JPS6267890A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS6267890A
JPS6267890A JP60206444A JP20644485A JPS6267890A JP S6267890 A JPS6267890 A JP S6267890A JP 60206444 A JP60206444 A JP 60206444A JP 20644485 A JP20644485 A JP 20644485A JP S6267890 A JPS6267890 A JP S6267890A
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Tadashi Fukuzawa
董 福沢
Naoki Kayane
茅根　直樹
Kazuhisa Uomi
魚見　和久
Takashi Kajimura
梶村　俊
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    • H01S5/3432—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 the whole junction comprising only (AI)GaAs

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、１０　Ｇ　Ｈｚ以上で高速変調させる半導体
レーザに関する。
〔発明の背景〕
半導体レーザの変調周波数の上限を決める要因の一つに
、レーザのｐｎ接合の容量があげられる。
このため、レーザ発振に必要なレーザ活性領域以外をエ
ツチングにより除去し、より誘電率の低い材料で埋めこ
む構造を持つレーザがＪ　、　Ｅ　、　Ｂ　ａｖｅｒｓ
達により発表されている。（ボワーズ他、アップライド
・フィジックス・レター・第４７巻、第７８頁、１９８
５年（Ｊ、Ｅ、Ｂｏｗａｒｓ　　ｅｔａｌ、、Ａｐｐｌ
。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、Ｖｏｌ　４７　（１９８５）Ｐ、
　７８）　）　　シかしながら、半導体結晶をＳ　ｉ　
Ｏｘで埋めこんでいるため、欠陥を多く発生し寿命が短
かくなり実用上問題を持つ。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、超高速変調が前可能な低容量の半導体
レーザを寿命の点で無理のない構造で得ることにある。
〔発明の概要〕
素子全体の容量を減らすには、レーザ発拡に必要なｐｎ
接合の容量と、寄生容量を減少させなければならない。
本願発明はしたがって、レーザに流れる電流を挟挿する
構造や、光のモード閉じこめのための構造が、容量の増
加に結びつかない構造とすることにある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する。
実施例１゜ 第１図を用いて説明する。半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に
、アンドープＧａｏ、ｓＡ　Ｑ　ｏ、ａＡｓクラッド層
２（２ｐ　ｍ）　ｅアンドープＧａＡｓ５０人／ＡＱＡ
ｓ５０人超格子レーザ活性層３．アンドープＧａｏ、ａ
Ａ　１１０．ＲＡＳクラッド層４（２μｍ）＋アンドー
プＧａＡｓキャップ層５（０，２μｍ）を分子線エピタ
キシ法で成長する。Ｓｉイオンを２．３ＭｅＶで、ドー
ズ量２×ＩＱ１ａｃｎ−”打込む。打込イオン感度がＩ
ＸＬＯＩδＣ！ｌ　−’を越える領域を６で示す０次い
でＡρイオンを２　、３　Ｍ　ｅ　Ｖで、ドーズ量４Ｘ
１０”（Ｉｌｌ−”打込む。打込まれた領域を７で示す
。同じマスクを用い、加速電圧２５０ｋｅ　ＶでＢ９イ
オンを打込む。Ｂｓの濃度が高い領域は、７とほぼ同一
となる。
次いで、領域８及び９にそれぞれＳｉとＢｅを打込み、
ｎ型及びｐ型の電極取付口を形成する。
この際、打込電圧を低下させながら数回打込むことで、
一様なｎ十及びｐ４−領域をつる。Ａｓ圧下で８５０℃
、５時間のアニールを行い、領域６゜７の超格子中の■
族構成原子を相互波数させ、混晶化する。混晶化した領
域６と７の間にはさまれた超格子レーザ活性層の幅は０
．８〜１．５μｍとなるよう、打込マスクの間隔を選ん
だ。
Ｐ側及びｎ＠の電極１０．１１は、隔１０μｍのストラ
イプ状をなし、中央部にボンディング用の凸部を有する
形状とすることで容量の低減をはかった。レーザの共振
器長は１５０１１　ｍとした。
素子の容量は、ＩＰＦ以下であった。レーザ発振のしき
い値は、５ｍＡで、５ｍＷ出力時の変調特性は、室温に
おいて、１７ＧＨｚ　（３ｄＢ低下時）、ｉｏｍＷ出力
時では、２３０　ＨＺであった。
この様な高速変調特性が得られた理由を以下に示す。本
構造では、キャリアの注入を超格子エピタキシ層に対し
、垂直に行う必要がないため、超格子のバリアを充分高
くすることができ、オーバー・フローによるキャリアの
流失損失を減少できる。又、トンネル電流による注入を
行う必要がないためバリアの厚さも充分厚くすることが
でき。
個々の量子井戸のエネルギー準位の幅が、サブバンドの
形成により、ぼけるのを防ぐことができる。
したがって注入キャリアの変化分に対する利得の変化分
Ｇが大きくなり、レーザの緩和振動周波数ｆｒが大きく
なり、素子の変調周波数を大きくできる。
素子の容量について考察する。ｐｎ接合は、数１０００
人のｎ型及びｐ型のイオン打込領域が、１μｍ程度のレ
ーザ活性層を介して対向しているのみであり１通常のレ
ーザ構造に比べて極めて小さい。
レーザ発振時には、Ｐａｎ領域間の低抗が減少するため
、打込領域６，８と７，９間の容量もシャントされ、さ
らに容量が小さくなる。キャリアの注入をすべて、イオ
ン打込により形成しており。
基板や、他のエピタキシ層すべてをアンドープにでき、
容量低下できる。
以上の理由により、極めて高速変調の可能な、半導体レ
ーザが得られた。
実施例２ イオン打込装置と、分子線エピタキシ装置とを、超高真
空の移送路で結合させた装置で、第２図に示したレーザ
を作製した。半絶縁性Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１上に、アン
ドープＧａｏ、ｓＡ　Ｑ　ｏ、ｓＡｓクラッド層２゜ア
ンドープＧａｏ、ｓＡ　Ｑ　ｏ、ｌＡｓ６０人／ＡＱＡ
ｓ８０人超格子レーザ活性層３、アンドープＧａｏ、δ
ＡＱＡｓクラッド層４を成長後、イオン打込装置に移送
し、Ｓｉイオンビームを用いて領域１２に、マスクレス
・イオンビーム打込を行う。次にＺｎイオンビームを用
いて、領域１３にイオン打込を行う。層４の厚みは、５
００人程度とし、Ｚｎイオンが超格子層に容易に到達で
きるようにする。
再び分子線エピタキシ装置へ戻し、アンドープＧａｏ、
！１Ａ１ｏ、ｓＡｓクラッド層１４．アンドープＧａＡ
ｓ層５を成長する。再びイオン打込装置内で、Ｓｉイオ
ンと、Ｂｅイオンを領域１５及び１６に打込み、７５０
’Ｃでアニールし、イオンの活性化と、超格子の混晶化
を行ない、超格子の埋込みへテロ構造を得る。電極１０
と１１を形成し、高周波用マウントに組込み、変調特性
の評価を行なった。レーザ共振器長１５０μｍで、５ｍ
Ｗ出力時の変調特性は、２０ＧＨｚ、１０ｍＷ出力時で
、２５ＧＨ２であった。
〔発明の効果〕
実施例で述べたように、本発明の半導体レーザは、量子
バリアの高さと幅が厚く、量子サイズ効果の大きい多重
量子井戸をレーザ活性層とする方法を示し、高密度、高
効率レーザ発振を可能にした。さらにこの構造は、半導
体レーザの容量を極限的に小さくすることが可能で、レ
ーザの変調周波数を大幅に増加させることができた。
【図面の簡単な説明】
第１図、及び第２図は１本発明の実施例で述べた半導体
レーザの断面図である。 １・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、２・・・アンドープＧ
ａＡ　Ｑ　Ａｓクラッド層、３・・・アンドープ超格子
レーザ活性層、４・・・アンドープＧａＡ　Ｑ　Ａｓク
ラッド層、５・・・アンドープＧａＡｓキャップ層、６
・・・ｎ型イオン打込領域、７・・・ｐ型イオン打込領
域、８・・・ｎ型イオン打込領域、９・・・［１型イオ
ン打込領域、１０，１．１・・・電極、１２．１３・・
・マスクレス法で打込んだイオン打込領域、１５，１６
・・・イオン打込領域、１４・・・分子冨　　２　図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、不純物をドーピングしていない量子井戸構造を有す
    るレーザ活性層と、該活性層の中の量子井戸のエネルギ
    ーバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有し、
    かつ不純物をドーピングしていない半導体層の少なくと
    も２層が、該活性層をはさむ形状で半絶縁性基板上に形
    成されており、さらに選択的な不純物ドーピングにより
    、該活性層の量子井戸構造がレーザ活性領域に接する領
    域が不純物誘起混晶化されており、かつ活性領域に接す
    る混晶化領域のうちレーザ共振器方向に直交する領域の
    一方がＰ型に、もう一方がｎ型にドーピングされレーザ
    活性領域にキャリアを注入できる構造を有することを特
    徴とする半導体レーザ。
JP60206444A 1985-09-20 1985-09-20 半導体レ−ザ Pending JPS6267890A (ja)

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