JPS6247184A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6247184A JPS6247184A JP18786785A JP18786785A JPS6247184A JP S6247184 A JPS6247184 A JP S6247184A JP 18786785 A JP18786785 A JP 18786785A JP 18786785 A JP18786785 A JP 18786785A JP S6247184 A JPS6247184 A JP S6247184A
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- Japan
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- layer
- gaas
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- semiconductor
- algaas
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- 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
- H01S5/343—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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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】
〔概要〕
この発明は量子井戸レーザにおいて、
そのガイド層を超格子構造とすることにより、非発光再
結合を減少させ、闇値電流密度、発光効率等の特性を改
善するものである。
結合を減少させ、闇値電流密度、発光効率等の特性を改
善するものである。
〔産業上の利用分野
本発明は半導体レーザにかかり、特に鼠子力戸半導体レ
ーザの闇値電流密度、発光効率等の特性を向上ずる構造
の改善に関する。
ーザの闇値電流密度、発光効率等の特性を向上ずる構造
の改善に関する。
光を情111fmの媒体とする光通信その他のシステム
の高度化、多様化がHI進されており、その光源として
重要な役割を果たしている半導体発光装置特にレーザに
ついて、発振闇値TL流の低減、発光効率の向−l二等
の特性の改善がなお要望されている。
の高度化、多様化がHI進されており、その光源として
重要な役割を果たしている半導体発光装置特にレーザに
ついて、発振闇値TL流の低減、発光効率の向−l二等
の特性の改善がなお要望されている。
量子井戸半導体レーザはその活性層の厚さをキャリアの
ドウ・ブローイー波長以下とし、量子井戸形ポテンシャ
ルを形成している。第2図(alは量子井戸半導体レー
ザの1従来例を示す模式側断面図、同図(blはそのエ
ネルギーバンドダイアダラムであり、その対応を同一符
号によって示す。
ドウ・ブローイー波長以下とし、量子井戸形ポテンシャ
ルを形成している。第2図(alは量子井戸半導体レー
ザの1従来例を示す模式側断面図、同図(blはそのエ
ネルギーバンドダイアダラムであり、その対応を同一符
号によって示す。
本従来例において、2lはn型砒化ガリウム(Ga^S
)半導体基板、22はn型GaAsバソファ層、23は
n型砒化アルミニウノ、ガリウJ、(八ly[+a1−
vAs’lクラット層、241:l: n型へl 、(
Ga l −x^s (X<Y)ガイ1層、25番lG
aAsよりなる量子井戸層、26はp型A l xGa
l −xAsカイ1゛層、27はp型へ1yG81−
yASりう71層、281ip型GaAs:’Iンタク
ト層であり、これらの芥1′、導体層をエビタートシャ
ル成長(−またj(に、ス(フイプ領域の両側の半導体
層に例えば艷ffi鉛(Zn)’Aのイ・鈍物を拡11
シさセることに、1、って、p型AlGaへSクラノF
Ij’i27、ガイ1層26に含まわろ−〆ルミニ1”
ツノ、(^1)IQ了のGaAs1了井戸層25・〜、
の拡散なとのF+’導体層和71間のtlJ:+!父を
行わ一υて!11r井戸構造を破壊し7、閉じ込め領域
30を形成している。なお、31は絶縁膜、32はn側
電極、33はn側電極である。
)半導体基板、22はn型GaAsバソファ層、23は
n型砒化アルミニウノ、ガリウJ、(八ly[+a1−
vAs’lクラット層、241:l: n型へl 、(
Ga l −x^s (X<Y)ガイ1層、25番lG
aAsよりなる量子井戸層、26はp型A l xGa
l −xAsカイ1゛層、27はp型へ1yG81−
yASりう71層、281ip型GaAs:’Iンタク
ト層であり、これらの芥1′、導体層をエビタートシャ
ル成長(−またj(に、ス(フイプ領域の両側の半導体
層に例えば艷ffi鉛(Zn)’Aのイ・鈍物を拡11
シさセることに、1、って、p型AlGaへSクラノF
Ij’i27、ガイ1層26に含まわろ−〆ルミニ1”
ツノ、(^1)IQ了のGaAs1了井戸層25・〜、
の拡散なとのF+’導体層和71間のtlJ:+!父を
行わ一υて!11r井戸構造を破壊し7、閉じ込め領域
30を形成している。なお、31は絶縁膜、32はn側
電極、33はn側電極である。
キャリアのドウ・ゾr1−イー波長!J例えばGaAs
では30冊桿度であり、−)ヤリ了特に電子のエネルギ
ー〈1(位を十分に鋪11ケjるため仁二、量子井戸層
の厚さく星了月戸の幅)はしはしぽ10皿程度以下とさ
れ、ガイ1層24.26の厚さは例えば0.3μm程度
とされろ。
では30冊桿度であり、−)ヤリ了特に電子のエネルギ
ー〈1(位を十分に鋪11ケjるため仁二、量子井戸層
の厚さく星了月戸の幅)はしはしぽ10皿程度以下とさ
れ、ガイ1層24.26の厚さは例えば0.3μm程度
とされろ。
Vイ11戸山−(′−トヤリアは幅)j向の運動が量子
化さ′#1.2次元状態となっ−C1不ルギー準荀(4
1階段状のl) 7)ハンIを形成し、サブハフ1端で
その状1川密度が著しく増j、して電r−11孔の再結
合if 4Jブハント瑞間で行わ相、更にガイド層24
.2()の効果か加わって、発振[℃仙電流密度が大幅
に低減する。
化さ′#1.2次元状態となっ−C1不ルギー準荀(4
1階段状のl) 7)ハンIを形成し、サブハフ1端で
その状1川密度が著しく増j、して電r−11孔の再結
合if 4Jブハント瑞間で行わ相、更にガイド層24
.2()の効果か加わって、発振[℃仙電流密度が大幅
に低減する。
1i4iの星7−11戸≧l−専体し・−ザ乙こおいて
も多数の他種のL・−ザと同様(こ、キャリアすなわち
電子%び正孔はガ・イト層からh11了井・粘+/1層
ζこ注入される。
も多数の他種のL・−ザと同様(こ、キャリアすなわち
電子%び正孔はガ・イト層からh11了井・粘+/1層
ζこ注入される。
このキャリア注入効率などから、ガ・11層のエネルギ
ーハントギャップはこれより夕1例の半導体層と’Aj
’11戸層との中間に設定されており、」−ヤリ了がこ
の様にガイ1層をIFI過する際に井発)−mm結合が
行われ、レーザ全体とし7ての発光効“4・(の低トを
招いており、その改善が要望さJする。
ーハントギャップはこれより夕1例の半導体層と’Aj
’11戸層との中間に設定されており、」−ヤリ了がこ
の様にガイ1層をIFI過する際に井発)−mm結合が
行われ、レーザ全体とし7ての発光効“4・(の低トを
招いており、その改善が要望さJする。
前記問題点は、ρi性層とガイ1層とに上り量了井ρが
構成され、該カイト層が化合物半導体に、l、ろ超格子
構造を有する本発明による半導体レー114に61、り
解決される。
構成され、該カイト層が化合物半導体に、l、ろ超格子
構造を有する本発明による半導体レー114に61、り
解決される。
なお前記超格子構j告としては、中原了層超格了構造が
特に適1−2でいる。
特に適1−2でいる。
本発明による半導体レーザは、活性層に接1ノで量子井
戸構造を構成するガイ1層か化合物半導体による超格子
構造とされる。この超格子構造のガイ1層層は、その士
均的な工不ルギーハン1ギヤツブ、光屈折率などの物性
は相当する混晶と同等な値となり、半導体レーザの構成
に支障はない。
戸構造を構成するガイ1層か化合物半導体による超格子
構造とされる。この超格子構造のガイ1層層は、その士
均的な工不ルギーハン1ギヤツブ、光屈折率などの物性
は相当する混晶と同等な値となり、半導体レーザの構成
に支障はない。
超格子構造とすることにより従来の多元化合物混晶に比
較して、ガイド層内部の歪が緩和されキャリア結合セン
ターが減少して、非発光再結合の減少、発振闇値電流密
度の部子、発光効率の同士がもたらされる。
較して、ガイド層内部の歪が緩和されキャリア結合セン
ターが減少して、非発光再結合の減少、発振闇値電流密
度の部子、発光効率の同士がもたらされる。
なおこの超+M ’f’構)’M iJイ列えばGaA
sと八IAs、fi a A sとAlGaAsなとを
交りに積層するか、ごの各層は単16)Y層(Qi−分
子層ともいう、monolayer)稈1fyか望まし
い。
sと八IAs、fi a A sとAlGaAsなとを
交りに積層するか、ごの各層は単16)Y層(Qi−分
子層ともいう、monolayer)稈1fyか望まし
い。
以下本発明を第1図fat (、i1模式側断面図、同
図(bl乙こ拡大模式図を示す実施例により具体的に説
明する。
図(bl乙こ拡大模式図を示す実施例により具体的に説
明する。
本実施例では不純物濃度が例えば2 XIO”’cm−
3稈度のn型GaAs半導体W板11−に、下記の半導
体層を順次成長している。(X・0,4などはAI、(
Ga、−XへSの八l 4J1成比Xを示ず) これらの各半導体層し1分子線エピタキシセル成長、ツ
ノ法(MBF法)によって成長しているか、第1図(b
lに図示する如きガイ1層層4及び6の超格子構造を構
成するGaAs或いはAlGaAsの単原子層の成長に
は、反射高速電子線回折(R11肝n)像をモニターし
て各層の成長を検知する位相制御を行っている。
3稈度のn型GaAs半導体W板11−に、下記の半導
体層を順次成長している。(X・0,4などはAI、(
Ga、−XへSの八l 4J1成比Xを示ず) これらの各半導体層し1分子線エピタキシセル成長、ツ
ノ法(MBF法)によって成長しているか、第1図(b
lに図示する如きガイ1層層4及び6の超格子構造を構
成するGaAs或いはAlGaAsの単原子層の成長に
は、反射高速電子線回折(R11肝n)像をモニターし
て各層の成長を検知する位相制御を行っている。
[例えば、坂本他、゛中分子層成長を可能とする位相制
御エピタキシー゛° 応用物理 第54巻第7号 69
B−7旧頁 参照〕 半導体層 3、■成 不純物濃度 厚さく1
ln−3面 8コンタクト層 GaAs p−lXl019
5007クラソF’rs AlGaAs;X=0.5
p−] X 1018In(106ガイ1層(if
fl原了層超格子) p−1x In” 2006
b G a A s
6a AlGaAs;X=0.
45活11層 GaAs ノンI−ブ 6
4ガイ1層(単原子層超格子) n暑×1o182o。
御エピタキシー゛° 応用物理 第54巻第7号 69
B−7旧頁 参照〕 半導体層 3、■成 不純物濃度 厚さく1
ln−3面 8コンタクト層 GaAs p−lXl019
5007クラソF’rs AlGaAs;X=0.5
p−] X 1018In(106ガイ1層(if
fl原了層超格子) p−1x In” 2006
b G a A s
6a AlGaAs;X=0.
45活11層 GaAs ノンI−ブ 6
4ガイ1層(単原子層超格子) n暑×1o182o。
4h AlGaAs;X=0.44a
GaAs 3 り’y ソF層 AlGaAs;X=0.5 n
−lXl0” 10002ハソフア層 GaAs
n−2XIO183000この半導体基体に従
来技術により、例えばZn拡散により半導体層間でAI
原子等の相互拡散を行わせて閉じ込め領域】0を形成し
、絶縁膜11、n側電極12、n側電極13を配設し、
襞間等の工程を経て本実施例の半導体素子か完成する。
GaAs 3 り’y ソF層 AlGaAs;X=0.5 n
−lXl0” 10002ハソフア層 GaAs
n−2XIO183000この半導体基体に従
来技術により、例えばZn拡散により半導体層間でAI
原子等の相互拡散を行わせて閉じ込め領域】0を形成し
、絶縁膜11、n側電極12、n側電極13を配設し、
襞間等の工程を経て本実施例の半導体素子か完成する。
以l=説明した本発明の実施例は、ガイ1層4.6を相
当する混晶とした仕較試料に列して、発振闇値電流密度
が27a程度に減少し本発明の効果が確認、された。
当する混晶とした仕較試料に列して、発振闇値電流密度
が27a程度に減少し本発明の効果が確認、された。
以1の説明ではGaAs / A lGaAs系半導体
を用いているが、インジうム燐/インジウムガリウJ1
砒素(G%) (InP/ InGaAs(P))系な
ど他の半導体材料を用いた−17−井戸半導体レーザに
ついても、本発明を適用して同様の効果を収めることが
できる。
を用いているが、インジうム燐/インジウムガリウJ1
砒素(G%) (InP/ InGaAs(P))系な
ど他の半導体材料を用いた−17−井戸半導体レーザに
ついても、本発明を適用して同様の効果を収めることが
できる。
以[、説明した如く本発明によれば、量子井戸半導体レ
ーザのガイド層におけるギヤリアの非発光結合等が減少
し、発振闇値電流密度の低減、発光効率の向トなどの特
P1改善が達成されて、光通信等のシステムの進歩に大
きく寄りすることができる。
ーザのガイド層におけるギヤリアの非発光結合等が減少
し、発振闇値電流密度の低減、発光効率の向トなどの特
P1改善が達成されて、光通信等のシステムの進歩に大
きく寄りすることができる。
第11ul(alは本発明の実施例を示す模式側断面図
、第1図iblは該実施例の拡大模式図、第2図(a)
は量子井戸レーザの従来例を示す模式第2図fb)はそ
の活1’l領域近傍のエネルギーパン1゛ダイアグラム
である。 図において、 1はn型GaAsJ9板、 2はn型GaAsハソファ層、 3はn型A]GaAsクラッド層、 4は超格子構造のn型ガイド層、 4aばそのG a A 5−rl’一原子層、4hはそ
のAIGaAsJiInaA sはGaAs量子井戸活性層、 6は超格子構造のp型ガイド層、 6aはそのAlGaAs1原子層、 6hはそのGaAs単原子層、 7はp型AlGaAsクラッド層、 8はp型GaAsコンタクト層、 10は閉じ込め領域、 11は絶縁膜、 12はn側電極、 13はn側電極を示す。 本書0月−づC力芭・し・I、、j延デ(Aす・lIM
i図、1 図(Q) ○○○○○0600α−61) ・oooooo・o−−,5,1 000000ooo。 O○・○○○・O■ ○oooo○○○○O ○・OOO・○■○ ■○00000000 o0o@品骨。シ%シも一6ム ・00■○・○00−:ねし ○○○○O○○OO○ ○○○○O○○O○ ○○○○O○○○OO5 000000ooo。 、−?謔騒讐1ム%%洟具辷■「 クツ(,94p・Jq、オφ、テ(覗り ff1iiI
ffi第1iiIffi h! 第 − 寅施仲1を拡人横氏屈 第 1 図(b)
、第1図iblは該実施例の拡大模式図、第2図(a)
は量子井戸レーザの従来例を示す模式第2図fb)はそ
の活1’l領域近傍のエネルギーパン1゛ダイアグラム
である。 図において、 1はn型GaAsJ9板、 2はn型GaAsハソファ層、 3はn型A]GaAsクラッド層、 4は超格子構造のn型ガイド層、 4aばそのG a A 5−rl’一原子層、4hはそ
のAIGaAsJiInaA sはGaAs量子井戸活性層、 6は超格子構造のp型ガイド層、 6aはそのAlGaAs1原子層、 6hはそのGaAs単原子層、 7はp型AlGaAsクラッド層、 8はp型GaAsコンタクト層、 10は閉じ込め領域、 11は絶縁膜、 12はn側電極、 13はn側電極を示す。 本書0月−づC力芭・し・I、、j延デ(Aす・lIM
i図、1 図(Q) ○○○○○0600α−61) ・oooooo・o−−,5,1 000000ooo。 O○・○○○・O■ ○oooo○○○○O ○・OOO・○■○ ■○00000000 o0o@品骨。シ%シも一6ム ・00■○・○00−:ねし ○○○○O○○OO○ ○○○○O○○O○ ○○○○O○○○OO5 000000ooo。 、−?謔騒讐1ム%%洟具辷■「 クツ(,94p・Jq、オφ、テ(覗り ff1iiI
ffi第1iiIffi h! 第 − 寅施仲1を拡人横氏屈 第 1 図(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)活性層とガイド層とにより量子井戸が構成され、該
ガイド層が化合物半導体による超格子構造を有すること
を特徴とする半導体レーザ。 2)前記超格子構造が単原子層超格子構造であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18786785A JPS6247184A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18786785A JPS6247184A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6247184A true JPS6247184A (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=16213603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18786785A Pending JPS6247184A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6247184A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0323251A2 (en) * | 1987-12-29 | 1989-07-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
US8553429B2 (en) | 2007-09-26 | 2013-10-08 | Molex Incorporated | Electrical component mounting assemblies |
-
1985
- 1985-08-27 JP JP18786785A patent/JPS6247184A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0323251A2 (en) * | 1987-12-29 | 1989-07-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
US8553429B2 (en) | 2007-09-26 | 2013-10-08 | Molex Incorporated | Electrical component mounting assemblies |
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