JPS63128690A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

半導体レ−ザ素子

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JPS63128690A
JPS63128690A JP27460986A JP27460986A JPS63128690A JP S63128690 A JPS63128690 A JP S63128690A JP 27460986 A JP27460986 A JP 27460986A JP 27460986 A JP27460986 A JP 27460986A JP S63128690 A JPS63128690 A JP S63128690A
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JP
Japan
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film
layer
thin film
protective film
resonator
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JP27460986A
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English (en)
Inventor
Satoru Maruyama
哲 丸山
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は半導体レーザ素子の構造なかんずく共振面の
保護膜の構造に関する。
〔従来技術とその問題点〕
半導体レーザ素子はコンパクトディスクや光通信におけ
る発光素子として用いられる。このような発光素子の信
頼性を左右する因子としてはレーザ結晶中の欠陥に起因
するもの、すなわち動作中にレーザ活性層中に発生する
転位と、第2図に示すような共振器端面3の酸化による
反射率低下とがある。結晶欠陥に起因するものは低転位
密度の基板の使用あるいは活性層中KAjを加えること
により除去できることが報告されている。一方共振器端
面の酸化については実動作雰囲気中の酸素に起因するた
め共振器端面上に保護膜を設は酸素との接触を防止する
方法がとられる。
保護膜としては従来、酸化珪素膜(以下8i0□膜と略
記)、酸化アルミニウム膜(以下AJ20.膜と略記)
が知られているが8 t O!膜はGaAsとの密着性
は良好ではあるが吸湿性があるうえ熱膨張係数がGaA
sK比し約1桁小さいため熱応力によって共振器端面と
8i0□反射面との界面のレーザ活性層内に転位が発生
し素子が劣化する。さらに半導体レーザ素子材料に含有
されるGaの8iO□中への拡散が顕著であり、レーザ
活性層に格子欠陥を生成させる可能性もある。
これに対しAl2O3膜は吸湿性がないうえ、その熱膨
張率もG a A sとほぼ等しいから、5in2膜の
ようにレーザ活性層内に格子欠陥を生じさせることがな
い。しかしながらAJ203膜は、GaAsとの密着性
に欠け、膜厚を厚くすると共振器端面からはくりしやす
いという欠点があり、保護膜として十分機能することが
できなかった。
〔発明の目的〕 この発明は上述に鑑みてなされたものでありその目的と
するところは共損面に対する密着性に優れ、レーザ活性
層内に格子欠陥を生じさせることがなく、かつ反射率の
大きな共振器端面の保護層を提供するにある。
〔発明の要点〕
この発明は半導体レーザ素子の共振器端面に接着層、酸
化防と層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保護膜を
備えるのでその目的を達する。
すなわち、保護膜の接着層、酸化防止層、膜厚調整層か
らなる3層をそれぞれ薄膜層で形成するようKし、この
とき接着層により共振器端面と保護層との密着を図るよ
うにし、酸化防止層により共振器端面の酸化を防止する
ようにし、膜厚調整層により保護層からのレーザ反射率
が最大になるように調整するとともに1この際得られる
微小の保護膜層によりレーザ活性層内に格子欠陥が生じ
ないようにしたものである。
〔発明の実施例〕
次゛にこの発明の実施例を図面にもとすいて説明する。
第2図に示すような半導体レーザ素子4の共振器端面3
に保護膜を形成する。半導体レーザ素子4は第1図に示
すように約150μm厚の結晶基板8.その上に形成さ
れたn −Ga(1−x) A/xAsクラッド層9.
GaAs活性層10.P−Ga(1−x)AA!xAs
クラット層11.およびAuZn系電極1.AuGe系
電極2などから構成される。活性層10の禁制帯巾はn
クラッド層、Pクラッド層の禁制帯巾よりせまいため電
子とホールが活性層10内にとじ込められる。また活性
層10の屈折率がnクラッド層やPクラッド層より大き
いため光が活性層内にとじこめられる。この二つのとじ
込め効果によりレーザ発振に必要なしきり電流密度が下
がり、室温連続発振がおこる。このときレーザ光は共振
器端面3において反射され共振をおこしレーザ光12と
なってとり出される。
保護膜は共振器端面3に接着層5としてSin。
膜、酸化防止層6としてAl2O3薄膜、膜厚調整層7
としてイツトリア(以下Y80.と略記)で安定化され
た酸化ジルコニウム(以下ZrO,と略記)の薄膜の順
に積層する。保護膜の形成は、スパッタリング、電子ビ
ーム蒸着、CVDいづれの方法でも良いがここではスパ
ッタリングによる方法を述べる。
共振器端面3をターゲットに対向させアルゴンガスをイ
オン化してArを生成させこれを加速してターゲットと
衝突させターゲット物質をとび出させる。
SiO□薄膜5の形成にはターゲットとして5in2を
、人1xos薄膜6の形成には人1203のターゲット
を、Y、O8で安定化させたZrO,の薄膜7にはY2
O3で安定化されたZrO2のターゲットをそれぞれ用
いる。とび出した各ターゲット物質をGaAsの共振器
端面に蒸着させる。SiO□薄膜5は20 nIn 、
 Al*Oa薄膜6は3 Q nmの厚さに形成した。
保護膜の中心である酸化防止膜6としてはA1203薄
膜が吸湿性を示さないこと、および熱膨張率がG a 
A sと近似することなどKより好適であるが、AJ2
0.薄膜は上述のようにG a A sとの密着性が悪
いのでそのなかだちとして8 i 0.薄膜5を接着層
として用いる。S t O,薄膜は、G a A sと
A720sの双方に対して密着性がよい。このようVc
GaAsの結晶に対して8i02薄膜とA4203薄膜
を組み合わせると、各薄膜の欠点を補うことができ、密
着性に優れた酸化防止層6が得られる。
酸化防止層6と接着層5をそれぞれ薄膜としたのは膜成
長時に膜内に発生する応力を少なくすること、保護膜の
全体の厚さを薄くして熱応力がレーザ活性層におよばな
いようにすること、sio。
膜へのGa拡散量を減らすことなどを目的としている。
次に膜厚調整層7としてY2O3で安定化したZrO,
の薄膜を160nm蒸着させた。これは次の理由による
保護膜よりのレーザの反射率は保護膜厚により周期的に
変るが反射率最大となる膜厚条件は次式%式% ここでλはレーザ波長、Nは整数1.2.3.・・・・
・・。
nは保護膜材料の屈折率、dは保護膜厚である。
従って反射率最大を与える最小の保護膜厚d minは
N=1の場合である。レーザ発振波長1 =780nm
、屈折率は810.、 g*O1,ZrO2等の材料で
余り変うナイ(7)テn =1.5とするとdmin=
260nmが得られる。従って膜厚調整層70所要厚と
して 260 nm−100nm=160 nmが得られる。
反射率最大を選んだのは反射率の大きい方がしきり電流
密度が下がるためであり、最小の保護膜厚を選んだのは
G a A s活性層10に9及熱応力がかからないよ
うにするためである。反射率最大のときには、端面に保
護膜がない場合の反射率と同一になる。
膜厚調整層7の材料としてはZrO□に限定されるもの
ではなくレーザ光に対して高い透過率を有するものであ
ればよい。この実施例でY2O3を固溶体化して安定化
したZrO2を選んだのは、これが蒸着初期に酸素不足
型のZrO□結晶層を形成し、kl、 03薄膜と強い
結合を示すことによる。Y2O3で安定化したZrO2
薄膜は柱状構造に結晶成長し、熱サイクルによる応力緩
和に役立つ。膜厚調整層7の材料としては上述の他、T
iO□、SiNなどの誘電体酸化物も利用できる。膜厚
調整層は酸化防止の働きも兼ねることができる。
保護膜は上述のようにレーザ光反射率最大になるよう膜
厚調整しているので反射率は保護膜のない場合と同一で
電流−光出力特性は保護膜の有無にかかわらず同一とな
る。共振器端面と保護膜との密着性は保護層中の接着層
であるStO,薄膜によって強固である。また保護膜は
上述のように反射率最大を与える最小の膜厚となってい
るので膜厚はうすくレーザ活性層内に格子欠陥を生じさ
せない。保護膜内の各層は薄膜で形成されるので応力の
少ない安定した保護膜が得られる。
〔発明の効果〕
この発明によれば半導体レーザ素子の共振器端面に接着
層、酸化防止層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保
護膜を備えたので、応力の少ない安定した保護膜が得ら
れる。同時にこの膜は、接着層により共振面に対する密
着性に優れ、膜厚調整層によりレーザ光反射率が大きく
、またその膜厚が薄いためにレーザ活性層に格子欠陥を
生じさせない。その結果半導体レーザ素子は保護膜によ
り、何らの不利を生じさせないでその共振器端面の酸化
を有効に防止することができ、その信頼性を高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の保護膜を備えた半導体レー
ザを示す模式断面図、第2図は従来の半導体レーザ素子
(複数個)を示す斜視図である。 3・・・共振器端面、4・・・半導体レーザ素子、5・
・・接着層、6・・・酸化防止層、7・・・膜厚調整層
。 AuZn糸電圧如

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体レーザ素子の共振器端面に接着層、酸化防止
    層、膜厚調整層の3つの薄膜層からなる保護膜を備える
    ことを特徴とする半導体レーザ素子。 2)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
    接着層は酸化珪素の薄膜であることを特徴とする半導体
    レーザ素子。 3)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
    酸化防止層は酸化アルミニウムの薄膜であることを特徴
    とする半導体レーザ素子。 4)特許請求の範囲第1項記載のレーザ素子において、
    膜厚調整層はイットリア安定化のジルコニア薄膜である
    ことを特徴とする半導体レーザ素子。 5)特許請求の範囲第1項または第4項記載のレーザ素
    子において、膜厚調整層は保護膜からのレーザ反射率が
    最大になるよう調整する膜であることを特徴とする半導
    体レーザ素子。
JP27460986A 1986-11-18 1986-11-18 半導体レ−ザ素子 Pending JPS63128690A (ja)

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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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