JPS6348888A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6348888A JPS6348888A JP61194221A JP19422186A JPS6348888A JP S6348888 A JPS6348888 A JP S6348888A JP 61194221 A JP61194221 A JP 61194221A JP 19422186 A JP19422186 A JP 19422186A JP S6348888 A JPS6348888 A JP S6348888A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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- Optics & Photonics (AREA)
- 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〕
この発明は、短波長化が可能で、高出力動作が可能な半
導体レーザ装置に関するものである。
導体レーザ装置に関するものである。
従来、半導体レーザ装置を高出力化するための方法とし
て、レーザ光が出射する共振器端面近傍の実効的なバン
ドギャップを内部領域より大きくした、いわゆる窓構造
を形成することが知られている。例えば、第２図（ａ）
、（ｂ）はＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ、ＱＥ
−１５（１９７９）Ｐ、７７５〜７８１に示されたＺｎ
拡散を利用した窓構造を有する半導体レーザ装置の斜視
図および断面図である。これらの図において、８はｎ側
電極、９はＰ側電極。
て、レーザ光が出射する共振器端面近傍の実効的なバン
ドギャップを内部領域より大きくした、いわゆる窓構造
を形成することが知られている。例えば、第２図（ａ）
、（ｂ）はＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ、ＱＥ
−１５（１９７９）Ｐ、７７５〜７８１に示されたＺｎ
拡散を利用した窓構造を有する半導体レーザ装置の斜視
図および断面図である。これらの図において、８はｎ側
電極、９はＰ側電極。
１３はｎ形ＧａＡｓからなる基板、１４はｎ形Ａｌｏ３
Ｇａｏ７Ａ ｓからなるクラッド層、１５はｎ形Ａ Ｉ
Ｏ，Ｑ６Ｇ ａ ｏ、ｑａＡ ｓからなる活性層、１
６はｎ形ＡＪ１０．３ Ｇ ａｏ７Ａ ｓからなるクラ
ッド層、１７は５ｉＯｚからなる絶縁膜、１８゜１９は
ｐ形拡散領域である。
Ｇａｏ７Ａ ｓからなるクラッド層、１５はｎ形Ａ Ｉ
Ｏ，Ｑ６Ｇ ａ ｏ、ｑａＡ ｓからなる活性層、１
６はｎ形ＡＪ１０．３ Ｇ ａｏ７Ａ ｓからなるクラ
ッド層、１７は５ｉＯｚからなる絶縁膜、１８゜１９は
ｐ形拡散領域である。
次に、製造工程について説明する。
まず、基板１３上に順次クラッド層１４．活性層１５．
クラッド層１６を成長させた後、絶縁膜１７を形成する
０次に、共振器端面近傍を残してストライプ状に絶縁膜
１７を除去し、その上から活性層１５まで選択的にＺｎ
を拡散することによりｐ形拡散領域１８．１９を形成す
る。その結果、活性層１５は共振器端面近傍ではｎ形、
内部ではｐ形、とそれぞれ異なる導電形になる。
クラッド層１６を成長させた後、絶縁膜１７を形成する
０次に、共振器端面近傍を残してストライプ状に絶縁膜
１７を除去し、その上から活性層１５まで選択的にＺｎ
を拡散することによりｐ形拡散領域１８．１９を形成す
る。その結果、活性層１５は共振器端面近傍ではｎ形、
内部ではｐ形、とそれぞれ異なる導電形になる。
次に、動作について説明する。
この構造においては、活性層１５中のｐ形拡散領域１９
のバンドギャップはバンドシュリンケージ効果により、
アンドープやｎ形の場合より小さくなる。この結果、レ
ーザ動作時においては、共振器端面近傍のｎ形の活性領
域はｐ形の活性領域で生じた光に対しては透明となり、
レーザ破壊の原因となる共振器端面での界面準位による
吸収が減少し、高出力動作が可能となる。
のバンドギャップはバンドシュリンケージ効果により、
アンドープやｎ形の場合より小さくなる。この結果、レ
ーザ動作時においては、共振器端面近傍のｎ形の活性領
域はｐ形の活性領域で生じた光に対しては透明となり、
レーザ破壊の原因となる共振器端面での界面準位による
吸収が減少し、高出力動作が可能となる。
上記のような従来の半導体レーザ装置では、活性層１５
の一部にＰ形となるような拡散をするため、発振波長が
長波長側にシフトする。一般にＡ文ＧａＡｓ系材料にお
いては、活性層中のＡ又組成比を増加することにより発
振波長の短波長化を実現しているが、この方法では結晶
性の悪化によるしきい値の増加が見られ、結晶のよい短
波長レーザの作製が困難になるという問題点があった。
の一部にＰ形となるような拡散をするため、発振波長が
長波長側にシフトする。一般にＡ文ＧａＡｓ系材料にお
いては、活性層中のＡ又組成比を増加することにより発
振波長の短波長化を実現しているが、この方法では結晶
性の悪化によるしきい値の増加が見られ、結晶のよい短
波長レーザの作製が困難になるという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、短波長化が可能で、高出力動作が可能な半導体レ
ーザ装置を得ることを目的とする。
ので、短波長化が可能で、高出力動作が可能な半導体レ
ーザ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は、その共振器端面近
傍の活性層の周辺に、この活性層よりもバンドギャップ
が広く、かつ基板よりも格子定数の小さい結晶層を基板
上より成長させたものである。
傍の活性層の周辺に、この活性層よりもバンドギャップ
が広く、かつ基板よりも格子定数の小さい結晶層を基板
上より成長させたものである。
この発明においては、共振器端面近傍の活性層の周辺の
領域に格子定数の差に起因するストレスがかかり、この
領域のバンドギャップが広がる。
領域に格子定数の差に起因するストレスがかかり、この
領域のバンドギャップが広がる。
第１図（ａ）はこの発明の半導体レーザ装器の一実施例
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩｂ−Ｉ
ｂ線における断面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ） （
７）Ｉ Ｃ−Ｉ Ｃ線における断面図である。これらの
図において、第２図（ａ）。
を示す平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＩｂ−Ｉ
ｂ線における断面図、第１図（ｃ）は第１図（ａ） （
７）Ｉ Ｃ−Ｉ Ｃ線における断面図である。これらの
図において、第２図（ａ）。
（ｂ）と同一符号は同一部分を示し、１はＰ形ＧａＡｓ
からなる基板、２はｐ形ＡｆＬｙＧａ１−ｙＡｓからな
るクラッド層、３はｎ形ＧａＡｓからなる電流ブロック
層、４はＰ形ＡＪｌｙＧａ＋−ｙＡｓからなるクラッド
層、５はＡＭ、Ｇａト、Ａｓからなる活性層、６はｎ形
Ａ文ｙＧａトｙＡｓからなるクラッド層、７はｎ形Ｇａ
Ａｓからなるコンタクト層、１０は前記電流ブロック層
３中に形成したその断面が逆台形のストライブ状溝、１
１．１２はそれぞれｎ形Ｇ ａｏ４４Ｉ ｎｏ５６Ｐ、
ｐ形Ｇａ０４ａＩ ｎｏ５６Ｆからなる結晶層で、それ
ぞれのバンドギャップは活性層５よりも大きく、また、
格子定数は基板１よりも小さくなっている。
からなる基板、２はｐ形ＡｆＬｙＧａ１−ｙＡｓからな
るクラッド層、３はｎ形ＧａＡｓからなる電流ブロック
層、４はＰ形ＡＪｌｙＧａ＋−ｙＡｓからなるクラッド
層、５はＡＭ、Ｇａト、Ａｓからなる活性層、６はｎ形
Ａ文ｙＧａトｙＡｓからなるクラッド層、７はｎ形Ｇａ
Ａｓからなるコンタクト層、１０は前記電流ブロック層
３中に形成したその断面が逆台形のストライブ状溝、１
１．１２はそれぞれｎ形Ｇ ａｏ４４Ｉ ｎｏ５６Ｐ、
ｐ形Ｇａ０４ａＩ ｎｏ５６Ｆからなる結晶層で、それ
ぞれのバンドギャップは活性層５よりも大きく、また、
格子定数は基板１よりも小さくなっている。
次に、その製造工程について説明する。
まず、基板１上にクラッド層２．電流ブロック層３を成
長させた後、ストライブ状溝１０を形成する。次に、ス
トライブ状溝１０が形成された電流ブロック層３上にク
ラッド層４．活性層５．クラッド層６．コンタクト層７
を順次成長させて、第１図（ｂ）に示す構造を得る。こ
こで、この成長法として、例えばＭＯ−ＣＶＤ法を用い
ることによりストライブ状溝１ｏの形状に沿っての成長
が可能であり、さらに、ストライブ状溝１０内において
は、一定の膜厚で平たんな活性層５の形成が可能となる
。
長させた後、ストライブ状溝１０を形成する。次に、ス
トライブ状溝１０が形成された電流ブロック層３上にク
ラッド層４．活性層５．クラッド層６．コンタクト層７
を順次成長させて、第１図（ｂ）に示す構造を得る。こ
こで、この成長法として、例えばＭＯ−ＣＶＤ法を用い
ることによりストライブ状溝１ｏの形状に沿っての成長
が可能であり、さらに、ストライブ状溝１０内において
は、一定の膜厚で平たんな活性層５の形成が可能となる
。
次に、共振器端面近傍をｆ：ｆＳ１図（Ｃ）に示す構造
とするために、まず、５ｉ０２からなる膜（図示せず）
を共振器端面近傍を除いた部分に形成し、その上のスト
ライブ状溝１ｏに対応する位２にフォトレジスト（図示
せず）を形成した後、例えばＭ、酸と過酸化水素水の混
合液等によりエツチングを行って、コンタクト層７．ク
ラッド層６．活性層５．クラッド層４．電流ブロック層
３．クラッド層２を除去する。次に、フォトレジストを
除去し、活性層５の上約０．２ｐｍ程度までのエツチン
グを行ってクラッド層６の一部を除去し、その上に結晶
層１１．１２を順次成長させる。その際、この結晶層１
ｉ、１２は基板］を構成するＧａＡｓよりも格子定数が
約０．５％程度小さいため、ＬＰＥ法による成長は困難
であり、ＭＯ−ＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いる。そして結
晶層１１．１２の成長後、５ｉ０２からなる膜の除去を
行い共振器端面近傍を除いた部分のコンタクト層７を露
出させた後、ｎ側電極８およびｐ側電極９を形成する。
とするために、まず、５ｉ０２からなる膜（図示せず）
を共振器端面近傍を除いた部分に形成し、その上のスト
ライブ状溝１ｏに対応する位２にフォトレジスト（図示
せず）を形成した後、例えばＭ、酸と過酸化水素水の混
合液等によりエツチングを行って、コンタクト層７．ク
ラッド層６．活性層５．クラッド層４．電流ブロック層
３．クラッド層２を除去する。次に、フォトレジストを
除去し、活性層５の上約０．２ｐｍ程度までのエツチン
グを行ってクラッド層６の一部を除去し、その上に結晶
層１１．１２を順次成長させる。その際、この結晶層１
ｉ、１２は基板］を構成するＧａＡｓよりも格子定数が
約０．５％程度小さいため、ＬＰＥ法による成長は困難
であり、ＭＯ−ＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いる。そして結
晶層１１．１２の成長後、５ｉ０２からなる膜の除去を
行い共振器端面近傍を除いた部分のコンタクト層７を露
出させた後、ｎ側電極８およびｐ側電極９を形成する。
浅井氏らがＪ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ ｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐ ｈｉｓｉｃｓ５４ （１９８３）Ｐ、２０
５２〜２０５６で示したデータによると、基板上に格子
定数が約０．３タロずれたＧａＩ ｎＰを０．５ＪＬｍ
成長させた特約４Ｋｂａｒのストレスがかかることが報
告されており、この場合、バンドギャップは約４０ｍｅ
Ｖ程度広がる。
ｅｄ Ｐ ｈｉｓｉｃｓ５４ （１９８３）Ｐ、２０
５２〜２０５６で示したデータによると、基板上に格子
定数が約０．３タロずれたＧａＩ ｎＰを０．５ＪＬｍ
成長させた特約４Ｋｂａｒのストレスがかかることが報
告されており、この場合、バンドギャップは約４０ｍｅ
Ｖ程度広がる。
次に、動作について説明する。
ｎ側電極８に負、ｐ側電極９に正の電圧をかけると、電
流ブロック層３および共振器端面近傍は電流が流れず素
子内部の開口部のみに電流が流れ、活性層５のこの上に
位置する部分が活性領域となる。共振器端面近傍におい
ては、この活性領域が格子定数の小さい結晶によって囲
まれているため、第１図（Ｃ）に示した矢印方向に格子
ひずみによるストレスがかかり、活性領域のバンドギャ
ップが広がる。すなわち、レーザ動作時においては共振
器端面近傍の活性領域がレーザ光に対して透明となるた
め、この領域での光吸収が減少し高出力化が可能となる
。
流ブロック層３および共振器端面近傍は電流が流れず素
子内部の開口部のみに電流が流れ、活性層５のこの上に
位置する部分が活性領域となる。共振器端面近傍におい
ては、この活性領域が格子定数の小さい結晶によって囲
まれているため、第１図（Ｃ）に示した矢印方向に格子
ひずみによるストレスがかかり、活性領域のバンドギャ
ップが広がる。すなわち、レーザ動作時においては共振
器端面近傍の活性領域がレーザ光に対して透明となるた
め、この領域での光吸収が減少し高出力化が可能となる
。
なお、上記実施例では、レーザ構造としてＳＢＡレーザ
によるものを示したが、どのような構造のレーザ構造に
も応用することが可能である。
によるものを示したが、どのような構造のレーザ構造に
も応用することが可能である。
また、他の材料、例えばＡｕＧａ１ｎＰ、ＩｎＧ ａＡ
ｓ Ｐによって構成される半導体レーザ装置に応用す
ることも可能であり、ＧａＩｎＰの代りにＡｆｌＧａＩ
ｎＰ、Ｉ ｎＧａＰを用いてもよい。
ｓ Ｐによって構成される半導体レーザ装置に応用す
ることも可能であり、ＧａＩｎＰの代りにＡｆｌＧａＩ
ｎＰ、Ｉ ｎＧａＰを用いてもよい。
この発明は以上説明したとおり、共振器端面近傍の活性
層の周辺の領域にストレスをかけてバンドギャップを拡
げるので、この領域での吸収がなくなり、その発振波長
を長波長側にシフトさせることなく、高出力化を行える
という効果がある。
層の周辺の領域にストレスをかけてバンドギャップを拡
げるので、この領域での吸収がなくなり、その発振波長
を長波長側にシフトさせることなく、高出力化を行える
という効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す
図、第２図は従来の半導体レーザ装置を示す図である。 図において、１は基板、２，４．６はクラッド層、３は
電流ブロック層、５は活性層、７はコンタクト層、８は
ｎ側電極、９はｐＨＩＩｌ電極、１０はストライブ状溝
、１１．１２は結晶層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第２図 手続補正書（自発） 昭和 ６２年１０月６ 日 １、事件の表示 特願昭８１−１９４２２１号２、
発明の名称 半導体レーザ装置３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名 称 （６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５
、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 （１） 明細書第３頁１８行の「結晶のよい」を、「
結晶性のよい」と補正する。 （２） 同じ＜第６頁１５行の「フォトレジスト」を
、「フォトレジスト」と補正する。 （３） 同じく第８頁１３行のｒＩ ｎＧａＰＪを、
１− Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ Ｊと補正する。 （４）第１図（ａ）、（Ｃ）を別紙のように補正する。 以 上
図、第２図は従来の半導体レーザ装置を示す図である。 図において、１は基板、２，４．６はクラッド層、３は
電流ブロック層、５は活性層、７はコンタクト層、８は
ｎ側電極、９はｐＨＩＩｌ電極、１０はストライブ状溝
、１１．１２は結晶層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第２図 手続補正書（自発） 昭和 ６２年１０月６ 日 １、事件の表示 特願昭８１−１９４２２１号２、
発明の名称 半導体レーザ装置３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名 称 （６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５
、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 （１） 明細書第３頁１８行の「結晶のよい」を、「
結晶性のよい」と補正する。 （２） 同じ＜第６頁１５行の「フォトレジスト」を
、「フォトレジスト」と補正する。 （３） 同じく第８頁１３行のｒＩ ｎＧａＰＪを、
１− Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ Ｊと補正する。 （４）第１図（ａ）、（Ｃ）を別紙のように補正する。 以 上
Claims (1)
- 基板上に活性層とこれを挟むクラッド層とを含む半導体
層が形成された半導体レーザ装置において、その共振器
端面近傍の前記活性層の周辺に、この活性層よりもバン
ドギャップが広く、かつ前記基板よりも格子定数の小さ
い結晶層を前記基板上より成長させたことを特徴とする
半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61194221A JPS6348888A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 半導体レ−ザ装置 |
| US07/065,776 US4769821A (en) | 1986-08-19 | 1987-06-24 | High power semiconductor laser by means of lattice mismatch stress |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61194221A JPS6348888A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348888A true JPS6348888A (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=16320969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61194221A Pending JPS6348888A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4769821A (ja) |
| JP (1) | JPS6348888A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04103184A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-04-06 | Toshiba Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63198320A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Mitsubishi Electric Corp | 結晶成長方法 |
| JPH0671121B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1994-09-07 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JPH07101768B2 (ja) * | 1988-11-09 | 1995-11-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| DE3916964A1 (de) * | 1989-05-24 | 1990-11-29 | Siemens Ag | Halbleiterlaseranordnung mit ladungstraegerextraktion im spiegelbereich |
| US5048036A (en) * | 1989-09-18 | 1991-09-10 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Heterostructure laser with lattice mismatch |
| US4984242A (en) * | 1989-09-18 | 1991-01-08 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | GaAs/AlGaAs heterostructure laser containing indium |
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