JPS622685A - 埋込み構造半導体レ−ザ− - Google Patents

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） 本発明に、埋込み構造半導体レーザーの改良に関する。

（従来技術とその問題点） 半導体レーザーに元ファイバー通信の光源として実用化
が始まっている。この用途に用いられる半導体レーザー
に、高速変調が可能でかつ高い効率で発振することが望
ましい、特に、元ファイバの低損失化の進展にともない
、１０　、ＯＫｍ　ｆ越える無中継伝送が可能となりつ
つおるので、このような要請はより強くなっているつと
ころが、従来の半導体レーザーにこの２つの要請を同時
に満足することが出来なかった。以下に従来製作されて
来た典型的な２つの構造の半導体レーザーについて説明
し、上記２つの要請が同時に満足出来なかった理由を説
明する。

従来製作されて来た典型的な半導体レーザーの１つに二
重溝平面埋込み形半導体レーザー（ＤｏｕｂｌｅＣｈａ
ｎｎｅｌ　Ｐｌａｎｎｅｒ　Ｂｕｒｉｅｄ　Ｈｅ１ｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｌａ５ｅｒＩＪｉｏｄｅ：略し
てＤＣ−ＰＢＨＩ、］））　であり、ジャーナル・オブ
・ライトウェーブｅテクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙλ　Ｌ
Ｔ−１巻、１９８３年３月号、１９５頁〜２０２頁に詳
述されている。この半導体レーザーに、ストライブ状の
活性領域に電流を選択的に流す・ようにするために、活
性領域以外の所はｐｎｐｎ接合金形広し電流をｎｐの逆
接合により阻止している。この構造に代表される。ｎｐ
逆接合による電流阻止構造は非常に良い電流阻止効果を
発揮するので、５０％を越える高い効率で発振する。し
かし、この半導体レーザにおいてＨｎｐ逆接合が１０ｐ
Ｆ　以上の静電容量を有する定めに、ＩＧｂ／ｓを越え
る高速で変調することが難かしかつ九。

従来製作されて未定もう一つの典型的な半導体レーザー
は高純度層（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒのことで、以下ｉ層と呼ぶ）で活性領域の左右
両側を埋め込んだ埋込み形半導体レーザーであり、エレ
クトｏニクス・レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅ
ｔｔｅｒｓ）　　２Ｑ巻、１９８４年１０月１１日号、
８５６頁〜８５７頁に詳述されている。この半導体レー
ザーは、高速変調のさまたげとなるｐｎ１合を活性領域
のみに限定し、活性領域以外の所１Ｃ＠洩する電流にｉ
層の抵抗が高いことに裏って減少させ工つとしている。

この構造の半導体レーザはｌ　Ｇｂ／ｓを越える高速変
調が可能であるが、ｉ層の抵抗に実際ＶＣにそれほど小
さく出来ない。例えば、通常のエピタキシャル技術でｉ
／１ｉｔ−形成すると、バックグラウンドの不純物レベ
ルに約１×１０　ｌｌ−１Ｍがほぼ限界であるが、この
時のＩｎＰ　の抵抗率に約１００−Ｇであり、充分な電
流阻止効果を発揮することが難しい。し友がってこの構
造の半導体レーザーでは、高い効率で発振することが出
来なかった。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の欠点全除去せしめて、高い
効率で発振し、高速変調が可能な半導体レーザーを提供
することにある９、。

（発明の横取） 本発明は、活性領域をこの活性領域の屈折重工り低い屈
折率？有しかつ活性領域の禁制帯幅りり大きい禁制帯幅
を有する半導体で囲んだ埋込み構造半導体レーザーにお
いて、活性領域の上側の層がｐ形で、下側の層がｎ形で
、かつ活性領域の両側の埋込み領域が鉄お工びクロムの
内の少なくとも一方の物質が含まれる高抵抗半導体で形
成されていることを特徴とする。

（Ｓ成の詳細な説明） 本発明は、上述の構成を採ることに工り従来技術の問題
点を解決した。ｐｎ接合は、ストライプ状の活性領域に
しか存在しないので、ｐｎｒ合に工っで発生する静電容
量に非常に小さい。また、活性層の両側の埋込み領域は
鉄ドーグもしく框クロムドープ半導体で形成され、その
抵抗＄に約１０８０・画であり、従来のｉ層の抵抗率に
比へ１０倍も改善される。その為、活性領域を漏洩する
電流はほとんどなくなり、非常に高い効率で発振する。

（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図に本発明のＷ、１の実施例を示す半導体レーザー
の断面図である。活性領域１１にノンドープＩｎＧａＡ
ｓｐ　、　　ｐクラッド層１２に亜鉛（Ｚｎ）ｆｔｌ　
Ｘ　Ｉ　９１％＋＋−３ドーグしたＩｎｐ層、ｎバラフ
ッ層１３は硫黄（Ｓ）　ｆ　ｌＸｌ０１８５１１　’ド
ーグレ；７Ｉｎｐ層、高抵抗電流ブロック層１４は鉄（
Ｆｅ）ｋｌｘｌｏのドーグしたＩｎＰ層から構面されて
いる。そして半導体基板１５１Ｃ１（ＳドーグＩｎＰ基
板が用いられている。この工つな構造の半導体レーザの
ｐ側電極１６とｎ側電極１７ｖｃ通電すると、高抵抗を
流ブロック層１４にその抵抗率が約１０６０・画と非常
に高いためｔ流に活性領域１１１Ｃ集中して流ｎる。こ
の場合、発振波長ハエ。３ミクロンとなるよう彦活性領
域の組成が用いられた。この構造でに、ｐｎ接合セ活性
領域１１を上下からμさんだ幅約１μ惜の領域にしか形
成されない。その為この半導体レーザーの静電容量に約
１ｐＦと非常に小さくなり、従来のｐｎ接合を用い定電
流ブロック層金有するＬ）Ｃ−ＰＢＨ−ＬＤの静電容量
に比べると約１／１０に低減出来た。従って、時定数に
非常に短かくなりｌＧｂ／ｓ以上の高速変調が可能とな
った。

また、高抵抗電流ブロック層１４によって、漏れ電流は
ほとんどなくなり、５０％を越える高い効率で発振した
。

この半導体レーザーに以下に述べる方法で製作され友。

初めに、通常の方法で得られたダブルへテロ（ＤＨ）結
晶を第１図に示されるよりにストライプ状にケミカルエ
ツチングで活性領域を横幅約１ミクロンのメサ状にする
。その後、ノ１イドライド気相成長法ｉＩ？−工って、
ＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗電流ブロック層１４を
形成し念。ハイドライド気相成長法ＶＣＬってＦ　ｅド
ーグ１ｎＰ　膚を形成する場合、Ｉｎ原料としてＩｎメ
タルとＨＣｔガスを高温で反応させて得られるＩｎＣ４
ガスを用い、Ｐ原料としてＰＨ３ガスを用い、Ｆｅ原料
としてＦｅ（ＣｚＨｓｈｔ＝用いた。

第２図μ本発明の第２の実施例を示す半導体レーザーの
断面図である。第１図に示した第１の実施例と異なる点
に、活性領域１１の横幅が工り狭くなるようにＩｎＧａ
ＡｓＰ　ｋ選択エツチングさせてくびれさせた点である
。このようなくひれ部２１’ｋＷするメサＶｃ［１の実
施例と同じ方法でＦｅドープＩｎＰｉをハイドライド気
相成長法で埋め込むと、くびれ部２１に高抵抗電流ブロ
ック層１４が形成される。この実施例でに、第１の実施
例に比べて、Ｐ側電極１６が形成する部分のメサ幅ｔ−
２ミクロンと第１の実施例に比べて倍程度大きくするこ
とが可能で製造が容易である。この実施例でも、ｐｎ接
合は活性領域１１をμさんで幅約１ミクロンの領域にし
か形成されず、又、活性領域１１の両側に高抵抗電流ブ
ロック層１４が形成されているため、高速変調が可能で
、かつ高い効率で発振し九。

上記第１．第２の実施例においては、高抵抗電流ブロッ
ク層１４にＦｅドーグＩｎＰ　ｆ用いたが、Ｃｒドープ
ＩｎＰやＣｒとＦｅを同時にドープし几−ＩｎＰ　でも
同様な結果を得ることが出来る。

また上記第１．第２の実施例、でに、活性領域に波長１
．３ミクロンで発振する組成のＩｎＧａＡｓＰを用いた
が、この組成に限定されないのに明らかである。

上記第１．８ｇ２の実施例では、高抵抗電流ブロック層
１４ＶｃＩｎＰが用いられ友が、ＩｎＧａＡｓＰでも良
い。

上記第１．　第２の実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ半導体材料が用いられたが、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
　。

ＩｎＧａＡｔＡｓ／ＩｎＰ等の他のＩＩＩ−Ｖ族半導体
材料からなる半導体レーザーにも同様に適用可能でおる
。

（発明の効果） 本発明による半導体レーザーは、ｐｎ接合部がストライ
プ状の活性領域をはさんでしか形成されないｔめ静［容
量が非常に小さくなり、従って高速の変調が可能となり
、かつ電流ブロック層の抵抗が非常に高い為に活性領域
を漏洩する電流は非常に少なく１高い効率で発振する。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の第１の実施例を説明する半導体レーザ
ーの断面図であり、第２図に本発明の第２の実施例を説
明する半導体レーザーの断面図である。 １１・・・・・・活性領域、１２・・−・・・ｐクラッ
ド層、１３・・・・・・ｎバッファ層、１４・・・・・
・高抵抗電流ブロック層、１５・・・・・・半導体基板
、１６・・・・・・ｐ側電極、１７・・・・・・ｎ側電
極、２１・・・・・・くびれ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 活性領域を該活性領域の屈折率より低い屈折率を有しか
   つ該活性領域の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有する半
   導体で囲んだ埋込み構造半導体レーザーにおいて、活性
   領域の上側の層がＰ形で、下側の層がｎ形で、かつ活性
   領域の左右両側の埋込み領域が鉄およびクロムの内の少
   なくとも一方の物質が含まれる高抵抗半導体で形成され
   ていることを特徴とする埋込み構造半導体レーザー。