JPS6334992A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS6334992A
JPS6334992A JP17946386A JP17946386A JPS6334992A JP S6334992 A JPS6334992 A JP S6334992A JP 17946386 A JP17946386 A JP 17946386A JP 17946386 A JP17946386 A JP 17946386A JP S6334992 A JPS6334992 A JP S6334992A
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JP
Japan
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layer
layers
type
active layer
semiconductor
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JP17946386A
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English (en)
Inventor
Seiji Kawada
誠治 河田
Makoto Ishikawa
信 石川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、有機金属熱分解気相成長法(以下MOV P
 Eと略記する)を用いて作られる高出力で9頓性の高
い窓構造型の半導体レーザ装置に関する。
(従来の技術) AI Ga As系短波長半導体レーザの高出力化を阻
んでいる最大の原因は、端面部での光吸収による端面破
壊(COD)の現象である。このCODレベルを上げる
試みとして、活性層の薄膜化、非対称コーティング、等
により端面の光密度を低減することが行われている。し
かし本質的にCODを防ぐためには、端面部を発振光の
吸収のない窓構造とするのが理想的である。このような
窓構造を有する半導体レーザの構造として、従来は第3
図に示すようなものが提案されていた。図において12
はp型Ga As基板、13はn型GaAsブロック層
、14はp型Al(L41 Ga6.5. Asクラッ
ド層、15はAI (1,es caoO! As活性
層、16はn型Al o、alGauss Asクラッ
ド層、17はn型GaAs電極層、8はn型電極、9ば
pW電極をそれぞれ示す。
この構造では基板12に形成する溝が発光部で深く、端
面部で浅くなっており、従って活性層は発光部で窪み端
面部で平担となる。この結果第4図(a)の断面図が示
すように発光部と端面部で活性層の位置が異なることに
なシ、発振光は光吸収のないクラッド層14を透過して
端面に到り、CODフリーな高出力な特性が得られる。
(アプライド フィジックス レター Appl、Ph
ys。
Lett、42 (5)、l March  1983
  p406−408)。
(発明が解決しようとする問題点) しかし従来の構造では、発振光は端面部で光導波機構の
ないクラッド層14を通過することになバ発撮光が端面
で反射し発振部に再び入射する率が低下する0これは共
振器の反射率が低下したことと等価となり、発振閾値の
上昇、効率の低下をもたらす。さらにこの構造では端面
部にも屈折率の高い活性層15があるから、発振光の一
部がこの活性層15で導波され、発光近視野像がふたつ
のスポットに分離しやすい。こうした発振閾値の上昇、
効率の低下、発光スポットの分離が従来の構造の問題点
であった。
(問題点を解決するための手段) 前述の問題点を解決するために本発明が提供する半導体
装置は、発光部となる主部と端面近傍の副部とから成り
、前記主部が形成された部分の基板は前記副部が形成さ
れた部分の基板より低く、前記主部部分と前記副部部分
との境界において前記基板は段差を有し、その段差は(
ILL)B面でなり、第一導電型の第一半導体層、第一
導電型の第二半導体層、第一導電型の第三半導体層、活
性層および第二導電型の第四半導体層が前記基板上に順
次に形成してあり、前記第二半導体層の屈折率は前記第
一、三及び四半導体層の屈折率より大きく、前記主部の
前記活性層と前記副部の前記第二半導体層とは高さ方向
の位置が一致していることを特徴とする。
(作用) 有機金属熱分解気相成長法(MOVPE)により結晶成
長を行う場合(111)B面の結晶成長速度は、他の結
晶面に比べて極端に遅くほとんどゼロである。このため
(i t l) B面を段差面にもつ凸凹基板上にMO
VPEにより結晶成長を行うとその段差が埋ってしまう
までは成長層は段差面でとぎれ基板底面に平行な層構造
が得られる。
従って、本発明の構造では、基板が高くなっている端面
部において発光部の活性層5の位置に第二半導体層(光
ガイド層3)が位置し、かつ上述の成長効果により、発
光部の活性層5が、他の層をほとんど介さず第二半導体
層と結合するので共振器の反射率の等測的な低下をもた
らすことなく、端面での光吸収のないCODフリーな高
出力特性が得られる。さらに端面部の第二半導体層は周
囲を屈折率の低い第一、第三半導体JΔ(n型りラッド
I・J2.4)で囲まれているから、端面部にも完全な
光導波機構が存在することになり、光利用率が窩く低閾
値で高効率な特性が期待できる。また端面部の第二半導
体層は端面部の活性層5から第三半導体層(n型クラッ
ド層4)を介して分離しているから、発振光が端面部の
活性層5に導波することなく単一な光ビームを得ること
が呂来る。
(実施例) 次に実施例を挙げて本発明を一層詳しく説明する0 第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(a)
は第1図のA−A’矢視断面図、第2図(b)は第1図
のB−B’矢視’、fft面図、第2図(C)は第1図
のc−c’矢視断面図である。但し、第1図において破
断面を示す直線A−A’、B−B’及びc−c’はいず
れもp型電極10上に接するものとする。これら図に於
いて、1はn型GaAS基板、2はnff1A1o、4
t Ga6.B As第2クラツド偕、3はn型A 1
 o、s G a O,W A s光ガイド層、4はn
型A 1G、45Gao、51 As第1クラッド層、
5はAIo、o3 Gao、*tAs活性層、6はp型
A l O,41Ga6,5 oAsクラッド11.7
ケまn型G a A s ’Jl g E’j、8はp
’*散層、9はn型電極、10はp型組1.11は(1
11)B而をそれぞれ示す。
この実施例の製造においては、まずフォトレジストをマ
スクとして化学エツチングにより、基板1上に幅501
zm、高さ1.61xmで段差面が(111)B面でな
るメサストライプを形成する。
次にMOVPEを用いて半導体層2. 3. 4. 5
゜6.7を順次成長する。原料物質として、トリメチル
ガリウム(CHs ) s Ga 、  トリメチルア
ルミニウム(CHs ) s A 1 zアルシンAs
H3、p型ドーパントのジメチル亜鉛(cH3)tZn
、n型ドーパントのセレン化水素Ho5eを用いた。成
長条件は、成長温度750°C1成長圧力9330Pa
V族原料気体と■族原料気体(2種以上のときはその合
計)のモル比を30/L、キャリアガス(H2)の総流
量51/minとした。それぞれの層厚は順に1.0.
 0.3. 1.0.  O,L、  1.0. 0.
7ttmとする。この成長ではメサの高さと同じ厚みの
結晶層が成長するまでは先に述べた成長効果でメサ上面
、および底面に平行な結晶膜が成長する。このとき形成
される新しい段差面は(t t L) B而ではなく、
このためそれ以降形成される結晶膜は、この新しい段差
面にも成長し始める。しかしながら(t t 1)n面
が消失してから活性層5までの店は薄いから、発光部の
活性層5は、他の層をほとんど介さず直接光ガイド1−
3と結合する。この光ガイド層3は屈折率の低いn型第
1.第2クラツド層4,2で囲まれているから、端面ま
で完全な光導波機構が存在することになる。最後に、発
光領域のみにSin、をマスクとしてストライプ状のP
拡散層8を形成し、n型電極9、p型電極10を形成し
て、本発明に係わる一実施例が形成される。
こうしてつくられた窓構造型半導体レーザば、同様の亜
鉛拡散ストライプ構造の、通常のダブルへテロ構造型半
導体レーザに比べて20チ程度量子効率が低下した。こ
れは従来の窓構造壓半導体レーザの量子効率の低下が5
0%程度であることを考えると、小さな効率の低下に抑
えられていることがわかる。また発光近視野保がふたつ
のスボツHC分離する素子は全く無かった。
以上に実施例を挙げてAlGaAs系について説明を行
ったが、GaInAsP、AIGaInP等の他の化合
物半導体に本発明を適用しても全く同様の効果がある。
また実施例では説明を容易にするために亜鉛拡散と言う
簡単な素子構造を用いたが、種々の横モード制御構造に
本発明を適用して高性能半導体レーザを作ることが出来
る。
(発明の効果) 本発明の構造では、基板が低くなっている端面部では、
発光部の活性層5の位置に第二半導体層(光ガイド層3
)が他の層をほとんど介さず位置するため、端面での反
射率の低下なしに端面での光吸収がないCOD 7 !
J−な高出力特性が得られる1、さらに端面部の第二半
導体層は周囲を屈折率の低い第一、第三半導体層(n型
クラッド層2゜4)で囲まれているから、端面部にも完
全な光導波機構が存在することになり、光利用率が高く
低閾値で高効率な特性が期待できる。また端面部の第二
半導体層は端1可部の活性層5から第三半導体層(n型
クラッド層4)を介して分離しているから発振光が端面
部の活性層5に導波することなく単一な光ビームを得る
ことが出来る。この結晶低閾値、高効率、高出力で信頼
性の高い半導体レーザが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2M (a
)、(b)及び(c)は第1図のNAAA’。 B −B’及びc −c’における断面でそれぞれ見た
矢視断面図、第3図は従来の窓構造半導体レーザの斜視
図、第4図(a)及び(b)は第3図の線A −h/及
びc −c’でそれぞれ見た矢視断面図である。 これら図において、1はn型Ga As基板、2はn型
A 1 a、a I Ga o、s o A s第2ク
ラッド層、3はn型Al、、3 cao、y As光ガ
イド層、4はn型A 10.、、Gao、s*As第1
り〉ラド層、5はAlo、os GaO,BAs活注活
性層はp型Alo41 Gao、s@Asクラッド層、
7はn型GaAs電極層、8はP+拡散J’ij、9は
n型電極、10はp型電極、11ば(111)B面、1
2はp型Ga As基板、13はn型Ga Asブロッ
ク層、14はp型Ale、a+ Ga0.=g Asク
ラッド層、15はAl(、、(、@Ga、)0.2As
活性層、16はn型A10.41 Ga(、、HAsク
ラッド層、17はn型GaAs電極jA1をそれぞれ示
す。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 2 n型ARo41Gao5sAs l¥27う゛、ド
層3 : n ’;!A1o、:+Gao、tAs I
Cη゛イド7I4 n型Aio4+Gao、s、Asフ
ラー、F層5 ’ A11o、oaGao9zAs ;
t+ト! 層6°ρ’i’Afo4+Gao59As 
フラ・lF層7 : n %’GaAs4 第1図 (a) 第2図 14 ρ−Ai’o4+Gao5sAsフラ°・ド・着
15  Affio、oaGao 9zAsj!+)1
 ノ1;15  n−AIto4+Gao、59As 
7う・・ト、?第3図 (a) (b) 第4図 手 続 補 正 書(自発)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 発光部となる主部と端面近傍の副部とから成り、前記主
    部が形成された部分の基板は前記副部が形成された部分
    の基板より低く、前記主部部分と前記副部部分との境界
    において前記基板は段差を有し、その段差は(111)
    B面でなり、第一導電型の第一半導体層、第一導電型の
    第二半導体層、第一導電型の第三半導体層、活性層およ
    び第二導電型の第四半導体層が前記基板上に順次に形成
    してあり、前記第二半導体層の屈折率は前記第一、三及
    び四半導体層の屈折率より大きく、前記主部の前記活性
    層と前記副部の前記第二半導体層とは高さ方向の位置が
    一致していることを特徴とする半導体レーザ装置。
JP17946386A 1986-07-29 1986-07-29 半導体レ−ザ装置 Pending JPS6334992A (ja)

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Cited By (6)

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