JPS641075B2 - - Google Patents
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- JPS641075B2 JPS641075B2 JP57178757A JP17875782A JPS641075B2 JP S641075 B2 JPS641075 B2 JP S641075B2 JP 57178757 A JP57178757 A JP 57178757A JP 17875782 A JP17875782 A JP 17875782A JP S641075 B2 JPS641075 B2 JP S641075B2
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- layer
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- stripe
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体層を用いた、光論理回路の
主要構成要素である光双安定素子に関する。
主要構成要素である光双安定素子に関する。
光論理回路は、従来の電子論理回路よりも高速
の動作が可能になる新しい論理回路として期待さ
れ、基礎的な検討がはじめられている。光論理回
路の主要な構成要素のひとつに、光双安定素子が
あり、種々の構成が考えられているが、半導体材
料を用いるものが、その高速性を最も良く生かせ
るものとして注目されている。その中に、二重ヘ
テロ（DH）構造の半導体レーザの電流注入部
が、その共振器軸方向に途切れ途切れになるよう
にして、この方向に不均一な電流分布を形成し、
注入電流が小さい部分での過飽和吸収効果により
光双安定動作を実現したものがある。これについ
ては、河口氏によりエレクトロニクスレターズ
（Electronics Letters）誌、第17巻167頁から168
頁に報告された論文に詳しい。この構造の素子に
より光双安定動作が実現されたが、この素子は電
流注入の幅を限定して横モードを制御するいわゆ
ゆるプレーナ型の構造のために、横モードが不安
定であるばかりでなく、発振しきい値が高く、室
温での動作が困難であり、実用的な素子とは言い
難い。
の動作が可能になる新しい論理回路として期待さ
れ、基礎的な検討がはじめられている。光論理回
路の主要な構成要素のひとつに、光双安定素子が
あり、種々の構成が考えられているが、半導体材
料を用いるものが、その高速性を最も良く生かせ
るものとして注目されている。その中に、二重ヘ
テロ（DH）構造の半導体レーザの電流注入部
が、その共振器軸方向に途切れ途切れになるよう
にして、この方向に不均一な電流分布を形成し、
注入電流が小さい部分での過飽和吸収効果により
光双安定動作を実現したものがある。これについ
ては、河口氏によりエレクトロニクスレターズ
（Electronics Letters）誌、第17巻167頁から168
頁に報告された論文に詳しい。この構造の素子に
より光双安定動作が実現されたが、この素子は電
流注入の幅を限定して横モードを制御するいわゆ
ゆるプレーナ型の構造のために、横モードが不安
定であるばかりでなく、発振しきい値が高く、室
温での動作が困難であり、実用的な素子とは言い
難い。
この発明の目的は、室温での低電流動作が可能
な光双安定素子を提供することにある。
な光双安定素子を提供することにある。
この発明によれば、活性層にまで達する２本の
ほぼ平行な溝で形成した活性層を含むメサストラ
イプを少なくとも前記メサストライプの上部の半
導体層とは異なる導電型の半導体層を含む半導体
層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
において、前記２本の溝の幅が共振器内の少なく
とも一部分で狭くなつており、その狭くなつた部
分で前記メサストライプの上部が部分的に前記異
なる導電型の半導体層でおおわれていることを特
徴とする光双安定素子が得られる。
ほぼ平行な溝で形成した活性層を含むメサストラ
イプを少なくとも前記メサストライプの上部の半
導体層とは異なる導電型の半導体層を含む半導体
層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
において、前記２本の溝の幅が共振器内の少なく
とも一部分で狭くなつており、その狭くなつた部
分で前記メサストライプの上部が部分的に前記異
なる導電型の半導体層でおおわれていることを特
徴とする光双安定素子が得られる。
以下図面を参照してこの発明を詳しく説明す
る。第１図はこの発明の第１の実施例の活性層の
形状を示する平面断面図、第２図は第１図のＡ−
A′，Ｂ−B′断面の断面図をそれぞれあらわす。
この実施例は、プレーナ型の埋め込みヘテロ構造
の、活性層を含むメサストライプを形成する２本
の溝のメサストライプとは反対側の側面が部分的
に狭くなつている形状にしたものである。プレー
ナ型の埋め込みヘテロ構造半導体レーザは、活性
層を含むメサストライプをｐおよびｎ型半導体層
で埋め込んだもので、これについては北村らによ
り出願中の発明、特願昭56−166666号明細書に詳
しい。この実施例は以下のようにして製作され
る。まず通常の液相成長法により、ｎ−InPの板
１０上に、ｎ−InPのバツフア層１１、ノンドー
プのInGaAsPの活性層１２、ｐ−InPのクラツド
層１３を形成したDH基板に、フオトレジスト塗
布し、通常のフオトリソグラフイーＣエツチング
により、第１図に示した形状のウエハーを製作す
る。続いて、このウエハーを成長炉に入れて２回
目の結晶成長を行なう。まず、ｐ−InPの第１の
電流阻止層１４、ｎ−InPの第２の電流阻止層１
５を形成し、続いてｐ−InPの埋め込み層１６、
ｐ−InGaAsPのキヤツプ層１７を形成する。第
１図に示したように、活性層を含むメサストライ
プ２０を形成するための２本の溝２１は、メサス
トライプ２０の側で直線、メサストライプ２０か
ら離れた側ではとびとびに出たりひつこんだりし
て、幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂを有し
ている。２回目の結晶成長において、メサストラ
イプ２０を形成する溝２１の幅の広い部分２０ａ
では、第２図ａに示したようにして、第１、第２
の電流阻止層１４，１５はメサストライプ２０の
上には成長しない。一方、溝２１の幅の狭い部分
２０ｂでは、溝２１内を第１の電流阻止層１４が
埋めてしまうために、第２の電流阻止層１５を成
長する直前のメサストライプ２０附近の形状が平
坦になつてしまうので、第２の電流阻止層１５は
メサストライプ２０の上部で途切れることがなく
全体をおおつてしまう。このような結晶成長の様
子については前出の特願昭56−166666号明細書に
詳しい。
る。第１図はこの発明の第１の実施例の活性層の
形状を示する平面断面図、第２図は第１図のＡ−
A′，Ｂ−B′断面の断面図をそれぞれあらわす。
この実施例は、プレーナ型の埋め込みヘテロ構造
の、活性層を含むメサストライプを形成する２本
の溝のメサストライプとは反対側の側面が部分的
に狭くなつている形状にしたものである。プレー
ナ型の埋め込みヘテロ構造半導体レーザは、活性
層を含むメサストライプをｐおよびｎ型半導体層
で埋め込んだもので、これについては北村らによ
り出願中の発明、特願昭56−166666号明細書に詳
しい。この実施例は以下のようにして製作され
る。まず通常の液相成長法により、ｎ−InPの板
１０上に、ｎ−InPのバツフア層１１、ノンドー
プのInGaAsPの活性層１２、ｐ−InPのクラツド
層１３を形成したDH基板に、フオトレジスト塗
布し、通常のフオトリソグラフイーＣエツチング
により、第１図に示した形状のウエハーを製作す
る。続いて、このウエハーを成長炉に入れて２回
目の結晶成長を行なう。まず、ｐ−InPの第１の
電流阻止層１４、ｎ−InPの第２の電流阻止層１
５を形成し、続いてｐ−InPの埋め込み層１６、
ｐ−InGaAsPのキヤツプ層１７を形成する。第
１図に示したように、活性層を含むメサストライ
プ２０を形成するための２本の溝２１は、メサス
トライプ２０の側で直線、メサストライプ２０か
ら離れた側ではとびとびに出たりひつこんだりし
て、幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂを有し
ている。２回目の結晶成長において、メサストラ
イプ２０を形成する溝２１の幅の広い部分２０ａ
では、第２図ａに示したようにして、第１、第２
の電流阻止層１４，１５はメサストライプ２０の
上には成長しない。一方、溝２１の幅の狭い部分
２０ｂでは、溝２１内を第１の電流阻止層１４が
埋めてしまうために、第２の電流阻止層１５を成
長する直前のメサストライプ２０附近の形状が平
坦になつてしまうので、第２の電流阻止層１５は
メサストライプ２０の上部で途切れることがなく
全体をおおつてしまう。このような結晶成長の様
子については前出の特願昭56−166666号明細書に
詳しい。
結晶成長終了後、キヤツプ層１７の表面にAu
−Znのｐ側電極３１を、基板１０の表面にAu−
Ge−Niのｎ側電極３２を蒸着により形成しアロ
イしてウエハーの製作を終了する。このウエハー
を通常のへき開法でメサストライプ２０に直角に
共振器面を形成し素子が製作される。この素子の
ｐ側電極３１を正に、ｎ側電極３２を負にバイア
スすると、この素子は電流入力あるいは光入力に
対して安定な２準位を持つ光双安定素子として働
く。それは次の理由による。すなわち、溝幅の広
い部分２０ａでは、従来の埋め込みレーザと同様
に、活性層１２に電流が注入されるのに対して、
溝幅の狭い部分２０ｂでは、ｎ−InPの第２の電
流阻止層１５がメサストライプ２０の上部も含め
て全面にわたつて形成されているので、活性層１
２に電流が注入されることはない。そのため、共
振器軸方向に不均一な電流注入がされることにな
り、共振器中に可飽和吸収部分と利得部分が形成
され、光双安定動作が実現される。この素子は従
来の光双安定素子と異なり、活性層が半導体層中
に埋め込まれたいわゆる埋め込み構造を有してい
るので、室温で容易に低い動作電流で働かせるこ
とができる。この実施例では発振しきい値が約40
ｍＡであり、100ｍＡ以下の低電流動作が可能で
あつた。
−Znのｐ側電極３１を、基板１０の表面にAu−
Ge−Niのｎ側電極３２を蒸着により形成しアロ
イしてウエハーの製作を終了する。このウエハー
を通常のへき開法でメサストライプ２０に直角に
共振器面を形成し素子が製作される。この素子の
ｐ側電極３１を正に、ｎ側電極３２を負にバイア
スすると、この素子は電流入力あるいは光入力に
対して安定な２準位を持つ光双安定素子として働
く。それは次の理由による。すなわち、溝幅の広
い部分２０ａでは、従来の埋め込みレーザと同様
に、活性層１２に電流が注入されるのに対して、
溝幅の狭い部分２０ｂでは、ｎ−InPの第２の電
流阻止層１５がメサストライプ２０の上部も含め
て全面にわたつて形成されているので、活性層１
２に電流が注入されることはない。そのため、共
振器軸方向に不均一な電流注入がされることにな
り、共振器中に可飽和吸収部分と利得部分が形成
され、光双安定動作が実現される。この素子は従
来の光双安定素子と異なり、活性層が半導体層中
に埋め込まれたいわゆる埋め込み構造を有してい
るので、室温で容易に低い動作電流で働かせるこ
とができる。この実施例では発振しきい値が約40
ｍＡであり、100ｍＡ以下の低電流動作が可能で
あつた。
以上説明したように、この発明では、メサスト
ライプ上及びその周辺の溝中の結晶成長の様子の
考察にもとづき、プレーナ形埋め込み半導体レー
ザの溝形状をメサストライプの反対側の側面が部
分的に出たり入つたりしている形状にして、溝幅
の狭い部分のメサストライプの上に、異なる導電
型の半導体層を積層させることにより、不均一電
流分布を実現し、光双安定素子を得ている。この
実施例の素子の寸法は、メサストライプ２０の幅
が2.5μｍ、溝幅の広い部分２０ａの幅が7μｍ、狭
い部分２０ｂの幅が3μｍ、溝幅の広い部分２０
ａの長さが40μｍ、狭い部分２０ｂの長さが10μ
ｍである。結晶成長の様子は成長方法や成長条件
等により大幅に変わるので、それらとともに適切
な寸法を採用すべきことは言うまでもない。ま
た、この実施例では溝幅の広い部分２０ａと狭い
部分２０ｂの長さの比を４：１にとつたがこの値
に限定されるものではない。
ライプ上及びその周辺の溝中の結晶成長の様子の
考察にもとづき、プレーナ形埋め込み半導体レー
ザの溝形状をメサストライプの反対側の側面が部
分的に出たり入つたりしている形状にして、溝幅
の狭い部分のメサストライプの上に、異なる導電
型の半導体層を積層させることにより、不均一電
流分布を実現し、光双安定素子を得ている。この
実施例の素子の寸法は、メサストライプ２０の幅
が2.5μｍ、溝幅の広い部分２０ａの幅が7μｍ、狭
い部分２０ｂの幅が3μｍ、溝幅の広い部分２０
ａの長さが40μｍ、狭い部分２０ｂの長さが10μ
ｍである。結晶成長の様子は成長方法や成長条件
等により大幅に変わるので、それらとともに適切
な寸法を採用すべきことは言うまでもない。ま
た、この実施例では溝幅の広い部分２０ａと狭い
部分２０ｂの長さの比を４：１にとつたがこの値
に限定されるものではない。
第３図、第４図は、この発明の第２、第３の実
施例の溝形状を示すための平面図をあらわす。第
２の実施例は、溝幅の狭い部分２０ｂを素子の中
央部分に配置したものである。第３の実施例は、
溝幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂをそれぞ
れ一カ所づつで構成したものである。これらの実
施例においても、室温で低電流動作可能な光双安
定素子が得られた。以上の実施例において、半導
体材料はInP／InGaAsP系に限られずGaAs／
AlGaAs系等他のものであつても良い。また、凹
凸のある溝側面は図のように断続的である必要は
なく、なめらかに変化しているものであつても良
い。
施例の溝形状を示すための平面図をあらわす。第
２の実施例は、溝幅の狭い部分２０ｂを素子の中
央部分に配置したものである。第３の実施例は、
溝幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂをそれぞ
れ一カ所づつで構成したものである。これらの実
施例においても、室温で低電流動作可能な光双安
定素子が得られた。以上の実施例において、半導
体材料はInP／InGaAsP系に限られずGaAs／
AlGaAs系等他のものであつても良い。また、凹
凸のある溝側面は図のように断続的である必要は
なく、なめらかに変化しているものであつても良
い。
第１図はこの発明の第１の実施例の活性層を含
む面の平面図、第２図はその断面図、第３図、第
４図はこの発明の第２、第３の実施例の活性層を
含む面の平面図をそれぞれあらわす。 図において、１０……基板、１１……バツフア
層、１２……活性層、１３……クラツド層、１
４，１５……電流阻止層、１６……埋め込み層、
２０……メサストライプ、２１……溝、２０ａ…
…溝幅の広い部分、２０ｂ……同狭い部分をそれ
ぞれあらわす。
む面の平面図、第２図はその断面図、第３図、第
４図はこの発明の第２、第３の実施例の活性層を
含む面の平面図をそれぞれあらわす。 図において、１０……基板、１１……バツフア
層、１２……活性層、１３……クラツド層、１
４，１５……電流阻止層、１６……埋め込み層、
２０……メサストライプ、２１……溝、２０ａ…
…溝幅の広い部分、２０ｂ……同狭い部分をそれ
ぞれあらわす。
Claims (1)
- １ 活性層とその両面をはさむよりエネルギーギ
ヤツプが大きく屈折率の小さな互いに異なる導電
型の第１、第２の半導体層を前記活性層に達する
ほぼ平行な２本の溝で形成した一定幅のメサスト
ライプを少なくとも前記メサストライプの上面の
前記半導体層と異なる導電型の第３の半導体層を
含む半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造半
導体レーザにおいて、前記２本の溝の幅が共振器
内の少なくとも一部分で狭くなつており、かつそ
の狭くなつた部分で前記ストライプの上部が部分
的に前記第３の半導体層でおおわれていることを
特徴とする光双安定素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178757A JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178757A JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967680A JPS5967680A (ja) | 1984-04-17 |
| JPS641075B2 true JPS641075B2 (ja) | 1989-01-10 |
Family
ID=16054062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178757A Granted JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967680A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632324B2 (ja) * | 1984-05-11 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 光双安定半導体レ−ザ |
| JPH07288361A (ja) * | 1994-04-18 | 1995-10-31 | Nec Kansai Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178757A patent/JPS5967680A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5967680A (ja) | 1984-04-17 |
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