JPS63104494A

JPS63104494A - 半導体レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63104494A
Application number: JP25230186A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Konno; 金野　信明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1986-10-22
Publication date: 1988-05-09

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〕この発明は、横接合ストライプ（ＴＪＳ）をもつ半導体
レーザ装置に関し、さらに詳しくは、同半導体レーザ装
置における漏れ電流の低減、および高出力化のための改
良構造に係るものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種のＴＪＳ半導体レーザ装置の概要構
成を第６図に模式的に示す。

すなわち、この第６図従来例構成において、符号１は高
抵抗のＧａＡｓ基板を示し、また、２は高抵抗のｎ形Ａ
文ＧａＡｓクラッド層、３はｎ形ＧａＡｓあるいはｎ形
ＡＪＩＧａＡｓ活性層、４はｎ形Ａ！；ＬＧａＡｓＧａ
Ａｓ基板１上形ＧａＡｓコンタクト層であり、これらの
各層は、よく知られているように、前記ＧａＡｓ基板１
上にあって、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）９分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）などを用い
て順次に形成される。

また、６はＺｎ拡散によって形成したＰ４領域、７はド
ライブ拡散によって形成したｐ領域であり、さらに、８
．および８はストライプ溝を挟んで形成されたｎ側、お
よびｐ側の各電極である。そしてまた、矢印で示す１１
．Ｉ、、、Ｉ３は前記の各層２，３．４内で、それぞれ
のｐｎ接合を横切る方向に流れる電流である。

しかして、この従来例による装置構成にあっては、電極
８．９間に電圧を印加することにより、活性層３に電流
が流れてｐｎ接合近傍で発光し、かっこの光は、活性層
３とクラッド層２，４との屈折率差、およびｐ中領域８
．ｐ領域７とｎ領域３との屈折率差により導波され、両
端のへき開面によって構成される共振器によりレーザ発
振する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、前記構成による従来のＴＪＳ半導体レーザ装
置においては、このように禁制帯幅の大きなりラッド層
２，４に挟まれた禁制帯幅の小さい活性層３に電流を注
入させる方式を採用しており、活性層３内に作られてい
るｐｎ接合の作りつけ障壁（ｂｕｉｌｔ　ｉｎ　ｐｏｔ
ｅｎｔｉａｌ）が、両クラッド層２，４のｐｎ接合の作
りつけ障壁よりも小さいことから、注入される電流の大
部分は活性層３に集中して流れるが、この活性層３を流
れる電流Ｉ２のほかにも、漏れ電流としての、前記両ク
ラッド層２，４を流れる電流Ｉ、、Ｉ３が存在しており
、このため、例えば電流の注入レベルを上げるとか、あ
るいは周囲の温度が上昇したりすると、これらの両クラ
ッド層２．４　と活性層３との禁制帯幅の差が小さくな
り、前記した漏れ電流１１．Ｉ３と共にレーザの動作電
流が増加するばかりか、その温度特性もまた悪くなるな
どの好ましくない問題点を生ずるものであった。

この発明は、従来のこのような問題点を改善するために
なされたもので、その目的とするところは、活性層を挟
んでいる両クラッド層からの漏れ電流を可及的に小さく
し得る。この種の半導体レーザ装置を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成させるために、この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、高抵抗の基板上にあって、高抵抗の第１の
半導体層を形成すると共に、この第１の半導体層上に、
共振器方向に平行するストライプ状のリッジを形成し、
また、このストライプ状のリッジを有する第１の半導体
層上に、そのリッジ形状を残すようにして、第２．第３
．および第４の半導体層による。活性層を含んだダブル
へテロ構造を成長させ、かつこれらの各層にリッジ部上
の面でｐｎ接合を形成したものである。

〔作　　　用〕すなわち、この発明の場合、リッジ部の斜面上に、例え
ばＭＯＣｉＶＤ法、ＭＢＥ法などで成長させたｎ形半導
体層は、平坦部に成長させた同層に比較するとき、その
比抵抗が約−桁高くなることから、活性層を挟むｎ形半
導体層での斜面部の抵抗が増加して漏れ電流を減少でき
、また、高抵抗の半導体層上に層厚の薄いｎ形半導体層
を成長させることで、同層を流れる電流通路の幅が狭め
られて、同様に漏れ電流を低減し得るのであり、さらに
付加的には、高抵抗の半導体層よりも禁制帯幅が狭くて
、かつ活性層よりも禁制帯幅が広いｎ形半導体層を、こ
れらの高抵抗の半導体層と活性層との間に形成すること
で、ＬＯＧ（Ｌａｒｇｅ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔ
ｙ）構造を形成でき、これによって高出力化を達成し得
るのである。

〔実　施　例〕

以下この発明に係る半導体レーザ装置の実施例につき、
第１図ないし第５図を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を適用したＴＪＳ半導体レ
ーザ装置の概要構成を模式的に示す斜視説明図である。

すなわち、この第１図実施例構成において、符号１１は
高抵抗のＧａＡｓ基板であり、また、１２は、リッジ部
の層厚が、例えば１．５Ｂｍの高抵抗（比抵抗ｐ〉１０
００ｍ）のｎ形Ａ　ｌ　ｏ　、　４ｏ　Ｇａ　ｏ　、　
ｓ　ｏ　Ａ　Ｓクラッド層（こ−では、第１の半導体層
）、１３は、層厚が０．５　ｇｍ、キャリア濃度がｎ　
〜５Ｘ　１０１７ＣＩＩ＋−”（７）　ｎ形Ａ９−０．
２５ＧａＯ，７５Ａｓ光ガイド層（同、第２の半導体層
）、１４は、層厚が０．１用ｍ、キャリア濃度がｎ〜２
×１０１８ＣＩ１１−３のｎ形ＧａＡｓ活性層（同、第
３の半導体層）、１５は、層厚が１．５ルｍ、キャリア
濃度がｎ〜５×１０ＣＩＩｌ　　のｎ形ＡＭ　０．３５
ＧａＯ，Ｂ５Ａｓクラッド層（同、第４の半導体層）、
１６は層厚が１μｍ。

キャリア濃度がｎ　−３Ｘ　ｌ０１８ｃｍ’のｎ形Ｇａ
Ａｓ＝＋ンタクト層であり、これらの各層は、前記Ｇａ
Ａｓ基板１１」−にあって、例えばＭＯＣｉＶＤ法、　
　ＭＢＥ法などにより順次に形成される。

また、１７はＺｎ拡散によって形成したｐ＋領領域１８
はドライブ拡散によって形成したｐ領域であり、さらに
、１９．および２０はｎ側、およびｐ側の各電極である
。

しかして、この第１図実施例においても、前記従来例と
同様に動作される。そして、この第１図実施例構成の場
合には、光ガイド層１３の層厚が薄いために、この部分
の電流通路は狭く、従って、従来例に比較するとき、漏
れ電流が減少する。

また、先にも述べたように、リッジ部の斜面上に成長し
たｎ形ＡｕＧａＡｓ層は、平坦部に成長したｎ形Ａ　ｎ
　ＧａＡｓ層に比較して、その比抵抗が約−桁高くなる
ために、こ＼では、クラッド層１５の抵抗が増加して、
同様に漏れ電流が低減する。

さらに、こ〜では、高抵抗のＡＪＩＧａＡｓ層をクラッ
ド層１２として使用しているために、この部分には電流
が流れず、従って、従来例に比較して、漏れ電流の極め
て少ないＴＪＳレーザ装置を実現できる。

そしてまた、付加的には、前記のように漏れ電流が低減
されることから、素子自体の余計な温度上賓が抑制され
、レーザの高効率化と高出力化とを達成でき、併せて、
この実施例の場合、ＬＯＣ：構造のために、発光領域が
広く、こ〜でも、レーザの高出力化を期待できるのであ
る。

なお、前記第１図実施例構成においては、光ガイド層１
３として、高抵抗のｎ形／ＩＪＪ　Ｏ，４０”０．８０
ＡＳクラッド層１２よりも禁制帯幅が狭く、かつ活性層
１４よりも禁制帯幅の広いｎ形ＡＩＬ　ｏ、２５Ｇａｏ
、７５Ａｓ層を用いる場合について述べたが、これを高
抵抗のｎ形ＡＭ　０．４０Ｇａ０．６０Ａｓクラッド層
１２と同じ禁制帯幅としてもよく、かつ第２図実施例構
成に示すように、　ｐ側、およびｎ側の各電極を離すよ
うにしてもよい。

また、第１図実施例構成では、通常のＴＪＳレーザにつ
いて述べたが、第３図実施例構成に示すように、窓構造
を有するクランク形のＴＪＳレーザにも適用できる。

さらに、第１図実施例構成の場合、高抵抗ＧａＡｓ基板
上に高抵抗Ａ文ＧａＡｓ層を形成し、この高抵抗Ａ　ｆ
Ｌ　ＧａＡｇ層に、例えば、エツチングによりリッジ部
を形成するようにしているが、必要に応じて、第４図に
示すように、基板上にリッジ部を形成させ、その上に高
抵抗Ａ　文ＧａＡｓ層を成長させてもよく、かつまた、
第１図実施例構成では、活性層の下側に光ガイド層を設
けているが、第５図実施例に示すように、この活性層の
−Ｌ下を光ガイド層で挟んでもよい。

すなわち、これらの第２図ないし第５図の各実施例構成
においても、それぞれに第１図実施例構成と同様な作用
、効果を奏し得るのである。

なおまた、前記各実施例においては、　ＡｕＧａＡｓ系
の半導体材料を用いているが、１ｊＧａＩｎＰ系。

またはＩｎＧａＡｓＰ系の四元混晶を用いる場合にも適
用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、高抵抗基板上に
、高抵抗の第１の半導体層を形成させ、かつこの第１の
半導体層上に、共振器方向に平行するストライプ状のリ
ッジ部を形成した上で、そのリッジ形状を残すようにし
て、第２．第３．および第４の半導体層による。活性層
を含んだダブルへテロ構造を成長させ、これらの各層に
リッジ部上の面でｐｎ接合を形成した構成としたので、
漏れ電流を減少できると共に、しきい値電流の低減を図
り得られ、また、高抵抗の半導体層上に層厚の薄い半導
体層を成長させであるため、同層を流れる電流通路の幅
が狭められて、同様に漏れ電流を低減でき、併せて、高
抵抗の半導体層よりも禁制帯幅が狭くて、かつ活性層よ
りも禁制帯幅が広い半導体層を、これらの各層間に形成
することによって、高効率化、高出力化を達成し得るな
どの優れた特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を
適用した概要構成を模式的に示す斜視説明図、第２図な
いし第５図は同」二他の実施例による概要構成を模式的
に示すそれぞれ斜視説明図であり、また、第６図は従来
例による同上装置の概要構成を模式的に示す斜視説明図
である。１１・・・・高抵抗のＧａＡｓ基板、１２・・・・高抵
抗のｎ形Ａ　ｎ　ＧａＡｓクラッド層、１３・・・・ｎ
形Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ光ガイド層、１４・・・・ｎ形Ｇａ
Ａｓ　、またはｎ形Ａ　ｎ　ＧａＡｓ活性層、１５・・
・・ｎ形Ａ文ＧａＡｓクラッド層、１６・・・・　ｎ形
ＧａＡｓコンタクト層、１７．および１８・・・・ｐ十
領域、およびｐ領域、１９．および２０・・・・ｎ側、
およびＰ側の各電極。代理人　　大　　岩　　増　　雄手続補正書（臼７ｊｌ：）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板上に、順次に形成された第１、第２、
第３、および第４の半導体層を有し、前記第３の半導体
層の禁制帯幅が、これを挟む第２、および第３の半導体
層の禁制帯幅よりも狭く、かつ前記高抵抗の第１の半導
体層の禁制帯幅が、第３の半導体層の禁制帯幅よりも広
く、これらの各半導体層の境界面と交わるｐｎ接合によ
つて、ｐ形領域とｎ形領域とに分かれた構造の注入形半
導体レーザ装置において、少なくとも前記第１、第２、
第３、および第４の半導体層に、レーザ共振器方向に平
行するストライプ状のリッジ部を設け、このリッジ部上
の面で前記ｐｎ接合を形成したことを特徴とする半導体
レーザ装置。
（２）半導体基板上に、レーザ共振器方向に平行するス
トライプ状のリッジ部を設け、かつこのリッジ部を含む
半導体基板上に、第１、第２、第３、および第４の半導
体層を、順次にエピタキシャル成長させたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置。
（３）半導体基板上に、高抵抗の第１の半導体層をエピ
タキシャル成長させると共に、この第１の半導体層上に
、レーザ共振器方向に平行するストライプ状のリッジ部
を設け、かつこのリッジ部を含む第１の半導体層上に、
第２、第３、および第４の半導体層を、順次にエピタキ
シャル成長させたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の半導体レーザ装置。
（４）半導体材料として、基板にはＧａＡｓ、第１、第
２、および第４の半導体層にはＡｌＧａＡｓ、第３の半
導体層にはＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、または第
３項に記載の半導体レーザ装置。
（５）半導体材料として、ＡｌＧａＩｎＰ系による四元
混晶を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第２項、または第３項に記載の半導体レーザ装置。
（６）半導体材料として、ＩｎＧａＡｓＰ系による四元
混晶を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第２項、または第３項に記載の半導体レーザ装置。