JPS62173788A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62173788A JPS62173788A JP1652486A JP1652486A JPS62173788A JP S62173788 A JPS62173788 A JP S62173788A JP 1652486 A JP1652486 A JP 1652486A JP 1652486 A JP1652486 A JP 1652486A JP S62173788 A JPS62173788 A JP S62173788A
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- layer
- quantum well
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- semiconductor
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Links
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3407—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers characterised by special barrier layers
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
Ｃ辛党μΦ引１田昼稈）
本発明は半導体レーザに関する。
（従来の技術）
従来開発きれた半導体レーザとして第２図に示すような
量子井戸半導体レーザがある（アプライド０フイジツク
ス・レターズ第４４巻６５３ページ［１９８４年コ）。
量子井戸半導体レーザがある（アプライド０フイジツク
ス・レターズ第４４巻６５３ページ［１９８４年コ）。
ＧａＡｓからなる半導体基板２ｏ上にＩｎｏ、 ＊ａＧ
ａｏ、 ａａＡｓからなる量子井戸層２１とＧａＡｓか
らなる量子バリア層２２が形成されており、量子井戸層
２１を構成するＩｎｏ、５ｓＧａｅ、ｇｓＡＳの格子定
数が半導体基板２０の格子定数とは２．５％異なるから
、歪量子井戸レーザと呼ばれている。本図の半導体レー
ザでは量子井戸層２１の厚きが４０人と薄いから、格子
定数が異なっているにもかかわらず結晶成長を行うこと
ができ、発振閾値電流密度Ｉ ＫＡ／ ｃｍ”、発振波
長久＝ １．０Ｐ＠という値を得ている。
ａｏ、 ａａＡｓからなる量子井戸層２１とＧａＡｓか
らなる量子バリア層２２が形成されており、量子井戸層
２１を構成するＩｎｏ、５ｓＧａｅ、ｇｓＡＳの格子定
数が半導体基板２０の格子定数とは２．５％異なるから
、歪量子井戸レーザと呼ばれている。本図の半導体レー
ザでは量子井戸層２１の厚きが４０人と薄いから、格子
定数が異なっているにもかかわらず結晶成長を行うこと
ができ、発振閾値電流密度Ｉ ＫＡ／ ｃｍ”、発振波
長久＝ １．０Ｐ＠という値を得ている。
（発明が屏決しようとする問題点）
しかし、第２図の従来の半導体レーザにおいては、量子
井戸層にかかる歪は大きく、キャリアの高注入によって
著しく劣化が促進され、十分な信自丙４Ｉ＋： メシク
１ ス ７ シ 清ぐ１１ 僑 ナト裁 −号−ヱ ↑
１リ ＋八１０の目的は、このような劣化の起こ
らない信頼性に優れた歪量子井戸形の半導体レーザを提
供することである。
井戸層にかかる歪は大きく、キャリアの高注入によって
著しく劣化が促進され、十分な信自丙４Ｉ＋： メシク
１ ス ７ シ 清ぐ１１ 僑 ナト裁 −号−ヱ ↑
１リ ＋八１０の目的は、このような劣化の起こ
らない信頼性に優れた歪量子井戸形の半導体レーザを提
供することである。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、半導体基板上に半導体の結晶を成長してなる歪量子井
戸形の半導体レーザであって、前記半導体基板材料に格
子定数がほぼ等しい半導体材料からなる光閉じ込め層及
び光導波層を有し、前記半導体基板の材料とは格子定数
が異なる半導体材料からなる１つ以上の量子井戸層を活
性層とし、前記光導波層と前記量子井戸層との間にこの
量子井戸層の半導体材料に格子定数がほぼ等しく禁制帯
幅がこれよりも大きな半導体材料からなる薄い量子バリ
ア届を有することを特徴とする。
、半導体基板上に半導体の結晶を成長してなる歪量子井
戸形の半導体レーザであって、前記半導体基板材料に格
子定数がほぼ等しい半導体材料からなる光閉じ込め層及
び光導波層を有し、前記半導体基板の材料とは格子定数
が異なる半導体材料からなる１つ以上の量子井戸層を活
性層とし、前記光導波層と前記量子井戸層との間にこの
量子井戸層の半導体材料に格子定数がほぼ等しく禁制帯
幅がこれよりも大きな半導体材料からなる薄い量子バリ
ア届を有することを特徴とする。
（作用）
上述の構造の半導体レーザでは、光導波】と量子３１２
７層とのへテロ界面は格子定数の違いによって大きな歪
のかかった状態となっている。しかし、量子井戸層と量
子バリア層のへテロ界面は、格子定数の差が小さいから
、歪は緩和安れている。量子井戸内に注入されたキャリ
アは禁制帯幅の大きい量子バリア暦によって量子井戸内
に閉じ込められるから、光導波層と量子バリア届とのへ
テロ界面でのキャリア密度は非常に小さくなっており、
キャリア注入によって引き起こされる劣化を大幅に低減
することができる。
７層とのへテロ界面は格子定数の違いによって大きな歪
のかかった状態となっている。しかし、量子井戸層と量
子バリア層のへテロ界面は、格子定数の差が小さいから
、歪は緩和安れている。量子井戸内に注入されたキャリ
アは禁制帯幅の大きい量子バリア暦によって量子井戸内
に閉じ込められるから、光導波層と量子バリア届とのへ
テロ界面でのキャリア密度は非常に小さくなっており、
キャリア注入によって引き起こされる劣化を大幅に低減
することができる。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。本実施
例は、ｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板１０上に半導体
の結晶を成長してなり、ｎ形ＧａＡｓからなるバッフｙ
−暦（厚さ０．２ｍ）１１、ｎ形ＡＱｏ、５Ｇａｏ、ｇ
Ａｓからなるｎ形光閉じ込め居（厚さ１泗）１２、Ｇａ
Ａｓからなる２つの光導波ＷＪ（厚き、各１０００人）
１３ａ 、 １３ｂ、 Ｉｎｏ、５ｓＡＱｏ、 ａｓ
Ａｓからなる２つの量子バリア層（厚さ、各６人） １
４ａ 、 １４ｂ、 Ｉ＋ｇ 、 ｓ ５Ｇａ６ 、
ｓ ｓＡｓからなる量子井戸層（厚さ４０人）１５、ｐ
形ＡＱ ｏ 、 ａＧａｏ 、 ａＡｓからなるｐ形光
閉じ込め層（厚さ１ｍ）１６、ｐ形ＧａＡｓからなるキ
ャップ層（厚さｏ、 ５／Ｊｍ） １７、ｐ電極１８及
びｎ電極１９から構成きれており、分子線結晶成長法に
より結晶成長を行なった。Ｉｔｌｏ 、 ｓ ５Ｇａｏ
、 ｓ ｓＡｓ及びＩｎａ、 ５ｓＡＱｏ、 ａｓＡ
ｓの格子定数はＧａＡｓに比べて２．５％大きいから、
本実施例は歪量子井戸構造となっているが、量子バリア
ｆｆ１４ａ 、 ｔｕｂと量子井戸層１５とを合わせた
厚さが５２人と非常に薄いので結晶成長を行なうことが
できる。量子バリア層１４ｇ 、 １４ｂの禁制帯幅が
量子井戸層１５の禁制帯幅より大きいから、注入された
キャリアは量子井戸層１５内に２次元的に閉じ込められ
ている。従って、光導波層１３８と量子バリア層１４ａ
とのへテロ界面及び光導波層１３ｂと量子バリア層１４
ｂとのへテロ界面でのキャリア密度は非常に小さい。そ
こで、これらへテロ界面におけるキャリア注入によるレ
ーザの劣化は大幅に抑えることができた。また、ＧａＡ
ｓ基板を用いているにもかかわらず発振波長１．［）７
ｓという長い波長の半導体レーザを得ることができた。
例は、ｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板１０上に半導体
の結晶を成長してなり、ｎ形ＧａＡｓからなるバッフｙ
−暦（厚さ０．２ｍ）１１、ｎ形ＡＱｏ、５Ｇａｏ、ｇ
Ａｓからなるｎ形光閉じ込め居（厚さ１泗）１２、Ｇａ
Ａｓからなる２つの光導波ＷＪ（厚き、各１０００人）
１３ａ 、 １３ｂ、 Ｉｎｏ、５ｓＡＱｏ、 ａｓ
Ａｓからなる２つの量子バリア層（厚さ、各６人） １
４ａ 、 １４ｂ、 Ｉ＋ｇ 、 ｓ ５Ｇａ６ 、
ｓ ｓＡｓからなる量子井戸層（厚さ４０人）１５、ｐ
形ＡＱ ｏ 、 ａＧａｏ 、 ａＡｓからなるｐ形光
閉じ込め層（厚さ１ｍ）１６、ｐ形ＧａＡｓからなるキ
ャップ層（厚さｏ、 ５／Ｊｍ） １７、ｐ電極１８及
びｎ電極１９から構成きれており、分子線結晶成長法に
より結晶成長を行なった。Ｉｔｌｏ 、 ｓ ５Ｇａｏ
、 ｓ ｓＡｓ及びＩｎａ、 ５ｓＡＱｏ、 ａｓＡ
ｓの格子定数はＧａＡｓに比べて２．５％大きいから、
本実施例は歪量子井戸構造となっているが、量子バリア
ｆｆ１４ａ 、 ｔｕｂと量子井戸層１５とを合わせた
厚さが５２人と非常に薄いので結晶成長を行なうことが
できる。量子バリア層１４ｇ 、 １４ｂの禁制帯幅が
量子井戸層１５の禁制帯幅より大きいから、注入された
キャリアは量子井戸層１５内に２次元的に閉じ込められ
ている。従って、光導波層１３８と量子バリア層１４ａ
とのへテロ界面及び光導波層１３ｂと量子バリア層１４
ｂとのへテロ界面でのキャリア密度は非常に小さい。そ
こで、これらへテロ界面におけるキャリア注入によるレ
ーザの劣化は大幅に抑えることができた。また、ＧａＡ
ｓ基板を用いているにもかかわらず発振波長１．［）７
ｓという長い波長の半導体レーザを得ることができた。
なお、本実施例では光導波りとして一様な組成の構造を
用いたが、本発明ではこれに限らす膜厚方向に組成分布
をつけた構造でもかまわない。また、上述の実施例では
量子井戸層を１つとしたが、本発明はこれに限らず多数
の量子井戸層を有してもよい。さらに、上述の実施例で
は、ＡＱＧａＩｎＡｓ系混晶を素材としたが、本発明は
これに限らずリン系、アンチモン系など他の半導体を用
いても実施できる。
用いたが、本発明ではこれに限らす膜厚方向に組成分布
をつけた構造でもかまわない。また、上述の実施例では
量子井戸層を１つとしたが、本発明はこれに限らず多数
の量子井戸層を有してもよい。さらに、上述の実施例で
は、ＡＱＧａＩｎＡｓ系混晶を素材としたが、本発明は
これに限らずリン系、アンチモン系など他の半導体を用
いても実施できる。
（発明の効果）
本発明によれば、半導体基板と異なる格子定数を持つ半
導体材料を用いて広い波長範囲にわたって容易に製作す
ることができ、しかも信頼性が高い半導体レーザを得る
ことができる。
導体材料を用いて広い波長範囲にわたって容易に製作す
ることができ、しかも信頼性が高い半導体レーザを得る
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の歪量子井戸形の半導体レーザを示す断面図である。 １０・・・半導体基板、１１・・・バッファー居、１２
・・・ｎ形光閉じ込め暦、１３ａ 、 ）３ｂ・・・光
導波層、１４ａ 、 １４ｂ・・・量子バリア居、１５
・・・量子井戸層、１６・・・ｐ形光閉じ込め后、１７
・・・キャップ層、１８・・・ｐｔ極、１９・・・ｎ’
Ｆｌｆ極、２０・・・半導体基板、２１・・・量子井戸
層、２２・・・量子バリア層。
の歪量子井戸形の半導体レーザを示す断面図である。 １０・・・半導体基板、１１・・・バッファー居、１２
・・・ｎ形光閉じ込め暦、１３ａ 、 ）３ｂ・・・光
導波層、１４ａ 、 １４ｂ・・・量子バリア居、１５
・・・量子井戸層、１６・・・ｐ形光閉じ込め后、１７
・・・キャップ層、１８・・・ｐｔ極、１９・・・ｎ’
Ｆｌｆ極、２０・・・半導体基板、２１・・・量子井戸
層、２２・・・量子バリア層。
Claims (1)
- 半導体基板上に半導体の結晶を成長してなる歪量子井戸
形の半導体レーザにおいて、前記半導体基板材料に格子
定数がほぼ等しい半導体材料からなる光閉じ込め層及び
光導波層を有し、前記半導体基板の材料とは格子定数が
異なる半導体材料からなる１つ以上の量子井戸層を活性
層とし、前記光導波層と前記量子井戸層との間にこの量
子井戸層の半導体材料に格子定数がほぼ等しく禁制帯幅
がこれよりも大きな半導体材料からなる薄い量子バリア
層を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP1652486A JPS62173788A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1652486A JPS62173788A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62173788A true JPS62173788A (ja) | 1987-07-30 |
Family
ID=11918661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1652486A Expired - Lifetime JPS62173788A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62173788A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467364A (en) * | 1992-02-05 | 1995-11-14 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser element and laser device using the same element |
| FR2747485A1 (fr) * | 1996-04-15 | 1997-10-17 | France Telecom | Structure a puits quantiques notamment pour composants actifs en onde guidee insensibles a la polarisation et de grande puissance de saturation et composant comprenant cette structure |
| US5764668A (en) * | 1993-12-24 | 1998-06-09 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser device |
| USRE36431E (en) * | 1992-02-05 | 1999-12-07 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser element and laser device using the same element |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1652486A patent/JPS62173788A/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1984 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467364A (en) * | 1992-02-05 | 1995-11-14 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser element and laser device using the same element |
| USRE36431E (en) * | 1992-02-05 | 1999-12-07 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser element and laser device using the same element |
| US5764668A (en) * | 1993-12-24 | 1998-06-09 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser device |
| FR2747485A1 (fr) * | 1996-04-15 | 1997-10-17 | France Telecom | Structure a puits quantiques notamment pour composants actifs en onde guidee insensibles a la polarisation et de grande puissance de saturation et composant comprenant cette structure |
| EP0802442A1 (fr) * | 1996-04-15 | 1997-10-22 | France Telecom | Structure à puits quantiques notamment pour composants actifs en onde guidée insensibles la polarisation et de grande puissance de saturation et composant comprenant cette structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |