JPS6239839B2 - - Google Patents

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JPS6239839B2
JPS6239839B2 JP3987480A JP3987480A JPS6239839B2 JP S6239839 B2 JPS6239839 B2 JP S6239839B2 JP 3987480 A JP3987480 A JP 3987480A JP 3987480 A JP3987480 A JP 3987480A JP S6239839 B2 JPS6239839 B2 JP S6239839B2
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JP
Japan
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layer
ingaasp
light
electrode
phosphorus
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JP3987480A
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JPS56135994A (en
Inventor
Toshihiro Kusuki
Akio Yamaguchi
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体発光装置の構造にかかり、特に
光吸収層を有する半導体発光装置の構造に関す
る。
半導体レーザ素子等の半導体発光装置に於て
は、その発光効率の向上をはかるために装置内に
光吸収層が設けられる。
光吸収層を有する従来の半導体発光装置例えば
半導体レーザ素子の断面構造は、第1図に示すよ
うにN電極1を有するN型インジウム・燐(N―
InP)基板2上にN―InPからなるN電極側クラ
ツド層3が形成され、該N電極側クラツド層3上
にN型インジウム・ガリウム・砒素・燐(N―
InGaAsP)からなる活性層4が形成され、該活
性層4上にP型インジウム・燐(N―InP)から
なるP電極側クラツド層5が形成され、該P電極
側クラツド層5上にP型インジウム・ガリウム・
砒素・燐(P―InGaAsP)からなるコンタクト
層6を介して発光領域7を制限するP電極8が形
成されており、前記P電極側クラツド層5内には
P電極8の下部領域をはさんでP―InGaAsPか
らなる光吸収層9が形成された構造を有してい
た。
然し上記のような従来構造に於ては、該半導体
レーザ素子を動作した際に電流の流れはP電極8
の形状のみによつて制限されるために、P電極8
から隔たつた場所ある発光領域7附近に於ては電
流に拡がりを生じ、所望の発光領域に効率よくキ
ヤリヤを注入することができず発光効率が低下す
る。
そこで上記問題を解決するためには、発光領域
の近傍に電流制限層を設ければ良いので、第2図
に示すように発吸収層をN型のInPからなるN型
光吸収層9′とすることが考えられる。
(第2図に於て1はN電極、2はN―InP基
板、3はN電極側クラツド層、4は活性層、5は
P電極側クラツド層、6はコンタクト層、7は発
光領域、8はP電極を表す。) 然しながら光吸収層9′をN―InPで形成した
場合、素子を動作した際に、該N型光吸収層9′
の活性層4に面するP電極側クラツド層5との界
面10に形成されるPNジヤンクシヨン近傍に発
生する空乏層が、発光領域7の光を吸収しターン
オン現象を起して発光出力の電流依存性の低下を
招くという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み発光出力の電流依存
性を低下せしめることなく発光効率を向上せしめ
る機能を備えた発吸収層を、P電極側クラツド層
内に有する半導体発光装置を提供する。
即ち本発明はN電極側にN―InPからなるクラ
ツド層を有し、該N電極側クラツド層上にN―
InGaAsPからなる活性層が形成され、該活性層
上にP―InPからなるP電極側のクラツド層を有
し、P電極の形状により発光領域が制限されるダ
ブルヘテロ構造の半導体発光装置に於て、前記P
―InPからなるP電極側クラツド層に於けるP電
極下部領域の両側に、N―InGaAsPからなる光
の吸収層を設け、該光の吸収層に於ける活性層に
最も近い部分のN―InGaAsPのバンド・ギヤツ
プを発光波長より大きくし、活性層から遠い部分
のN―InGaAsPのバンド・ギヤツプを発光波長
より小さく形成してなることを特徴とする。
以下本発明を第3図に示す本発明の第1の実施
例に於ける断面構造図、及び第4図に示す本発明
の実施例に於ける光吸収層の厚さ方向に対する光
の吸収波長のプロフアイル図を用いて詳細に説明
する。
本発明の構造を有するダブルヘテロ構造の半導
体レーザ素子に於ては、例えば第3図に示すよう
にN電極11を有するN―InP基板12上にN―
InPからなる例えば厚さ5〔μm〕程度のN電極
側クラツド層3が形成され、該N電極側クラツド
層13上にN―InGaAsPからなる例えば厚さ0.2
〔μm〕程度の活性層14が形成され、該活性層
14上にP―InPからなる例えば厚さ2〜3〔μ
m〕程度のP電極側クラツド層15が形成され、
該P電極側クラツド層15上にP―InGaAsPか
らなる例えば厚さ0.5〔μm〕程度のコンタクト
層16を介して発光領域17を制限するP電極1
8が形成されている。
そして前記P電極側クラツド層15内にはP電
極18の下部領域をはさんでその両側に活性層1
5から例えば0.2〜0.3〔μm〕程度隔たつた位置
に底面を有する光吸収層19が理め込まれてお
り、該光吸収層19の活性層に最も近い部分は可
能な限り薄く例えば0.1〔μm〕程度の厚さに形
成された該レーザ素子の発光波長より大きなバン
ド・ギヤツプを有する第1のN―InGaAsP層1
9aからなり、その上層は0.7〜1〔μm〕程度
の厚さの該レーザ素子の発光波長より小さなバン
ド・ギヤツプを有する第2のN―InGaAsP層1
9bからなつている。
又図示しないが半導体レーザ素子に於ける本発
明の第2の実施例に於ては、N―InGaAsPから
なる光吸収層のバンド・ギヤツプが活性層に最も
近い最下層の、該レーザ素子の発光波長より大き
いバンド・ギヤツプを有する領域から最上層の発
光波長より小さいバンド・ギヤツプを有する領域
に向つて徐々に小さくなるように形成される。
そして第1の実施例の構造を有する半導体レー
ザ素子を形成する方法は、第3図を用いて説明す
ると液相エピタキシヤル法を用いてN―InP基板
12上にN電極側クラツド層13を成長し、次い
で該クラツド層13上に活性層14を成長し、次
いで該活性層14上にP電極側クラツド層15の
一部である0.2〜0.3〔μm〕程度の厚さのP―
InP層を成長し、次いで該P―InP層上に0.1〔μ
m〕程度の厚さの該レーザ素子の発光波長より大
きいバンド・ギヤツプを有する第1の組成のN―
InGaAsP層19aを成長し、次いで該N―
InGaAsP層19a上に0.7〔μm〕程度の厚さの
前記発光波長より小さなバンド・ギヤツプを有す
る第2の組成のN―InGaAsP層19bを成長す
る。そして次ぎにこれらN―InGaAsP層19a
及び19bのP電極下部にあたる領域に下層のク
ラツド層15表面に達するストライプ状の溝部を
形成し、次いで再び液相エピタキシヤル成長方法
により該P―InGaAsP層19b上に前記溝部を
埋め更に1〜2〔μm〕程度の厚さを有するN―
InPからなるP電極側クラツド層15の残部を成
長し、次いで該P電極側クラツド層15上に0.5
〔μm〕程度の厚さのココンタクト層16を成長
する。そして次いで該コンタクト層16上にスト
ライプ状のP電極を形成して後、N―InP基板1
2の表面にN電極を形成する。
又第2の実施例の構造を有する半導体レーザ素
子に具備せしめるバンド・ギヤツプの大きさが下
層から上層に向つて徐々小さくなる構造の光吸収
層を形成するには、液相成長の際に平衝状態にあ
る所望の組成を有するInGaAsP溶液を所望の冷
却速度例えば0.7〔℃/分〕程度の一定速度で
徐々に冷却して形成せしめる。
上記第1、第2の実施例の構造を有する半導体
レーザ素子の光吸収層に於ける吸収波長λの成長
に沿つた厚さtに対するプロフアイルは第4図に
示すようになる。
即ち第1の実施例に於ては曲線Aに示すように
0.1〔μm〕程度までは該半導体レーザ素子の発
光波長1.31〔μm〕以下であるのでレーザ光の吸
収はなく、0.1〔μm〕程度の厚さを越えた点か
ら吸収波長が1.31〔μm〕程度になりレーザ光を
吸収し、光吸収層の機能を果たす。
又第2の実施例に於ては曲線Bに示すように光
の吸収波長は厚さ方向に沿つて約1.30〔μm〕か
ら1.32〔μm〕程度まで徐々に大きくなつてお
り、厚さ0.5〔μm〕程度の点までは発光波長
1.31〔μm〕以下であるのでレーザ光は吸収され
ず、それ以上の厚さの領域でレーザ光を吸収して
光吸収層の機能を果たす。
従つて上記のような構造の光吸収層を半導体レ
ーザ素子に於ては、動作時に該光吸収層とP電極
クラツド層との界面のPNジヤンクシヨン近傍に
形成される空乏層に発光領域の光が吸収されるこ
とがないので、ターンオン現象を発生して発光出
力の電流依存性を低下せしめることがない。
又該光吸収層は残る大部分の厚さを占める領域
が、レーザの波長より小さいバンド・ギヤツプを
有しレーザ光を吸収するので吸収層の機能を充分
に果たし高い発光効率が得られる。
以上説明したように本発明の構造を有する半導
体発光装置に於ては、良好な光出力の電流依存性
及び高い発光効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の半導体レーザ素子の
断面構造図で、第3図は本発明の第1の実施例に
於ける断面構造図、第4図は本発明の実施例に於
ける光吸収層の厚さ方向に対する光の吸収波長の
プロフアイル図である。 図に於て、11はN電極、12はN―InP基
板、13はN電極側クラツド層、14は活性層、
15はP電極側クラツド層、16はコンタクト
層、17は発光領域、18はP電極、19aは第
1のN―InGaAsP層、19bは第2のN―
InGaAsP層、19は光吸収層、λは光の吸収波
長、tは厚さ、Aは第1の実施例のλ―t曲線、
Bは第2の実施例のλ―t曲線を表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 N電極側にN型インジウム・燐(N―InP)
    からなるクラツド層を有し、該N電極側クラツド
    層上にN型インジウム・ガリウム・砒素・燐(N
    ―InGaAsP)からなる活性層が形成され、該活
    性層上にP型インジウム・燐(P―InP)からな
    るP電極側のクラツド層を有し、P電極の形状に
    より発光領域が制限されるダブルヘテロ構造の半
    導体発光装置に於て、前記P型インジウム・燐
    (P―InP)からなるP電極側クラツド層に於け
    るP電極下部領域の両側に、N型インジウム・ガ
    リウム・砒素・燐(N―InGaAsP)からなる光
    吸収層を設け、該光の吸収層に於ける活性層に最
    も近い部分のN型インジウム・ガリウム・砒素・
    燐(N―InGaAsP)のバンド・ギヤツプを発光
    波長より大きくし、活性層から遠い部分のN型イ
    ンジウム・ガリウム・砒素・燐(N―
    InGaAsP)のバンド・ギヤツプを発光波長より
    小さく形成してなることを特徴とする半導体発光
    装置。
JP3987480A 1980-03-28 1980-03-28 Semiconductor light emitting device Granted JPS56135994A (en)

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