JPS63152194A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63152194A JPS63152194A JP30078186A JP30078186A JPS63152194A JP S63152194 A JPS63152194 A JP S63152194A JP 30078186 A JP30078186 A JP 30078186A JP 30078186 A JP30078186 A JP 30078186A JP S63152194 A JPS63152194 A JP S63152194A
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- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract 2
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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）
本発明は半導体レーザに関する。
（従来の技術）
活性層の厚さを１００人程度に小さくした量子井戸型半
導体レーザは通常の２重へテロ構造（ＤＨ）レーザと比
べて低いしきい値電流、高い緩和振動周波数、狭いスペ
クトル線幅など優れた特性を有し、活発に研究開発が進
められている。中でも第３図にそのエネルギーバンド構
造を示すように、１００人程度の厚さのウェル層（活性
層）１を放物状のエネルギーバンドｌ屈折率分布を有す
るガイド層７ではさんだＧＲＪＮ−８ＣＨ（Ｇｒａｄｅ
ｄ Ｉｎｄｅｘ−８ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍ
ｅｎｔＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）はＧａＡｌＡ
ｓ素子を用いたレーザで１９８１年にＷ、Ｔ、Ｔｓａｎ
ｇ氏が発表した（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、
。
導体レーザは通常の２重へテロ構造（ＤＨ）レーザと比
べて低いしきい値電流、高い緩和振動周波数、狭いスペ
クトル線幅など優れた特性を有し、活発に研究開発が進
められている。中でも第３図にそのエネルギーバンド構
造を示すように、１００人程度の厚さのウェル層（活性
層）１を放物状のエネルギーバンドｌ屈折率分布を有す
るガイド層７ではさんだＧＲＪＮ−８ＣＨ（Ｇｒａｄｅ
ｄ Ｉｎｄｅｘ−８ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍ
ｅｎｔＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）はＧａＡｌＡ
ｓ素子を用いたレーザで１９８１年にＷ、Ｔ、Ｔｓａｎ
ｇ氏が発表した（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、
。
Ｖｏｌ、３９． ｐ１３４−１３６．１９８１）後低し
きい値化へ向けてきわめて活発な研究が進められ、現在
では２００Ａ１ｃｍ２前後ときわめて低いしきい値のレ
ーザが報告されるようになってきた。
きい値化へ向けてきわめて活発な研究が進められ、現在
では２００Ａ１ｃｍ２前後ときわめて低いしきい値のレ
ーザが報告されるようになってきた。
（従来の技術の問題点）
ところでＧａＡｌＡｓ系ではＧａＡｓとＡｌＡｓの格子
定数がほぼ一致しており、その中間の混晶 Ｇａｌ＋ｘＡ１ｘＡｓもＧａＡｓ基板にほぼ格子整合し
ている。したがって放物状のエネルギーバンド構造を得
るにはガイド層成長時にＡｌの組成を連続的に増加ある
いは減少させることによって容易にできた。しかしなが
ら光フアイバ通信に用いられるＩｎ１−ｘＧａｚＡｓｙ
Ｐｌ−ｙ系の混晶の場合には特定のｘ、ｙの値でしか格
子整合しないので格子整合を十分にとったまま第３図に
示すような放物状のエネルギーバンド構造を得ることは
きわめて困難であった。
定数がほぼ一致しており、その中間の混晶 Ｇａｌ＋ｘＡ１ｘＡｓもＧａＡｓ基板にほぼ格子整合し
ている。したがって放物状のエネルギーバンド構造を得
るにはガイド層成長時にＡｌの組成を連続的に増加ある
いは減少させることによって容易にできた。しかしなが
ら光フアイバ通信に用いられるＩｎ１−ｘＧａｚＡｓｙ
Ｐｌ−ｙ系の混晶の場合には特定のｘ、ｙの値でしか格
子整合しないので格子整合を十分にとったまま第３図に
示すような放物状のエネルギーバンド構造を得ることは
きわめて困難であった。
第３図に示す従来例の構造をＩｎＧａＡｓＰ系で実現す
ることは難しい。
ることは難しい。
本発明の目的は活性導波領域で実効的に放物状エネルギ
ーバンド構造と同じ効果が得られ、かつ製造が容易で、
ＩｎＧａＡｓＰ等どのような結晶でも実現でき特性の優
れた半導体レーザを提供することにある。
ーバンド構造と同じ効果が得られ、かつ製造が容易で、
ＩｎＧａＡｓＰ等どのような結晶でも実現でき特性の優
れた半導体レーザを提供することにある。
（問題を解決するための手段）
発光再結合する活性層の上下に、少なくとも２種の異な
る薄膜半導体層が交互に積層された半導体レーザにおい
て、前記具なる２種の半導体層のうち少なくとも一方の
半導体層が積層方向に異なる膜厚を有することを特徴と
する半導体レーザによって上述の問題点を解決できる。
る薄膜半導体層が交互に積層された半導体レーザにおい
て、前記具なる２種の半導体層のうち少なくとも一方の
半導体層が積層方向に異なる膜厚を有することを特徴と
する半導体レーザによって上述の問題点を解決できる。
（実施例）
以下実施例を示す図面を用いて本発明をより詳細に説明
する。第１図は本発明の第１の実施例である半導体レー
ザの活性層周辺での伝導帯のエネルギーバンド図を示す
。実際にはＩｎＰ基板上に活性層１とガイド層７（バリ
ア層とＩｎＧａＡｓ層３とから構成されている）を含む
活性導波領域５をＩｎＰクラッド層６ではさんだ構造を
成長した。活性導波領域５は８０人厚のＩｎＧａＡｓ活
性層（ウェル層）１．８０人厚のＩｎＰバリア層２、積
層方向に厚さの異なるＩｎＧａＡｓ層３から成る。
する。第１図は本発明の第１の実施例である半導体レー
ザの活性層周辺での伝導帯のエネルギーバンド図を示す
。実際にはＩｎＰ基板上に活性層１とガイド層７（バリ
ア層とＩｎＧａＡｓ層３とから構成されている）を含む
活性導波領域５をＩｎＰクラッド層６ではさんだ構造を
成長した。活性導波領域５は８０人厚のＩｎＧａＡｓ活
性層（ウェル層）１．８０人厚のＩｎＰバリア層２、積
層方向に厚さの異なるＩｎＧａＡｓ層３から成る。
ＩｎＧａＡｓ層３はウェル層１の近くから３０．２８，
２６．２４．・。
２６．２４．・。
８人と除々に薄くし、活性導波領域５全体で約２０００
人となるようにした。この構成によりＩｎＧａＡｓ層３
内に生じる基底準位は活性層１から離れるにしたがい高
くなり、第３図と実効的に同じエネルギーバンド構造と
同じになる。
人となるようにした。この構成によりＩｎＧａＡｓ層３
内に生じる基底準位は活性層１から離れるにしたがい高
くなり、第３図と実効的に同じエネルギーバンド構造と
同じになる。
成長はＭＯＶＰＥ法を用いて行ない、原料にはＴＭＩｎ
（）リメチルインジウム）、ＴＥＧａ（）リエチルガリ
ウム）、ＰＨａ（ホスフィン）、ＡｓＨ３（アルシン）
、ＤＥＺｎ（ジエチルジンク）、５ｉＨ４（モノシラン
）を用いた。活性導波領域５を構成する各層の成長には
各層間で３０秒程度成長中断時間を設けた。このように
ＩｎＧａＡｓ層３の厚さをウェル層１から離れる方向に
薄くしていくことにより、実効的に放物状に近いエネル
ギー構造を得ることができた。屈折率の分布も実効的に
放物状となり、ＧＲＩＮ−８ＣＨと同様の効果を得るこ
とができた。このように成長した半導体レーザを５ｉ０
２ストライブ構造に加工し、しきい値電流密度を評価し
たところ６００Ａ／ａｍ２と１．５ｐｍ波長帯では従来
にない、きわめて低いしきい値の半導体レーザを得るこ
とができた。また埋め込み構造に加工したところしきい
値電流として５〜８ｍＡと非常に小さな値を有するレー
ザを得た。
（）リメチルインジウム）、ＴＥＧａ（）リエチルガリ
ウム）、ＰＨａ（ホスフィン）、ＡｓＨ３（アルシン）
、ＤＥＺｎ（ジエチルジンク）、５ｉＨ４（モノシラン
）を用いた。活性導波領域５を構成する各層の成長には
各層間で３０秒程度成長中断時間を設けた。このように
ＩｎＧａＡｓ層３の厚さをウェル層１から離れる方向に
薄くしていくことにより、実効的に放物状に近いエネル
ギー構造を得ることができた。屈折率の分布も実効的に
放物状となり、ＧＲＩＮ−８ＣＨと同様の効果を得るこ
とができた。このように成長した半導体レーザを５ｉ０
２ストライブ構造に加工し、しきい値電流密度を評価し
たところ６００Ａ／ａｍ２と１．５ｐｍ波長帯では従来
にない、きわめて低いしきい値の半導体レーザを得るこ
とができた。また埋め込み構造に加工したところしきい
値電流として５〜８ｍＡと非常に小さな値を有するレー
ザを得た。
第２図（ａ）、（ｂ）はいずれも変形例を示すもので、
第２図（ａ）に示すようにＩｎＧａＡｓ層３のかわりに
波長１゜３１１ｍに相当する。ＩｎＯ，７２ＧａＯ，２
８ＡｓＯ，６１Ｐ０．３９層４を用いたり、第２図（ｂ
）に示すようにバリア層２にＩｎＰのかわりにＩｎＯ，
７２Ｇａ０．２８ＡＳ０．６１Ｐ０．３９層を用いた場
合にもほぼ同様の結果を得た。第２図（ａ）の場合はＩ
ｎＧａＡｓＰ層４をウェル層から遠くの方向に薄くして
いき、（ｂ）の場合はＩｎＧａＡｓ層３を同様になるよ
うにした。
第２図（ａ）に示すようにＩｎＧａＡｓ層３のかわりに
波長１゜３１１ｍに相当する。ＩｎＯ，７２ＧａＯ，２
８ＡｓＯ，６１Ｐ０．３９層４を用いたり、第２図（ｂ
）に示すようにバリア層２にＩｎＰのかわりにＩｎＯ，
７２Ｇａ０．２８ＡＳ０．６１Ｐ０．３９層を用いた場
合にもほぼ同様の結果を得た。第２図（ａ）の場合はＩ
ｎＧａＡｓＰ層４をウェル層から遠くの方向に薄くして
いき、（ｂ）の場合はＩｎＧａＡｓ層３を同様になるよ
うにした。
以上はバリア層の厚さをいずれも一定にし、バリア層よ
りもエネルギーギャップの小さな半導体層をウェル層１
から遠のくにつれて薄くしたが、第２図（Ｃ）に示すよ
うにウェル層１から遠のくにつれてバリア層を厚くして
いくことによっても同様に放物状の実効エネルギー構造
を得、上記実施例と同程度のレーザ特性を得た。もちろ
ん両方の半導体層の厚さに分布をもたせてもよい。
りもエネルギーギャップの小さな半導体層をウェル層１
から遠のくにつれて薄くしたが、第２図（Ｃ）に示すよ
うにウェル層１から遠のくにつれてバリア層を厚くして
いくことによっても同様に放物状の実効エネルギー構造
を得、上記実施例と同程度のレーザ特性を得た。もちろ
ん両方の半導体層の厚さに分布をもたせてもよい。
本発明の実施例においてはＩｎＧａＡｓＰを用いたレー
ザで説明したが、用いる半導体材料はもちろんこれに限
るものではない。また実施例ではウェル層がひとつの単
一量子井戸（ＳＱＷ）構造で示したが、もちろんウェル
替が多数ある多重量子井戸（ＭＱＷ）構造や通常のよう
に５００〜１０００人程度の厚い活性層のものであって
も実効的に放物状のエネルギー分布を形成することによ
り、キャリアをより効果的に活性層に？主人することが
可能となる。また導波路層の一部に膜厚の分布を有する
超格子構造を用いても何らさしつかえない。
ザで説明したが、用いる半導体材料はもちろんこれに限
るものではない。また実施例ではウェル層がひとつの単
一量子井戸（ＳＱＷ）構造で示したが、もちろんウェル
替が多数ある多重量子井戸（ＭＱＷ）構造や通常のよう
に５００〜１０００人程度の厚い活性層のものであって
も実効的に放物状のエネルギー分布を形成することによ
り、キャリアをより効果的に活性層に？主人することが
可能となる。また導波路層の一部に膜厚の分布を有する
超格子構造を用いても何らさしつかえない。
（発明の効果）
本発明の特徴は活性層（ウェル層）の上下に形成された
超格子ガイド層が２つの異なる半導体層から成り、少な
くともその一方が積層方向に異なる膜厚を有するように
したことである。特に Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓｙＰｌ 、系の場合にはＩｎＰと
ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎ
ＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｓという具合に組成を一定にし
たまま層厚を変化させることのみによって実効的な放物
状エネルギー分布および屈折率分布を実現することがで
き、注入キャリアおよび光のフィールドを有効に活性層
、活性導波領域に閉じ込めることができた。これによっ
て製造が容易で特性の優れた半導体レーザを得ることが
できた。
超格子ガイド層が２つの異なる半導体層から成り、少な
くともその一方が積層方向に異なる膜厚を有するように
したことである。特に Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓｙＰｌ 、系の場合にはＩｎＰと
ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰ、あるいはＩｎ
ＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｓという具合に組成を一定にし
たまま層厚を変化させることのみによって実効的な放物
状エネルギー分布および屈折率分布を実現することがで
き、注入キャリアおよび光のフィールドを有効に活性層
、活性導波領域に閉じ込めることができた。これによっ
て製造が容易で特性の優れた半導体レーザを得ることが
できた。
第１図は本発明の第１の実施例である半導体レーザの伝
導帯でのエネルギーバンド図、第２図（ａ）、（ｂ）。 （ｃ）は変形例のエネルギーバンド図、第３図は従来例
のエネルギーバンド図を示す。図中１はウェル層（活性
層）、２はバリア層、３はＩｎＧａＡｓ層、４はＩｎＧ
ａＡｓＰ層、５は活性導波領域、６はクラッド層、第１
図 ７ガイド層 １（ウェル層） ５活性導波領域 第２図 ５活性導波領域
導帯でのエネルギーバンド図、第２図（ａ）、（ｂ）。 （ｃ）は変形例のエネルギーバンド図、第３図は従来例
のエネルギーバンド図を示す。図中１はウェル層（活性
層）、２はバリア層、３はＩｎＧａＡｓ層、４はＩｎＧ
ａＡｓＰ層、５は活性導波領域、６はクラッド層、第１
図 ７ガイド層 １（ウェル層） ５活性導波領域 第２図 ５活性導波領域
Claims (1)
- 発光再結合する活性層の上下に、少なくとも２種の異な
る薄膜半導体層が交互に積層された半導体レーザにおい
て、前記異なる２種の半導体層のうち少なくとも一方の
半導体層が積層方向に異なる膜厚を有することを特徴と
する半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30078186A JPS63152194A (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30078186A JPS63152194A (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152194A true JPS63152194A (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=17889016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30078186A Pending JPS63152194A (ja) | 1986-12-16 | 1986-12-16 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63152194A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2008034848A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Lg Electronics Inc | 窒化物系発光素子 |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
-
1986
- 1986-12-16 JP JP30078186A patent/JPS63152194A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7646009B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-01-12 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7750337B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-07-06 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US8309948B2 (en) | 2000-07-07 | 2012-11-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US8698126B2 (en) | 2000-07-07 | 2014-04-15 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US9130121B2 (en) | 2000-07-07 | 2015-09-08 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US9444011B2 (en) | 2000-07-07 | 2016-09-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| US7667226B2 (en) | 2001-11-05 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| JP2008034848A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Lg Electronics Inc | 窒化物系発光素子 |
| US8350250B2 (en) | 2006-07-26 | 2013-01-08 | Lg Electronics Inc. | Nitride-based light emitting device |
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