JPS622686A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS622686A JPS622686A JP60143205A JP14320585A JPS622686A JP S622686 A JPS622686 A JP S622686A JP 60143205 A JP60143205 A JP 60143205A JP 14320585 A JP14320585 A JP 14320585A JP S622686 A JPS622686 A JP S622686A
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- semiconductor
- thickness
- emitting end
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- H—ELECTRICITY
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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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/106—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying thickness along the optical axis
-
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
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- Optics & Photonics (AREA)
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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］
この発明は高出力かつ高信頼度の動作が可能な半導体レ
ーザ装置の構造に関する。
ーザ装置の構造に関する。
［従来の技術］
第４図は、従来の内部ストライブ構造を持つ半導体レー
ザ装置の断面構造を示す図であり、たとえば特開昭５７
−１７２７２８９号公報に示されている。第４図におい
て、従来の半導体レーザ装置は、ｐ型ＧａＡｓ半導体基
板１上に、レーザ発振を行なうためのｐ型ＡｕＧａＡｓ
半導体活性層４と、ｐ型Ａ見Ｑａ Ａｓ活性！１１４の
上面及び下面にそれぞれ接するように形成され、かつ活
性層４よりも大きな禁制帯幅を有するｐ型ＡＱＧａＡｓ
下側クラッド層３と ｎ型ＡＱＧａＡｓ上側クラッド層
５とが形成される。ｎ型Ｇａ ＡＳ半導体基板１とｐ型
ＡｌＧａＡｓ下側りラッドＷ３との間にはｎ型Ｇａ Ａ
Ｓ ｉ！流阻止１１２が形成される。また、ｎ型Ｇａ
Ａｓ ｆｆ１２Ｆ！阻止ＷＭ２を貫通するように、基本
横モードを安定に発振させるためのＶＩＩ７が形成され
る。ｎ型ＡｉＧａＡｓ上側りラッドＨ５上には、ｎ型Ｇ
ａ Ａｓコンタクト［６が形成される。ｎ型Ｇａ ＡＳ
ＤンタクトＭ６とｐ型ＧａＡｓ半導体基板１の他方表
面にはそれぞれ金ｍ１１ｉ極８が設けられる。次に動作
について説明する。
ザ装置の断面構造を示す図であり、たとえば特開昭５７
−１７２７２８９号公報に示されている。第４図におい
て、従来の半導体レーザ装置は、ｐ型ＧａＡｓ半導体基
板１上に、レーザ発振を行なうためのｐ型ＡｕＧａＡｓ
半導体活性層４と、ｐ型Ａ見Ｑａ Ａｓ活性！１１４の
上面及び下面にそれぞれ接するように形成され、かつ活
性層４よりも大きな禁制帯幅を有するｐ型ＡＱＧａＡｓ
下側クラッド層３と ｎ型ＡＱＧａＡｓ上側クラッド層
５とが形成される。ｎ型Ｇａ ＡＳ半導体基板１とｐ型
ＡｌＧａＡｓ下側りラッドＷ３との間にはｎ型Ｇａ Ａ
Ｓ ｉ！流阻止１１２が形成される。また、ｎ型Ｇａ
Ａｓ ｆｆ１２Ｆ！阻止ＷＭ２を貫通するように、基本
横モードを安定に発振させるためのＶＩＩ７が形成され
る。ｎ型ＡｉＧａＡｓ上側りラッドＨ５上には、ｎ型Ｇ
ａ Ａｓコンタクト［６が形成される。ｎ型Ｇａ ＡＳ
ＤンタクトＭ６とｐ型ＧａＡｓ半導体基板１の他方表
面にはそれぞれ金ｍ１１ｉ極８が設けられる。次に動作
について説明する。
活性層４と上側クラッド層５との界面に形成されている
ｐｎ接合に対して順方向となる電圧を電極８間に印加す
る。これにより、■溝７によって狭窄された順方向電流
が活性ＦＩｊ４に注入されて発光する。光は、活性層４
とクラッド１１１３．５の間の屈折率差および活性Ｈ４
とＶ溝７による実効屈折率差により構成される導波路に
よって導波され、真勇開端面（転置垂直方向）によって
構成される共振器によってレーザ発振に至る。
ｐｎ接合に対して順方向となる電圧を電極８間に印加す
る。これにより、■溝７によって狭窄された順方向電流
が活性ＦＩｊ４に注入されて発光する。光は、活性層４
とクラッド１１１３．５の間の屈折率差および活性Ｈ４
とＶ溝７による実効屈折率差により構成される導波路に
よって導波され、真勇開端面（転置垂直方向）によって
構成される共振器によってレーザ発振に至る。
上述のような従来のＡＤ−ＧａＡｓを中心とする短波長
帯の半導体レーザ装置においては、表面準位に起因して
、レーザ光の出射端面近傍領域がレーザ光の吸収領域と
なる。このため、最大光出力が出射端面での瞬時酸＠
（ＣＯＤ 、 Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｑｐｔｉｃ
ａｔ Ｄａｙａａａｅ ）によって決定され、高出力
動作が妨げられる。
帯の半導体レーザ装置においては、表面準位に起因して
、レーザ光の出射端面近傍領域がレーザ光の吸収領域と
なる。このため、最大光出力が出射端面での瞬時酸＠
（ＣＯＤ 、 Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｑｐｔｉｃ
ａｔ Ｄａｙａａａｅ ）によって決定され、高出力
動作が妨げられる。
高出力化の一方法として発光面積を大きくし、光密度を
下げるという方法がある。この従来の半導体レーザ装置
においても、活性層４の厚さを薄くすることにより、活
性層からの光のしみ出しを大きくして発光面積を大きく
することが試みられている。
下げるという方法がある。この従来の半導体レーザ装置
においても、活性層４の厚さを薄くすることにより、活
性層からの光のしみ出しを大きくして発光面積を大きく
することが試みられている。
［発明が解決しようとする問題点］
上述のように活性層の厚みを薄くした従来の半導体レー
ザ’ａｖ！ｌにおいては、光のしみ出しにより、活性層
での誘導放出に寄与するレーザ光が減少するため、発振
しきいｍｍ流が大きくなる。
ザ’ａｖ！ｌにおいては、光のしみ出しにより、活性層
での誘導放出に寄与するレーザ光が減少するため、発振
しきいｍｍ流が大きくなる。
また、より深刻な＠題として、成る厚さ以上に活性層を
薄くすると、半導体レーザ装ばの寿命特性が急激に劣化
することが確認されている。
薄くすると、半導体レーザ装ばの寿命特性が急激に劣化
することが確認されている。
′ａ４５図は従来のＡ見ＸＱａｌ−ＸＡｓを中心とする
半導体レーザ装置の菱命特性と活性層の膜厚との関係を
示す図である。これはジャーナル オブアプライドフィ
ジソクス＜ Ｊ 、 ＡＤｐｌ 、 Ｐ′ｈｙｓ 。
半導体レーザ装置の菱命特性と活性層の膜厚との関係を
示す図である。これはジャーナル オブアプライドフィ
ジソクス＜ Ｊ 、 ＡＤｐｌ 、 Ｐ′ｈｙｓ 。
）の５６巻の３０８８頁（１９８４年）に開示されてい
る。第５図において、縦軸は５０℃−５−Ｗ／面の定光
出力通電において４時間から２４時間までの間の駆動Ｎ
流の変化Δｉｄを示し、大きいほど劣化が激しいことを
示している。横軸は発振波長を示すが、この場合、アル
ミニウムＡｕ濃度（Ｘ（ｉｔりを一定としているので、
活性層の厚さに対応している。発振波長が７４２ｎｍよ
りも短い場合には、第５図から見られるように劣化が顕
著に生じているが、発振波長７４２ｎ１ｍは活性層の厚
さ０．０６μｍに対応している。すなわち、活性層の厚
さが０．０６μｍよりも薄くなると、５ｍＷの低光出力
動作でも寿命特性が急激に悪化している。この同様のこ
とは他の構造の素子においても確認されている。
る。第５図において、縦軸は５０℃−５−Ｗ／面の定光
出力通電において４時間から２４時間までの間の駆動Ｎ
流の変化Δｉｄを示し、大きいほど劣化が激しいことを
示している。横軸は発振波長を示すが、この場合、アル
ミニウムＡｕ濃度（Ｘ（ｉｔりを一定としているので、
活性層の厚さに対応している。発振波長が７４２ｎｍよ
りも短い場合には、第５図から見られるように劣化が顕
著に生じているが、発振波長７４２ｎ１ｍは活性層の厚
さ０．０６μｍに対応している。すなわち、活性層の厚
さが０．０６μｍよりも薄くなると、５ｍＷの低光出力
動作でも寿命特性が急激に悪化している。この同様のこ
とは他の構造の素子においても確認されている。
第６図は活性層湾曲型ＣＳ Ｐ （Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ
３ｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｌａｎａｒ ）レーザにおけ
る活性層の厚さとウェハごとの良品素子発生率との関係
を示す図であり、梶村他、応用物理学会秋期講演会予稿
集３０ａ−８−８の１３５頁＜１９８２＞に開示されて
いる。第６図において、縦軸は５０℃。
３ｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｌａｎａｒ ）レーザにおけ
る活性層の厚さとウェハごとの良品素子発生率との関係
を示す図であり、梶村他、応用物理学会秋期講演会予稿
集３０ａ−８−８の１３５頁＜１９８２＞に開示されて
いる。第６図において、縦軸は５０℃。
初期光出力３ ｍＷ／面で素子を２４時間定ＷＩｍ動作
させた場合の光出力低下率が１０％以内のものを良品と
した場合のウェハごとの良品素子発生率を表わしており
、横軸は活性層の厚さを表わしている。また、ＸＡ Ｃ
７、Ｘｃｌａｄｌ、ｔＡ ｆＬＸ Ｑａ ＋−ｘＡｓに
おける活性層、およびクラッド層のそれぞれのＸ値を示
している。第６図から見られるように、活性層の厚さが
０．０４μｍ以下のウェハにおいては、良品素子発生率
が急激に低下（）ている。
させた場合の光出力低下率が１０％以内のものを良品と
した場合のウェハごとの良品素子発生率を表わしており
、横軸は活性層の厚さを表わしている。また、ＸＡ Ｃ
７、Ｘｃｌａｄｌ、ｔＡ ｆＬＸ Ｑａ ＋−ｘＡｓに
おける活性層、およびクラッド層のそれぞれのＸ値を示
している。第６図から見られるように、活性層の厚さが
０．０４μｍ以下のウェハにおいては、良品素子発生率
が急激に低下（）ている。
第７図はＴ ＲＳ （Ｔ ｗｉｎ −Ｒ１ｄａｅ −Ｓ
ｕｂｓｔｒａｔｅ）レーザ装置における活性層の厚さ
と素子の劣化率との関係を示す図であり、浜田他、ｒ！
１子通信学会技術報告、光量子エレクトロニクス研究会
資料０ＱＥ８３−５９の１頁（１９８年ンに開示されて
いる。第７図において、縦軸は信頼性試験開始後５０時
間侵から１００ｖｆ間後までの素子の劣化率を表りし、
横軸は活性層の厚さを表わしている。
ｕｂｓｔｒａｔｅ）レーザ装置における活性層の厚さ
と素子の劣化率との関係を示す図であり、浜田他、ｒ！
１子通信学会技術報告、光量子エレクトロニクス研究会
資料０ＱＥ８３−５９の１頁（１９８年ンに開示されて
いる。第７図において、縦軸は信頼性試験開始後５０時
間侵から１００ｖｆ間後までの素子の劣化率を表りし、
横軸は活性層の厚さを表わしている。
第７図から見られるように、活性層の厚さが０゜０５μ
ｍ１１以下で劣化率が上弄する傾向が生じている。
ｍ１１以下で劣化率が上弄する傾向が生じている。
以上のように、活性層の厚さを薄くするという従来の高
出力化の方法においては、活性１の厚さが０．０４〜０
．０６μ隋以下で寿命特性が急激に悪化するという問題
点があった。
出力化の方法においては、活性１の厚さが０．０４〜０
．０６μ隋以下で寿命特性が急激に悪化するという問題
点があった。
それゆえ、この発明の目的は上述のような欠点を除去し
、高出力動作が可能で、かつ信頼性の高い半導体レーザ
装置を提供することである。
、高出力動作が可能で、かつ信頼性の高い半導体レーザ
装置を提供することである。
し問題点を解決するための手段］
この発明に係る半導体レーザ装置は、レーザ光の出射端
ｍｉ近傍領域でのみ活性層の厚さを薄くし、内部の活性
層の厚さは劣化が顕著とならない厚さに留めたものであ
る。
ｍｉ近傍領域でのみ活性層の厚さを薄くし、内部の活性
層の厚さは劣化が顕著とならない厚さに留めたものであ
る。
好ましくは、レーザ光条出射端面近傍領域における活性
層の厚さは０．０４μｈ以下であり、内部の活性層の厚
さは０．０４μｍより大きくされる。
層の厚さは０．０４μｈ以下であり、内部の活性層の厚
さは０．０４μｍより大きくされる。
［作用］
この発明において、レーザの出射端面近傍領域では薄く
された活性層からの光のしみ出しが大ぎくなって光密度
が低下し、応じてＣＯＤレベルが高く、なる。一方、内
部の活性層の厚さはレーザ発振特性および寿命特性が劣
化しないように最適化することができる。
された活性層からの光のしみ出しが大ぎくなって光密度
が低下し、応じてＣＯＤレベルが高く、なる。一方、内
部の活性層の厚さはレーザ発振特性および寿命特性が劣
化しないように最適化することができる。
［発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例である半導体レーザ装置の
全体の構成を示す斜視図である。■、■はレーザ光出射
端面領域近傍を示し、■は内部領域を示す。第１図にお
いて、レーザ光出射端面領域工、■において、リッジ部
と平坦部とを有するｐ型ＧａＡｓ基板１ａ上に、エピタ
キシャル成長させたｎ型Ｇａ Ａｓ電流阻止層２ａと、
ｐ型ＡＱ。
全体の構成を示す斜視図である。■、■はレーザ光出射
端面領域近傍を示し、■は内部領域を示す。第１図にお
いて、レーザ光出射端面領域工、■において、リッジ部
と平坦部とを有するｐ型ＧａＡｓ基板１ａ上に、エピタ
キシャル成長させたｎ型Ｇａ Ａｓ電流阻止層２ａと、
ｐ型ＡＱ。
ｘ Ｇａ Ｉ−Ｘ 、Ａｓ下側クラッド層３ａ、Ｐ型Ａ
ｊ１ｙＧａｌ−ＹＡＳ活性層４ａ、ｐ型Ａ Ａｘ Ｇａ
Ｉ−Ｘ’ ＡＳ上側クラッド層５．ｎ ＩＭＧａ Ａ
ｓコンタクト層が形成される。従来と同様に、電流阻止
層２ａには電流を狭窄して基本横モード発振を安定に行
なうためのＶ溝７が形成される。
ｊ１ｙＧａｌ−ＹＡＳ活性層４ａ、ｐ型Ａ Ａｘ Ｇａ
Ｉ−Ｘ’ ＡＳ上側クラッド層５．ｎ ＩＭＧａ Ａ
ｓコンタクト層が形成される。従来と同様に、電流阻止
層２ａには電流を狭窄して基本横モード発振を安定に行
なうためのＶ溝７が形成される。
内部領域■において、Ｑａ ＡＳ基板１ａ上に、ｎ型Ｇ
ａ ＡＳ Ｉｆ電流阻止１２． ｐ型ＡｌＸＧａ＋−ｘ
Ａｓ下側クラッド層３．１）型Ａ ＡＹ Ｑａ ｌ −
Ｙ ＡＳ活性）１４．ｐ型Ａ ｆＬｘ Ｑａ ＋−Ｘ
Ａ Ｓ上側クラッド層５およびｎ型Ｇａ Ａｓコンタク
ト層６がそれぞれエピタキシャル成長により形成される
。ここで、Ｘは好ましくは、０．４５であり、Ｙは好ま
しくは０．１３である。この内部領域πは従来の内部ス
トライブ構造の半導体レーザ装置と同様の構成を有して
いる。また、電流阻止Ｈ２にはＶｉ１７が形成されてい
る。
ａ ＡＳ Ｉｆ電流阻止１２． ｐ型ＡｌＸＧａ＋−ｘ
Ａｓ下側クラッド層３．１）型Ａ ＡＹ Ｑａ ｌ −
Ｙ ＡＳ活性）１４．ｐ型Ａ ｆＬｘ Ｑａ ＋−Ｘ
Ａ Ｓ上側クラッド層５およびｎ型Ｇａ Ａｓコンタク
ト層６がそれぞれエピタキシャル成長により形成される
。ここで、Ｘは好ましくは、０．４５であり、Ｙは好ま
しくは０．１３である。この内部領域πは従来の内部ス
トライブ構造の半導体レーザ装置と同様の構成を有して
いる。また、電流阻止Ｈ２にはＶｉ１７が形成されてい
る。
次に第１図に示される半導体レーザ装置の製作方法につ
いて説明する。まず、写真製版技法を用いた選択化学エ
ツチングにより、ｎ型Ｇａ Ａｓ基板１ａのレーザ光出
射端面近傍に相当する領域にリッジ状の段差が形成され
る。このリッジ状の段差を有するＧａＡｓ基板１ａ上に
、液相結晶成長法または気相結晶成長法を用いてｎ型Ｇ
ａ ＡＳ電流阻止層２．２８をエピタキシャル成長させ
て形成する。次に再び選択化学エツチングによりＶ溝７
が形成される。その後、液相結晶成長法によって、下側
クラッドＦａ３．３ａ活性層４ａ、４、上側クラッド饗
５、コンタクト層６が順次エピタキシャル成長により形
成される。このエピタキシャル成長時において、基板１
ａの平坦部においては、従来どおりの成長をするが、リ
ッジ状の段差が設けられたレーザ光出射端面付近では以
下に述べるような液相成長法特有の現象が生じる。すな
わち、成長速度の結晶面方位による異方性により、リッ
ジの側面の成長速度は通常よりも速くなり、逆にリッジ
上面の成長速度はこの側面の成長速度の影響を受けて通
常よりも遅くなる。したがって、リッジ上面に成長した
活性層４ａは、内部の活性層４よりも厚さが薄くなる。
いて説明する。まず、写真製版技法を用いた選択化学エ
ツチングにより、ｎ型Ｇａ Ａｓ基板１ａのレーザ光出
射端面近傍に相当する領域にリッジ状の段差が形成され
る。このリッジ状の段差を有するＧａＡｓ基板１ａ上に
、液相結晶成長法または気相結晶成長法を用いてｎ型Ｇ
ａ ＡＳ電流阻止層２．２８をエピタキシャル成長させ
て形成する。次に再び選択化学エツチングによりＶ溝７
が形成される。その後、液相結晶成長法によって、下側
クラッドＦａ３．３ａ活性層４ａ、４、上側クラッド饗
５、コンタクト層６が順次エピタキシャル成長により形
成される。このエピタキシャル成長時において、基板１
ａの平坦部においては、従来どおりの成長をするが、リ
ッジ状の段差が設けられたレーザ光出射端面付近では以
下に述べるような液相成長法特有の現象が生じる。すな
わち、成長速度の結晶面方位による異方性により、リッ
ジの側面の成長速度は通常よりも速くなり、逆にリッジ
上面の成長速度はこの側面の成長速度の影響を受けて通
常よりも遅くなる。したがって、リッジ上面に成長した
活性層４ａは、内部の活性層４よりも厚さが薄くなる。
これにより、活性層４ａの厚さを０．０４μｍ以下とし
、かつ内部の活性層４の厚さを０．０４μ殿より大きく
することが可能となる。
、かつ内部の活性層４の厚さを０．０４μ殿より大きく
することが可能となる。
半導体レーザ装置の動作機構は従来のものと同様である
が、レーザ発振特性を規定するのは、基板１ａの平坦部
上に形成された活性層４にキャリアが注入されて生じる
発光である。この内部の活性Ｆｍ４の厚さは０．０５〜
０．１μ畿程度にすれば、前述の議論より発振しきい確
定流が小さく、かつ基本横モードが維持される安定な発
振動作が可能である。
が、レーザ発振特性を規定するのは、基板１ａの平坦部
上に形成された活性層４にキャリアが注入されて生じる
発光である。この内部の活性Ｆｍ４の厚さは０．０５〜
０．１μ畿程度にすれば、前述の議論より発振しきい確
定流が小さく、かつ基本横モードが維持される安定な発
振動作が可能である。
一方、リッジ部上に形成された活性層４ａは内部の活性
層４よりも薄くなっているため、この領域を導波される
光はこの活性１１４ａの垂直方向に対し広がりが大きく
なり、すなわち光のしみ出しが大きくなり、発光面積が
増大する。このため、レーザ光の出射端面における光密
度が小さくなるので、レーザ光出射端面におけるＣＯＤ
レベルは上昇する。特に、活性Ｊｉ４ａの厚さを０．０
４μｍ以下にすれば、ＣＯＤレベルの向上は顕著となる
が、活性層全体の厚さを薄くしてはいないので、発振し
きい確定流の増大や寿命の劣化は生じない。
層４よりも薄くなっているため、この領域を導波される
光はこの活性１１４ａの垂直方向に対し広がりが大きく
なり、すなわち光のしみ出しが大きくなり、発光面積が
増大する。このため、レーザ光の出射端面における光密
度が小さくなるので、レーザ光出射端面におけるＣＯＤ
レベルは上昇する。特に、活性Ｊｉ４ａの厚さを０．０
４μｍ以下にすれば、ＣＯＤレベルの向上は顕著となる
が、活性層全体の厚さを薄くしてはいないので、発振し
きい確定流の増大や寿命の劣化は生じない。
なお、上記実施例においては、活性層４，４ａをｐ型Ａ
ｌＧａＡｓとしたが、０型またはアンドープのものであ
ってもよい。
ｌＧａＡｓとしたが、０型またはアンドープのものであ
ってもよい。
また、活性ＪＩ４，４ａの材料として、ＩｎＧａＡｓ、
Ｐ、（ＡＱＧａ ）Ｉｎ Ｐ等があり、またクラッド層
３．５の材料としては、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａ Ａｓ
Ｐ、ＡｆＬＧａ Ａ３等が知られているが、これらの材
料を用いた半導体レーザ装置においても上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
Ｐ、（ＡＱＧａ ）Ｉｎ Ｐ等があり、またクラッド層
３．５の材料としては、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａ Ａｓ
Ｐ、ＡｆＬＧａ Ａ３等が知られているが、これらの材
料を用いた半導体レーザ装置においても上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
またさらに、活性層の厚さが数１００Ａ以下になると、
バルクの結晶には見られない量子サイズ効果が現われる
ことが知られている。すなわち、活性層内のキャリアは
へテロ結合によって形成されるポテンシャル井戸に閉じ
込められ、層に垂直な方向の自由度が制限されるように
なる。この結果、活性層内には量子単位が形成され、光
学的性質はこの量子単位間の電子遷移によって支配され
るようになる。この量子単位間のエネルギ差は、第２図
に模式的に示されるようにバルク結晶の禁制帯幅よりも
大きくなる。
バルクの結晶には見られない量子サイズ効果が現われる
ことが知られている。すなわち、活性層内のキャリアは
へテロ結合によって形成されるポテンシャル井戸に閉じ
込められ、層に垂直な方向の自由度が制限されるように
なる。この結果、活性層内には量子単位が形成され、光
学的性質はこの量子単位間の電子遷移によって支配され
るようになる。この量子単位間のエネルギ差は、第２図
に模式的に示されるようにバルク結晶の禁制帯幅よりも
大きくなる。
第２図は、量子井戸が形成された場合のエネルギ単位を
模式的に示す図である。第２図において、実線はバルク
結晶のエネルギレベルを示し、破線は量子単位を示す。
模式的に示す図である。第２図において、実線はバルク
結晶のエネルギレベルを示し、破線は量子単位を示す。
Ｖｏ は量子井戸の深さを示し、Ｅ、は量子井戸の底か
らの量子単位のエネルギの高さを示す。したがって、レ
ーザ光の出射端面近傍の活性層のみの厚さを量子井戸と
なるような厚さにまで薄くすることにより、レーザ光出
射端面でレーザ光が吸収されにくくなる。特に、量子単
位間のエネルギ差がレーザ光のエネルギよりも大きく、
レーザ光゛が出射光端面近傍で吸収されないようになれ
ば、いわゆる窓構造が構成される。
らの量子単位のエネルギの高さを示す。したがって、レ
ーザ光の出射端面近傍の活性層のみの厚さを量子井戸と
なるような厚さにまで薄くすることにより、レーザ光出
射端面でレーザ光が吸収されにくくなる。特に、量子単
位間のエネルギ差がレーザ光のエネルギよりも大きく、
レーザ光゛が出射光端面近傍で吸収されないようになれ
ば、いわゆる窓構造が構成される。
第３図はＧａ Ａｓ −Ａ ＡＸ Ｇａ ＋、−，Ｘ
Ａｓ量子井戸構造における量子単位の井戸の幅Ｌｚ依存
性の計算結果を示す図である。第３図において、横軸は
ｌ子井戸の幅すなわち活性層の厚さを示し、縦軸は量子
単位の井戸の底からの高さであり、第２図において、Ｅ
ｎで表わされるものに対応する。
Ａｓ量子井戸構造における量子単位の井戸の幅Ｌｚ依存
性の計算結果を示す図である。第３図において、横軸は
ｌ子井戸の幅すなわち活性層の厚さを示し、縦軸は量子
単位の井戸の底からの高さであり、第２図において、Ｅ
ｎで表わされるものに対応する。
また、実線はＡＱｘＧａ＋−３ＡｓにおけるＸ値が０．
２における量子井戸の深さＶｏが０．２１４ｅＶの場合
の関係を示し、破線はＸ値が０．４の場合の量子井戸の
深さが０．４５３８Ｖの場合の関係を示し、点線は量子
井戸の深ざＶｏが無限大の場合をそれぞれ示す。第３図
から見られるように、たとえば量子井戸の深さＶｏを０
．３ｅＶとした場合、活性層の厚さＬＺ−１５０Ａで電
子エネルギ準位は約２０１８Ｖとなり、窓構造となるに
は十分である。
２における量子井戸の深さＶｏが０．２１４ｅＶの場合
の関係を示し、破線はＸ値が０．４の場合の量子井戸の
深さが０．４５３８Ｖの場合の関係を示し、点線は量子
井戸の深ざＶｏが無限大の場合をそれぞれ示す。第３図
から見られるように、たとえば量子井戸の深さＶｏを０
．３ｅＶとした場合、活性層の厚さＬＺ−１５０Ａで電
子エネルギ準位は約２０１８Ｖとなり、窓構造となるに
は十分である。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、活性層の厚さをレー
ザ光の出射端面近傍でのみ薄（するように構成したので
、動作特性および信頼性を損なうことなく端面でのＣＯ
Ｄレベルを向上することができ、かつ高出力動作が可能
な半導体レーザ装置を得ることができる。
ザ光の出射端面近傍でのみ薄（するように構成したので
、動作特性および信頼性を損なうことなく端面でのＣＯ
Ｄレベルを向上することができ、かつ高出力動作が可能
な半導体レーザ装置を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例である半導体レーザ装置の
全体の構成を示す斜視図である。第２図は量子井戸が形
成された場合のエネルギ準位の模式図である。第３図は
量子井戸が形成された場合の電子単位の量子井戸幅（活
性層の厚さ）依存性を示す図である。第４図は従来の半
導体レーザ装置の構成を示す断面図である。第５図、第
６図および第７図は半導体レーザ装置の信頼性の活性層
膜厚依存性を示す図である。 図において、１，１ａはｎ型Ｇａ Ａｓ基板、２゜２ａ
はｎ型Ｇａ Ａｓ Ｉ流阻止層、３，３ａはｐ型Ａ Ｑ
、Ｘ Ｇａ Ｉ−Ｘ Ａｓ下側クラッド層、４，４ａは
ｐ型Ａ Ｌｒ Ｑａ Ｉ−Ｙ ＡＳ活性層、５はρ型Ａ
Ａ。 Ｇ ａ ＋ −ｘ Ａ Ｓ上側クラッド１．６はｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層、７はＶ溝、８は金Ｉｌ！極である
。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄心３図 叶ハ鴨（λ） 箔４図 １：ＰＣｒａ、Ａｓ ２ニア１− ＣＴｃＬＡ５ ’ｔ”Ａｔ１」３ ° ７
’−ＡＩ！ｆ９．Ａ３下イ別７う／）ズか４ ： Ｆ−
ＡＩ！ｃｒａ、Ａｓ ＞’ｂｎレヤ” ｎ−ＡＪ！Ｇ
（ＬＡｓ上イＩＩ＋ ７う汀°脅６ ： ｎ−ＣｌαＡ
ｓコンク７ト々 ７ ｖ溝 ざ：金属（極 め」衣波長 （Ｙπ） 第６図 ｏ、ｏ２ ００４ ０．０６ ０１Ｍも
＋も＋厚さくμｍ） 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６０−１４３２０５号２、
発明の名称 半導体レーダ装置 ３、補正をする者 ６、補正の内容 く１） 明細書第５頁第７行の「成る厚さ以上に」を「
成る厚さ以下に」に訂正する。 （２） 明細書第７頁第８行のｒ（１９８年）」をｒ（
１９８３年）」に訂正する。 （３） 明細書第８頁第７行の「レーザ光条出射端面」
を「レーザ光の出射端面」に訂正する。 （４） 明４′Ｂｌ書第９頁第１１行の「従来と同様に
」を「従来例と同様に」に訂正する。 （５） 明細書第１５頁第１８行の［５はｐ型ＡｒＬＸ
Ｊを［５はｎ型ＡＱｘＪに訂正する。 以上
全体の構成を示す斜視図である。第２図は量子井戸が形
成された場合のエネルギ準位の模式図である。第３図は
量子井戸が形成された場合の電子単位の量子井戸幅（活
性層の厚さ）依存性を示す図である。第４図は従来の半
導体レーザ装置の構成を示す断面図である。第５図、第
６図および第７図は半導体レーザ装置の信頼性の活性層
膜厚依存性を示す図である。 図において、１，１ａはｎ型Ｇａ Ａｓ基板、２゜２ａ
はｎ型Ｇａ Ａｓ Ｉ流阻止層、３，３ａはｐ型Ａ Ｑ
、Ｘ Ｇａ Ｉ−Ｘ Ａｓ下側クラッド層、４，４ａは
ｐ型Ａ Ｌｒ Ｑａ Ｉ−Ｙ ＡＳ活性層、５はρ型Ａ
Ａ。 Ｇ ａ ＋ −ｘ Ａ Ｓ上側クラッド１．６はｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層、７はＶ溝、８は金Ｉｌ！極である
。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄心３図 叶ハ鴨（λ） 箔４図 １：ＰＣｒａ、Ａｓ ２ニア１− ＣＴｃＬＡ５ ’ｔ”Ａｔ１」３ ° ７
’−ＡＩ！ｆ９．Ａ３下イ別７う／）ズか４ ： Ｆ−
ＡＩ！ｃｒａ、Ａｓ ＞’ｂｎレヤ” ｎ−ＡＪ！Ｇ
（ＬＡｓ上イＩＩ＋ ７う汀°脅６ ： ｎ−ＣｌαＡ
ｓコンク７ト々 ７ ｖ溝 ざ：金属（極 め」衣波長 （Ｙπ） 第６図 ｏ、ｏ２ ００４ ０．０６ ０１Ｍも
＋も＋厚さくμｍ） 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６０−１４３２０５号２、
発明の名称 半導体レーダ装置 ３、補正をする者 ６、補正の内容 く１） 明細書第５頁第７行の「成る厚さ以上に」を「
成る厚さ以下に」に訂正する。 （２） 明細書第７頁第８行のｒ（１９８年）」をｒ（
１９８３年）」に訂正する。 （３） 明細書第８頁第７行の「レーザ光条出射端面」
を「レーザ光の出射端面」に訂正する。 （４） 明４′Ｂｌ書第９頁第１１行の「従来と同様に
」を「従来例と同様に」に訂正する。 （５） 明細書第１５頁第１８行の［５はｐ型ＡｒＬＸ
Ｊを［５はｎ型ＡＱｘＪに訂正する。 以上
Claims (4)
- （１）半導体基板上に、少なくとも半導体活性層と、前
記半導体活性層が有する禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅
を有し、かつ前記半導体活性層を挾むように接して形成
される第１および第２の半導体クラッド層とを備える半
導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ装置はレー
ザ光出射端面を有しており、 前記レーザ光出射端面近傍における前記半導体活性層の
厚さは０．０４μｍ以下であり、かつ前記レーザ光出射
端面近傍領域を除く領域における前記半導体活性層の厚
さは０．０４μｍよりも大きくした、半導体レーザ装置
。 - （２）前記レーザ光出射端面近傍領域の半導体基板上に
はリッジ状の段差が設けられており、前記半導体活性層
、前記第１および第２の半導体クラッド層は液相成長法
を用いて形成されるエピタキシャル成長膜である、特許
請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - （３）前記半導体基板はガリウム砒素ＧａＡｓを用いて
形成され、前記半導体活性層はガリウム砒素ＧａＡｓお
よびアルミニウム−ガリウム−砒素ＡｌＧａＡｓのいず
れかを用いて形成され、かつ前記半導体クラッド層はア
ルミニウム−ガリウム−砒素ＡｌＧａＡｓにより形成さ
れる、特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
レーザ装置。 - （４）前記半導体活性層はインジウム−ガリウム−砒素
−燐ＩｎＧａＡｓＰの４元混晶を用いて形成される、特
許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体レーザ装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143205A JPS622686A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/870,327 US4815082A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-03 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143205A JPS622686A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622686A true JPS622686A (ja) | 1987-01-08 |
Family
ID=15333325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143205A Pending JPS622686A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4815082A (ja) |
| JP (1) | JPS622686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01321677A (ja) * | 1988-06-23 | 1989-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型半導体光素子の製造方法 |
| JPH02222591A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| JPH04181788A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946802A (en) * | 1986-05-31 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
| DE3926200A1 (de) * | 1989-08-08 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Lichtsteuerbares halbleiterbauelement mit einem feldeffekttransistor |
| JPH06302908A (ja) * | 1993-04-15 | 1994-10-28 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2003304035A (ja) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
| JP4279207B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2009-06-17 | アルプス電気株式会社 | 入力装置およびこの入力装置を用いた表示入力装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60789A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6018987A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-31 | Nec Corp | 大出力半導体レ−ザ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4523317A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser with reduced absorption at a mirror facet |
| JPS60192379A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61289689A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60143205A patent/JPS622686A/ja active Pending
-
1986
- 1986-06-03 US US06/870,327 patent/US4815082A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60789A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6018987A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-31 | Nec Corp | 大出力半導体レ−ザ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01321677A (ja) * | 1988-06-23 | 1989-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型半導体光素子の製造方法 |
| JPH02222591A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| JPH04181788A (ja) * | 1990-11-15 | 1992-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4815082A (en) | 1989-03-21 |
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