JPS6175584A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6175584A JPS6175584A JP19740784A JP19740784A JPS6175584A JP S6175584 A JPS6175584 A JP S6175584A JP 19740784 A JP19740784 A JP 19740784A JP 19740784 A JP19740784 A JP 19740784A JP S6175584 A JPS6175584 A JP S6175584A
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- JP
- Japan
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- epitaxial growth
- epitaxially grown
- growth layer
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- Prior art date
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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、光ディスクやレーザプリンタ等の光源
として実用化が開始されている。これらの半導体レーザ
を大別すると、埋め込み型半導体レーザと非理め込み型
半導体レーザに分けられる。
として実用化が開始されている。これらの半導体レーザ
を大別すると、埋め込み型半導体レーザと非理め込み型
半導体レーザに分けられる。
埋め込み型半導体レーザの特徴は、特開昭５７−１２２
５９１に記載されているように、電流と光の両方ともを
活性層に良く閉じ込めるので、低電流でかつ安定な単−
横モードで発振する点にあるが、長時間使用していると
特性が劣化する問題があった。これは埋込み型半導体レ
ーザが２回のエピタキシャル成長によって形成され、１
回目と２回目の成長の間に欠陥が入りやすいためと考え
られている。このような欠陥が入る理由は、１回目の成
長によって形成された活性層がエツチングにより外部に
露出し、外部に露出している間に酸化等によって表面が
劣化し欠陥となり、長時間作動するとその欠陥が活性層
内に増殖するためと考えられている。すなわち、埋め込
み型半導体レーザは、低電流でかつ安定な横モードで発
振するが、信頼性の点で間和かあった。
５９１に記載されているように、電流と光の両方ともを
活性層に良く閉じ込めるので、低電流でかつ安定な単−
横モードで発振する点にあるが、長時間使用していると
特性が劣化する問題があった。これは埋込み型半導体レ
ーザが２回のエピタキシャル成長によって形成され、１
回目と２回目の成長の間に欠陥が入りやすいためと考え
られている。このような欠陥が入る理由は、１回目の成
長によって形成された活性層がエツチングにより外部に
露出し、外部に露出している間に酸化等によって表面が
劣化し欠陥となり、長時間作動するとその欠陥が活性層
内に増殖するためと考えられている。すなわち、埋め込
み型半導体レーザは、低電流でかつ安定な横モードで発
振するが、信頼性の点で間和かあった。
非理め込み型半導体レーザとしても、種々の構造の半導
体レーザが試作され提案されてきた。それらの中で最も
良い特性を示す半導体レーザは電流狭窄構造と光導波構
造を兼ね実えた■型基板内部ストライプレーザである。
体レーザが試作され提案されてきた。それらの中で最も
良い特性を示す半導体レーザは電流狭窄構造と光導波構
造を兼ね実えた■型基板内部ストライプレーザである。
この半導体レーザに関しては、雑誌はブライド・フィジ
ックス・レターズｊ （Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、４０（５）、 （１９８２）、 ３７２）に報告され
ている。この非理め込み型半導体レーザの場合は、活性
層がプロセス中に外部に露出することが無く、そのため
活性層に欠陥が入シにくく特性劣化が少なかった。又、
この半導体レーザは電流狭窄構造を有するために、比較
的低電流で動作する。しかし、光導波構造が電流量によ
って影響を受けやすいため、安定な単−横モードで発振
しにくいという欠点を持っていた。
ックス・レターズｊ （Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、４０（５）、 （１９８２）、 ３７２）に報告され
ている。この非理め込み型半導体レーザの場合は、活性
層がプロセス中に外部に露出することが無く、そのため
活性層に欠陥が入シにくく特性劣化が少なかった。又、
この半導体レーザは電流狭窄構造を有するために、比較
的低電流で動作する。しかし、光導波構造が電流量によ
って影響を受けやすいため、安定な単−横モードで発振
しにくいという欠点を持っていた。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような従来の半導体レーザの欠点
全除去し、低電流でかつ安定な単一モードで発振し、か
つ長時間使用しても特性の劣化が少ない半導体レーザを
提供することにある。
全除去し、低電流でかつ安定な単一モードで発振し、か
つ長時間使用しても特性の劣化が少ない半導体レーザを
提供することにある。
（発明の構成）
本発明の半導体レーザの構成は、半導体基板上に、この
基板表面と垂直な方向にエピタキシャル成長した第１の
エピタキシャル成長層とこの第１のエピタキシャル成長
層にｐｎ接合を介して前記基板表面と垂直な方向にエピ
タキシャル成長した第２のエピタキシャル成長層とから
なる第１の結晶積層体と、この第１の結晶積層体の前記
第２のエピタキシャル成長層表面より前記ｐｎ接合を切
断する深さに゛形成されたエツチング溝の上及び前記第
２のエピタキシャル成長層上に、第３及び第５のエピタ
キシャル成長層によって第４のエピタキシャル成長層で
あるレーザ発振のための活性層を−Ｌ下からはさんだダ
ブルヘテロ構造を有する第２の結晶積層体とを備え、前
記第４のエピタキシャル成長層が前記エツチング溝の上
で下方に凸型になるよう屈曲していることを特徴とする
。
基板表面と垂直な方向にエピタキシャル成長した第１の
エピタキシャル成長層とこの第１のエピタキシャル成長
層にｐｎ接合を介して前記基板表面と垂直な方向にエピ
タキシャル成長した第２のエピタキシャル成長層とから
なる第１の結晶積層体と、この第１の結晶積層体の前記
第２のエピタキシャル成長層表面より前記ｐｎ接合を切
断する深さに゛形成されたエツチング溝の上及び前記第
２のエピタキシャル成長層上に、第３及び第５のエピタ
キシャル成長層によって第４のエピタキシャル成長層で
あるレーザ発振のための活性層を−Ｌ下からはさんだダ
ブルヘテロ構造を有する第２の結晶積層体とを備え、前
記第４のエピタキシャル成長層が前記エツチング溝の上
で下方に凸型になるよう屈曲していることを特徴とする
。
（作用）
本発明においては、第１の結晶積層体の中で、第１のエ
ピタキシャル成長層にｐｎ接合を介して成長した第２の
エピタキシャル成長層が電流狭窄層として働くために、
電流が活性層の発光部に集中して流れ、低電流で発振す
る。着た、レーザ発振のための活性層となる第２の結晶
積層体の中の第４のエピタキシャル成長層は、第３のエ
ピタキシャル成長層と第５のエピタキシャル成長層で上
下から覆われ、またプロセス中も露出することなく、し
たがって酸化等の要因で欠陥が入る事もなく、長時間使
用しても特性劣化の小さい半導体レーザが得られる。ま
た、レーザ発振のだめの活性層となる第４のエピタキシ
ャル成長層が、電流通路となるエツチング溝上で下方に
凸になっているため、この下方に凸になった発光部が横
方向に活性層でなくクラッド層によって挾まれた構造と
なっている。このクラッド層は活性層に比べ屈折率が低
いので、発光部は十分な屈折率分布を有し、そのため光
導波性が良く、発振電流が変化しても安定な単−横モー
ドで発振することが出来る。
ピタキシャル成長層にｐｎ接合を介して成長した第２の
エピタキシャル成長層が電流狭窄層として働くために、
電流が活性層の発光部に集中して流れ、低電流で発振す
る。着た、レーザ発振のための活性層となる第２の結晶
積層体の中の第４のエピタキシャル成長層は、第３のエ
ピタキシャル成長層と第５のエピタキシャル成長層で上
下から覆われ、またプロセス中も露出することなく、し
たがって酸化等の要因で欠陥が入る事もなく、長時間使
用しても特性劣化の小さい半導体レーザが得られる。ま
た、レーザ発振のだめの活性層となる第４のエピタキシ
ャル成長層が、電流通路となるエツチング溝上で下方に
凸になっているため、この下方に凸になった発光部が横
方向に活性層でなくクラッド層によって挾まれた構造と
なっている。このクラッド層は活性層に比べ屈折率が低
いので、発光部は十分な屈折率分布を有し、そのため光
導波性が良く、発振電流が変化しても安定な単−横モー
ドで発振することが出来る。
（実施例）
以下本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図である。
本実施例は、ｐ型ＧａＡｓ半導体基板ｌｌ上に、第１の
亜ビタキシャル成長層としてｐ型Ｇ ａ Ａ ｓバラフ
ッ層１２が、そして第２のエピタキシャル成長層として
ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１３が形成され、両層で第１の
結晶積層体を形成し、これらバッファ層１２と電流狭窄
層１３の境界にｐｎ接合が形成される。この第１の結晶
積層体のエピタキシャル成長は、ＭＯ−ＣＶＤ（有機金
属化学蒸着法）金円いた。この成長法は、膜厚の制御性
とウェファ−面内の均一性に優れている。このｐｎ接合
を切断する深さに、第２のエピタキシャル成長層の表面
からＶ字型に溝がエツチングで形成される。この上に、
第３のエピタキシャル成長層であるｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１４と、第４のエピタキシャル成長層であるｎ
−ＡｌＧａＡｓ活性層１５、第５のエピタキシャル成長
層であるｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６からなる第２
の結晶積層体が形成される。この第２の結晶積層体のエ
ピタキシャル成長も、ＭＯ−ＣＶＤによった。このＭＣ
）−ＣＶＩ）によるエピタキシャル成長は、面方位性が
小さく、エツチング溝上に成長した場合、活性層１５が
エツチング溝上で溝形状に相似な下方に凸型なるＶ字型
に形成される。
亜ビタキシャル成長層としてｐ型Ｇ ａ Ａ ｓバラフ
ッ層１２が、そして第２のエピタキシャル成長層として
ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１３が形成され、両層で第１の
結晶積層体を形成し、これらバッファ層１２と電流狭窄
層１３の境界にｐｎ接合が形成される。この第１の結晶
積層体のエピタキシャル成長は、ＭＯ−ＣＶＤ（有機金
属化学蒸着法）金円いた。この成長法は、膜厚の制御性
とウェファ−面内の均一性に優れている。このｐｎ接合
を切断する深さに、第２のエピタキシャル成長層の表面
からＶ字型に溝がエツチングで形成される。この上に、
第３のエピタキシャル成長層であるｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層１４と、第４のエピタキシャル成長層であるｎ
−ＡｌＧａＡｓ活性層１５、第５のエピタキシャル成長
層であるｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１６からなる第２
の結晶積層体が形成される。この第２の結晶積層体のエ
ピタキシャル成長も、ＭＯ−ＣＶＤによった。このＭＣ
）−ＣＶＩ）によるエピタキシャル成長は、面方位性が
小さく、エツチング溝上に成長した場合、活性層１５が
エツチング溝上で溝形状に相似な下方に凸型なるＶ字型
に形成される。
このような構造を有する半導体レーザは、活性層１５が
形成された後もｐ型クラッド１４とｎ型クラッド層１７
で上下が覆われているために、プロセス中も露出するこ
とがなく、酸化等の要因で欠陥が入ることもなく、長時
間使用しても特性劣化の小さい半導体レーザとなる。又
、電流狭窄層１３によって、電流はエツチング溝上に閉
じ込められ、レーザ発振に必要な電流が小さい半導体レ
ーザとなる。また、活性層１５はエツチング溝上で下方
に凸になるようにＶ字型になっているために、発光部１
６は両側が屈折率の小さいｎ型のクラッド層１４に挾ま
れることになり、光導波性が高くなる。そのためレーザ
発振の電流が変化しても、安定に、単一の横モードで発
振する。
形成された後もｐ型クラッド１４とｎ型クラッド層１７
で上下が覆われているために、プロセス中も露出するこ
とがなく、酸化等の要因で欠陥が入ることもなく、長時
間使用しても特性劣化の小さい半導体レーザとなる。又
、電流狭窄層１３によって、電流はエツチング溝上に閉
じ込められ、レーザ発振に必要な電流が小さい半導体レ
ーザとなる。また、活性層１５はエツチング溝上で下方
に凸になるようにＶ字型になっているために、発光部１
６は両側が屈折率の小さいｎ型のクラッド層１４に挾ま
れることになり、光導波性が高くなる。そのためレーザ
発振の電流が変化しても、安定に、単一の横モードで発
振する。
本実施例では、ｐ型半導体基板１１として亜鉛（Ｚｎ）
ドープＧａＡｓ基板、バッファ層１２として２ミクロン
厚みのＺｎドープＧａＡｓ層、電流狭窄層１３として厚
み１ミクロンの硫黄（Ｓ）ドープＧａＡｓ層、７字型の
溝のストライプの電流狭窄層１３表面上の幅として４ミ
クロン、ｐ型のクラッド層１４として厚み０５ミクｐン
のＺｎ ドープＡ、ｌＧａＡｓ層、活性層１５として
厚みｏｌばクロンのＡｌＧａＡｓ層、ｎ型のクラッド層
】７として厚み０５ミクロンのＳドープＡ Ｉ Ｇ ａ
Ａ、 ｓ 層、キャップ層として厚み０５ミクロンの
ＳドープＡｌＧａＡｓ層をそれぞれ用いた。また、ｐ側
電極１９には金−亜鉛、ｎ側電極２０には金−錫を用い
た。
ドープＧａＡｓ基板、バッファ層１２として２ミクロン
厚みのＺｎドープＧａＡｓ層、電流狭窄層１３として厚
み１ミクロンの硫黄（Ｓ）ドープＧａＡｓ層、７字型の
溝のストライプの電流狭窄層１３表面上の幅として４ミ
クロン、ｐ型のクラッド層１４として厚み０５ミクｐン
のＺｎ ドープＡ、ｌＧａＡｓ層、活性層１５として
厚みｏｌばクロンのＡｌＧａＡｓ層、ｎ型のクラッド層
】７として厚み０５ミクロンのＳドープＡ Ｉ Ｇ ａ
Ａ、 ｓ 層、キャップ層として厚み０５ミクロンの
ＳドープＡｌＧａＡｓ層をそれぞれ用いた。また、ｐ側
電極１９には金−亜鉛、ｎ側電極２０には金−錫を用い
た。
第２図は本発明の第２の実施例の断面図である。
本実施例も第１の実施例と同様にｐ型ＧａＡｓ半導体基
板ｌｌ上に、第１のエピタキシャル成長層としてｐ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１２が、そして第２のエピタキシャル
成長層としてｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１３が形成され、
両層で第１の結晶積層体が形成される。そしてバッファ
層１２と電流狭窄層１３の境界にｌ） ｎ接合が形成さ
れる。このｐｎ接合を切断する深さに、第２のエピタキ
シャル成長層の表面から円弧型１／ｉ’：溝がエツチン
グで形成される。
板ｌｌ上に、第１のエピタキシャル成長層としてｐ型Ｇ
ａＡｓバッファ層１２が、そして第２のエピタキシャル
成長層としてｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１３が形成され、
両層で第１の結晶積層体が形成される。そしてバッファ
層１２と電流狭窄層１３の境界にｌ） ｎ接合が形成さ
れる。このｐｎ接合を切断する深さに、第２のエピタキ
シャル成長層の表面から円弧型１／ｉ’：溝がエツチン
グで形成される。
この上に第３のエピタキシャル成長層であるｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層１４と、第４の主ピタキシャル成長層
であるｎ−ＡｌＧａＡｓ活性層１５、第５のエピタキシ
ャル成長層であるｎ−ＡｌＧａＡｓ クラッド層１６か
らなる第２の結晶積層体が形成される。
ａＡｓクラッド層１４と、第４の主ピタキシャル成長層
であるｎ−ＡｌＧａＡｓ活性層１５、第５のエピタキシ
ャル成長層であるｎ−ＡｌＧａＡｓ クラッド層１６か
らなる第２の結晶積層体が形成される。
この時、活性層１５はエツチング溝上で、下方に凸型な
る円弧型に形成される。この構造の半導体レーザは、第
１の実施例と同様な効果が得られる。
る円弧型に形成される。この構造の半導体レーザは、第
１の実施例と同様な効果が得られる。
本実施例では、ｐ型半導体基板１１として亜鉛（Ｚｎ）
ドープＧａＡｓ基板、バッファ層１２として２ミクロン
厚みのＺｌｌドープＧａＡｓＱ、電流狭窄９一 層１３として厚み１ミクロンの硫黄（８）ドープＧａＡ
ｓ層、円弧型の溝のストライブの電流狭窄層１３表面上
の幅として６ミクロン、ｐ型のクラッド層１４として厚
み０．５ミクロンのＺｎドープメＡｌＧａＡｓ層、活性
層１５として厚み０１ミクロンのＡＩ ＧａＡｓ層、ｎ
型のり２ラド層１７として厚み０５ミクロンのＳドープ
ＡｌＧａＡｓ層、キャップ層として厚み０５ミ°クロン
のＳドープＡｌＧａＡｓ層をそれぞれ用い、ｐ（Ｉ！ｌ
電極１９には金−亜鉛、ｎ側電極２０には金−錫を用い
た。
ドープＧａＡｓ基板、バッファ層１２として２ミクロン
厚みのＺｌｌドープＧａＡｓＱ、電流狭窄９一 層１３として厚み１ミクロンの硫黄（８）ドープＧａＡ
ｓ層、円弧型の溝のストライブの電流狭窄層１３表面上
の幅として６ミクロン、ｐ型のクラッド層１４として厚
み０．５ミクロンのＺｎドープメＡｌＧａＡｓ層、活性
層１５として厚み０１ミクロンのＡＩ ＧａＡｓ層、ｎ
型のり２ラド層１７として厚み０５ミクロンのＳドープ
ＡｌＧａＡｓ層、キャップ層として厚み０５ミ°クロン
のＳドープＡｌＧａＡｓ層をそれぞれ用い、ｐ（Ｉ！ｌ
電極１９には金−亜鉛、ｎ側電極２０には金−錫を用い
た。
これら実施例では基板にｐ型ＧａＡｓを用いたが、ｎ型
ＧａＡｓを用いてもよく、この場合はその他の層の導電
型も総て逆になる。これら実施例における各層厚、エツ
チング溝幅、各層のドーパントの種類に本発明が限定さ
れるものではない。
ＧａＡｓを用いてもよく、この場合はその他の層の導電
型も総て逆になる。これら実施例における各層厚、エツ
チング溝幅、各層のドーパントの種類に本発明が限定さ
れるものではない。
また、これら実施例では、ＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ 系
材料を用いたが、本発明がこの材料系に限定されず、Ｉ
ｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ等の他の半導体材料系にも適用可
能なことは明らかである。
材料を用いたが、本発明がこの材料系に限定されず、Ｉ
ｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ等の他の半導体材料系にも適用可
能なことは明らかである。
（発明の効果）
以上詳細に述べたように、不発明によれば、低い’ｇｉ
でかつ安定なモード発振し、かつ長時間使用しても特性
劣化が非常に小さい半導体レーザが得られた。この半導
体レーザを光ディスクやれプリンタに用いることによっ
て高性能で信頼性の高い装置？構成することが出来る。
でかつ安定なモード発振し、かつ長時間使用しても特性
劣化が非常に小さい半導体レーザが得られた。この半導
体レーザを光ディスクやれプリンタに用いることによっ
て高性能で信頼性の高い装置？構成することが出来る。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は第２
の実施例の断面図である。図において、１１・・・・・
・半導体基板、１２・・・・・・バッファ層、１３・・
・・・・電流狭窄層、１４・・・・・・ｎ型クラット層
、１５・・・・・・活性層、１６・・・・・・発光部、
１７・・・・・・ｎ型クラット層、１８・・・・・・コ
ンタクト層、１９・・・・・・ｐ側′成極、２０・・・
・・・ｎ側電極、全それぞれ示す。 −ｍ−、 パ□ ゛） 側 □、 、 Ｉ
の実施例の断面図である。図において、１１・・・・・
・半導体基板、１２・・・・・・バッファ層、１３・・
・・・・電流狭窄層、１４・・・・・・ｎ型クラット層
、１５・・・・・・活性層、１６・・・・・・発光部、
１７・・・・・・ｎ型クラット層、１８・・・・・・コ
ンタクト層、１９・・・・・・ｐ側′成極、２０・・・
・・・ｎ側電極、全それぞれ示す。 −ｍ−、 パ□ ゛） 側 □、 、 Ｉ
Claims (1)
- 半導体基板上に、この基板表面と垂直な方向にエピタキ
シャル成長した第１のエピタキシャル成長層とこの第１
のエピタキシャル成長層にｐｎ接合を介して前記基板表
面と垂直な方向にエピタキシャル成長した第２のエピタ
キシャル成長層とからなる第１の結晶積層体と、この第
１の結晶積層体の前記第２のエピタキシャル成長層表面
より前記ｐｎ接合を切断する深さに形成されたエッチン
グ溝の上及び前記第２のエピタキシャル成長層上に、第
３及び第５のエピタキシャル成長層によって第４のエピ
タキシャル成長層であるレーザ発振のための活性層を上
下からはさんだダブルヘテロ構造を有する第２の結晶積
層体とを備え、前記第４のエピタキシャル成長層が前記
エッチング溝の上で下方に凸型になるよう屈曲している
ことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19740784A JPS6175584A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19740784A JPS6175584A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6175584A true JPS6175584A (ja) | 1986-04-17 |
Family
ID=16373998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19740784A Pending JPS6175584A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6175584A (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5234685A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor luminous element and its manufacturing process |
| JPS57103385A (en) * | 1980-12-18 | 1982-06-26 | Sharp Corp | Semiconductor laser element |
| JPS57159082A (en) * | 1981-03-25 | 1982-10-01 | Sharp Corp | Semiconductor laser element |
| JPS5917293A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS5988887A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-05-22 | Nec Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPS5990979A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-25 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS59119885A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Fujitsu Ltd | 分布帰還型半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP19740784A patent/JPS6175584A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| JPS5234685A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor luminous element and its manufacturing process |
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| JPS5988887A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-05-22 | Nec Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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