JPS62154687A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS62154687A JPS62154687A JP29263085A JP29263085A JPS62154687A JP S62154687 A JPS62154687 A JP S62154687A JP 29263085 A JP29263085 A JP 29263085A JP 29263085 A JP29263085 A JP 29263085A JP S62154687 A JPS62154687 A JP S62154687A
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- Japan
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- layer
- clad
- undoped
- optical waveguide
- super lattice
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体超格子構造を利用した光導波路及び半
導体レーザの作製方法に係り、特に、超格子のバンド端
におけるエキシトンの有りなしによって、バンド端のす
ぐ長波長側でみた屈折率が％程度変化することを利用し
た光素子構造に関する。
導体レーザの作製方法に係り、特に、超格子のバンド端
におけるエキシトンの有りなしによって、バンド端のす
ぐ長波長側でみた屈折率が％程度変化することを利用し
た光素子構造に関する。
従来、ＧａＡ Ｑ Ａｓ系の超格子を半導体レーザの活
性層に用いたり、（第２図（ａ）） 、半導体レーザの
クラッド層の一部に用いて、（第２図（ｂ））、この超
格子に部分的にＺｎ拡散を行うか、Ｓｉイオン注入後の
アニールを行うことによって、超格子を無秩序化し、こ
の際の屈折率の変化を半導体レーザの横モード制御に利
用した例が報告されている。（福沢他、アップライド・
フイドツクス・レター第４５巻、 １９８４年、第１頁
（Ｔ 、Ｆｕｋｕｚａｗａｅｔ ａｌ、Ａｐｐｌ−Ｐｈ
ｙｓ、Ｌａｔｔ、Ｖｏｌ ４５（１９８４）ｐ、１）お
よび中島他、アイ・イー・イー・イー、第ＱＥ−２１巻
（１９８５）第６２９頁（Ｈ，Ｎａｋａｓｈｉｍａ ｅ
ｔ ａｌ。
性層に用いたり、（第２図（ａ）） 、半導体レーザの
クラッド層の一部に用いて、（第２図（ｂ））、この超
格子に部分的にＺｎ拡散を行うか、Ｓｉイオン注入後の
アニールを行うことによって、超格子を無秩序化し、こ
の際の屈折率の変化を半導体レーザの横モード制御に利
用した例が報告されている。（福沢他、アップライド・
フイドツクス・レター第４５巻、 １９８４年、第１頁
（Ｔ 、Ｆｕｋｕｚａｗａｅｔ ａｌ、Ａｐｐｌ−Ｐｈ
ｙｓ、Ｌａｔｔ、Ｖｏｌ ４５（１９８４）ｐ、１）お
よび中島他、アイ・イー・イー・イー、第ＱＥ−２１巻
（１９８５）第６２９頁（Ｈ，Ｎａｋａｓｈｉｍａ ｅ
ｔ ａｌ。
ＩＨＥＥ Ｖｏｌ、ＱＩＥ−２１（１９８５） ｐ 、
６２９参照）これら従来例では、活性層の発振波長と超
格子のバンド構造の関係をうまく選ぶことにより、超格
子層と無秩序化混晶層との屈折車券を％近くつけること
ができるため、十分安定な横モード制御性を有する光導
波路を実現できている。
６２９参照）これら従来例では、活性層の発振波長と超
格子のバンド構造の関係をうまく選ぶことにより、超格
子層と無秩序化混晶層との屈折車券を％近くつけること
ができるため、十分安定な横モード制御性を有する光導
波路を実現できている。
しかし無秩序化をおこした層は、Ｚｎ拡散の場合は１０
２０〜１０１９０−８のｐ十型層となり、Ｓｉイオン注
入後のアニールの場合にも、５ Ｘ １０”ａＩ＋−８
以上のｎ十型層となるために、自由キャリヤ吸収による
光吸収損が大きく、また納品欠陥を生じやすい問題点が
あった。
２０〜１０１９０−８のｐ十型層となり、Ｓｉイオン注
入後のアニールの場合にも、５ Ｘ １０”ａＩ＋−８
以上のｎ十型層となるために、自由キャリヤ吸収による
光吸収損が大きく、また納品欠陥を生じやすい問題点が
あった。
本発明の目的は、従来方法の問題点を解決した、光吸収
損失の少ない光導波路を超格子構造を用いて形成した半
導体装置を提供することにある。
損失の少ない光導波路を超格子構造を用いて形成した半
導体装置を提供することにある。
本発明では、高純度の半導体で形成された超格子層が、
バンド端付近に室温でも顕著なエキシトン吸収を示すこ
と、及びこれに５ Ｘ １０ ｌＢａｍ−”程度のｎ又
はｐ型不純物をイオン注入などでドーピングするとエキ
シトンがこわれてエキシトン吸収がなくなることを利用
する。このエキシトンの有無は、超格子のバンド端のす
ぐ長波長側でみたときの屈折率に％程度に大きい変化を
生じることになる。この場合ドープ量は高さＩ Ｘ １
０ ”ａａ−″８程度であり、自由キャリヤ吸収損は無
視できる。
バンド端付近に室温でも顕著なエキシトン吸収を示すこ
と、及びこれに５ Ｘ １０ ｌＢａｍ−”程度のｎ又
はｐ型不純物をイオン注入などでドーピングするとエキ
シトンがこわれてエキシトン吸収がなくなることを利用
する。このエキシトンの有無は、超格子のバンド端のす
ぐ長波長側でみたときの屈折率に％程度に大きい変化を
生じることになる。この場合ドープ量は高さＩ Ｘ １
０ ”ａａ−″８程度であり、自由キャリヤ吸収損は無
視できる。
以下、本発明の内容を実施例で説明する。
実施例１
第１および３図を用いて説明する。第１図（ａ）は、本
発明の１つの実施例として、 ＧａＡｓ基板上に、Ｇａ
ＡｓとＡ Ｑ ｏ、ｌ５Ｇａｏ、ｏＡｓ層を５０人ずつ
、５０周期エピタキシャル成長させた超格子の屈折率ｎ
と吸収係数αを波長０．６〜０．９μｍで測定したもの
である。ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法で、各層のキャリヤ
濃度をｌＸｌ０”（１ｍ−δ以下の高純度に保って成長
すると第１図（ａ）にように、波長０．８μｍ近くの超
格子のバンド端に鋭いエキシトン吸収がみられ、それに
対応して、バンド端の近く長波長側（〜０．８２μｍ）
では屈折率は大きくなっている。この超格子層に、Ｂｅ
（ｐ型）又は５ｉ（ｎ型）不純物を５Ｘ１０１Ｂａａ
″″”〜Ｉ Ｘ １０ ”ａｆｉ−”程度イオン注入し
、７００℃〜８００℃で１時間近くアニールした場合、
（ｂ）のようにエキシトンの吸収ピークはなくなり、そ
れに対応してバンド端のすぐ長波長側でみた屈折率はあ
まり大きくならない。第１図（ａ）、（ｂ）の屈折率差
は波長０．８２μｍで約１％あることがわかった。従っ
て、これを利用して第３図（ａ）の先導波路と、第３Ｕ
ｙ１（ｂ）の半導体レーザを作製した所、いずれも光損
失のきわめて小さい安定な横モード導波特性が得られた
。
発明の１つの実施例として、 ＧａＡｓ基板上に、Ｇａ
ＡｓとＡ Ｑ ｏ、ｌ５Ｇａｏ、ｏＡｓ層を５０人ずつ
、５０周期エピタキシャル成長させた超格子の屈折率ｎ
と吸収係数αを波長０．６〜０．９μｍで測定したもの
である。ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法で、各層のキャリヤ
濃度をｌＸｌ０”（１ｍ−δ以下の高純度に保って成長
すると第１図（ａ）にように、波長０．８μｍ近くの超
格子のバンド端に鋭いエキシトン吸収がみられ、それに
対応して、バンド端の近く長波長側（〜０．８２μｍ）
では屈折率は大きくなっている。この超格子層に、Ｂｅ
（ｐ型）又は５ｉ（ｎ型）不純物を５Ｘ１０１Ｂａａ
″″”〜Ｉ Ｘ １０ ”ａｆｉ−”程度イオン注入し
、７００℃〜８００℃で１時間近くアニールした場合、
（ｂ）のようにエキシトンの吸収ピークはなくなり、そ
れに対応してバンド端のすぐ長波長側でみた屈折率はあ
まり大きくならない。第１図（ａ）、（ｂ）の屈折率差
は波長０．８２μｍで約１％あることがわかった。従っ
て、これを利用して第３図（ａ）の先導波路と、第３Ｕ
ｙ１（ｂ）の半導体レーザを作製した所、いずれも光損
失のきわめて小さい安定な横モード導波特性が得られた
。
第３図（ａ）の光導波路では、ＧａＡｓ基板上に、アン
ドープクラッド層（Ａ Ｑ Ｏ，４Ｇａｏ、ｏＡｓ、厚
さ１．５μｍ）２．４ではさまれたアンドープ超格子層
（厚さ０ 、５ ｐ ｍ 、 ＧａＡｓ、Ａ Ｑ ０Ｉ
ＩＲＧａｏ、ｓ＾Ｓ各々５０人）をＭＢＥ法又はＭＯＣ
ＶＤ法で成長したのち、光導波部分の両側にＢｅイオン
を５Ｘ１０１８０−８だけドープしたものである。
ドープクラッド層（Ａ Ｑ Ｏ，４Ｇａｏ、ｏＡｓ、厚
さ１．５μｍ）２．４ではさまれたアンドープ超格子層
（厚さ０ 、５ ｐ ｍ 、 ＧａＡｓ、Ａ Ｑ ０Ｉ
ＩＲＧａｏ、ｓ＾Ｓ各々５０人）をＭＢＥ法又はＭＯＣ
ＶＤ法で成長したのち、光導波部分の両側にＢｅイオン
を５Ｘ１０１８０−８だけドープしたものである。
また、第３図（ｂ）の半導体レーザは、ｎ±ＧａＡＳ基
板上に、ｎ−クラッドＡ Ｑ ｏ、ａａ Ｇａｏ、ａＩ
！Ａｓ層（Ｉ Ｘ １０”ｃＲ″″３．厚さ１μｍ）２
．発振波長０．８２μｍに対応するアンドープ活性層（
厚み０．０８μｍ）３ｅＰ−クラッド層ＡＱｏ、ａａ
Ｇａｏ、ｇｇＡｓ （Ｉ Ｘ１〇五’（’ｌ１１−”、
厚さ０．３．ｃｃｍ）４１．超格子アンドープクラッド
層４２ （ＧａＡｓ、ＡＱｏ、ｓ Ｇａｏ、ｌｌＡｓ各
５０人、３０周期）ｐ−クラッド層 Ａ Ｑ ｏ、ａＩＩＧａｏ、ｅａＡｓ（Ｉ Ｘ １０１
７ａｍ−”、厚さ０．５μｍ）４３をＭＢＥ法又はＭＯ
ＣＶＤ法で順次エピタキシャル成長したのち、発振領域
の両側にＢｅイオンを３ Ｘ １０ ”ｃｓ’″８まで
イオン注入ドーピングしたものである。しきい電流２０
ｍＡで、光出力６０ｍＷまで安定な横基本モード発掘が
得られた。イオン注入してない部分は高抵抗のため電流
阻止層として働くため、ｐｈ＆極は全面に形成してもか
まわない。
板上に、ｎ−クラッドＡ Ｑ ｏ、ａａ Ｇａｏ、ａＩ
！Ａｓ層（Ｉ Ｘ １０”ｃＲ″″３．厚さ１μｍ）２
．発振波長０．８２μｍに対応するアンドープ活性層（
厚み０．０８μｍ）３ｅＰ−クラッド層ＡＱｏ、ａａ
Ｇａｏ、ｇｇＡｓ （Ｉ Ｘ１〇五’（’ｌ１１−”、
厚さ０．３．ｃｃｍ）４１．超格子アンドープクラッド
層４２ （ＧａＡｓ、ＡＱｏ、ｓ Ｇａｏ、ｌｌＡｓ各
５０人、３０周期）ｐ−クラッド層 Ａ Ｑ ｏ、ａＩＩＧａｏ、ｅａＡｓ（Ｉ Ｘ １０１
７ａｍ−”、厚さ０．５μｍ）４３をＭＢＥ法又はＭＯ
ＣＶＤ法で順次エピタキシャル成長したのち、発振領域
の両側にＢｅイオンを３ Ｘ １０ ”ｃｓ’″８まで
イオン注入ドーピングしたものである。しきい電流２０
ｍＡで、光出力６０ｍＷまで安定な横基本モード発掘が
得られた。イオン注入してない部分は高抵抗のため電流
阻止層として働くため、ｐｈ＆極は全面に形成してもか
まわない。
実施例２
第４図は第３図の半導体レーザを横に２１ｔ ｍ間隔で
ならべて近接させたアレイレーザである。
ならべて近接させたアレイレーザである。
この場合、隣接するレーザ同士は、互いに共通の電流利
得を感じる九めにお互いの位相同期で容易におこり、単
峰特性を示す良好な位相同期レーザとなった。２０ケの
アレイでｃｗ光先出ＩＷ。
得を感じる九めにお互いの位相同期で容易におこり、単
峰特性を示す良好な位相同期レーザとなった。２０ケの
アレイでｃｗ光先出ＩＷ。
水平方向のビーム広がり角２°の高出力レーザが得られ
た。
た。
実施例３
第５図は集束とイオンビーム注入により、レーザの光の
進行方向に０．２５μｍ周期でイオン注入を行ったもの
で、結晶は第４図と類似である。
進行方向に０．２５μｍ周期でイオン注入を行ったもの
で、結晶は第４図と類似である。
この場合も、注入領域と非注入領域との屈折率差が１％
位あるために、十分に安定した縦単一モードのＤＦＢレ
ーザが得られた。レーザの中央部にいわゆるλ／４シフ
トをもった回折格子パターンを集束イオン注入により直
接描画することにより。
位あるために、十分に安定した縦単一モードのＤＦＢレ
ーザが得られた。レーザの中央部にいわゆるλ／４シフ
トをもった回折格子パターンを集束イオン注入により直
接描画することにより。
高速変調時も単−縦モードが保つことができた。
以上はＧａＡｓ系材料で説明したが、本発明の内容は。
ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系材料によるレーザにお
いても等しく適用できた。
いても等しく適用できた。
第１図は超格子を光導波構造に利用した従来例（（ａ）
：超格子活性層にＺｎ拡数又はＳｉイオン注入したレー
ザ（ｂ）：超格子クラッド層にＺｎ拡数又はＳｉイオン
注入したレーザ）を示す図、第２図は本発明の詳細な説
明する概念図、第３図は本発明の実施例による光導波路
及び半導体レーザを示す図、第４図は本発明による半導
体レーザ位相同期アレイレーザを示す図、第５図は本発
明による、ＤＦＢレーザを示す図である。
：超格子活性層にＺｎ拡数又はＳｉイオン注入したレー
ザ（ｂ）：超格子クラッド層にＺｎ拡数又はＳｉイオン
注入したレーザ）を示す図、第２図は本発明の詳細な説
明する概念図、第３図は本発明の実施例による光導波路
及び半導体レーザを示す図、第４図は本発明による半導
体レーザ位相同期アレイレーザを示す図、第５図は本発
明による、ＤＦＢレーザを示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、室温でバンド端近くにエキシトン吸収を示す高純度
超格子層の一部に、ｐ型又はｎ型の不純物を１×１０＾
１＾７ｃｍ＾−＾３程度ドーピングすることによりエキ
シトン吸収をなくし、両者の超格子層の屈折率がバンド
端のすぐ長波表側で約１％程度変化することを利用した
光導波路及び半導体レーザ。 ２、上記不純物をイオン注入によりドーピングすること
に作成した上記半導体装置が位相同期アレイレーザ及び
ＤＦＢレーザないしＤＢＲレーザである特許請求の範囲
第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29263085A JPS62154687A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29263085A JPS62154687A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154687A true JPS62154687A (ja) | 1987-07-09 |
Family
ID=17784282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29263085A Pending JPS62154687A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62154687A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03505653A (ja) * | 1988-04-22 | 1991-12-05 | ユニバーシティ オブ ニュー メキシコ | 波長共振型表面発振半導体レーザー |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29263085A patent/JPS62154687A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03505653A (ja) * | 1988-04-22 | 1991-12-05 | ユニバーシティ オブ ニュー メキシコ | 波長共振型表面発振半導体レーザー |
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