JPS63147390A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS63147390A JPS63147390A JP29533486A JP29533486A JPS63147390A JP S63147390 A JPS63147390 A JP S63147390A JP 29533486 A JP29533486 A JP 29533486A JP 29533486 A JP29533486 A JP 29533486A JP S63147390 A JPS63147390 A JP S63147390A
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- layer
- semiconductor laser
- thermal resistance
- terrace
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- Pending
Links
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は発光あるいはレーザ発振をする半導体レーザ素
子に関する。
子に関する。
（従来技術）
元情報処理用の光源として可視光子導体発光素子にその
重要性を増している。波長０．５８〜０．６８ｕｍの可
視光子導体発光素子として、活性層に（ＡｌｘＧａｓ−
ｘ） ｏ、 ｓ Ｉ ｎ ６．５ Ｐ 、クラッド層１
”： （ＡＩ 、Ｇａ １−ｙへ５１ｎ６．５Ｐ （Ｑ
≦ｘ＜ｙ≦１）を用イタダブルヘテロ構造発光素子が注
目されている。
重要性を増している。波長０．５８〜０．６８ｕｍの可
視光子導体発光素子として、活性層に（ＡｌｘＧａｓ−
ｘ） ｏ、 ｓ Ｉ ｎ ６．５ Ｐ 、クラッド層１
”： （ＡＩ 、Ｇａ １−ｙへ５１ｎ６．５Ｐ （Ｑ
≦ｘ＜ｙ≦１）を用イタダブルヘテロ構造発光素子が注
目されている。
第３図は従来の半導体レーザ索子の一例の断面図である
。ｎ型Ｇ ａ Ａ Ｓ基板ｌｌ上に順欠厚さ１．Ｏｐｍ
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバフフッ層１２．厚さ１．（Ｊμｍ
ｎ型（ＡＩ ｏ、 ３Ｇａ□、７） ０．５１ｎｏ、５
Ｐクラッド＃３３．厚さ０．２μｍアンドープＧａＯ，
５１ｎＯ，ＢＰ活活性３４．厚さ１．０μｍｐ型（ＡＩ
０．３０ａ □、７ ） ０．５１ｎ ６．５Ｐクラ
ッド膚３５．浮石１，０μｍｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ電流ブ
ロック層３６、厚さ１．０μｍｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキャ
ラプ層３７が形成されている。クラッド層のＡ１組成金
適当に選ぶことにより、この従来例の様に活性層への活
性層への注入キャリアおよび光の閉じ込め６充分ロック
層３６により電流狭窄を行なりことができべ雑誌［アプ
ライド、フィツクス・レターズ（ＡｐｐＬ Ｐｈｙｚ
Ｌｅｔｔ、 ）Ｊ、第４３巻ｐｐ９８７−９８９（１９
８３）参照）。
。ｎ型Ｇ ａ Ａ Ｓ基板ｌｌ上に順欠厚さ１．Ｏｐｍ
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバフフッ層１２．厚さ１．（Ｊμｍ
ｎ型（ＡＩ ｏ、 ３Ｇａ□、７） ０．５１ｎｏ、５
Ｐクラッド＃３３．厚さ０．２μｍアンドープＧａＯ，
５１ｎＯ，ＢＰ活活性３４．厚さ１．０μｍｐ型（ＡＩ
０．３０ａ □、７ ） ０．５１ｎ ６．５Ｐクラ
ッド膚３５．浮石１，０μｍｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ電流ブ
ロック層３６、厚さ１．０μｍｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキャ
ラプ層３７が形成されている。クラッド層のＡ１組成金
適当に選ぶことにより、この従来例の様に活性層への活
性層への注入キャリアおよび光の閉じ込め６充分ロック
層３６により電流狭窄を行なりことができべ雑誌［アプ
ライド、フィツクス・レターズ（ＡｐｐＬ Ｐｈｙｚ
Ｌｅｔｔ、 ）Ｊ、第４３巻ｐｐ９８７−９８９（１９
８３）参照）。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、（ＡＩ ０．３０ａｏ、 ７ ）６．５１ｎ
Ｏ，５Ｐの様な４元混晶を放熱経路すなわち、活性層の
周囲に用いた場合、周囲の層の熱抵抗が高い。このため
連続動作させた場合、素子の温度上昇が大きく、高性能
、高信頼の素子を得ることができないという欠点がめっ
九。
Ｏ，５Ｐの様な４元混晶を放熱経路すなわち、活性層の
周囲に用いた場合、周囲の層の熱抵抗が高い。このため
連続動作させた場合、素子の温度上昇が大きく、高性能
、高信頼の素子を得ることができないという欠点がめっ
九。
本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去し、発光効
率の高い高性能、高信頼性をもつ半導体レーザ索子を提
供することにある。
率の高い高性能、高信頼性をもつ半導体レーザ索子を提
供することにある。
（問題点を解決する之めの手段）
本発明の構成に、表面にメサ型あるいはテラス型段差を
有するＧ ａ Ａ ｓ基板上に、（ＡＩ、Ｇａ １−、
）ｇ、 。
有するＧ ａ Ａ ｓ基板上に、（ＡＩ、Ｇａ １−、
）ｇ、 。
ＩｎＯ，５Ｐ （Ｑ≦ｘく１）からなる活性／１ｉｔ−
、（ＡＩ。
、（ＡＩ。
Ｇａ１−７）Ｏ６ｓｌｎｏ、 ｓＰ （０≦ｘ＜ｙ≦１
）からなるクラッド層で挾んだダブルヘテロ構造を有す
る半導体レーザ索子において、前記基板と反対側で放熱
伸となるクラッド層のメサ仰１面あるいはテラス平坦部
の厚さを、電子のドニブロイ波長よりも大きり０．２μ
ｍ程度以下に形成することにより、熱抵抗を低減し九こ
とを特徴とする。
）からなるクラッド層で挾んだダブルヘテロ構造を有す
る半導体レーザ索子において、前記基板と反対側で放熱
伸となるクラッド層のメサ仰１面あるいはテラス平坦部
の厚さを、電子のドニブロイ波長よりも大きり０．２μ
ｍ程度以下に形成することにより、熱抵抗を低減し九こ
とを特徴とする。
（実施例）
次に図面により本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面−である。本実施例は
、まず凸のメサ型でメサの高さが１μｍ以上に形成され
７ｊｎ型ＧａＡｓ基板ｌｌ上にＭＣＪＣＶＤ法により、
厚さ１． Ｏｔｔｍのｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバッフ７ Ｎ
１２ ｐ厚さ！、 Ｏｊ！Ａｍのｎ型（ＡＩ、Ｇａ
１−ｙ ） ０．５１ｎｏ、ｓ）’層１３．Ｊｌさα１
ｔｔｍのアンド−１（ＡｌｘＧａ １−ｘ）ｏ、 ｓ
Ｉｎ ｏ、 ｓ Ｐ （０≦ｘ＜ｙ≦１ ）ｍｉ ４
、厚さ数４ｍのＰ型（ＡＩ 、Ｇａ １−７ ） ｏ
、 ｓ ｉｎ Ｏ６ｓ ＰＰＩ５に順次形成する。その
後この成長を行なった同一の反応系内にて、インサイチ
ュ気相エツチングを行ない、ｐ型（ＡＩ、Ｇａ １−ｙ
） ｏ、 ｓ ｌｒｘ Ｏ，ｓ Ｐ Ｒ１１ｌ ５の
メサ型側面の厚さを電子のドニプロイ波長よりも大きく
０．２μｍ程度以下、メサ上部の厚さヲ１．０μｍに形
成する。
、まず凸のメサ型でメサの高さが１μｍ以上に形成され
７ｊｎ型ＧａＡｓ基板ｌｌ上にＭＣＪＣＶＤ法により、
厚さ１． Ｏｔｔｍのｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバッフ７ Ｎ
１２ ｐ厚さ！、 Ｏｊ！Ａｍのｎ型（ＡＩ、Ｇａ
１−ｙ ） ０．５１ｎｏ、ｓ）’層１３．Ｊｌさα１
ｔｔｍのアンド−１（ＡｌｘＧａ １−ｘ）ｏ、 ｓ
Ｉｎ ｏ、 ｓ Ｐ （０≦ｘ＜ｙ≦１ ）ｍｉ ４
、厚さ数４ｍのＰ型（ＡＩ 、Ｇａ １−７ ） ｏ
、 ｓ ｉｎ Ｏ６ｓ ＰＰＩ５に順次形成する。その
後この成長を行なった同一の反応系内にて、インサイチ
ュ気相エツチングを行ない、ｐ型（ＡＩ、Ｇａ １−ｙ
） ｏ、 ｓ ｌｒｘ Ｏ，ｓ Ｐ Ｒ１１ｌ ５の
メサ型側面の厚さを電子のドニプロイ波長よりも大きく
０．２μｍ程度以下、メサ上部の厚さヲ１．０μｍに形
成する。
このメサ型の形成にに気相エツチング速度の半導体結晶
面方位に対する依存性を利用している。
面方位に対する依存性を利用している。
例えば、塩酸をエッチャントとして用いた場合のＧａＡ
ｓに対する気相エツチング速度の面方位依存性を第４図
に示す。図に示したよりに、エツチング温度によジエッ
チング速度１面方位にズ１するエツチングの選択性が異
なる。１ｔ１エツチングガス量および気相エツチングを
行なり半導体層、０の場合は、ｐ型（ＡＩ、Ｃ）ａｌ−
ｙ）ｏ、５ｌｎｃ４ｓＰ層１５のＭ組成ｙに依存するた
め、エツチング条件全適当に選んでエツチングを行なう
。
ｓに対する気相エツチング速度の面方位依存性を第４図
に示す。図に示したよりに、エツチング温度によジエッ
チング速度１面方位にズ１するエツチングの選択性が異
なる。１ｔ１エツチングガス量および気相エツチングを
行なり半導体層、０の場合は、ｐ型（ＡＩ、Ｃ）ａｌ−
ｙ）ｏ、５ｌｎｃ４ｓＰ層１５のＭ組成ｙに依存するた
め、エツチング条件全適当に選んでエツチングを行なう
。
その後、ｎ −（ｊａＡｓ Ｎ １６を２ ｔｔｍ ｆ
ｆＸ長し、メサ上部より、ｐ（ＡＩ、Ｇａ１−ｙ）ｏ、
５Ｉｎ０．５ＰＰＩ１に７０ントが達するまでＺｎ拡散
を行い拡散領域１７を形成する。その俊、ｐ電極１８お
よびｎ電＆１９を形成し、素子を完ｂｊ、Ｔる。
ｆＸ長し、メサ上部より、ｐ（ＡＩ、Ｇａ１−ｙ）ｏ、
５Ｉｎ０．５ＰＰＩ１に７０ントが達するまでＺｎ拡散
を行い拡散領域１７を形成する。その俊、ｐ電極１８お
よびｎ電＆１９を形成し、素子を完ｂｊ、Ｔる。
これら各層のワちレーザの活性層ハ、アンド−１（Ａｉ
、ｏａｌ−ｘ） ０．５１１１０．５ ＰＩ＠ ｌ ４
で、このＩＷＩ１４に注入キャリアおよび発光された元
が閉じ込められる様にｎ型およびｐ型（ＡＩ 、Ｇａ
１−ｙ ） ｏ、 ｓ Ｉｎ ｏ、 ｓ ”クラッド層
１３．１５のＡＩ組成比ｙを選ぶ。１−ｐ型（ＡＩ、Ｇ
ａ１−ｙ）０．５１ｎ６．ｓＰＰＩ３５ ｋ埋め込むｎ
’Ｈ３ＧａＡｓ層１６により電流狭窄を行なえる。
、ｏａｌ−ｘ） ０．５１１１０．５ ＰＩ＠ ｌ ４
で、このＩＷＩ１４に注入キャリアおよび発光された元
が閉じ込められる様にｎ型およびｐ型（ＡＩ 、Ｇａ
１−ｙ ） ｏ、 ｓ Ｉｎ ｏ、 ｓ ”クラッド層
１３．１５のＡＩ組成比ｙを選ぶ。１−ｐ型（ＡＩ、Ｇ
ａ１−ｙ）０．５１ｎ６．ｓＰＰＩ３５ ｋ埋め込むｎ
’Ｈ３ＧａＡｓ層１６により電流狭窄を行なえる。
このよりに注入キャリアおよび元の閉じ込めについては
、第３図に示したような従来のダブルヘテロ構造の機能
を全く損つものでになく、さらに以下に述べるように、
従来技術の問題点を克服し次機能をもつ。
、第３図に示したような従来のダブルヘテロ構造の機能
を全く損つものでになく、さらに以下に述べるように、
従来技術の問題点を克服し次機能をもつ。
従来技術の項で述べたよりに、（’Ｊ ａＧａ １−１
１ ）、１１ ｎｌ−ｖＰ４元混晶は熱抵抗が大きい。
１ ）、１１ ｎｌ−ｖＰ４元混晶は熱抵抗が大きい。
多元混晶は、構成元素の種類の少ない混晶と較べて一般
に熱抵抗が大きい。これに多元になる程結晶格子の乱雑
さが増すためで、４元混晶（Ａ１．Ｇａ １−１１１
） ｏ、 ｓ Ｉｎ ｏ、 ｓＰの場合、ｕ＝α５附近
で熱抵抗率は極大値をもち、約１４ ｄｅｇ−ｃｍ ７
ＡＮとなる。熱抵抗率は、組成比Ｕの依存性があり、８
〜１４ ｄｅｇＣ！ｎ／Ｗの範囲の埴をもつ。そこで、
放熱する側の半導体層はできる限ジ、構成元素の種類の
少ない混晶とすることが望ましいことがわたる。
に熱抵抗が大きい。これに多元になる程結晶格子の乱雑
さが増すためで、４元混晶（Ａ１．Ｇａ １−１１１
） ｏ、 ｓ Ｉｎ ｏ、 ｓＰの場合、ｕ＝α５附近
で熱抵抗率は極大値をもち、約１４ ｄｅｇ−ｃｍ ７
ＡＮとなる。熱抵抗率は、組成比Ｕの依存性があり、８
〜１４ ｄｅｇＣ！ｎ／Ｗの範囲の埴をもつ。そこで、
放熱する側の半導体層はできる限ジ、構成元素の種類の
少ない混晶とすることが望ましいことがわたる。
本実施例の様に、ダブルヘテロ構造をメサ型に形成し、
周囲を二元結晶のＧａＡｓで埋め込む事によフ、熱抵抗
の上昇を低減させることができる。
周囲を二元結晶のＧａＡｓで埋め込む事によフ、熱抵抗
の上昇を低減させることができる。
第２図に本発明の第２の実施例の断面図であり、第１図
のメサ型構造に対して、右左の段差部のめるテラス型構
造を示している。
のメサ型構造に対して、右左の段差部のめるテラス型構
造を示している。
この第２図に示すテラス型のテラス斜面の両側。
すなわちテラス平坦部の厚さを電子のドニブロイ波長よ
りも大きく０．２μｍ程度以下にすることにより９本実
施例のメサ型レーザ素子と同様の効果を得ることができ
る。
りも大きく０．２μｍ程度以下にすることにより９本実
施例のメサ型レーザ素子と同様の効果を得ることができ
る。
（具体例）
第１図の実施例において、ｘ＝０．１．ｙ＝０．６とし
た場合の活性層に（Ａｌｏ、 ＩＧａ Ｏ，ｓ ） ｏ
、ｓ Ｉｎ ｏＬｓＰアンド−１層１４．ｎ型およびｐ
型クラッド層に（Ａｌｏ、６Ｇａ０．４）Ｏｌｓｌｎ０
．５Ｐ／Ｉｆ ３ 、１５を用い九赤色可視半導体レー
ザについて説明する。
た場合の活性層に（Ａｌｏ、 ＩＧａ Ｏ，ｓ ） ｏ
、ｓ Ｉｎ ｏＬｓＰアンド−１層１４．ｎ型およびｐ
型クラッド層に（Ａｌｏ、６Ｇａ０．４）Ｏｌｓｌｎ０
．５Ｐ／Ｉｆ ３ 、１５を用い九赤色可視半導体レー
ザについて説明する。
メサ型の形状は、−１０μｍ、長さ２００μｍのストラ
イプ状で、例えは、電流注入領域から１０μｍ離れ九半
導体層内まで電流注入領域周辺の半導体層の熱抵抗が関
与しているとすると１本実施例の場合と同様の電流注入
領域をもつ従来例では、電流注入領域周辺の半導体層の
熱抵抗が３５ｄｅｇ／Ｗとなる。一方、メサｔ−Ｇ ａ
Ａ Ｓで埋め込んだ場合。
イプ状で、例えは、電流注入領域から１０μｍ離れ九半
導体層内まで電流注入領域周辺の半導体層の熱抵抗が関
与しているとすると１本実施例の場合と同様の電流注入
領域をもつ従来例では、電流注入領域周辺の半導体層の
熱抵抗が３５ｄｅｇ／Ｗとなる。一方、メサｔ−Ｇ ａ
Ａ Ｓで埋め込んだ場合。
Ｇ ａ Ａ Ｓの熱抵抗ｕ ２ｄｅｇｃｌＩＬ／Ｗでお
るので５ ｄ ｅ ｇ／Ｗとなる。一方、第１図に示し
た実施例の場合、従来例と比べ熱抵抗が電流注入領域も
含め５′２２−５ｄｅ／Ｗから２２２−５ｄｅ／Ｗとす
ることができ、活性層の温度上昇を約２分の１にするこ
とがでキ九〇ま几、第２因のテラス型を有する例でも、
メサ型を有する例と同様の効果を得ることができた。
るので５ ｄ ｅ ｇ／Ｗとなる。一方、第１図に示し
た実施例の場合、従来例と比べ熱抵抗が電流注入領域も
含め５′２２−５ｄｅ／Ｗから２２２−５ｄｅ／Ｗとす
ることができ、活性層の温度上昇を約２分の１にするこ
とがでキ九〇ま几、第２因のテラス型を有する例でも、
メサ型を有する例と同様の効果を得ることができた。
（発明の効果）
以上述べ九ように、本発明によれば、元およびキャリア
の閉じ込めについてに従来ある通常のダブルヘテロ構造
の機能を全く損わず、熱抵抗上下げることにより、特性
お工ひ信頼性を向上させ九半導体発ｆｔ、素子を提供す
ることができる。
の閉じ込めについてに従来ある通常のダブルヘテロ構造
の機能を全く損わず、熱抵抗上下げることにより、特性
お工ひ信頼性を向上させ九半導体発ｆｔ、素子を提供す
ることができる。
第ｉｌｌおよび第２図に本発明の第１および第２の実施
例の断面図、第３図は従来の半導体発光素子の例を示す
断面図、第４図はＧａＡｓの（１１０）方向および（１
１０）方向の気相エツチング速度のエツチング温度依存
性を示す特性図である。 １１＝ｎ−ＧａＡｓ基板、１２−ｎ−ＧａＡｓバッファ
層、１３− ｎ −（ＡＩ、Ｇａ １−ｙ） ｃ）、５
１ｎ０．５Ｐ ＃、１４・・・アンドープ（ＡｌｘＧａ
ｌ−Ｘ）０．５Ｉｎｏ、ｓ）’層、１５−ｐ−（ＡＩ、
Ｇａ１−、）（１，５１ｎ０．５Ｐ層、１６ 、３６−
・ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、１７・・・Ｚｎ拡散領域、
１８・・・ｐ電極、１９・ｎ電極、３３ ・・・ｎ −
（ＡＪ ｏ、 ３０ａ Ｏ，？）０．８Ｉｎ（１，５Ｐ
層、３４ ・・・アンドーグＧａ ｇ、 ５１ｎ０．５
ｐ層、３５− ｐ−（ＡＩｏ、３Ｇａ０．７） ０．５
Ｉｎ６．ｓＰ１！、３７・−・ｐ−ＧａＡｓ層。 貫１１￥］ 、ｆｉＺ図
例の断面図、第３図は従来の半導体発光素子の例を示す
断面図、第４図はＧａＡｓの（１１０）方向および（１
１０）方向の気相エツチング速度のエツチング温度依存
性を示す特性図である。 １１＝ｎ−ＧａＡｓ基板、１２−ｎ−ＧａＡｓバッファ
層、１３− ｎ −（ＡＩ、Ｇａ １−ｙ） ｃ）、５
１ｎ０．５Ｐ ＃、１４・・・アンドープ（ＡｌｘＧａ
ｌ−Ｘ）０．５Ｉｎｏ、ｓ）’層、１５−ｐ−（ＡＩ、
Ｇａ１−、）（１，５１ｎ０．５Ｐ層、１６ 、３６−
・ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、１７・・・Ｚｎ拡散領域、
１８・・・ｐ電極、１９・ｎ電極、３３ ・・・ｎ −
（ＡＪ ｏ、 ３０ａ Ｏ，？）０．８Ｉｎ（１，５Ｐ
層、３４ ・・・アンドーグＧａ ｇ、 ５１ｎ０．５
ｐ層、３５− ｐ−（ＡＩｏ、３Ｇａ０．７） ０．５
Ｉｎ６．ｓＰ１！、３７・−・ｐ−ＧａＡｓ層。 貫１１￥］ 、ｆｉＺ図
Claims (1)
- 表面にメサ型あるいはテラス型段差を有するＧａＡｓ基
板上に、（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０＿．＿５Ｉ
ｎ＿０＿．＿５Ｐ（０≦ｘ＜１）からなる活性層を、（
Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙ）＿０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．
＿５Ｐ（０≦ｘ＜ｙ≦１）からなるクラッド層で挾んだ
ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子において、
前記基板と反対側で、放熱側となるクラッド層のメサ側
面あるいはテラス平坦部の厚さを、電子のドニブロイ波
長よりも大きく０．２μｍ程度以下に形成することによ
り、熱抵抗を低減したことを特徴とする半導体レーザ素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29533486A JPS63147390A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29533486A JPS63147390A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147390A true JPS63147390A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=17819269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29533486A Pending JPS63147390A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147390A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0368578A2 (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
| JPH04234185A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Nec Corp | 半導体レーザ |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP29533486A patent/JPS63147390A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0368578A2 (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
| JPH04234185A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Nec Corp | 半導体レーザ |
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