KR20010007396A - Semiconductor laser - Google Patents

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KR20010007396A
KR20010007396A KR1020000032981A KR20000032981A KR20010007396A KR 20010007396 A KR20010007396 A KR 20010007396A KR 1020000032981 A KR1020000032981 A KR 1020000032981A KR 20000032981 A KR20000032981 A KR 20000032981A KR 20010007396 A KR20010007396 A KR 20010007396A
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resonator
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semiconductor laser
longitudinal direction
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KR1020000032981A
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도조쓰요시
오자와마사후미
우치다시로
히라타쇼지
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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

Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor laser using nitride based III-V compound semiconductor which can easily realize decrease of a driving voltage, stabilization in transverse mode, increase of a divergence angle of beams in the horizontal direction of a far field pattern, prevention of deterioration of laser characteristic which is to be caused by irregularity of the form of a resonator end surface, and improvement of noise characteristic. CONSTITUTION: In a GaN based semiconductor laser of a refractive index waveguide type in which SiO2 current constriction layers 11 absorbing no lights from a GaInN active layer 5 are formed on both sides of a ridge part 9 composed of an upper layer of a P-type AlGaN clad layer 7 and a P-type GaN contact layer 8, tapered regions 9a whose width decreases from the central part of the resonator lengthwise direction toward both ends of the resonator lengthwise direction are formed in both end parts of the ridge 9 in the resonator lengthwise direction. The central part of the ridge 9 in the resonator lengthwise direction is made a straight region 9b halving a constant width. The width W1 of both ends of the ridge 9 in the resonator lengthwise direction is made at most 3 μm. The width W2 of the central part of the ridge 9 in the resonator lengthwise direction is made at least 4 μm.

Description

반도체 레이저 {SEMICONDUCTOR LASER}Semiconductor Laser {SEMICONDUCTOR LASER}

본 발명은 반도체 레이저에 관한 것이며, 특히, 질화물계(窒化物系) III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a semiconductor laser. Specifically, It is related with the semiconductor laser using the nitride system group III-V compound semiconductor.

GaN으로 대표되는 질화물계 III-V족 화합물 반도체(이하, "GaN계 반도체"라고도 함)는 다른 III-V족 화합물 반도체와 비교하여 에너지 밴드 갭(energy band gap)을 크게 할 수 있기 때문에, 청색 내지 자외 영역의 단파장대에서 발진 가능한 반도체 레이저의 재료로서 유망하다. 특히, 이 GaN계 반도체를 사용한 반도체 레이저는 기존의 광학계를 사용하여 판독 및 기입이 행해지는 광디스크의 한계 파장으로 되어 있는 40nm 전후의 파장이 얻어지기 때문에, 고기록 밀도의 광디스크 장치의 광원으로서 크게 주목되고 있다.Nitride III-V compound semiconductors (hereinafter also referred to as "GaN-based semiconductors") represented by GaN can increase the energy band gap as compared with other III-V compound semiconductors. It is promising as a material of the semiconductor laser which can oscillate in the short wavelength band of the ultraviolet region. In particular, a semiconductor laser using this GaN-based semiconductor has a large attention as a light source of an optical disk device having a high recording density since a wavelength of about 40 nm, which is the limit wavelength of an optical disk on which reading and writing is performed using an existing optical system, is obtained. It is becoming.

도 1 및 도 2는 지금까지 실현되고 있는 종래의 GaN계 반도체 레이저의 일예를 나타냈다(예를 들면, Japanese Jounal of Physics Letters vol.36 p.L1568). 여기에서, 도 1은 사시도, 도 2는 평면도이다. 여기에 나타낸 종래의 GaN계 반도체 레이저는 굴절률 도파형(index-guided type)의 것이다.1 and 2 show an example of a conventional GaN semiconductor laser that has been realized so far (for example, Japanese Jounal of Physics Letters vol. 36 p.L1568). 1 is a perspective view and FIG. 2 is a top view. The conventional GaN-based semiconductor laser shown here is of an index-guided type.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, c면의 사파이어(Al2O3) 기판(101) 위에 언도프(undope)의 GaN 버퍼층(buffer layer)(102)을 통해, n형 GaN 콘택트층(103), n형 AlGaN 클래드층(cladding layer)(104), GaInN 활성층(105), p형 AlGaN 캡층(cap layer)(106), p형 AlGaN 클래드층(107) 및 p형 GaN 콘택트층(108)이 차례로 적층되어 있다.As shown in Figs. 1 and 2, in this conventional GaN semiconductor laser, an undoped GaN buffer layer 102 is formed on a c-sapphire (Al 2 O 3 ) substrate 101. N-type GaN contact layer 103, n-type AlGaN cladding layer 104, GaInN active layer 105, p-type AlGaN cap layer 106, p-type AlGaN cladding layer 107 And the p-type GaN contact layer 108 are sequentially stacked.

p형 AlGaN 클래드층(107)의 상층부 및 p형 GaN 콘택트층(108)은, 한 방향으로 연장되는 스트레이트 스트라이프형의 리지(ridge) 형상을 가진다. 부호 (109)는 이들 p형 AlGaN 클래드층(107)의 상층부 및 p형 GaN 콘택트층(108)에 의해 구성되는 리지부를 나타낸다. 이 리지부(109)는 공진기 길이 방향으로 균일한 폭(W)을 가진다. 그리고, 이 리지부(109)의 폭(리지폭이라고도 함)(W)은 리지부(109)의 저부(底部)에서의 폭을 가리킨다.The upper portion of the p-type AlGaN cladding layer 107 and the p-type GaN contact layer 108 have a straight stripe ridge shape extending in one direction. Reference numeral 109 denotes an upper portion of the p-type AlGaN cladding layer 107 and a ridge portion constituted by the p-type GaN contact layer 108. The ridge portion 109 has a uniform width W in the resonator length direction. The width W (also referred to as ridge width) W of the ridge portion 109 indicates the width at the bottom of the ridge portion 109.

n형 AlGaN 클래드층(104), GaInN 활성층(105), p형 AlGaN 캡층(106) 및 p형 AlGaN 클래드(107)의 하층부는, 한 방향으로 연장되는 소정의 메사(mesa) 형상을 가진다. 부호 (110)은 그 메사부를 나타낸다. 그리고, 도 2에서는, 이 메사부(110)에 대응하는 부분이 나타나고, 이에 인접하는 부분은 도시 생략되어 있다.The lower layers of the n-type AlGaN cladding layer 104, the GaInN active layer 105, the p-type AlGaN cap layer 106, and the p-type AlGaN cladding 107 have a predetermined mesa shape extending in one direction. Reference numeral 110 denotes the mesa portion. 2, the part corresponding to this mesa part 110 appears, and the part adjacent to this mesa part is abbreviate | omitted.

리지부(109)의 양측 부분에는, GaInN 활성층(105)으로부터의 광을 흡수하지 않는 SiO2전류 협착층(111)이 성막되고, 이에 따라 전류 협착 구조가 형성되어 있다. 이 SiO2전류 협착층(111)은 전극 간에서의 단락(短絡)을 방지하기 위해 메사부(110)의 측면에도 형성되어 있다. 또, 이와 같이 리지부(109)의 양측에 SiO2전류 협착층(111)이 성막됨으로써, 리지부(109)에 대응하는 부분의 굴절률이 높고, 그 양측 부분의 굴절률이 낮은 스텝형의 굴절률 분포가 접합과 평행 방향으로 부착되어 있다.On both sides of the ridge portion 109, a SiO 2 current confinement layer 111 which does not absorb light from the GaInN active layer 105 is formed, thereby forming a current confinement structure. The SiO 2 current confinement layer 111 is also formed on the side surface of the mesa portion 110 to prevent short circuit between the electrodes. In addition, since SiO 2 current confinement layers 111 are formed on both sides of the ridge portion 109 in this manner, a stepped refractive index distribution having a high refractive index of a portion corresponding to the ridge portion 109 and a low refractive index of both portions thereof is formed. Is attached in the direction parallel to the joint.

p형 GaN 콘택트층(108) 및 SiO2전류 협착층(111) 위에는, Ni/Pt/Au 전극과 같은 p측 전극(112)이 형성된다. 메사부(110)에 인접하는 n형 GaN 콘택트층(103) 위에는, Ti/Al 전극과 같은 n측 전극(113)이 형성되어 있다.On the p-type GaN contact layer 108 and the SiO 2 current confinement layer 111, a p-side electrode 112 such as a Ni / Pt / Au electrode is formed. On the n-type GaN contact layer 103 adjacent to the mesa portion 110, an n-side electrode 113 such as a Ti / Al electrode is formed.

또, 이 종래의 GaN계 반도체 레이저의 양 공진기 단면은, 사파이어 기판(101)을 그 위의 레이저 구조를 형성하는 GaN계 반도체층과 함께 벽개(劈開)(의사(疑似) 벽개)함으로써 형성된 의사 벽개면에 의해 구성되어 있다. 여기에서, 사파이어 기판을 사용한 GaN계 반도체 레이저에서는, 레이저 구조를 형성하는 GaN계 반도체층을 반응성 이온 에칭(RIE)법에 의해 에칭하고, 이 에칭에 의해 형성된 절단면(etched facets)을 공진기 단면으로 하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우, 사파이어 기판을 RIE법에 의해 에칭하는 것이 곤란하기 때문에, 공진기 단면으로부터 출사되는 레이저광의 일부가 사피이어 기판의 표면에서 반사되어, 원시야상(遠視野像)(FFP; far-field pattern)에 혼란이 발생한다. 그와 같은 GaN계 반도체 레이저를 광디스크 장치의 광원으로서 사용한 경우, 광학 픽업으로서의 성능은 저하된다. 이에 대하여, 의사 벽개면에 의해 공진기 단면이 구성된 이 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 공진기 단면으로부터 출사된 레이저광이 사파이어 기판 표면에서 반사되지 않아. 레이저광의 원시야상 형상이 양호하다.The cross section of both resonators of the conventional GaN semiconductor laser is a pseudo cleaved surface formed by cleaving the sapphire substrate 101 together with the GaN semiconductor layer forming the laser structure thereon. It consists of. Here, in a GaN semiconductor laser using a sapphire substrate, the GaN semiconductor layer forming the laser structure is etched by the reactive ion etching (RIE) method, and the etched facets formed by the etching are the resonator end faces. It is also possible. However, in this case, since it is difficult to etch the sapphire substrate by the RIE method, a part of the laser light emitted from the end face of the resonator is reflected on the surface of the sapphire substrate, and thus a far field (FFP; far-field) There is confusion in pattern. When such a GaN semiconductor laser is used as a light source of the optical disk device, the performance as an optical pickup is degraded. In contrast, in this conventional GaN-based semiconductor laser having a resonator cross section formed by a pseudo cleaved surface, laser light emitted from the resonator cross section is not reflected on the sapphire substrate surface. The far field image shape of the laser beam is good.

전술한 바와 같이 구성된 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지 내외의 실효 굴절률차(△n), 즉, 리지부(109)에 대응하는 부분과 그 양측 부분과의 실효 굴절률차(△n)에 의해, 접합과 평행 방향(수평 방향)의 광장(光場)(optical field)이 리지부(109)에 대응하는 부분에 가두어지는, 이른바 굴절률 도파(導波)(실굴절률 도파)가 실현되고 있다. 이에 따라, 이 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 낮은 임계값 전류 또한 비교적 안정된 수평 횡(橫)모드에서의 발진이 얻어지고 있다.In the conventional GaN-based semiconductor laser constructed as described above, the effective refractive index difference Δn inside and outside the ridge, that is, the effective refractive index difference Δn between the portion corresponding to the ridge portion 109 and the both sides thereof. A so-called refractive index waveguide (real refractive index waveguide) in which an optical field in the junction and parallel direction (horizontal direction) is confined to a portion corresponding to the ridge portion 109 is realized. Accordingly, in this conventional GaN-based semiconductor laser, oscillation in the horizontal transverse mode where the low threshold current is relatively stable is obtained.

그러나, 전술한 종래의 GaN계 반도체 레이저, 즉, 스트레이트 스트라이프형의 리지 구조를 가지는 GaN계 반도체 레이저에 있어서는, 다음과 같은 문제가 있었다.However, the above-described conventional GaN semiconductor laser, i.e., a GaN semiconductor laser having a straight stripe ridge structure, has the following problems.

즉, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 GaN계 반도체 레이저에 있어서, 공진기 단면으로부터 출사되는 레이저광의 횡모드는 공진기 단면에서의 리지폭의 영향을 강하게 받기 때문에, 횡모드를 안정적으로 유지하기 위해서는, 리지폭(W)을 3㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지폭(W)을 좁게 한 경우, p형 GaN 콘택트층(108)과 p측 전극(112)과의 콘택트 면적이 감소됨으로써, 전류 경로가 좁아지고 미분(微分) 저항이 높아지기 때문에 구동 전압이 상승한다. 또, 이 경우, GaInN 활성층(105)에서의 이득 영역의 폭이 감소되고, 도파 로스(loss)가 증가함으로써, 구동 전류의 상승도 일으킬지 모른다.That is, in the conventional GaN semiconductor laser shown in Figs. 1 and 2, since the lateral mode of the laser light emitted from the end face of the resonator is strongly influenced by the ridge width at the end face of the resonator, in order to maintain the lateral mode stably, It is preferable to make the ridge width W about 3 micrometers or less. However, in this conventional GaN-based semiconductor laser, when the ridge width W is narrowed, the contact area between the p-type GaN contact layer 108 and the p-side electrode 112 is reduced, whereby the current path is narrowed and differentiated. The driving voltage increases because the resistance is high. In this case, the width of the gain region in the GaInN active layer 105 is reduced, and the waveguide increases, which may cause an increase in the drive current.

이와 같이, 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 구동 전압의 상승을 억제하는 관점에서 리지폭(W)을 3㎛보다 그다지 좁게 할 수 없고, 그러므로, 고차(高次)의 수평 횡모드가 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 수평 횡모드에 고차 모드가 발생하면, 전류-광출력 특성에 비선형성(非線形性)(kink)이 나타나는 동시에, 레이저광의 출사각, 출사 방향이 변화되어, 레이저 특성은 악화된다. 특히, 전류-광출력 특성의 비선형성이 사용 광출력보다 낮은 곳에서 발생한 경우, 지터(jitter)가 극단적으로 악화되기 때문에, 그와 같은 반도체 레이저광을 광디스크 장치의 광원으로서 사용할 수 없게 된다.As described above, in the conventional GaN-based semiconductor laser, the ridge width W cannot be made narrower than 3 µm from the viewpoint of suppressing the increase in the driving voltage, so that a high-order horizontal transverse mode is likely to occur. There was a problem. When the higher-order mode occurs in the horizontal transverse mode, non-linearity in the current-light output characteristics is exhibited, and the emission angle and the emission direction of the laser light are changed, and the laser characteristics are deteriorated. In particular, when the non-linearity of the current-light output characteristic occurs at a lower position than the use light output, the jitter is extremely deteriorated, so that such semiconductor laser light cannot be used as a light source of the optical disk device.

또, GaN계 반도체 레이저를 광디스크 장치의 광원으로서 사용하는 경우, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)이 동일한 정도이면, 종래 사용되고 있는 AlGaAs계 반도체 레이저나 AlGaInP계 반도체 레이저 등과 비교하여, 조립 시에 엄격한 위치 정밀도가 요구된다. 그러므로, GaN계 반도체 레이저를 광디스크 장치의 광원에 사용하는 경우, 출사 단면에서의 빔경(徑)의 축소화를 도모하여, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)을, 예를 들면, 8°정도 이상으로 확대해 줄 필요가 있다. 이 이유로부터도, 리지폭(W)이 3㎛로서는 불충분하다.In the case of using a GaN semiconductor laser as a light source of an optical disk device, when the beam diffusion angle (θ //) in the horizontal direction of the far field image is about the same, it is compared with an AlGaAs semiconductor laser, an AlGaInP semiconductor laser, or the like which is conventionally used. In assembly, strict positioning accuracy is required. Therefore, when the GaN semiconductor laser is used as a light source of the optical disk device, the beam diameter at the emission cross section is reduced, and the beam diffusion angle θ // in the horizontal direction of the far field is, for example, It is necessary to enlarge it by more than 8 degrees. Also from this reason, the ridge width W is insufficient as 3 µm.

또한, 이 종래의 GaN계 반도체 레이저에 있어서는, 다음과 같은 이유에서, 리지폭(W)은 더욱 좁게 설정되는 것이 바람직하다.In this conventional GaN semiconductor laser, the ridge width W is preferably set narrower for the following reason.

즉, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 그 동작 시에 주입 캐리어에 의한 플라스마 효과에 의해 리지부(109)에 대응하는 부분의 굴절률이 저하되어, 리지 내외의 굴절률 분포에 변화가 생기고, 극단적인 경우, 수평 횡모드에 고차 모드가 발생하는 일이 있다. 이를 방지하고, 수평 횡모드를 보다 안정된 것으로 하기 위해서는, 리지 내외의 실효 굴절률차(△n)를, 플라스마 효과에 의한 굴절률의 저하분(2 ×10-3정도)보다 크게 할 필요가 있다.That is, in the conventional GaN-based semiconductor laser shown in Figs. 1 and 2, the refractive index of the portion corresponding to the ridge portion 109 is lowered due to the plasma effect of the injection carrier during the operation, and the refractive index distribution in and out of the ridge is reduced. A change occurs, and in extreme cases, a higher order mode may occur in the horizontal transverse mode. In order to prevent this and to make the horizontal transverse mode more stable, it is necessary to make the effective refractive index difference Δn inside and outside the ridge larger than the decrease of the refractive index (about 2x10 -3 ) by the plasma effect.

여기에서, 도 3에, 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 동일한 스트레이트 스트라이프형의 리지 구조를 가지는 GaN계 반도체 레이저에서의 기존 모드의 발진 조건을 나타냈다. 도 3에서, 횡축은 리지 내외의 실효 굴절률차(△n)를 나타내고, 종축은 리지폭(W)을 나타낸다. 또, 곡선(A)은 GaN의 굴절률(N) 2.504, 파장(λ) 400nm의 조건을 주어 구한 1차 모드의 컷오프(cutoff) 조건이며, 파선(B)은 캐리어의 플라스마 효과에 의한 굴절률의 저하분을 고려했을 때의 실효 굴절률차(△n)의 하한(△n = 2 ×10-3)을 나타낸다. 이 GaN계 반도체 레이저를 기본 모드로 발진시키기 위해서는, 통상, 도 3에서, 리지 내외의 실효 굴절률차(△n) 및 리지폭(W)을 곡선(A)의 하측 영역에 설정하면 되지만, 캐리어의 플라스마 효과를 고려했을 때의 기본 모드의 발진(發振) 조건은 곡선(A), 파선(B) 및 횡축으로 에워싸인 영역(도 3 중, 사선을 친 분)이 되고, 이 경우, 리지폭(W)은 2㎛ 이하로 설정할 필요가 있다.Here, FIG. 3 shows the oscillation conditions of the conventional mode in the GaN semiconductor laser having the same straight stripe ridge structure as shown in FIGS. 1 and 2. In FIG. 3, the horizontal axis represents the effective refractive index difference Δn in and out of the ridge, and the vertical axis represents the ridge width W. In FIG. Further, curve A is a cutoff condition of the first mode obtained by giving GaN refractive index (N) of 2.504 and wavelength (λ) of 400 nm, and broken line B shows a decrease in refractive index due to the plasma effect of the carrier. The lower limit (Δn = 2 × 10 −3 ) of the effective refractive index difference Δn when minutes are taken into account is shown. In order to oscillate the GaN semiconductor laser in the basic mode, the effective refractive index difference Δn and the ridge width W within and outside of the ridge may be generally set in the lower region of the curve A in FIG. 3. When the plasma effect is taken into consideration, the oscillation condition of the basic mode is a region surrounded by the curve (A), the broken line (B), and the abscissa (the diagonal line in Fig. 3), in which case, the ridge width It is necessary to set (W) to 2 micrometers or less.

또, 사파이어 기판 위에 제작되는 GaN계 반도체 레이저에서는, 사파이어 기판 자체에 벽개성이 없기 때문에, GaAs 기판과 같은 벽개가 용이한 기판 위에 제작되는 다른 종류의 반도체 레이저, 구체적으로는, GaAs 기판을 사용한 AlGaAs계 반도체 레이저나 AlGaInP계 반도체 레이저와 같이, 기계적인 가공에 의한 공진기 단면의 형성이 용이하지 않다. 그러므로, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 서로 대향하는 2개의 공진기 단면이, 리지부(109)의 연장 방향, 즉 공진기 길이 방향에 대하여 수직으로 되지 않는 일이 있다. 이와 같이, 공진기 단면이 공진기 길이 방향에 대하여 경사지면, 그 공진기 단면으로부터 출사되는 레이저광의 광축도 경사진다. 이것은 도 4에 나타낸 공진기 단면의 수평 방향의 경사와 레이저광의 출사 방향과의 관계에서 명백하다.In the GaN semiconductor laser fabricated on a sapphire substrate, since the sapphire substrate itself has no cleavage, another type of semiconductor laser fabricated on a cleavable substrate such as a GaAs substrate, specifically, an AlGaAs substrate using a GaAs substrate. Like the semiconductor laser and the AlGaInP semiconductor laser, it is not easy to form the end face of the resonator by mechanical processing. Therefore, in the conventional GaN semiconductor laser shown in Figs. 1 and 2, two resonator cross sections facing each other may not be perpendicular to the extending direction of the ridge portion 109, that is, the resonator length direction. Thus, when the resonator cross section is inclined with respect to the resonator longitudinal direction, the optical axis of the laser light emitted from the resonator cross section is also inclined. This is evident in the relationship between the horizontal inclination of the cross section of the resonator shown in Fig. 4 and the emission direction of the laser light.

공진기 단면의 경사는 전술한 바와 같이, 레이저광의 출사 방향을 변화시킬 뿐만 아니라, 단면 반사율의 감소, 슬로프(slope) 효율의 증대 또는 감소, 임계값 전류의 증대 등을 초래하여 레이저 특성에 심각한 영향을 준다. 그래서, 본 발명자는 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 동일한 스트레이트 스트라이프형 리지 구조를 가지는 GaN계 반도체 레이저에 있어서, 공진기 단면이 수평 방향으로 경사진 경우, 단면 반사율 및 임계값 전류가 어느 정도 변화하는가를 조사했다. 도 5 및 도 6에 그 결과를 나타냈다. 도 5는 공진기 단면의 수평 방향 경사와 단면 반사율과의 관계를 나타냈고, 도 6은 공진기 단면의 수평 방향의 경사와 임계값 전류의 상승분과의 관계를 나타냈다. 도 5 및 도 6에서, 곡선 A는 리지폭(W)을 4㎛로 한 경우, 곡선 B는 리지폭(W)을 3㎛로 한 경우, 곡선 C는 리지폭(W)을 2㎛로 한 경우의 결과를 나타냈다. 도 5 및 도 6으로부터, 공진기 단면의 경사가 커짐에 따라 단면 반사율이 저하되고, 임계값 전류가 상승하는 것을 알 수 있다.As described above, the inclination of the cross section of the resonator not only changes the emission direction of the laser light, but also decreases the cross-sectional reflectance, increases or decreases the slope efficiency, and increases the threshold current, thereby seriously affecting the laser characteristics. give. Thus, the inventors of the present invention have shown that the GaN-based semiconductor laser having the same straight stripe ridge structure as shown in Figs. 1 and 2 changes the cross-sectional reflectance and the threshold current when the cross section of the resonator is inclined in the horizontal direction. Investigated. 5 and 6 show the results. FIG. 5 shows the relationship between the horizontal slope of the resonator cross section and the cross-sectional reflectance, and FIG. 6 illustrates the relationship between the horizontal slope of the resonator cross section and the rise of the threshold current. 5 and 6, curve A shows a ridge width W of 4 占 퐉, curve B shows a ridge width W of 3 占 퐉, and curve C shows a ridge width W of 2 占 퐉. The result of the case was shown. 5 and 6 show that as the slope of the cross section of the resonator increases, the cross-sectional reflectance decreases and the threshold current rises.

이러한 현상은 웨이퍼 위의 서로 인접하는 영역에 형성되는 칩 간에 상이하기 때문에, 동일 로트 내에서의 반도체 레이저 특성의 불균일이 커져, 제조 수율을 저하시키는 요인으로 된다.Since these phenomena differ between chips formed in adjacent regions on the wafer, the nonuniformity of semiconductor laser characteristics in the same lot becomes large, which causes a factor of lowering the manufacturing yield.

여기에서, 도 5 및 도 6으로부터는, 리지폭(W)이 4㎛ →3㎛ →2㎛로 차츰 작아짐에 따라, 공진기 단면의 경사에 따른 단면 반사율의 저하 및 임계값 전류의 상승 정도가 저감되는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래의 리지 구조를 가지는 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지폭(W)을 좁게 할수록, 공진기 단면 형상(주로 그 경사)의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화가 방지되어, 제조 수율이 향상된다.5 and 6, as the ridge width W gradually decreases from 4 μm to 3 μm → 2 μm, the decrease in the cross-section reflectivity and the increase in the threshold current due to the inclination of the cross section of the resonator are reduced. It can be seen that. Therefore, in a GaN semiconductor laser having a conventional ridge structure, as the ridge width W is narrowed, deterioration of laser characteristics due to unevenness of the resonator cross-sectional shape (mainly its inclination) is prevented, and the production yield is improved.

또, 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 공진기 단면에서의 리지폭(W)이 넓어질수록, 귀환광에 의한 교란의 영향을 받기 쉽게 되기 때문에, 노이즈 특성을 향상하는 관점에서도 리지폭(W)은 좁게 하는 것이 바람직하다.In the conventional GaN semiconductor laser, as the ridge width W at the cross section of the resonator becomes wider, the ridge width W is more susceptible to disturbance caused by feedback light. It is desirable to narrow it.

그러나, 이미 설명한 바와 같이, 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는 구동 전압의 상승을 억제하는 관점에서 리지폭(W)의 하한은 3㎛ 정도로 제한된다. 그러므로, 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는 구동 전압을 상승시키지 않고, 공진기 단면 형성의 양부(良否)가 레이저 특성에 미치는 악영향의 저감을 도모하고, 또한, 노이즈 특성을 향상시키는 것이 매우 어려웠다.However, as described above, in the conventional GaN semiconductor laser, the lower limit of the ridge width W is limited to about 3 µm from the viewpoint of suppressing the increase in the driving voltage. Therefore, in the conventional GaN-based semiconductor laser, it was very difficult to reduce the adverse effect of both parts of the resonator cross section formation on the laser characteristics without increasing the driving voltage, and to improve the noise characteristics.

따라서, 본 발명의 목적은 구동 전압의 저감, 횡모드의 안정화, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각의 확대, 공진기 단면 형상의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화 방지 및 노이즈 특성의 향상을 용이하게 실현할 수 있는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저를 제공하는 것에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to easily realize reduction of driving voltage, stabilization of the lateral mode, expansion of the beam diffusion angle in the horizontal direction of the prismatic field image, prevention of deterioration of laser characteristics due to unevenness of the cross section of the resonator, and improvement of noise characteristics. It is providing the semiconductor laser using the nitride type III-V compound semiconductor which can be used.

도 1은 종래의 GaN계 반도체 레이저의 사시도.1 is a perspective view of a conventional GaN-based semiconductor laser.

도 2는 종래의 GaN계 반도체 레이저의 평면도.2 is a plan view of a conventional GaN-based semiconductor laser.

도 3은 GaN계 반도체 레이저에서의 기본 모드의 발진(發振) 조건을 나타낸 그래프.3 is a graph showing oscillation conditions in a basic mode in a GaN semiconductor laser.

도 4는 GaN계 반도체 레이저에서의 공진기(共振器) 단면(端面)의 경사와 레이저광의 출사 방향과의 관계를 나타낸 그래프.Fig. 4 is a graph showing the relationship between the inclination of the resonator end face of the GaN semiconductor laser and the emission direction of the laser light.

도 5는 GaN계 반도체 레이저에서의 공진기 단면의 경사와 단면 반사율과의 관계를 나타낸 그래프.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the inclination of the cross section of the resonator and the cross-sectional reflectance in a GaN semiconductor laser.

도 6은 GaN계 반도체 레이저에서의 공진기 단면의 경사와 임계값 전류의 상승분과의 관계를 나타낸 그래프.Fig. 6 is a graph showing the relationship between the inclination of the cross section of the resonator and the rise of the threshold current in the GaN semiconductor laser.

도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 사시도.Fig. 7 is a perspective view of a GaN semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 평면도.8 is a plan view of a GaN semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 평면도.9 is a plan view of a GaN semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1: 사파이어 기판, 2: GaN 버퍼층, 3: n형 GaN 콘택트층, 4: n형 AlGaN 클래드층, 5: GaInN 활성층, 6: p형 AlGaN형 캡층, 7: p형 AlGaN 클래드층, 8: p형 GaN 콘택트층, 9: 리지부, 9a: 테이퍼 영역, 9b, 9c: 스트레이트 영역, 10: SiO2전류 협착층, 11: p측 전극, 12: n측 전극.1: sapphire substrate, 2: GaN buffer layer, 3: n-type GaN contact layer, 4: n-type AlGaN cladding layer, 5: GaInN active layer, 6: p-type AlGaN-type cap layer, 7: p-type AlGaN cladding layer, 8: p Type GaN contact layer, 9: ridge portion, 9a: tapered region, 9b, 9c: straight region, 10: SiO 2 current confinement layer, 11: p-side electrode, 12: n-side electrode.

본 발명에 의하면, 제1 도전형의 제1 클래드층, 제1 클래드층 위의 활성층 및 활성층 위의 제2 도전형의 제2 클래드층을 포함하고, 제2 클래드층에 형성된 리지부의 양측에, 활성층으로부터의 광을 흡수하지 않는 재료로 이루어지는 전류 협착층이 형성되어 전류 협착 구조를 가지는 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에 있어서,According to the present invention, a first cladding layer of the first conductivity type, an active layer on the first cladding layer, and a second cladding layer of the second conductivity type on the active layer, are formed on both sides of the ridge portion formed in the second cladding layer. In the semiconductor laser using the nitride system III-V group compound semiconductor which has a current confinement structure in which the current confinement layer which consists of a material which does not absorb the light from an active layer is formed,

리지부는 공진기 길이 방향의 양단부에 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역을 가지는 반도체 레이저가 제공된다.The ridge portion is provided with a semiconductor laser having a tapered region whose width decreases in the direction toward the both ends of the resonator longitudinal direction from the center portion of the resonator longitudinal direction to both ends of the resonator longitudinal direction.

본 발명에서, 질화물계 III-V족 화합물 반도체는 Ga, Al, In, B 및 Tl로 이루어지는 군(群)에서 선택된 최소한 1종류의 III족 원소와, 최소한 N을 함유하고, 경우에 따라서는 As 또는 P를 함유하는 V족 원소로 이루어진다.In the present invention, the nitride III-V compound semiconductor contains at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In, B, and Tl, and at least N, and optionally As Or a group V element containing P.

본 발명에서, 전류 협착층의 재료로서는, 예를 들면, 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 유전체, AlGaN, GaInN, GaN 등의 질화물계 III-V족 화합물 반도체, ZnS 등의 II-VI족 화합물 반도체가 사용된다.In the present invention, examples of the material of the current blocking layer include dielectrics such as silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN), nitride III-V group semiconductors such as AlGaN, GaInN, GaN, and ZnS. Group II-VI compound semiconductors are used.

본 발명에서는, 구동 전압의 상승을 억제하면서, 횡모드를 안정적으로 유지하기 위해, 바람직하게는, 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭이 4㎛ 이상이며, 또한, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면(兩端面)에서의 폭이 3㎛ 이하이다. 특히, 출사되는 레이저광의 횡모드는 리지부의 공진기 길이 방향의 양단부에서의 폭(공진기 단면에서의 폭)의 영향을 크게 받기 때문에, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭에 대해서는, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상 3㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이하이다.In the present invention, in order to stably maintain the lateral mode while suppressing the increase of the driving voltage, the width at the center of the resonator longitudinal direction of the ridge portion is preferably 4 µm or more, and the resonator longitudinal direction of the ridge portion The width | variety in both end surfaces of is 3 micrometers or less. In particular, since the lateral mode of the emitted laser light is largely influenced by the width (width at the end face of the resonator) at both ends of the ridge resonator in the longitudinal direction, the width at both end faces of the ridge resonator in the longitudinal direction is further increased. Preferably they are 2 micrometers or more and 3 micrometers or less, More preferably, they are 2 micrometers or less.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 리지부가 공진기 길이 방향의 양단부에 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역을 가짐으로써, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭보다, 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭 쪽이 넓어진다. 그러므로, 횡모드를 안정적으로 유지하기 위해, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 좁게 설정한 경우라 해도, 그와는 독립적으로 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭을 넓게 설정할 수 있다. 이에 따라, 전극과의 콘택트 면적을 넓게 하여, 리지부에서의 저항 성분을 저감할 수 있으므로, 반도체 레이저의 구동 전압을 저감하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명에서는, 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭을 4㎛ 이상으로 설정하고, 또한, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 3㎛ 이하로 설정한 경우, 구동 전압을 상승시키지 않고, 횡모드의 안정화를 도모할 수 있다. 횡모드의 안정화에 대해서는, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 2㎛ 이하로 설정한 경우, 고차의 수평 횡모드의 발생을 억제할 수 있으므로, 보다 효율적이다.According to the present invention configured as described above, both ends of the ridge portion in the resonator length direction are provided by having a tapered region in which the ridge portion decreases in the direction from the central portion in the resonator longitudinal direction to the both ends in the resonator longitudinal direction at both ends in the longitudinal direction of the resonator. The width at the center of the resonator longitudinal direction of the ridge is wider than the width at. Therefore, in order to maintain the lateral mode stably, even when the widths at both end faces in the longitudinal direction of the ridge resonator are narrowly set, the width at the central portion in the longitudinal direction of the ridge resonator is set independently. Can be. Thereby, since the contact area with an electrode can be enlarged and the resistance component in a ridge part can be reduced, it is possible to reduce the drive voltage of a semiconductor laser. In particular, in the present invention, when the width at the center of the resonator longitudinal direction of the ridge portion is set to 4 µm or more, and the width at both end surfaces of the ridge portion of the resonator longitudinal direction is set to 3 µm or less, the driving voltage It is possible to stabilize the transverse mode without raising. Regarding the stabilization of the lateral mode, when the widths at both end faces in the longitudinal direction of the ridge portion of the ridge portion are set to 2 µm or less, generation of higher order horizontal lateral mode can be suppressed, which is more efficient.

또, 본 발명에 의하면, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단부의 테이퍼 영역에서의 파면 정형 효과(波面整形效果)에 의해, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각을 넓게 할 수 있는 데다, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 좁게 함으로써, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각을 더욱 넓게 할 수 있으므로, 이 반도체 레이저를 광디스크 장치의 광원에 사용하는 경우, 조립 시에 요구되는 엄격한 위치 정밀도를 완화할 수 있다. 또, 이 때, 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙에서의 폭을, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭과는 독립적으로 넓게 설정함으로써, 전극 콘택트 면적을 감소시키지 않고 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각의 확대를 도모할 수 있기 때문에, 신뢰성 양호하게 원시야상을 정형하는 것이 가능하다.According to the present invention, the wave diffusion angle in the horizontal direction of the far field is widened by the wavefront shaping effect in the tapered regions of both ends of the ridge resonator in the longitudinal direction. By narrowing the width at both ends in the longitudinal direction of the resonator, the beam diffusion angle in the horizontal direction of the far field can be further widened. Therefore, when this semiconductor laser is used as a light source of the optical disk device, the strict position accuracy required at the time of assembly is required. Can alleviate At this time, the width in the center of the resonator longitudinal direction of the ridge portion is set to be wider independent of the width at both end surfaces of the resonator longitudinal direction of the ridge portion, thereby reducing the electrode contact area and reducing the horizontal direction of the prismatic field image. Since the beam diffusion angle can be increased, it is possible to form the primitive night image with good reliability.

또, 본 발명에 의하면, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 좁게 한 경우, 공진기 단면의 형상에 의한 단면 반사율의 저하, 임계값 전류의 상승, 슬로프 효율의 변화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 공진기 단면 형상의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화를 방지할 수 있으므로, 특성이 양호한 반도체 레이저를 높은 제조 수율로 얻을 수 있다. 또, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 좁게 한 경우, 반도체 레이저가 귀환광에 의해 교란되는 정도가 억제되므로, 귀환광에 의해 유기되는 노이즈를 저감할 수 있다. 이 때, 본 발명에서는 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭을 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭과는 독립적으로 넓게 설정할 수 있으므로, 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 좁게 함으로써 얻어지는 이점을 구동 전압을 상승시키지 않고 얻을 수 있다.Moreover, according to this invention, when the width | variety in both end surfaces of the ridge part longitudinal direction is narrowed, the fall of the cross-sectional reflectance by the shape of the resonator cross section, the raise of threshold current, and the change of slope efficiency can be suppressed. . As a result, deterioration of the laser characteristics due to unevenness of the cross-sectional shape of the resonator can be prevented, so that a semiconductor laser having good characteristics can be obtained with a high production yield. Moreover, when the width | variety in both end surfaces of the ridge resonator longitudinal direction is narrowed, the degree to which a semiconductor laser is disturbed by feedback light is suppressed, and the noise induced by feedback light can be reduced. At this time, in the present invention, since the width at the center portion in the longitudinal direction of the ridge portion in the resonator length can be set independently of the width at both end surfaces in the longitudinal direction of the ridge portion in the ridge portion, The advantage obtained by narrowing the width can be obtained without raising the driving voltage.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고, 실시 형태의 전 도면에서, 동일 또는 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙인다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings. In all the drawings of the embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7 및 도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저를 나타낸다. 여기에서, 도 7은 사시도, 도 8은 평면도이다. 이 GaN계 반도체 레이저는 굴절률 도파형의 것이다.First, the first embodiment of the present invention will be described. 7 and 8 show a GaN semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. Here, FIG. 7 is a perspective view and FIG. 8 is a top view. This GaN semiconductor laser is of refractive index waveguide.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에 있어서는, 예를 들면, c면의 사파이어 기판(1) 위에 언도프의 GaN 버퍼층(2)을 통해 n형 GaN 콘택트층(3), n형 AlGaN 클래드층(4), GaInN 활성층(5), p형 AlGaN 캡층(6), p형 AlGaN 클래드층(7) 및 p형 GaN 콘택트층(8)이 차례로 적층되어 있다. n형 AlGaN 클래드층(4) 및 p형 AlGaN 클래드층(7)의 Al 조성은, 예를 들면, 6~8% 정도이며, GaInN 활성층(5)의 In 조성은, 예를 들면, 15% 정도이다. 이 GaN계 반도체 레이저의 발광 파장은 400nm 정도이다. 또, p형 AlGaN 캡층(6)의 Al 조성은 20% 정도이다.As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the GaN semiconductor laser according to the first embodiment, for example, the n-type GaN is undoped on the c-sapphire substrate 1 via the undoped GaN buffer layer 2. The contact layer 3, the n-type AlGaN cladding layer 4, the GaInN active layer 5, the p-type AlGaN cap layer 6, the p-type AlGaN cladding layer 7 and the p-type GaN contact layer 8 are sequentially stacked have. The Al composition of the n-type AlGaN cladding layer 4 and the p-type AlGaN cladding layer 7 is, for example, about 6 to 8%, and the In composition of the GaInN active layer 5 is, for example, about 15%. to be. The emission wavelength of this GaN semiconductor laser is about 400 nm. The Al composition of the p-type AlGaN cap layer 6 is about 20%.

p형 AlGaN 클래드층(7)의 상층부 및 p형 GaN 콘택트층(8)은 한 방향으로 연장되는 테이퍼 스트라이프형의 리지 형상을 가진다. 부호 (9)는 이들 p형 AlGaN 클래드층(7)의 상층부 및 p형 GaN 콘택트층(8)에 의해 구성된 리지부를 나타낸다. 이 리지부(9)의 구성에 대해서는, 나중에 상세히 설명한다.The upper portion of the p-type AlGaN cladding layer 7 and the p-type GaN contact layer 8 have a tapered stripe ridge shape extending in one direction. Reference numeral 9 denotes an upper layer portion of these p-type AlGaN cladding layer 7 and a ridge portion constituted by the p-type GaN contact layer 8. The structure of this ridge part 9 is demonstrated in detail later.

n형 AlGaN 클래드층(4), GaInN 활성층(5), p형 AlGaN 캡층(6) 및 p형 AlGaN 클래드층(7)의 하층부는, 한 방향으로 연장되는 소정의 메사 형상을 가진다. 부호 (10)은 그 메사부를 나타낸다. 그리고, 도 8에서는, 이 메사부(10)에 대응하는 부분이 나타나고, 이에 인접하는 부분은 도시 생략되어 있다.Lower layers of the n-type AlGaN cladding layer 4, the GaInN active layer 5, the p-type AlGaN capping layer 6, and the p-type AlGaN cladding layer 7 have a predetermined mesa shape extending in one direction. Reference numeral 10 denotes the mesa portion. 8, the part corresponding to this mesa part 10 appears, and the part adjacent to this is abbreviate | omitted.

리지부(9)의 양측 부분에는, GaInN 활성층(5)으로부터의 광을 흡수하지 않는 SiO2전류 협착층(11)이 성막되고, 이에 따라 전류 협착 구조가 형성되어 있다. 이 SiO2전류 협착층(11)은 전극 간에서의 단락을 방지하기 위해 메사부(10)의 측면에도 형성되어 있다. 또, 이와 같이 리지부(9)의 양측에 SiO2전류 협착층(11)이 성막됨으로써, 리지부(9)에 대응하는 부분의 굴절률이 높고, 그 양측 부분의 굴절률이 낮은 스텝형의 굴절률 분포가 접합과 평행 방향으로 부착되어 있다. 그리고, 여기에서의 리지 내외의 실효 굴절률차(△n)는 캐리어의 플라스마 효과에 의해 리지부(9)에 대응하는 부분의 굴절률이 저하되는 것을 고려하여, 바람직하게는, 예를 들면 2 ×10-3이상으로 선택된다. 이 예의 경우, 리지 내외의 실효 굴절률차(△n)는, 예를 들면 2 ×10-3으로 설정된다.On both sides of the ridge portion 9, a SiO 2 current confinement layer 11 which does not absorb light from the GaInN active layer 5 is formed, thereby forming a current confinement structure. The SiO 2 current confinement layer 11 is also formed on the side surface of the mesa portion 10 to prevent a short circuit between the electrodes. In addition, since the SiO 2 current confinement layer 11 is formed on both sides of the ridge portion 9 in this manner, a stepped refractive index distribution having a high refractive index of a portion corresponding to the ridge portion 9 and a low refractive index of both portions thereof is formed. Is attached in the direction parallel to the joint. In addition, the effective refractive index difference (Δn) in and out of the ridge here considers that the refractive index of the portion corresponding to the ridge portion 9 decreases due to the plasma effect of the carrier, and preferably, for example, 2 x 10 -3 or more is selected. In this example, the effective refractive index difference Δn inside and outside the ridge is set to 2 × 10 −3 , for example.

p형 GaN 콘택트층(8) 및 SiO2전류 협착층(11) 위에는, 예를 들면, Ni/Pt/Au 전극과 같은 p측 전극(12)이 형성된다. 메사부(10)에 인접하는 n형 GaN 콘택트층(3) 위에는, 예를 들면, Ti/Al 전극과 같은 n측 전극(13)이 형성되어 있다.On the p-type GaN contact layer 8 and the SiO 2 current confinement layer 11, for example, a p-side electrode 12 such as a Ni / Pt / Au electrode is formed. On the n-type GaN contact layer 3 adjacent to the mesa portion 10, for example, an n-side electrode 13 such as a Ti / Al electrode is formed.

또, 이 GaN계 반도체 레이저의 양 공진기 단면은, 사파이어 기판(1)을 그 위의 레이저 구조를 형성하는 GaN계 반도체층과 함께 벽개(의사 벽개)함으로써 형성된 의사 벽개면에으로 이루어진다. 이 경우, 공진기 단면으로부터 출사되는 레이저광이 사파이어 기판(1)의 표면에서 반사되는 일이 없고, 따라서, 이 레이저광의 원시야상의 형상은 양호하다.The cross section of both resonators of the GaN semiconductor laser is formed on the pseudo cleaved surface formed by cleaving the sapphire substrate 1 together with the GaN semiconductor layer forming the laser structure thereon. In this case, the laser light emitted from the end face of the resonator is not reflected on the surface of the sapphire substrate 1, and therefore the shape of the far field image of the laser light is good.

전술한 바와 같이 구성된 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지 내외의 실효 굴절률차(△n), 즉, 리지부(9)에 대응하는 부분과 그 양측 부분과의 실효 굴절률차(△n)에 의해, 수평 방향의 광장이 리지부(9)에 대응하는 부분에 가두어지는, 이른바 굴절률 도파(실굴절률 도파)가 실현되고 있다. 이에 따라, 이 GaN계 반도체 레이저에서는, 낮은 임계값 전류 또한 비교적 안정된 수평 횡모드에서의 발진이 얻어지고 있다. 또한, 이 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭이 바람직하게는 3㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하로 설정됨으로써, 보다 한층 횡모드의 안정화를 도모하는 것이 가능하다.In the GaN semiconductor laser according to the first embodiment configured as described above, the effective refractive index difference Δn in and out of the ridge, that is, the effective refractive index difference between the portion corresponding to the ridge portion 9 and both sides thereof ( By (n), what is called refractive index waveguide (real refractive index waveguide) which the horizontal square is trapped in the part corresponding to the ridge part 9 is implement | achieved. Accordingly, in this GaN semiconductor laser, oscillation in the horizontal transverse mode where the low threshold current is relatively stable is obtained. In this GaN semiconductor laser, the width at both end faces of the ridge portion 9 in the longitudinal direction of the resonator is preferably set to 3 µm or less, more preferably 2 µm or less, thereby further stabilizing the lateral mode. It is possible to plan.

이하, 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서의 리지부(9)의 구성에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the ridge part 9 in the GaN type semiconductor laser which concerns on this 1st Embodiment is demonstrated in detail.

즉, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 GaN계 반도체 레이저에서의 리지부(9)는 공진기 길이 방향의 양단부의 각각의 영역에, 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로, 연속적으로 폭이 감소되도록 테이퍼가 실시된 테이퍼 영역(9a)을 가진다. 또, 이 리지부(9)는 공진기 길이 방향의 중앙부 영역에 폭이 균일한 스트레이트 영역(9b)을 가진다.That is, as shown in Figs. 7 and 8, the ridge portions 9 in this GaN semiconductor laser are directed from the central portion in the longitudinal direction of the resonator to the both ends in the longitudinal direction of the resonator in respective regions of both ends of the resonator longitudinal direction. This has a tapered area 9a which is tapered so that the width is continuously reduced. The ridge portion 9 also has a straight region 9b having a uniform width in the central region of the resonator longitudinal direction.

이 리지부(9)에 있어서, 공진기 길이 방향의 양단부에 형성된 2개의 테이퍼 영역(9a)은 서로 거의 동일한 길이(L1)를 가진다. 이들 테이퍼 영역(9a)의 합계의 길이(2L1)는 충분한 파면 정형 효과가 얻어지도록, 예를 들면, 공진기 길이(L(L = 2L1+ L2, L2는 스트레이트 영역(9b)의 길이)의 10분의 1 이상, 즉, 2L1≥L/10이 되도록 결정된다.In this ridge portion 9, the two tapered regions 9a formed at both ends of the resonator longitudinal direction have almost the same length L 1 . The length 2L 1 of the sum of these tapered regions 9a is such that the resonator length L (L = 2L 1 + L 2 , L 2 is the length of the straight region 9b so that a sufficient wavefront shaping effect can be obtained. Is determined to be at least 1/10, i.e., 2L 1 ? L / 10.

또, 도 8에서, W1은 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 나타내고, W2는 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭을 나타낸다. 여기에서, 폭(W1)은 공진기 길이 방향의 양단면에서의 리지부(9)의 저부에서의 폭을 가리키고, 폭(W2)은 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 리지부(9)의 저부에서의 폭을 가리킨다. 이들 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1) 및 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)은, W1<W2의 관계를 만족시키고 있다. 또한, 이들 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1) 및 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)은 구동 전압의 상승을 억제하면서, 횡모드를 안정적으로 유지하기 위해, 바람직하게는, W1≤3㎛ 및 W2≥4㎛, 보다 바람직하게는, 2㎛ ≤W1≤3㎛ 및 W2≥4㎛, 더욱 바람직하게는 W1≤2㎛ 및 W2≥4㎛를 만족시키도록 결정된다.Further, in Fig. 8, W 1 denotes a width at both end faces of the resonator length direction of the ridge portion (9), W 2 represents the width at the central portion of the cavity length direction of the ridge portion (9). Here, the width W 1 indicates the width at the bottom of the ridge portion 9 at both end faces in the resonator longitudinal direction, and the width W 2 indicates the bottom of the ridge portion 9 at the center in the longitudinal direction of the resonator. Indicates the width at. The width W 1 at both end faces of the ridge portion 9 in the longitudinal direction of the ridge portion 9 and the width W 2 at the center portion of the ridge portion 9 in the longitudinal direction of the ridge portion 9 satisfy a relationship of W 1 <W 2 . I'm making it. In addition, the width W 1 at both end faces of the ridge part 9 in the longitudinal direction of the resonator and the width W 2 at the center part of the resonator length direction of the ridge part 9 suppress the rise of the driving voltage. In order to stably maintain the transverse mode, preferably, W 13 μm and W 24 μm, more preferably 2 μm ≦ W 13 μm and W 24 μm, more preferably W It is determined to satisfy 12 μm and W 24 μm.

여기에서, 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 각부 치수의 일예를 들면, 공진기 길이(L)가 500㎛, 리지부(9)의 테이퍼 영역(9a)의 길이(L1)가 100㎛, 스트레이트 영역(9b)의 길이(L2)가 300㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)이 4㎛이다.Here, as an example of the dimensions of each part of the GaN semiconductor laser according to the first embodiment, the resonator length L is 500 µm and the length L 1 of the tapered region 9a of the ridge portion 9 is 100. The length L 2 of the straight region 9b is 300 μm, and the width W 1 at both ends of the resonator length direction of the ridge portion 9 is 2 μm, and the length of the resonator length of the ridge portion 9 is 2 μm. The width W 2 at the center portion is 4 μm.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에 의하면, 리지부(9)가 공진기 길이 방향의 양단부 각각의 영역에, 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역(9a)을 가짐으로써, 다음과 같은 여러 가지의 이점을 얻을 수 있다.According to the GaN semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention configured as described above, the ridge portion 9 is directed from the central portion in the longitudinal direction of the resonator to the both ends in the longitudinal direction of the resonator in respective regions of both ends of the resonator longitudinal direction. By having the taper area | region 9a whose width | variety decreases in the direction, the following various advantages can be acquired.

즉, 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서는, 리지부(9)가 공진기 길이 방향의 양단부에 테이퍼 영역(9a)을 가짐으로써, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)보다, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2) 쪽이 넓어진다. 그러므로, 횡모드를 안정적으로 유지하기 위해, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)을 3㎛ 이하, 구체적으로는 예시한 바와 같이 2㎛로 좁게 설정한 경우라도, 그와는 독립적으로, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)을 4㎛ 이상, 구체적으로는 예시한 바와 같이 4㎛로 넓게 설정할 수 있다. 이에 따라, p형 GaN 콘택트층(8)과 p측 전극(11)과의 콘택트 면적을 넓게 하여, 리지부(9)에서의 저항 성분을 저감할 수 있으므로, 이 GaN계 반도체 레이저의 구동 전압을 저감하는 것이 가능하다.That is, in the GaN semiconductor laser according to the first embodiment, the ridge portions 9 have tapered regions 9a at both ends in the resonator longitudinal direction, so that the ridge portions 9 at both end surfaces in the resonator longitudinal direction of the ridge portions 9 are provided. the width (W 1) is wider than, the ridge portion 9, the width in the central portion of the cavity length direction (W 2) side. Therefore, in order to maintain the lateral mode stably, even when the width W 1 at both end surfaces of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 is set to 3 µm or less, specifically 2 µm as narrowly illustrated. Independently of this, the width W 2 at the central portion of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 can be set to 4 µm or more, specifically 4 µm as illustrated. As a result, the contact area between the p-type GaN contact layer 8 and the p-side electrode 11 can be increased to reduce the resistance component of the ridge portion 9, so that the driving voltage of the GaN semiconductor laser is reduced. It is possible to reduce.

이와 같이, 이 제1 실시 형태에 의하면, 구동 전압을 상승시키지 않고, 횡모드를 안정적으로 유지하는 것이 가능하다. 특히, 공진기 길이(L)가 500㎛, 테이퍼 영역(9a)의 길이(L1)가 100㎛, 스트레이트 영역(9b)의 길이(L2)가 300㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)이 4㎛로 설정된 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체의 경우, 도 1 및 도 2에 나타낸 종래의 GaN계 반도체 레이저에 있어서, 공진기 길이(L)가 500㎛, 리지부(109)의 폭(W)이 3㎛로 된 경우보다 전극 콘택트 면적을 넓게 취할 수 있으므로, 횡모드의 안정화를 도모하면서, 구동 전압을 저감할 수 있다. 또, 이 제1 실시 형태에서는, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛로 설정되어 있으므로, 캐리어의 플라스마 효과를 고려에 넣은 기본 모드의 발진 조건을 만족시키는 것이 가능하고(도 3 참조), 따라서, 고차 수평 모드의 발생을 억제할 수 있으므로, 횡모드를 보다 안정적으로 유지하는 것이 가능하다.As described above, according to the first embodiment, it is possible to stably maintain the lateral mode without raising the driving voltage. In particular, the resonator length L is 500 µm, the length L 1 of the tapered region 9a is 100 µm, the length L 2 of the straight region 9b is 300 µm, and the resonator length direction of the ridge portion 9 is shown. width at both end faces of the (W 1) is 2㎛, the ridge portion 9, the width in the central portion of the cavity length direction (W 2) when the GaN compound semiconductor according to the first embodiment is set to 4㎛, In the conventional GaN semiconductor laser shown in Figs. 1 and 2, the electrode contact area can be made wider than the case where the resonator length L is 500 mu m and the width W of the ridge portion 109 is 3 mu m. The driving voltage can be reduced while stabilizing the lateral mode. In addition, the oscillation conditions of the first embodiment, the ridge portion 9, the basic mode resonator length so that the width (W 1) at both end faces of the direction is set to 2㎛, into the plasma effect of the carrier on a consideration of the It is possible to satisfy (see Fig. 3), and therefore, it is possible to suppress the occurrence of the higher-order horizontal mode, so that the lateral mode can be kept more stable.

또, 이 제1 실시 형태에 의하면, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단부의 테이퍼 영역(9a)에서의 파면 정형 효과에 의해, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)을 넓게 할 수 있다. 이에 더하여, 이 제1 실시 형태에서는, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛로 좁게 설정되어 있으므로, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)이 더욱 확대되어 있다. 구체적으로는, 리지부(109)의 폭(W)이 3㎛인 종래의 GaN계 반도체 레이저에서는, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)이 6°인 데 대하여, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛로 협착화된 이 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서는, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)을 8°정도까지 확대할 수 있다. 이에 따라, 이 GaN계 반도체 레이저를 광디스크 장치의 광원에 사용하는 경우, 조립 시에 요구되는 엄격한 위치 정밀도를 완화할 수 있다. 또, 이 때, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)을 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)과는 독립적으로 넓게 설정함으로써, 전극 콘택트 면적을 감소시키지 않고 수평 방향의 빔 확산각(θ//)의 확대를 도모할 수 있기 때문에, 신뢰성 양호하게 원시야상을 정형하는 것이 가능하다.In addition, according to the first embodiment, the beam diffusion angle θ // in the horizontal direction of the far-field image is adjusted by the wavefront shaping effect in the tapered region 9a of both ends of the ridge portion 9 in the longitudinal direction of the resonator. Can be widened. In addition, in this first embodiment, since the width W 1 at both end surfaces of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 is set narrow to 2 μm, the beam diffusion angle θ / /) Is further expanded. Specifically, in the conventional GaN-based semiconductor laser having a width W of the ridge portion 109 of 3 µm, the ridge portion (6) has a beam diffusion angle θ // of 6 ° in the horizontal direction of the far field. In the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment, in which the width W 1 at both end faces in the longitudinal direction of the resonator in 9) is narrowed to 2 µm, the beam diffusion angle (θ //) in the horizontal direction of the far field image Can be expanded to about 8 °. As a result, when the GaN semiconductor laser is used for the light source of the optical disk device, the strict positioning accuracy required for assembly can be alleviated. At this time, the width W 2 at the central portion of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 is set wider than the width W 1 at both end surfaces of the resonator length direction of the ridge portion 9. Since the beam diffusion angle [theta] // in the horizontal direction can be enlarged without reducing the electrode contact area, it is possible to shape the far field image with high reliability.

또, 이 제1 실시 형태에 의하면, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛로 좁게 설정되어 있으므로, 공진기 단면의 형상(주로 그 경사)에 의한 단면 반사율의 저하, 임계값 전류의 상승, 슬로프 효율의 변화를 억제할 수 있다. 이에 따라, 공진기 단면 형상의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화를 방지할 수 있으므로, 특성이 양호한 반도체 레이저를 높은 제조 수율로 얻을 수 있다. 또, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛로 좁게 설정되어 있으므로, 이 GaN계 반도체 레이저가 귀환광에 의해 교란되는 정도가 억제되기 때문에, 귀환광에 의해 유기되는 노이즈를 저감할 수 있다. 이 때, 이 제1 실시 형태에서는, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)을, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)과는 독립적으로 넓게 설정할 수 있으므로, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)을 좁게 함으로써 얻어지는 이들 이점을, 구동 전압을 상승시키지 않고 얻을 수 있다.In addition, according to the first embodiment, since the width W 1 at both end faces of the ridge part 9 in the longitudinal direction of the resonator is set narrow to 2 μm, the cross section by the shape of the resonator cross section (mainly its inclination) is The fall of a reflectance, the raise of a threshold current, and the change of slope efficiency can be suppressed. As a result, deterioration of the laser characteristics due to unevenness of the cross-sectional shape of the resonator can be prevented, so that a semiconductor laser having good characteristics can be obtained with a high production yield. In addition, since the width W 1 at both end faces of the resonator in the longitudinal direction of the ridge portion 9 is set narrow to 2 μm, the degree of disturbance of the GaN semiconductor laser by feedback light is suppressed. The noise induced by can be reduced. At this time, in this first embodiment, the width W 2 at the central portion of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 is equal to the width W 1 at both end surfaces of the ridge portion 9 in the longitudinal direction of the resonator portion 9. Since can be set independently and widely, these advantages obtained by narrowing the width W 1 at both end surfaces of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 can be obtained without increasing the driving voltage.

이상과 같이, 이 제1 실시 형태에 의하면, 리지부(9)가 공진기 길이 방향의 양단부의 각각의 영역에, 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역(9a)을 가짐으로써, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1) 및 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)을 각각 최적화할 수 있어, 구동 전압의 저감, 횡모드의 안정화, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각(θ//)의 확대, 공진기 단면 형상의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화 방지 및 노이즈 특성의 향상을 용이하게 실현할 수 있다. 따라서, 이 제1 실시 형태에 의하면, 광디스크 장치의 광원에 적합하고, 특성이 양호한 GaN계 반도체 레이저를 얻을 수 있다.As mentioned above, according to this 1st Embodiment, the taper area | region in which the width | variety decreases in each direction of the ridge part 9 toward the both ends of a resonator longitudinal direction from the center part of a resonator longitudinal direction to each area | region of both ends of a resonator longitudinal direction. By having 9a, the width W 1 at both end surfaces of the resonator longitudinal direction of the ridge part 9 and the width W 2 at the center part of the resonator longitudinal direction of the ridge part can be optimized, respectively. Reduction of voltage, stabilization of the lateral mode, expansion of the beam diffusion angle (θ //) in the horizontal direction of the far field image, prevention of deterioration of laser characteristics due to unevenness of the cross section of the resonator, and improvement of noise characteristics can be easily realized. Therefore, according to this first embodiment, a GaN semiconductor laser can be obtained which is suitable for the light source of the optical disk device and has good characteristics.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 평면도이다. 이 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서는, 프로세스 상의 톨러런스(tolerance)를 고려하여, 공진기 길이 방향의 양단면 근방의 소정 영역에서 리지부(9)의 폭이 일정하게 된다. 그리고, 이 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 접합과 수직 방향의 구조는, 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저와 동일하게 구성되어 있다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. 9 is a plan view of a GaN semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In the GaN semiconductor laser according to the second embodiment, the width of the ridge portion 9 is constant in a predetermined region near both end surfaces of the resonator longitudinal direction in consideration of the tolerance in the process. And the structure of the junction and the perpendicular direction of the GaN semiconductor laser which concerns on this 2nd Embodiment is comprised similarly to the GaN semiconductor laser which concerns on 1st Embodiment.

도 9에 나타낸 바와 같이, 이 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저에서의 리지부(9)는 공진기 길이 방향의 양단부의 테이퍼 영역(9a)과 양 공진기 단면사이의 각각의 영역에, 균일한 폭(W1)의 스트레이트 영역(9c)을 추가로 가진다. 도 9에서, L3은 이들 스트레이트 영역(9c)의 길이를 나타낸다. 여기에서, 이들 스트레이트 영역(9c)은 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 확실하게 W1로 하기 위해 형성되는 것이며, 이들 스트레이트 영역(9c)의 길이(L3)는 아주 짧게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이들 스트레이트 영역(9c)의 길이(L3)의 상한은, 예를 들면, 20~25㎛ 정도이다.As shown in Fig. 9, the ridge portion 9 in the GaN semiconductor laser according to the second embodiment is uniform in each of the regions between the tapered regions 9a at both ends of the resonator longitudinal direction and the cross sections of both resonators. width has an additional straightening region (9c) of (W 1). In Fig. 9, L 3 represents the length of these straight regions 9c. Here, these straight regions 9c are formed so as to ensure the width at both end faces of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 to be W 1 , and the length L 3 of these straight regions 9c is Very short is desirable. In this case, the upper limit of the length (L 3) of these straight region (9c), for example, is about 20 ~ 25㎛.

여기에서, 이 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 각부 치수의 일예를 들면, 공진기 길이(L)가 500㎛, 리지부(9)의 테이퍼 영역(9a)의 길이(L1)가 100㎛, 공진기 길이 방향의 중앙부 스트레이트 영역(9b)의 길이(L2)가 250㎛, 공진기 길이 방향 양단부의 스트레이트 영역(9c)의 길이(L3)가 25㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1)이 2㎛, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)이 4㎛이다.Here, as an example of the dimensions of each part of the GaN semiconductor laser according to the second embodiment, the resonator length L is 500 µm and the length L 1 of the tapered region 9a of the ridge portion 9 is 100. The length L 2 of the central straight region 9b in the resonator longitudinal direction is 250 μm, the length L 3 of the straight region 9c at both ends of the resonator longitudinal direction is 25 μm, and the resonator length of the ridge portion 9. The width W 1 at both end surfaces in the direction is 2 μm, and the width W 2 at the center portion of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 is 4 μm.

이 제2 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저의 상기 이외의 구성은, 제1 실시 형태에 의한 GaN계 반도체 레이저와 동일하므로, 설명을 생략한다.Since the structure other than the above of the GaN type semiconductor laser which concerns on this 2nd Embodiment is the same as that of the GaN type semiconductor laser which concerns on 1st Embodiment, it abbreviate | omits description.

이 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태에서와 동일한 이점을 얻을 수 있는 동시에, 다음과 같은 이점을 아울러 얻을 수 있다. 즉, 이 제2 실시 형태에서는, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단부 영역에 균일한 폭(W1)의 스트레이트 영역(9c)이 형성되어 있으므로, 공진기를 가공할 때, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 확실하게 W1로 할 수 있다. 이에 따라, 공진기 길이 방향의 양단면에서의 리지부(9)의 폭이 W1이고, 또한, 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 리지부(9)의 폭이 W2인 테이퍼 스트라이프형 리지 구조를 가지는 GaN계 반도체 레이저를 높은 제조 수율로 얻을 수 있다.According to this second embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained, and the following advantages can be obtained. That is, in this second embodiment, since the ridge portion 9 is straight region (9c) of the width (W 1) uniform on both end regions of the cavity length direction is formed of, when machining a cavity, ridge portion (9 The width at both end faces in the longitudinal direction of the resonator can be set to W 1 . This has a tapered stripe ridge structure in which the width of the ridge portion 9 at both end faces in the longitudinal direction of the resonator is W 1 and the width of the ridge portion 9 at the center in the longitudinal direction of the resonator is W 2 . GaN semiconductor lasers can be obtained with high production yields.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 따른 각종의 변형이 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various deformation | transformation according to the technical idea of this invention is possible.

예를 들면, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서 든 수치, 구조, 재료 등은 어디까지 예에 불과하고, 필요에 따라 이들과 상이한 수치, 구조, 재료 등을 사용해도 된다.For example, the numerical values, structures, materials, and the like in the above-described first and second embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, materials, and the like may be used as necessary.

구체적으로는, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서의 공진기 길이(L), 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단부의 테이퍼 영역(9a)의 길이(L1), 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부의 스트레이트 영역(9b)의 길이(L2), 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단부의 스트레이트 영역(9c)의 길이(L3), 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭(W1), 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭(W2)의 값은, 제1 및 제2 실시 형태에서 든 제조건을 만족시키고 있으면, 임의로 설정할 수 있다.Specifically, in the above-described first and second embodiments, the resonator length L, the length L 1 of the tapered region 9a at both ends of the resonator longitudinal direction of the ridge part 9, and the ridge part 9 Length L 2 of the straight region 9b of the central portion in the longitudinal direction of the resonator of the resonator, length L 3 of the straight region 9c of the both ends of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9, and the resonator of the ridge portion 9 If the width W 1 at both end surfaces in the longitudinal direction and the width W 2 at the central portion in the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 satisfy the conditions mentioned in the first and second embodiments, Can be set arbitrarily.

또, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에 있어서, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 양단부 각각의 영역에 형성된 2개의 테이퍼 영역(9a)은, 프론트측과 리어측(rear side)에서 대칭일 필요는 없고, 또한, 리지부(9)의 양측면도 좌우 비대칭이라도 된다. 또, 리지부(9)의 테이퍼 영역(9a)은 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 단조롭게 감소되는 것이면, 그 측면이 평면으로 구성되어 있을 필요는 없고, 예를 들면, 내측 또는 외측으로 만곡(彎曲)된 곡면으로 구성되어 있어도 된다. 또, 리지부(9)의 공진기 길이 방향의 중앙부의 스트레이트 영역(9b)의 길이(L2)를 0으로 하고, 리지부(9)를 공진기 길이 방향의 양단부 테이퍼 영역(9a)만, 또는, 테이퍼 영역(9a) 및 스트레이트 영역(9c)만으로 해도 된다.In addition, in the above-described first and second embodiments, the two tapered regions 9a formed in the respective regions of both ends of the resonator longitudinal direction of the ridge portion 9 are symmetrical at the front side and the rear side. It does not need to be, and both sides of the ridge part 9 may also be left-right asymmetrical. Moreover, the taper area | region 9a of the ridge part 9 is monotonically reduced in the direction toward the both ends of a resonator longitudinal direction from the center part of a resonator longitudinal direction, and the side does not need to be comprised flat, for example, For example, it may be comprised by the curved surface curved inward or outward. But also, the ridge portion 9, the cavity length the length (L 2) of the straight area (9b) of the central portion in the direction to zero, and the ridge portion 9, the resonator length end portions tapered zone (9a) in the direction of, or, It is good also as only the taper area | region 9a and the straight area | region 9c.

또, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 리지부(9)의 양측에 매입(埋入)되는 전류 협착층의 재료로서 SiO2가 사용되고 있지만, 이 전류 협착층의 재료로서는 이것 이외에도 AlGaN, GaInN, GaN 등의 질화물계 III-V족 화합물 반도체, SiN 등의 유전체, ZnS 등의 II-VI족 화합물 반도체를 사용해도 된다.Moreover, in the above-mentioned first and second embodiments, SiO 2 is used as the material of the current blocking layer embedded in both sides of the ridge portion 9, but as the material of this current blocking layer, AlGaN, A nitride III-V compound semiconductor such as GaInN or GaN, a dielectric such as SiN, or a II-VI compound semiconductor such as ZnS may be used.

또, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서, 레이저 구조를 형성하는 각 반도체층의 도전형을 반대로 해도 된다.In addition, in the above-described first and second embodiments, the conductivity type of each semiconductor layer forming the laser structure may be reversed.

또, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 기판으로서 사파이어 기판을 사용하고 있지만, 이것은 사파이어 기판에 대신하여 스피넬(spinel) 기판, SiC 기판, ZnO 기판, GaP 기판 등을 사용해도 되고, 또는, 이들 기판 위에 질화물계 III-V족 화합물 반도체층이 성장된 기판, 이들 기판 위에 질화물계 III-V족 화합물 반도체층을 성장시킨 후, 기판을 연마 등으로 제거하여 질화물계 III-V족 화합물 반도체층만을 가지는 기판, GaN 기판과 같은 질화물계 III-V족 화합물 반도체 그것으로 이루어지는 기판 등을 사용해도 된다.In addition, although the sapphire substrate is used as a board | substrate in the above-mentioned 1st and 2nd embodiment, this may use a spinel substrate, a SiC substrate, a ZnO substrate, a GaP substrate, etc. instead of a sapphire substrate, or After growing a nitride III-V compound semiconductor layer on these substrates and growing a nitride III-V compound semiconductor layer on these substrates, the substrate is removed by polishing or the like to remove only the nitride III-V compound semiconductor layer. You may use the board | substrate which consists of a nitride-type III-V compound semiconductor, such as a GaN substrate, and the like.

또, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 본 발명을 DH 구조(double heterostructure)의 GaN계 반도체 레이저에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 SCH 구조(seperate confinement heterostructure)의 GaN계 반도체 레이저에 적용하는 것도 가능하다.In the above-described first and second embodiments, the present invention has been described in the case where the present invention is applied to a GaN semiconductor laser having a double heterostructure, but the present invention is a GaN semiconductor laser having a SCH structure (seperate confinement heterostructure). It is also possible to apply to.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 리지부가 공진기 길이 방향의 양단부에 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역을 가짐으로써, 리지부의 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭 및 리지부의 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭을 각각 최적화할 수 있으므로, 구동 전압의 저감, 횡모드의 안정화, 원시야상의 수평 방향의 빔 확산각의 확대, 공진기 단면 형상의 불균일에 의한 레이저 특성의 악화 방지 및 노이즈 특성의 향상을 용이하게 실현할 수 있다. 이에 따라, 광디스크 장치의 광원에 적합하고, 특성이 양호한 질화물계 III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저를 얻을 수 있다.According to the present invention configured as described above, the ridge portion has a tapered region in which the width decreases in the direction toward the both ends of the resonator longitudinal direction from the central portion of the resonator longitudinal direction to both ends of the resonator longitudinal direction, thereby Since the width at the center and the width at both ends of the resonator length in the ridge can be optimized, the reduction of the driving voltage, the stabilization of the lateral mode, the expansion of the beam diffusion angle in the horizontal direction in the far field and the cross-sectional shape of the resonator Prevention of deterioration of the laser characteristic due to unevenness and improvement of the noise characteristic can be easily realized. Thereby, the semiconductor laser which used the nitride type III-V compound semiconductor suitable for the light source of an optical disk apparatus, and has favorable characteristics can be obtained.

Claims (4)

제1 도전형의 제1 클래드층(cladding layer), 상기 제1 클래드층 위의 활성층, 및 상기 활성층 위의 제2 도전형의 제2 클래드층을 포함하고, 상기 제2 클래드층에 형성된 리지부(ridge portion)의 양측에, 상기 활성층으로부터의 광을 흡수하지 않는 재료로 이루어지는 전류 협착층이 형성되어 전류 협착 구조를 가지는 질화물계(窒化物系) III-V족 화합물 반도체를 사용한 반도체 레이저에 있어서,A ridge portion including a first cladding layer of a first conductivity type, an active layer on the first cladding layer, and a second cladding layer of a second conductivity type on the active layer, and formed on the second cladding layer. In a semiconductor laser using a nitride-based III-V compound semiconductor having a current blocking structure formed on both sides of a ridge portion, a current blocking layer made of a material that does not absorb light from the active layer is formed. , 상기 리지부는 공진기 길이 방향의 양단부에, 상기 공진기 길이 방향의 중앙부로부터 상기 공진기 길이 방향의 양단부로 향하는 방향으로 폭이 감소되는 테이퍼 영역을 가지는 반도체 레이저.And the ridge portion at both ends in the longitudinal direction of the resonator, the taper region having a width decreasing in the direction from the center portion in the longitudinal direction of the resonator to both ends in the longitudinal direction of the resonator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭이 4㎛ 이상이고, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭이 3㎛ 이하인 반도체 레이저.A semiconductor laser having a width at a central portion of the ridge portion in the longitudinal direction of the resonator is 4 µm or more, and a width at both end surfaces of the ridge portion in the longitudinal direction of the resonator portion is 3 µm or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭이 4㎛ 이상이고, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭이 2㎛ 이상 3㎛ 이하인 반도체 레이저.A semiconductor laser having a width at the central portion of the ridge portion in the longitudinal direction of the resonator is 4 µm or more, and a width at both end surfaces of the ridge portion in the longitudinal direction of the ridge portion is 2 µm or more and 3 µm or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 중앙부에서의 폭이 4㎛ 이상이고, 상기 리지부의 상기 공진기 길이 방향의 양단면에서의 폭이 2㎛ 이하인 반도체 레이저.A semiconductor laser having a width at a central portion of the ridge portion in the longitudinal direction of the resonator is 4 μm or more, and a width at both end surfaces of the ridge portion in the longitudinal direction of the resonator portion is 2 μm or less.
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