層との・境界での界面再結合中心密度が増大し、内部
量子効率を低減化させるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光とじ込め層として超格子構造又は多重ヘテ
ロ接合層構造を用いることによって、スムーズな界面再
結合中心密度の低い界面を形成すると同時に、周期の調
整による縦方向の光とじ込めを強化し、光のもれを少な
(して発光効率の高い横方向電流注入型半導体レーザー
を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る横方向電流注入型半導体レーザー素子は
、活性層とクラッド1の中間の屈折率を有し、平均的に
活性層とクラッドImの中間のエネルギーレベルを有し
、超格子構造又は多重ヘテロ接合層構造で形成した光と
じ込め層を、活性層とクラッド層の間に設けたものであ
る。
〔作用〕
この発明における超格子構造又は多重ヘテロ接、合間構
造で形成した光とじ込め層は、活性層とクラッド層の中
間の屈折率を有し、平均的に活性層とクラッド層の中間
のエネルギーレベルを有するため、活性層とクラッド層
間界面の再結合中心の密度を低下でき、この結果キャリ
ヤーの注入の効率が上げられ、さらに縦方向の光とじ込
めを強化でき、この結果光のもれを少なくしてレーザー
素子の発光効率を上げることができる。
〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(ハ)、■は電極、口はn型GaAsキャ
ップ’+L(至)はn型上部クラッド層、(至)はn型
GaAs活性層、(7)はn型下部クラッド層、弼は半
絶縁性GaAs基板、脅、四はp空領域でZn拡散によ
るp空領域、輿はn型の超格子構造からなる上部光とじ
込め層で、n型上部クラッド層曽と活性層四の間に形成
され、6υはn型の超格子構造からなる下部光とじ込め
層で、n型下部クラッド層(7)と活性層−の間に形成
されている。この光とじ込め層q、、6υは、例えばA
lAs/GaAs、 AlxGa+−xAs/GaAs
1及びAl xGal−xAs/A1yGa1−yAs
のうちのいずれかからなる超格子層を用いて構成されて
おり、光とじ込め層(7)、6υの屈折率及びエネルギ
ーレベルはそれぞれ活性層(7)とクラッド層(ハ)、
(ホ)の中間になるように構成されている。第2図は一
般的なGRI N−5CH(Graded−I nde
x−5epara te−Conf inement−
Heterostructure)のエネルギーバンド
の活性層(至)付近の模式図であり、そのエネルギーレ
ベルは活性層■側よりクラッド層■、(7)側が高く、
クラッド層(ハ)、翰側から徐々に活性層■側に向って
傾斜して構成され、効率よく光をとじ込めるレーザー素
子である。第8図はこの発明の一実施例について、第2
図と等価な、超格子の周期を工夫することによって得た
光とじ込め層で構成されたレーザー素子のエネルギーバ
ンド(実線)の活性@(7)付近の模式図である。つま
り、第8図でエネルギーレベルを平均的に見ると第3図
の点線のようになり、第8図のエネルギーレベルは第2
図のエネルギーレベルと等価になる。なお、AlAs/
GaAsで超格子構造を作るとき、AlAs層とGaA
s層を例えば一方の厚さを変化させながら交互に積薯す
るが、AlAs層の厚さとGaAs層の厚さを加えたも
のを一周期と呼ぶ。第4図は、光とじ込め層(7)、C
υ、及び活性層に)の屈折率分布を模式的に示したもの
である。
次に動作について説明する。第3図に示す超格子構造か
らなる光とじ込め層(1)、6vを有する横方向電流注
入型半導体レーザー素子では、第4図に示すように光と
じ込め層(7)、6〃の屈折率が上下部クラッド層(ハ
)、(7)よりも大きい。このため、活性層(4)の厚
さをキャリヤーのとじ込めを高めるために、例えば10
00八程度に薄くしても、発光した光は屈折率の高い光
とじ込め層q、6ηに効率よくとじ込めることが可能で
ある。従って、キャリヤーと光のとじ込めを独立に行う
ことができ、レーザー発振閾値の低い半導体レーザー素
子が得られる。
また、この光とじ込め層山、G31)は分布屈折率型で
あるので、レーザー光の広がりを小さくすることができ
る。このように、縦方向においては従来よりも光とキャ
リヤーを効率よくとじ込めることができ、リーク電流は
小さく、閾値電流は低く、かつキャリヤーの捕獲効率が
高くなるため、温度特性が良く、ビームの広がりの小さ
くすることが可能である。さらに、クラッド層(ハ)、
(7)と活性層qとの界面か格子不整合誘導歪による緩
和・、又はヘテロ接合界面での不純物トラップの分散、
さらに例えば雑誌(Appl、 Phys、 Lett
、 44.217(1984)に記載されているように
活性層qとクラッド層御、(7)間界面の再結合中心の
密度を小さくして発振しきい値を下げることが可能とな
る。
また、上記実施例では、光とじ込め層端、6υを超格子
構造で形成した場合を示したが、例えばA I xGa
 + −xAs/GaAsからなる多重ヘテロ接合層構
造によって形成することもできる。第5図は多重ヘテロ
接合層構造による活性層(至)付近のエネルギーバンド
の模式図で、エネルギーレベルを平均的に見るとやはり
点線のようになり、第2図に示すエネルギーレベルと等
価になる。また、各ヘテロ接合層の厚さが無限小に小さ
い無限側のステップで構成する場合、光とじ込め層端、
6])の組成を活性層(7)からクラッド層(ハ)、翰
まで連続的に変化させることも可能である。この実施例
においても上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに、超格子層構造で光とじ込め層(7)、6υを形
成する場合は、Zn拡散領域鱒、(ト)が合金化するた
め、屈折率が大きくなりホモ接合部の横方向の光とじ込
めが強くなる。このため高性能な半導体レーザー素子が
得られる。
また、光とじ込め層に)を超格子層で構成する場合、以
下に示す変形例又はその組み合わせを使って構成しても
よい。AlAsのバリア一層0) 巾’z IB。
GaAsの井戸層の巾をlzとして、IBを一定とし、
lzを変化させる。活性層(ハ)に近づくにっれlzを
大きくすると、活性層(7)に近づくにつれてエネルギ
ーギャップの変化が小さくなり、多重ヘテロ接合層構造
の混晶組成変化により屈折率分布を持たせたGRIN−
3CHと等価なものが得られる。他にlzの変化を調整
することで、このエネルギーギャップの変化を深さ方向
に対し、2乗変化、8乗変化、又、GRIN−5CHと
等価な構造にすることで、縦方向のキャリヤーのとじ込
めが増大し、Zn拡散領域の合金化による横方向の光と
じ込めに加えて、8次元的なとじ込めが強化される。ま
た、AlxGa+−xAsとAlAs/GaAs超格子
の両方を使ってSCH構造を作ることもできる。この場
合も超格子を構成する半導体の組み合わせ(GaAs/
A I AS 1GaAs/AlxGa+−xAs S
 AlxGa+−xAs/A1yGa+−yAs  )
や、その周期、幅、組成などをいろいろ組み合わせて分
布屈折率型のGRIN−5CH構造と等価な機能を持た
せることもできる。
さらに、超格子を形成する巾は一般には100Å以下で
あるので、活性層厚もその巾より小さくならない程度に
うすくすることが可能であり、この場合には量子効果が
期待でき、さらに低閾値電流で温度特性がよく、ビーム
広がりの小さい半導体レーザー素子が得られる。
また、上記実施例ではGaAsを活性層−として用いた
場合を示したが、活性層(7)がAlxGa+−xAs
の場合にも同様な効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、活性層とクラッド層
の中間の屈折率を有し、平均的に活性層とクラッド層の
中間のエネルギーレベルを有し、超格子構造又は多重ヘ
テロ接合層構造で形成した光とじ込め層を、活性層とク
ラッド層の間に設けることにより、活性層とクラッド層
間界面の再結合中心の密度を低下でき、この結果キャリ
ヤーの注入の効率が上げられ、さらに縦方向の光とじ込
めを強化でき、この結果光のもれを少なくしてレーザー
素子の発光効率を上げることができる横方向電流注入型
半導体レーザー素子が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による横方向電流注入型半
導体レーザーの断面図、第2図は一般的なGRIN−5
CHのエネルギーバンドの活性層付近の模式図、第8図
はこの発明の一実施例によるエネルギーバンドの活性層
付近の模式図、第4図はこの発明の一実施例による屈折
率分布の活性層付近の模式図、第5図はこの発明の他の
実施例によるエネルギーバンドの活性層付近の模式図、
第6図は従来の横方向電流注入型半導体レーザー素子を
示す断面図である。 咎、■・・・クラッド層、四・・・活性層、山、0υ・
・・光とじ込め層。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)活性層とクラッド層を有し、上記活性層に沿つて
    電流が流れるようにした横方向電流注入型半導体レーザ
    ー素子において、上記活性層と上記クラッド層の中間の
    屈折率を有し、平均的に上記活性層と上記クラッド層の
    中間のエネルギーレベルを有し、超格子構造又は多重ヘ
    テロ接合層構造で形成した光とじ込め層を、上記活性層
    と上記クラッド層の間に設けたことを特徴とする横方向
    電流注入型半導体レーザー素子。 (2)光とじ込め層の平均的エネルギーレベルは、活性
    層側よりクラッド層側が高く、上記クラッド層側より上
    記活性層側に傾斜している特許請求の範囲第1項記載の
    横方向電流注入型半導体レーザー素子。 (3)超格子構造は、AlAs/GaAs、AlxGa
    _1−xAs/GaAs、及びAlxGa_1−xAs
    /AlyGa_1−yAsのうちのいずれかで形成した
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載の横方向電流注入
    型半導体レーザー素子。 (4)多重ヘテロ接合層構造は、AlxGa_1−xA
    s/GaAsで形成した特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の横方向電流注入型半導体レーザー素子。 (3)光とじ込め層は、AlxGa_1−xAsとAl
    As/GaAs超格子の両方で形成した特許請求の範囲
    第1項又は第2項記載の横方向電流注入型半導体レーザ
    ー素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7085299B2 (en) 2003-03-19 2006-08-01 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser with a large optical superlattice waveguide
JP2008034848A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Lg Electronics Inc 窒化物系発光素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7085299B2 (en) 2003-03-19 2006-08-01 Bookham Technology Plc High power semiconductor laser with a large optical superlattice waveguide
JP2008034848A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Lg Electronics Inc 窒化物系発光素子
US8350250B2 (en) 2006-07-26 2013-01-08 Lg Electronics Inc. Nitride-based light emitting device

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