JPS61230387A - 埋込型半導体レ−ザ - Google Patents
埋込型半導体レ−ザInfo
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- JPS61230387A JPS61230387A JP7225985A JP7225985A JPS61230387A JP S61230387 A JPS61230387 A JP S61230387A JP 7225985 A JP7225985 A JP 7225985A JP 7225985 A JP7225985 A JP 7225985A JP S61230387 A JPS61230387 A JP S61230387A
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- Japan
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- semiconductor layer
- layer
- type semiconductor
- resistance
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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】
〔概要〕
ダブルヘテロ構造をなす帯状発光部の両側に電流狭窄層
を有する埋込型半導体レーザにおいて、電流狭窄層を高
抵抗半導体のヘテロ構造にして、発光部の活性層に接合
する半導体層に対しポテンシャルバリアを形成すること
により、 発振に寄与しない漏れ電流を抑えると共に応答周波数を
高めたものである。
を有する埋込型半導体レーザにおいて、電流狭窄層を高
抵抗半導体のヘテロ構造にして、発光部の活性層に接合
する半導体層に対しポテンシャルバリアを形成すること
により、 発振に寄与しない漏れ電流を抑えると共に応答周波数を
高めたものである。
本発明は、ダブルヘテロ構造をなす帯状発光部の両側に
電流狭窄層を有する埋込型半導体レーザに係り、特に、
該電流狭窄層の構成に関す。
電流狭窄層を有する埋込型半導体レーザに係り、特に、
該電流狭窄層の構成に関す。
半導体レーザは、光を媒体にして多量の情報を扱う光通
信や情報処理の光信号源として多用されるようになって
きた。
信や情報処理の光信号源として多用されるようになって
きた。
このような用途に使用される半導体レーザには、ダブル
ヘテロ構造をなす帯状発光部の両側に電流狭窄層を有す
る埋込型半導体レーザ例えば８１ル−ザなどがあるが、
一層の性能改良、例えば、発振に寄与しない漏れ電流の
低減や応答性の高速化が望まれている。
ヘテロ構造をなす帯状発光部の両側に電流狭窄層を有す
る埋込型半導体レーザ例えば８１ル−ザなどがあるが、
一層の性能改良、例えば、発振に寄与しない漏れ電流の
低減や応答性の高速化が望まれている。
第５図は従来の代表的な半導体レーザであるＢＨレーザ
の模式側断面図である。
の模式側断面図である。
同図において、ｌはｎ型インジウム燐（ＩｎＰ）の基板
、２はｎ型１ｎＰのクラッド層、３はインジウムガリウ
ム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層、４はｐ型ＩｎＰ
のクラッド層、５はメサ形成により４〜２で形成された
帯状発光部、６はｐ型１ｎＰのｐ全半導体層６ａとｎ型
１ｎＰのｎ型半導体層６ｂからなり発光部５の両側を埋
める電流狭窄層、７は二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）の絶
縁膜、８と９は金属の電極である。
、２はｎ型１ｎＰのクラッド層、３はインジウムガリウ
ム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）の活性層、４はｐ型ＩｎＰ
のクラッド層、５はメサ形成により４〜２で形成された
帯状発光部、６はｐ型１ｎＰのｐ全半導体層６ａとｎ型
１ｎＰのｎ型半導体層６ｂからなり発光部５の両側を埋
める電流狭窄層、７は二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）の絶
縁膜、８と９は金属の電極である。
この半導体レーザは、電極８．９間の電流を発光部５に
集中させて発振しレーザ光を発するが、この電流集中は
、電流狭窄層６のｐ全半導体層６ａとｎ型半導体層６ｂ
が形成する逆方向のＰ−Ｎ接合によって行っている。
集中させて発振しレーザ光を発するが、この電流集中は
、電流狭窄層６のｐ全半導体層６ａとｎ型半導体層６ｂ
が形成する逆方向のＰ−Ｎ接合によって行っている。
なお上記構成で活性層３にＩｎＧａＡｓＰを使用してい
るのは、レーザ光の波長を長距離光通信に通した例えば
１．３μ−帯にするためで、これより波長の短い例えば
０．８５μ−帯層としてアルミニウムガリウム砒素（Ａ
ＩＧａＡｓ）を使用し、クラッド層２．４に組成の異な
る＾ｌＧａＡｓを使用した半導体レーザもある。
るのは、レーザ光の波長を長距離光通信に通した例えば
１．３μ−帯にするためで、これより波長の短い例えば
０．８５μ−帯層としてアルミニウムガリウム砒素（Ａ
ＩＧａＡｓ）を使用し、クラッド層２．４に組成の異な
る＾ｌＧａＡｓを使用した半導体レーザもある。
上記構成の半導体レーザには、ｐ型のクラッド層４とｐ
全半導体層６ａとが接する領域があるため発振に寄与し
ない漏れ電流ａが発生して効率が低下する問題があり、
また、上記Ｐ−Ｎ接合の容量ににより応答可能の周波数
が制限される問題がある。
全半導体層６ａとが接する領域があるため発振に寄与し
ない漏れ電流ａが発生して効率が低下する問題があり、
また、上記Ｐ−Ｎ接合の容量ににより応答可能の周波数
が制限される問題がある。
これらの問題を解決する方策として、第７図の模式側断
面図に示す如く、第６図図示電流狭窄層６の半導体層６
ａ、 ６ｂを一体にした高抵抗１ｎＰ （ＨＲ−ＩｎＰ
）の電流狭窄Ｊｉ！１０に置換する改良がある。
面図に示す如く、第６図図示電流狭窄層６の半導体層６
ａ、 ６ｂを一体にした高抵抗１ｎＰ （ＨＲ−ＩｎＰ
）の電流狭窄Ｊｉ！１０に置換する改良がある。
これは、電流狭窄層ＩＯの高抵抗により上記漏れ電流ａ
を抑え、同時に逆方向Ｐ−Ｎ接合による容量を除去して
、効率と高速応答性を向上させたものである。
を抑え、同時に逆方向Ｐ−Ｎ接合による容量を除去して
、効率と高速応答性を向上させたものである。
しかしながら上記改良には、上記漏れ電流の抑制に未だ
余地が残されている問題がある。
余地が残されている問題がある。
それは、発光部５と電流狭窄層ｌＯとの接合部における
第７図（ａｌ （ｂｌのエネルギー帯図が示す如く、ｎ
型クラッド層２と電流狭窄層１０との接合部〔図ｔａｌ
参照〕においては伝導帯Ｃの下端が、また、ｐ型りラッ
ドｒＮ４と電流狭窄層１０との接合部〔図（ｂｌ参照〕
においては価電子帯■の上端が連続しているため、クラ
ッド層２．４にあるキャリアが電流狭窄層１０にしみだ
して再結合するからである。なお同図におけるＦは禁制
帯である。
第７図（ａｌ （ｂｌのエネルギー帯図が示す如く、ｎ
型クラッド層２と電流狭窄層１０との接合部〔図ｔａｌ
参照〕においては伝導帯Ｃの下端が、また、ｐ型りラッ
ドｒＮ４と電流狭窄層１０との接合部〔図（ｂｌ参照〕
においては価電子帯■の上端が連続しているため、クラ
ッド層２．４にあるキャリアが電流狭窄層１０にしみだ
して再結合するからである。なお同図におけるＦは禁制
帯である。
第１図は本発明の要旨を示す構成図である。
上記問題点は、同図に示す如く、半導体活性Ｎ３の一面
側がｎ型半導体層（ｎ型クラッド層）２、反対面側がｐ
型半導体層（ｐ型クラッド層）４のダブルヘテロ構造を
なす帯状発光部５の両側に、ｎ型半導体層２およびｐ型
半導体層４のそれぞれに格子整合して接合する第一の高
抵抗半導体層１１ａおよび第一の高抵抗半導体層１１ａ
と異種なる第二の高抵抗半導体層１１ｂかヘテロ接合し
てなる電流狭窄ｒｆｉ １１を有する本発明の埋込型半
導体レーザによって解決される。
側がｎ型半導体層（ｎ型クラッド層）２、反対面側がｐ
型半導体層（ｐ型クラッド層）４のダブルヘテロ構造を
なす帯状発光部５の両側に、ｎ型半導体層２およびｐ型
半導体層４のそれぞれに格子整合して接合する第一の高
抵抗半導体層１１ａおよび第一の高抵抗半導体層１１ａ
と異種なる第二の高抵抗半導体層１１ｂかヘテロ接合し
てなる電流狭窄ｒｆｉ １１を有する本発明の埋込型半
導体レーザによって解決される。
本発明によれば、第一の高抵抗半導体層１１ａは、伝導
帯下端のエネルギーがｎ型半導体層２より大きいもので
あることが望ましく、また、第二の高抵抗半導体層１１
ｂは、価電子帯上端のエネルギーがｐ型半導体層４より
小さいものであることが望ましい。
帯下端のエネルギーがｎ型半導体層２より大きいもので
あることが望ましく、また、第二の高抵抗半導体層１１
ｂは、価電子帯上端のエネルギーがｐ型半導体層４より
小さいものであることが望ましい。
〔作用〕
第２図（ａ） （ｂ）は上記構成による発光部５と電流
狭窄層１１との接合部におけるエネルギー帯図の例で、
第７図（ａｌ （ｂｌに対応した図である。
狭窄層１１との接合部におけるエネルギー帯図の例で、
第７図（ａｌ （ｂｌに対応した図である。
高抵抗半導体層１１ａの伝導帯Ｃ下端のエネルギーがｎ
型半導体層２より大きい場合には、図（ａ）図示の如く
ｎ型半導体層２と高抵抗半導体層１１ａとの接合部に１
２ａで示されるポテンシャルバリアが形成されて、ｎ型
半導体層（ｎ型クランド層）２にあるキャリアが高抵抗
半導体層１１ａにしみだすのを抑える。
型半導体層２より大きい場合には、図（ａ）図示の如く
ｎ型半導体層２と高抵抗半導体層１１ａとの接合部に１
２ａで示されるポテンシャルバリアが形成されて、ｎ型
半導体層（ｎ型クランド層）２にあるキャリアが高抵抗
半導体層１１ａにしみだすのを抑える。
また、高抵抗半導体層１１ｂの価電子帯Ｖ上端のエネル
ギーがｐ型半導体層４より小さい場合には、図（ｂ）図
示の如くｐ型半導体層４と高抵抗半導体層１１ｂとの接
合部に１２ｂで示されるポテンシャルバリアが形成され
て、ｐ型半導体層（ｐ型りラッド層）４にあるキャリア
が高抵抗半導体１’Ｕ１ｂにしみだすのを抑える。
ギーがｐ型半導体層４より小さい場合には、図（ｂ）図
示の如くｐ型半導体層４と高抵抗半導体層１１ｂとの接
合部に１２ｂで示されるポテンシャルバリアが形成され
て、ｐ型半導体層（ｐ型りラッド層）４にあるキャリア
が高抵抗半導体１’Ｕ１ｂにしみだすのを抑える。
然も、高抵抗半導体層１１ａと１１ｂとのヘテロ接合に
は、先に述べた逆方向Ｐ−Ｎ接合による容量の如き容量
が形成されない。
は、先に述べた逆方向Ｐ−Ｎ接合による容量の如き容量
が形成されない。
このことから本構成による半導体レーザは、第６図図示
半導体レーザと同等の四速応答性を有しながら発振に寄
与しない漏れ電流を抑える作用が一層強くなり効率が更
に向上する。
半導体レーザと同等の四速応答性を有しながら発振に寄
与しない漏れ電流を抑える作用が一層強くなり効率が更
に向上する。
第３図は本発明による半導体レーザの実施例の模式側断
面図、第４図（ａｌ （ｂ）はそのエネルギー帯図であ
る。
面図、第４図（ａｌ （ｂ）はそのエネルギー帯図であ
る。
第３図図示半導体レーザは、第５図図示の半導体レーザ
に本発明の構成を通用し、電流狭窄Ｍ６を電流狭窄層！
■に置換したものである。その他は第５図図示と変わら
ない。
に本発明の構成を通用し、電流狭窄Ｍ６を電流狭窄層！
■に置換したものである。その他は第５図図示と変わら
ない。
電流狭窄層１１は、ｎ型１ｎＰのクラッド層２とｐ型１
ｎＰのクラッド層４のそれぞれに格子整合して接合する
高抵抗アルミニウムインジウム砒素、具体的にはＯＲ−
Ａｌ ｘ １ｎｌ−ＸＡ３ （Ｘ ＃０．５２）の第一
高抵抗半導体層１１ａと、ＨＲ−１ｎＰの第二高抵抗半
導体層１１ｂかヘテロ接合してなっており、該ヘテロ接
合の発光部５側端は略活性層３の位置にある。
ｎＰのクラッド層４のそれぞれに格子整合して接合する
高抵抗アルミニウムインジウム砒素、具体的にはＯＲ−
Ａｌ ｘ １ｎｌ−ＸＡ３ （Ｘ ＃０．５２）の第一
高抵抗半導体層１１ａと、ＨＲ−１ｎＰの第二高抵抗半
導体層１１ｂかヘテロ接合してなっており、該ヘテロ接
合の発光部５側端は略活性層３の位置にある。
第４図（ａ） （ｂ）は、この半導体レーザの第７図（
ａ） （ｂ）に対応するエネルギー帯図である。
ａ） （ｂ）に対応するエネルギー帯図である。
ｎ型クラッド層２と第一高抵抗半導体層１１ａの組み合
わせは図ｔａ）図示となり、ｎ型１ｎＰと上記Ｈ１？−
八ｌ Ｉ ｎＡｓの組み合わせにより０．４〜０．５ｅ
Ｖ程度のポテンシャルバリア１２ａを得ている。また、
ｐ型クラッドＮ４と第二高抵抗半導体層１１ｂの組み合
わせは図（ｂ１図示であるが、価電子帯■の上端がＩｎ
Ｐより小さく然も格子整合する適当な半導体が見当たら
ないので高抵抗半導体ｆｆ１１１ｂがＩＩＲ−１ｎＰに
なって第７図１ｂ）図示と同一になっている。
わせは図ｔａ）図示となり、ｎ型１ｎＰと上記Ｈ１？−
八ｌ Ｉ ｎＡｓの組み合わせにより０．４〜０．５ｅ
Ｖ程度のポテンシャルバリア１２ａを得ている。また、
ｐ型クラッドＮ４と第二高抵抗半導体層１１ｂの組み合
わせは図（ｂ１図示であるが、価電子帯■の上端がＩｎ
Ｐより小さく然も格子整合する適当な半導体が見当たら
ないので高抵抗半導体ｆｆ１１１ｂがＩＩＲ−１ｎＰに
なって第７図１ｂ）図示と同一になっている。
この半導体レーザの電流に対する光出力は、第５図図示
半導体レーザより約３０％高い値を示した。
半導体レーザより約３０％高い値を示した。
因に第６図図示半導体レーザは約２０％高である。
先に触れたＡｌＧａＡｓ半導体レーザのように、クラッ
ド層２．４のそれぞれがｎ型ＡｌＧａＡｓ５ｐ型ＡｌＧ
ａＡ３である場合には、第一高抵抗半導体層１１ａにア
ルミニウム（ａｌ）がより多い高抵抗アルミニウムガリ
ウム砒素（ＨＲ−ＡＩＧａＡｓ）を、また、第二高抵抗
半導体層１１ｂに高抵抗インジウムガリウム燐（ＩＩＲ
−ＩｎＧａＰ）を用いることにより、第２図（ａｌ （
ｂ） テ示したようなエネルギー帯図が得られる。
ド層２．４のそれぞれがｎ型ＡｌＧａＡｓ５ｐ型ＡｌＧ
ａＡ３である場合には、第一高抵抗半導体層１１ａにア
ルミニウム（ａｌ）がより多い高抵抗アルミニウムガリ
ウム砒素（ＨＲ−ＡＩＧａＡｓ）を、また、第二高抵抗
半導体層１１ｂに高抵抗インジウムガリウム燐（ＩＩＲ
−ＩｎＧａＰ）を用いることにより、第２図（ａｌ （
ｂ） テ示したようなエネルギー帯図が得られる。
即ち、ｎ型クランド層２と第一高抵抗半導体層１１ａの
組み合わせを、例えばｎ型ＡＩＸ Ｇａ１−ｘＡｓ （
ｘ’＝ ０．２）とＨ）！−＾１ｙ Ｇａ１−ｙＡｓ
（Ｙ Ｓ Ｏ，４）の組み合わせにすることにより０．
２ｅＶ程度のポテンシャルバリア１２ａが得られ、また
、゛ｐ型クラッド層４と第二為抵抗半導体Ｎ１１ｂの組
み合わせを、例えばｐ型へｔＸｃａｌ−Ｘへｓ （Ｘ
＃ ０．２） とＨＲ−Ｉｎ Ｘ Ｇａ１−ｘ
Ｐ （Ｘ＃０．５）の組み合わせにすることにより
０．２ｅＶ程度のポテンシャルバリア１２ｂが得られる
。
組み合わせを、例えばｎ型ＡＩＸ Ｇａ１−ｘＡｓ （
ｘ’＝ ０．２）とＨ）！−＾１ｙ Ｇａ１−ｙＡｓ
（Ｙ Ｓ Ｏ，４）の組み合わせにすることにより０．
２ｅＶ程度のポテンシャルバリア１２ａが得られ、また
、゛ｐ型クラッド層４と第二為抵抗半導体Ｎ１１ｂの組
み合わせを、例えばｐ型へｔＸｃａｌ−Ｘへｓ （Ｘ
＃ ０．２） とＨＲ−Ｉｎ Ｘ Ｇａ１−ｘ
Ｐ （Ｘ＃０．５）の組み合わせにすることにより
０．２ｅＶ程度のポテンシャルバリア１２ｂが得られる
。
以上説明したように、本発明の構成によれば、ダブルヘ
テロ構造をなす帯状発光部の両側に電流狭窄層を有する
埋込型半導体レーザにおいて、発振に寄与しない漏れ電
流を大幅に減少させ且つ高速応答性を高めることが出来
て、光通信などに対して一層優れた光信号源の提供を可
能にさせる効果゛がある。
テロ構造をなす帯状発光部の両側に電流狭窄層を有する
埋込型半導体レーザにおいて、発振に寄与しない漏れ電
流を大幅に減少させ且つ高速応答性を高めることが出来
て、光通信などに対して一層優れた光信号源の提供を可
能にさせる効果゛がある。
第１図は本発明の要旨を示す構成図、
第２図（ａ） （ｂｌはその作用を示すエネルギー帯図
、第３図は本発明による半導体レーザの実施例の模式側
断面図、 第４図（ａｌ （ｂ）はそのエネルギー帯図、第５図は
従来の代表的な半導体レーザの模式側断面図、 第６図はそれを改良した半導体レーザの模式側断面図、 第７図（ａｌ （ｂｌはその改良点のエネルギー帯図、
である。 図において、 １は基板、 ２はｎ型クラッド層、 ３は活性層、 ４はｐ型クラッド層、 ５は発光部、 ６．１０．１１は電流狭窄層、 ６ａはｎ型半導体層、 ６ｂはｎ型半導体層、 ７は絶縁肋、 ８．９は電極、 １１ａは第一畠抵抗半導体層、 １１ｂは第二高抵抗半導体層、 １２ａ 、 １２ｂはポテンシャルバリア、ａは漏れ電
流、 Ｃは伝導帯、 Ｆは禁制帯、 ■は価電子帯、である。 ￥＝４凹
、第３図は本発明による半導体レーザの実施例の模式側
断面図、 第４図（ａｌ （ｂ）はそのエネルギー帯図、第５図は
従来の代表的な半導体レーザの模式側断面図、 第６図はそれを改良した半導体レーザの模式側断面図、 第７図（ａｌ （ｂｌはその改良点のエネルギー帯図、
である。 図において、 １は基板、 ２はｎ型クラッド層、 ３は活性層、 ４はｐ型クラッド層、 ５は発光部、 ６．１０．１１は電流狭窄層、 ６ａはｎ型半導体層、 ６ｂはｎ型半導体層、 ７は絶縁肋、 ８．９は電極、 １１ａは第一畠抵抗半導体層、 １１ｂは第二高抵抗半導体層、 １２ａ 、 １２ｂはポテンシャルバリア、ａは漏れ電
流、 Ｃは伝導帯、 Ｆは禁制帯、 ■は価電子帯、である。 ￥＝４凹
Claims (3)
- （１）半導体活性層（３）の一面側がｎ型半導体層（２
）、反対面側がｐ型半導体層（４）のダブルヘテロ構造
をなす帯状発光部（５）の両側に、該ｎ型半導体層（２
）および該ｐ型半導体層（４）のそれぞれに格子整合し
て接合する第一の高抵抗半導体層（１１ａ）および該第
一の高抵抗半導体層（１１ａ）と異種なる第二の高抵抗
半導体層（１１ｂ）がヘテロ接合してなる電流狭窄層（
１１）を有することを特徴とする埋込型半導体レーザ。 - （２）上記第一の高抵抗半導体層（１１ａ）は、伝導帯
下端のエネルギーが上記ｎ型半導体層（２）より大きい
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の埋込型半導体レーザ。 - （３）上記第二の高抵抗半導体層（１１ｂ）は、価電子
帯上端のエネルギーが上記ｐ型半導体層（４）より小さ
いものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の埋込型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225985A JPS61230387A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 埋込型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7225985A JPS61230387A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 埋込型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230387A true JPS61230387A (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=13484112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7225985A Pending JPS61230387A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 埋込型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61230387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277187A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-03-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JPH0353582A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Nec Corp | 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7225985A patent/JPS61230387A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277187A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-03-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JPH0353582A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Nec Corp | 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ |
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