JPS62196883A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS62196883A
JPS62196883A JP3964786A JP3964786A JPS62196883A JP S62196883 A JPS62196883 A JP S62196883A JP 3964786 A JP3964786 A JP 3964786A JP 3964786 A JP3964786 A JP 3964786A JP S62196883 A JPS62196883 A JP S62196883A
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JP
Japan
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type
current blocking
clad
multilayer
Prior art date
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Pending
Application number
JP3964786A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Yoshikawa
昭男 吉川
Takashi Sugino
隆 杉野
Masanori Hirose
広瀬 正則
Atsuya Yamamoto
敦也 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3964786A priority Critical patent/JPS62196883A/ja
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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 本発明は各種電子機器、光学機器の光源として。
近年急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レ
ーザに関するものである。
従来の技術 近年、電子機器、光学機器のコヒーレント光源として半
導体レーザに要求される重要な性能には。
低電流動作、基本横モード発振があげられる。これらの
性能を実現するためには、レーザ光が伝播する活性領域
付近にレーザ素子中を流れる電流を集中するようにその
拡がりを抑制し、かつ閉じ込める必要がある。このよう
な構造を内部につくりつけた半導体レーザは通常内部ス
トライプ型レーザと呼ばれる(例えば、今井哲二氏他編
著[化合物半導体デバイス(II)J P、214〜P
、215)。
以下、上述した従来の内部ストライプ型レーザの一例を
図面に基づいて説明する。
第4図に従来の内部ストライプ型レーザの断面図を示す
。第4図において、1はn型GaAs基板。
2はn型G a A sバラフッ層、3はn型AfLG
aAsクラッド層、4はA 11G a A s活性層
、5はP型Al1GaAsクラッド層、6はn型GaA
sff1流阻止層、7はP型層久G a A sクラッ
ド層、8はP型G a A sコンタクト層、9はP側
オーミック電極、IOはn側オーミック電極である。
以上のように構成された内部ストライプ型レーザについ
て以下その作製方法および動作を説明する。内部ストラ
イプ型レーザは2回の結晶成長工程で形成される。ここ
では結晶成長工程に有機金属気相エピタキシャル成長法
(以下、MOCVD法と称す)を用いる。1回目の結晶
成長として、n型G a A s基板1上にn型G a
 A sバラフッ層2゜n型Al1GaAsクラッド層
3.AQGaAs活性層4゜P型A IL G a A
 sクララド層5、n型G a A s電流阻止層6を
順次成長させる。成長条件は、成長温度800℃、■族
元素に対する■族元素の供給モル比V/Ill比は20
、成長速度は5μ■/時である。次に、成長したn型G
aAs電流阻止層6上に250μ−ピッチで幅5μ園の
ストライプ状にフォトレジスト[(図示せず)を形成す
る。この時ストライプは。
n型GaAs基板の<011>方向に平行となるように
入れる。化学エツチングにより選択的にn型aaAst
Tt流阻止層6を内部ストライプ幅Wだけ完全に除去し
、P型A fL G a A sクラッドMI5を露出
させる。さらに、この内部ストライプを形成した面上に
MOCVD法により、2回目の結晶成長を行ない、P型
A +1 G a A sクララド層7.P型G a 
A sコンタク8層8を順次成長させる。最後にP側と
n側にオーミック電極9,10を形成する。
P側オーミック電極9に(+)、n側オーミック電極l
Oに(−)の電圧をかけると、n型G a A s電流
阻止層6とP型A A G a A sクララド層5の
界面のP/n接合部分だけが逆方向に、他は順方向に電
圧印加されることとなり、注入電流は内部ストライプ幅
Wからのみ流れ、その真下のA +10 a A s活
性層4に電流が集中することとなり、その結果、低電流
動作、基本横モード発振が実現される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の内部ストライプ型レーザ構造では
、A IL G a A s活性層4からの発光により
、n型G a A s電流阻止層6内に電子−正孔対が
生成され、これらのキャリアがn型G a A s電流
阻止層6内で有効に再結合せず、n型G a A s電
流阻止層6のP型A Q G a A sクララド層5
,7との境界付近に蓄積されると、内部ストライプ構造
を形成していた逆方向のP/n接合による障壁が失効し
、内部ストライプ構造が失われることとなる。その結果
、同一の光出力を得るのに必要な動作電流値が増大し、
実質的に電流ストライプ幅が増加することにより、活性
領域での発光部分が増加し、高次横モードの発振をはじ
めとする多モード発振するという問題点を生ずる。
本発明は上記問題点を解決するもので、n型G a A
 s電流阻止層6内にAJGaAs活性層4からの発光
により生成される電子−正孔対を多層とした電流阻止層
内で正孔を電子と有効に再結合させ。
内部ストライプ構造の失効を妨げ、再現性良く低電流動
作、基本横モード発振する半導体レーザを提供するもの
である。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザは
、基板上に活性層を含む二重ヘテロ構造を有する多層薄
膜を設け、活性層直上のクラッド層上にストライプ状の
窓をもち、前記クラッド層と反対の導電型を有する層を
少なくとも1層含む多層の電流阻止層を構成し、前記多
層の電流阻止層中、前記クラッド層と反対の導電型を示
す層の禁止帯幅が他の層より小さくしたものである。
作用 上記の構成により、良好な内部ストライプ構造をもつ、
低しきい値、低電流動作、基本横モード発振する半導体
レーザを実現することができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。
第1図に本発明の一実施例の半導体レーザの断面図を示
す。第1図において、20はP型GaAs基板、21は
P型G a A sバラフッ層、22はP型A IL 
G aAsクラッド層、23はA L G a A s
活性層、24はn型A IL G a A s第1クラ
ッド層、25は多層の電流阻止層、26はn型A t 
G a A s第2クラッド層、27はn型G a A
 sコンタクト層、28はP側オーミック電極、29は
n側オーミック電極である。多層の電流阻止層25は、
第3図に示すようにn型層ζG a A s第1クラッ
ド層24とは反対の導電型である3層のP型G a A
 s層30と2層のA Q G a A sバリア層3
1とが交互に積層され多層からなり、該P型G a A
 s層30は該A fL G a A sバリア層31
より禁止帯幅が小さい材料により形成されている。
以上のように構成された半導体レーザについて、以下そ
の作製方法の一例および動作について説明する。まず、
P型GaAs基板20上に第1回目としてMOCVD法
により、P型層 a A sバラフッ層21を1.0μ
trr、  P型AILxGa、−)(Asクラッド層
22を1.5p m 、 A fl y G a □−
y A s活性層23(0≦y < X * Z )を
0.1μm、  n型AJGaL−2As第1クラッド
層24を0.3μIの厚さで連続して成長させ、多層の
電流阻止層25を第3図に示すように、P型GaAs層
30(キャリア濃度〜2 X 10”011−’)を0
.2μn+、A ’A G a A sバリア層31を
0.05 p m、それぞれ3層と2層を交互に計5層
の痕厚0.7μ菖の厚さでエピタキシャル成長させる。
このときのMOCVD成長条件は、例えば成長温度75
0℃、成長速度3μm/時、■族元素の■族元素に対す
る供給モル比、■/■比は20、総ガス流量は5立/分
である。
さらに第2図に示すように、n型層 a A s基板2
0の<011>方向に平行に多層の電流阻止層25上に
250μmピッチで幅Wが5μmのストライプ状窓を残
してフォトレジスト膜32を形成し、このフォトレジス
ト膜32をマスクとして化学エツチングにより、多層の
電流阻止層25の一部を、n型AQzGa1−2As第
1クラッド層24の表面が出るまで、深さ方向に除去す
る。次にフォトレジスト膜32を除去し、表面を清浄化
した後、第1図に示すように、第2回目としてMOCV
D法によりn型AtL2Ga1−、As第2クラッド層
26を1.5μ+a、 n型GaAsコンタクト層27
を1.5μIの厚さで順次成長させる。成長条件は1回
目と同じである。そして。
P型層 a A s基板20上にAuZn/Auにより
P側オーミック電極28を、n型層 a A sコン9
98層27上にAuGeNi/Auによりn側オーミッ
ク電極29を形成する。
作製した半導体レーザをマウントし、電流を流して動作
させると、多層の電流阻止層25の除去されたストライ
プ幅Wの部分からのみ電流が集中して流れ、それ以外の
部分は、多層の電流阻止層25とn型Aa2Gaニーz
 A s第1クラッド層24で形成される逆方向のP/
n接合により電流が流れない。
ウェハ内での代表的なレーザ特性の一例をしきい電流値
で表わす。w=2μmで35m Aの低しきい電流値で
安定に基本横モード発振するレーザが得られた。
従来の単層の電流阻止層で第4図に示す同様の内部スト
ライプ型レーザを作製した結果、30素子でのしきい電
流値の分散は本発明が従来のものの約2/3となり、電
流阻止層中で生成された少数キャリアが電流阻止層両端
で蓄積されて、逆方向のP / n接合による障壁が失
効されることなく、多層の電流阻止層25中で有効に再
結合しているものと考えられる。電流阻止層を多層にし
A IL G a A sバリアff131を挿入して
いることにより、少数キャリアの拡散長を実効的に短く
している効果によると考えられる。また、従来P型層に
よる電流阻止層は少数キャリアである電子の拡散長が数
倍程度長いため、数μmの厚さで形成せねばならなかっ
たが1本発明によると、実効的に拡散長を短くすること
が可能なため、約1μm程度の厚さで形成することがで
きるようになった。
なお、本実施例では、GaAs系、A a G a A
 s系半導体レーザについて述べたが、InP系や他の
多元混晶系を含む化合物半導体を材料とする半導体レー
ザについても同様に本発明を適用できる。
さらに多層の電流阻止層のうち、基板とは逆の導電性を
示す1層を除いて、ノンドープ層、P型層。
n型層のいづれを用いても良く、GaAs、AaGaA
sのどちらを用いても良い。
発明の効果 本発明によれば、内部ストライプ構造を容易に再現性良
く形成することができ、その結果低しきい電流値で基本
横モード発振する半導体レーザを得ることができ、その
工業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す半導体レーザの断面図
、第2図は作製過程を示す図、第3図は多層の電流阻止
層の断面図、第4図は従来の半導体レーザの断面図であ
る。 20−P型G a A s基板、21−P型層aAsバ
ッファ層、22・P型AQGaAsクラッド層、23=
JLuGaAs活性層、24−n型層!tGaAs第1
クラッド層、25・・・多層の電流阻止層、26・・・
n型Al1GaAs第2クラッド層、27・・・n型G
aAsコンタクト層、28・・・P鍔オーミック電極、
29・・・n側オーミック電極、30・P型G a A
 s層、31・=AILGaAsバリア層、32・・・
フォトレジスト膜 代理人   森  本  義  弘 第7図 2o −−−P’l (rtAs龜仮       2
!;−4層、、(711LY1kJ%24  ・−’n
−’1AkrtA4/ 7う、ト1      27−
・−〕〕tAqi−i−、7%掻第2 図2 32−−−フfトレダスFB爽 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、基板上に活性層を含む二重ヘテロ構造を有する多層
    薄膜を設け、活性層直上のクラッド層上にストライプ状
    の窓をもち、前記クラッド層と反対の導電型を有する層
    を少なくとも1層含む多層の電流阻止層を構成し、前記
    多層の電流阻止層中、前記クラッド層と反対の導電型を
    示す層の禁止帯幅が他の層より小さい半導体レーザ。
JP3964786A 1986-02-24 1986-02-24 半導体レ−ザ Pending JPS62196883A (ja)

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