WO2023243298A1 - 垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ - Google Patents

垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ Download PDF

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substrate
dbr
cavity surface
vertical cavity
emitting laser
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French (fr)
Inventor
孝博 荒木田
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • 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
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the present technology relates to a vertical cavity surface emitting laser element and a vertical cavity surface emitting laser element array that emit laser in a direction perpendicular to a layer surface.
  • a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) element has a structure in which an active region that generates light is sandwiched between a pair of DBRs (Distributed Bragg Reflectors).
  • DBRs Distributed Bragg Reflectors
  • a current confinement structure is provided near the active region, and the current is concentrated in a part of the active region by the current confinement structure, producing spontaneous emission light.
  • the pair of DBRs causes laser oscillation by reflecting light of a predetermined wavelength out of the spontaneously emitted light toward the active region.
  • the VCSEL element is formed on a substrate by epitaxial growth using the MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, it is necessary to select the substrate material according to the emission wavelength.
  • GaAs gallium arsenide
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • VCSEL elements There are two types of VCSEL elements: back-illuminated VCSEL elements in which the laser light passes through the substrate and is emitted, and front-illuminated VCSEL elements in which the laser light is emitted on the opposite side of the substrate.
  • back-illuminated VCSEL elements in which the laser light passes through the substrate and is emitted
  • front-illuminated VCSEL elements in which the laser light is emitted on the opposite side of the substrate.
  • a VCSEL having an AlGaAs-based DBR layer reducing warpage of the substrate is important in the production process.
  • an n-type GaAs substrate or an n-type InGaAs substrate is used in a back-emission type VCSEL element, when laser light passes through the substrate, light absorption occurs due to free carriers in the n-type substrate, resulting in a decrease in luminous efficiency. There is.
  • the purpose of the present technology is to provide a vertical cavity surface emitting laser device and a vertical cavity surface emitting laser device array using an InGaAs substrate and having excellent luminous efficiency and reliability. .
  • a vertical cavity surface emitting laser device includes a substrate and a light emitting section.
  • the substrate is made of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less), and has a carrier concentration of less than 5 ⁇ 10 17 /cm 3 .
  • the light emitting section is formed on the substrate and includes a first DBR (Distributed Bragg Reflector) that reflects light of a specific wavelength, a second DBR that reflects light of the above wavelength, and the first DBR. and an active region that is disposed between the second DBRs and generates light emission due to carrier recombination.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the lattice constant of the substrate may be a value between the lattice constant of GaAs and the lattice constant of AlAs.
  • the lattice constant of the substrate may be greater than 5.6533 ⁇ and smaller than 5.6605 ⁇ .
  • the first DBR and the second DBR are made of n-type or p-type AlGaAs
  • the active region may include an active layer made of InGaAs.
  • the vertical cavity surface-emitting laser device may be a back-emitting device in which laser light travels from the light emitting section toward the substrate, passes through the substrate, and is emitted.
  • the vertical cavity surface emitting laser device may be a surface emitting device in which laser light travels from the light emitting section to the side opposite to the substrate and is emitted to the side opposite to the substrate.
  • the light emitting section may include a pair of electrodes arranged so that a current is injected into the active region without passing through the substrate.
  • the light emitting section has a first contact layer that comes into contact with the first DBR and a second contact layer that comes into contact with the second DBR, and the pair of electrodes are connected to the first contact layer.
  • the contact layer may include a first electrode provided on the contact layer and a second electrode provided on the second contact layer.
  • a vertical cavity surface emitting laser element array includes a substrate and a plurality of light emitting sections.
  • the substrate is made of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less), and has a carrier concentration of less than 5 ⁇ 10 17 /cm 3 .
  • the plurality of light emitting sections are a plurality of light emitting sections formed on the substrate, and each light emitting section includes a first DBR (Distributed Bragg Reflector) that reflects light of a specific wavelength, and a first DBR (Distributed Bragg Reflector) that reflects light of a specific wavelength.
  • the device includes a reflective second DBR, and an active region that is disposed between the first DBR and the second DBR and generates light emission due to carrier recombination.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a back-emission type VCSEL element according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation of the VCSEL element.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a back-emission VCSEL element array according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the VCSEL element array.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface-emitting VCSEL element according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface-emitting VCSEL element according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface-emitting VCSEL element array according to an embodiment of the present technology.
  • VCSEL Very Cavity Surface Emitting Laser
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a VCSEL element 100 according to this embodiment.
  • the VCSEL element 100 includes a substrate 101, a first contact layer 102, a first DBR 103, an active region 104, a second DBR 105, a second contact layer 106, a current confinement part 107, a first electrode 108, a second electrode 109 and a dielectric film 110.
  • the first DBR 103, the active region 104, the second DBR 105, and the second contact layer 106 form a mesa (plateau-like) structure M.
  • the oscillation wavelength of the VCSEL element 100 will be referred to as wavelength ⁇ .
  • the layer plane direction of each layer constituting the VCSEL element 100 is assumed to be the XY direction, and the direction perpendicular to the layer plane direction is assumed to be the Z direction.
  • Substrate 101 supports each layer of VCSEL element 100.
  • the material of the substrate 101 will be referred to as "substrate material.”
  • the substrate material is In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less), and the carrier concentration is less than 5 ⁇ 10 17 /cm 3 .
  • the carrier concentration of less than 5 ⁇ 10 17 /cm 3 is significantly lower than that of general n-type and p-type substrates.
  • the substrate material may contain one or more types of dopants such as Si, C, or Zn. Further, when the substrate material contains these dopants, the substrate material may have a carrier concentration of less than 5 ⁇ 10 17 /cm 3 due to In and other dopants.
  • the substrate material has a lattice constant between the lattice constant of GaAs and the lattice constant of AlAs. Since the lattice constant of GaAs is 5.6533 ⁇ and the lattice constant of AlAs is 5.6605 ⁇ , the lattice constant of the substrate material is preferably greater than 5.6533 ⁇ and smaller than 5.6605 ⁇ .
  • the lattice constant of the substrate material can be adjusted by adjusting the amount of In. For example, if the composition ratio of In to As is approximately 0.5% to 1.5%, the lattice constant of the substrate material will be the same as that of GaAs and AlAs. The value is between the lattice constants.
  • the first contact layer 102 is provided on the substrate 101, contacts the first DBR 103 and the first electrode 108, and electrically connects them.
  • the first contact layer 102 is made of a p-type semiconductor material, for example, p-GaAs with a carrier concentration of 3 ⁇ 10 19 /cm 3 .
  • the first DBR 103 is provided on the first contact layer 102, reflects light of wavelength ⁇ , and transmits light of other wavelengths.
  • the first DBR 103 is a DBR (Distributed Bragg Reflector) in which a plurality of low refractive index layers and high refractive index layers with an optical thickness ⁇ /4 are alternately laminated.
  • the first DBR 103 is a p-DBR made of a p-type semiconductor material, and is made of, for example, a p-AlGaAs layer having a different Al composition.
  • the active region 104 is provided on the first DBR 103 and emits and amplifies spontaneous emission light by carrier recombination.
  • active region 104 includes an active layer, a barrier layer, and a guide layer.
  • the active region 104 is configured according to the oscillation wavelength ⁇ and the application of the VCSEL element 100. For example, by combining an active layer made of InGaAs and a barrier layer made of AlGaAs, the oscillation wavelength ⁇ can be set in the 900 nm band.
  • the second DBR 105 is provided on the active region 104, reflects light of wavelength ⁇ , and transmits light of other wavelengths.
  • the second DBR 105 is a DBR (Distributed Bragg Reflector) in which a plurality of low refractive index layers and high refractive index layers with an optical thickness ⁇ /4 are alternately laminated.
  • the second DBR 105 is an n-DBR made of an n-type semiconductor material, and is made of, for example, an n-AlGaAs layer having a different Al composition.
  • the second contact layer 106 is provided on the second DBR 105, contacts the second DBR 105 and the second electrode 109, and electrically connects them.
  • the second contact layer 106 is made of an n-type semiconductor material, for example, n-GaAs with a carrier concentration of 3 ⁇ 10 18 /cm 3 .
  • the current confinement section 107 is provided within the first DBR 103 and constricts the injected current.
  • the current confinement portion 107 is a portion insulated by oxidation, and is provided except for the central portion of the mesa structure M.
  • the current confinement portion 107 is provided by oxidizing an AlGaAs layer or an AlAs layer with a high Al composition provided in the first DBR 103 from the outer peripheral side of the mesa structure M, and is made of, for example, Al 2 O 3 .
  • the first electrode 108 is provided on the first contact layer 102 and functions as one electrode of the VCSEL element 100.
  • the first electrode 108 is a p-electrode, it is made of Ti/Pt/Au, and when it is an n-electrode, it is made of AuGe/Ni/Au.
  • the second electrode 109 is provided on the second contact layer 106 and functions as the other electrode of the VCSEL element 100.
  • the second electrode 108 is a p-electrode, it is made of Ti/Pt/Au, and when it is an n-electrode, it is made of a metal such as AuGe/Ni/Au.
  • the first electrode 108 and the second electrode 109 are arranged so that a current is injected into the active region 104 without passing through the substrate 101.
  • the dielectric film 110 covers the first contact layer 102 and the surface of the mesa structure M except on the first electrode 108 and the second electrode 109.
  • the dielectric film 110 is made of SiNx , for example.
  • the VCSEL element 100 has the above configuration.
  • the first contact layer 102, the first DBR 103, the active region 104, the second DBR 105, the second contact layer 106, the current confinement part 107, the first electrode 108, and the second electrode 109 are collectively referred to as a light emitting part 120. That is, the VCSEL element 100 includes a light emitting section 120 formed on a substrate 101.
  • the first DBR 103 side is described as a p-type and the second DBR 105 side is an n-type, but the p-type and n-type may be reversed.
  • the VCSEL element 100 is provided with the current confinement portion 107 having an oxidized confinement structure, it may have another current confinement structure such as ion implantation or a buried tunnel junction.
  • the VCSEL element 100 may be any other as long as it includes the substrate 101 described above and has a configuration capable of emitting laser light.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the VCSEL element 100.
  • a voltage is applied between the first electrode 108 and the second electrode 109, a current flows between the first electrode 108 and the second electrode 109.
  • the current confinement portion 107 is provided near the active region 104, the current is concentrated in the center of the mesa structure M and is injected into the active region 104.
  • the substrate 101 has low conductivity due to its low carrier concentration, but the first electrode 108 and the second electrode 109 are arranged so that current is injected into the active region 104 without passing through the substrate 101. , not a problem.
  • This current injection causes spontaneous emission of light due to carrier recombination in the active region 104.
  • the spontaneous emission light travels in the stacking direction (Z direction) of the VCSEL element 100 and is reflected by the first DBR 103 and the second DBR 105. Since the first DBR 103 and the second DBR 105 are configured to reflect light having the oscillation wavelength ⁇ , the component of the oscillation wavelength ⁇ of the spontaneously emitted light forms a standing wave between the first DBR 103 and the second DBR 105, and becomes active. It is amplified by region 104.
  • a standing wave oscillates as a laser beam passes through the first DBR 103, and is emitted from the light emitting section 120 as a laser beam L.
  • the laser light L travels from the light emitting section 120 toward the substrate 101, passes through the substrate 101, and is emitted.
  • a VCSEL element in which laser light is emitted to the substrate side in this manner is called a back-emission side VCSEL element.
  • the VCSEL element 100 includes a substrate 101 made of a substrate material of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less) and has a carrier concentration of less than 5 x 10 17 /cm 3 . Equipped with Since the carrier concentration of the substrate material is as low as 5 ⁇ 10 17 /cm 3 , light absorption by free carriers is suppressed in the substrate 101, and the laser light L passing through the substrate 101 is not attenuated. Therefore, the VCSEL element 100 has high luminous efficiency.
  • the presence of In suppresses crystal defects in GaAs, so the substrate 101 has a low crystal defect density. Therefore, crystal defects in each layer formed on the substrate 101 by epitaxial growth are also suppressed, and the VCSEL element 100 has high reliability. Note that even when the substrate material is doped with a dopant, crystal defects in GaAs can be reduced by setting the amount of In to 0.01% or more in terms of In composition.
  • the lattice constant of the substrate material is set to a value between the lattice constant of GaAs and the lattice constant of AlAs, the lattice strain generated around the DBR layer is relaxed, and the epitaxial wafer is Warpage is reduced.
  • process precision deteriorates and productivity deteriorates due to a decrease in yield, etc.
  • the VCSEL element 100 it is possible to reduce wafer warpage and improve productivity.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the VCSEL element array 150 according to this embodiment.
  • the VCSEL element array 150 includes one substrate 101 and a plurality of light emitting sections 120 formed on the substrate.
  • the configurations of the substrate 101 and the light emitting section 120 are the same as those of the VCSEL element 100, and each light emitting section 120 emits laser light L after passing through the substrate 101.
  • the number and arrangement of the light emitting sections 120 are not particularly limited, and may be a one-dimensional array or a two-dimensional array. The same effect as the VCSEL element 100 can be obtained in the VCSEL element array 150 as well.
  • Method for manufacturing VCSEL element array A method for manufacturing the VCSEL element array 150 will be described. 4 to 7 are schematic diagrams showing a method of manufacturing the VCSEL element array 150.
  • the substrate 101 is prepared.
  • the substrate 101 can be manufactured by doping In or other dopants when growing a GaAs crystal using a crystal growth method such as the HB (Horizontal Bridgman) method.
  • a first contact layer 102, a first DBR 103, an active region 104, a second DBR 105, and a second contact layer 106 are stacked on the substrate 101.
  • Each of these layers can be laminated by epitaxial growth on the substrate 101 using a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method.
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • the first DBR 103, active region 104, second DBR 105, and second contact layer 106 are patterned to form a mesa structure M.
  • This patterning can be performed by photolithography and RIE (Reactive Ion Etching).
  • a current confinement portion 107 is formed in the first DBR 103.
  • the current confinement portion 107 can be formed by a wet oxidation method in which water vapor is supplied around the mesa structure M, and the current confinement portion 107 is formed by selectively causing an oxidation reaction in a layer with a high Al composition.
  • a dielectric film 110 is formed on the substrate 101 and around the mesa structure M.
  • the dielectric film 110 can be formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • openings are formed in the dielectric film 110 over the first contact layer 102 and the second contact layer 106. This opening can be formed by RIE or the like.
  • a first electrode 108 is formed on the first contact layer 102, and a second electrode 109 is formed on the second contact layer 106.
  • the VCSEL element array 150 can be manufactured by the manufacturing method described above. Further, the VCSEL element 100 can also be manufactured using the same manufacturing method.
  • the VCSEL element 100 is a back-emission type VCSEL element, but the VCSEL element according to this embodiment may be a front-emission type VCSEL element.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a front-emission type VCSEL element 200. Each configuration of the VCSEL element 200 is the same as that of the VCSEL element 100 except for a part, so the same reference numerals as those of the VCSEL element 100 are given, and a description thereof will be omitted.
  • the current confinement portion 107 is provided within the second DBR 105 and that the second electrode 109 has an annular shape surrounding the center of the mesa structure M.
  • the laser beam L passes through the second DBR 105 from the active region 104, passes through the ring of the second electrode 109, and is emitted. That is, the laser beam L travels from the light emitting section 120 to the side opposite to the substrate 101 and is emitted to the side opposite to the substrate 101.
  • a VCSEL element in which laser light is emitted to the side opposite to the substrate in this manner is called a front-emission side VCSEL element.
  • the VCSEL element 200 has a substrate 101 made of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less) and has a carrier concentration of less than 5 x 10 17 /cm 3 .
  • the substrate 101 By making the substrate 101, it is possible to reduce the crystal defect density of the substrate 101 and provide a highly reliable VCSEL element.
  • the lattice constant of the substrate material By setting the lattice constant of the substrate material to a value between the lattice constant of GaAs and the lattice constant of AlAs, it is possible to reduce warpage of the epitaxial wafer in the manufacturing process of the VCSEL element 200 and improve productivity. be.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration of the VCSEL element 200.
  • the VCSEL element 200 since the laser light L does not pass through the substrate 101, it is possible to further increase the carrier concentration of the substrate material.
  • the substrate 101 since the substrate 101 has conductivity, it is also possible to form the first electrode 108 on the back surface of the substrate 101 as shown in FIG.
  • the VCSEL elements 200 can also form an array.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the VCSEL element array 250 according to this embodiment.
  • the VCSEL element array 250 includes one substrate 101 and a plurality of light emitting sections 120 formed on the substrate.
  • the configurations of the substrate 101 and the light emitting section 120 are the same as those of the VCSEL element 200, and each light emitting section 120 emits laser light L to the side opposite to the substrate 101.
  • the number and arrangement of the light emitting sections 120 are not particularly limited, and may be a one-dimensional array or a two-dimensional array.
  • the same effect as the VCSEL element 200 can be obtained in the VCSEL element array 250 as well.
  • the first electrode 108 can be formed on the back surface of the substrate 101 as shown in FIG.
  • a substrate made of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less) and has a carrier concentration of less than 5 x 10 17 /cm 3 ;
  • a first DBR distributed Bragg Reflector
  • a vertical cavity surface emitting laser device comprising: a light emitting section having an active region disposed between the active regions and generating light emission due to carrier recombination.
  • Vertical cavity surface emitting laser device (3) The vertical cavity surface emitting laser device according to (1) or (2) above, The lattice constant of the substrate is greater than 5.6533 ⁇ and smaller than 5.6605 ⁇ . Vertical cavity surface emitting laser device. (4) The vertical cavity surface emitting laser device according to any one of (1) to (3) above, The first DBR and the second DBR are made of n-type or p-type AlGaAs, The active region includes an active layer made of InGaAs. A vertical cavity surface emitting laser element.
  • the vertical cavity surface emitting laser device according to any one of (1) to (4) above, A vertical cavity surface emitting laser element, which is a back-emitting type element in which laser light travels from the light emitting part to the substrate side, passes through the substrate, and is emitted.
  • a vertical cavity surface emitting laser device which is a surface emitting device in which laser light travels from the light emitting section to a side opposite to the substrate and is emitted to the side opposite to the substrate.
  • the vertical cavity surface emitting laser device has an electrode arranged so that a current is injected into the active region without passing through the substrate.
  • the vertical cavity surface emitting laser element (8) The vertical cavity surface emitting laser device according to (7) above, The light emitting section includes a first contact layer that contacts the first DBR and a second contact layer that contacts the second DBR, and the pair of electrodes are arranged on the first contact layer.
  • a vertical cavity surface emitting laser device comprising: a first electrode provided on the second contact layer; and a second electrode provided on the second contact layer.
  • a plurality of light emitting parts each having an active region disposed between the first DBR and the second DBR and generating light emission due to carrier recombination.
  • a vertical cavity surface emitting laser element array is a substrate made of In x Ga 1-x As (x is 0.005 or more and 0.015 or less) and has a carrier concentration of less than 5 x 10 17 /cm 3 ;
  • a first DBR Distributed Bragg Reflector formed on the substrate, each of which reflects light of a specific wavelength, and a second DBR that reflects light of the wavelength.
  • a plurality of light emitting parts each having an active region

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Abstract

【課題】ＧａＡｓ基板を用い、発光効率及び信頼性に優れる垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイを提供すること。 【解決手段】本技術に係る垂直共振器型面発光レーザ素子は、基板と、発光部とを具備する。上記基板は、ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である。上記発光部は、上記基板上に形成され、特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、上記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、上記第１のＤＢＲと上記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える。

Description

垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ
　本技術は、層面に垂直な方向にレーザを出射する垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイに関する。
　ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器型面発光レーザ）素子は、発光を生じる活性領域を一対のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）によって挟んだ構造を有する。活性領域の近傍には電流狭窄構造が設けられており、電流は電流狭窄構造によって活性領域の一部に集中し、自然放出光を生じる。一対のＤＢＲは自然放出光のうち所定の波長の光を活性領域に向けて反射することで、レーザ発振を生じさせる。
　ＶＣＳＥＬ素子は、基板上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長）法を用いたエピタキシャル成長により形成されるため、発光波長に応じて基板材料を選択する必要がある。ＶＣＳＥＬ素子の一般的な基板材料としてはＧａＡｓ（ガリウムヒ素）があり、ｎ型ＧａＡｓ基板や半絶縁性ＧａＡｓが多く用いられている。ＶＣＳＥＬ素子の基板材料としては、下記特許文献１にあるようにＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）基板の応用も知られている。
特開２００７－６６９３０号公報
　ＶＣＳＥＬ素子にはレーザ光が基板を透過して出射される裏面照射型ＶＣＳＥＬ素子と、基板とは反対側に出射される表面照射型ＶＣＳＥＬ素子がある。ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲ層を持つＶＣＳＥＬでは基板に対する反りを低減することが生産工程上重要となる。また、裏面出射型ＶＣＳＥＬ素子においてｎ型ＧａＡｓ基板、又はｎ型ＩｎＧａＡｓ基板を用いると、レーザ光が基板を透過する際、ｎ型基板のフリーキャリアによる光吸収が生じ、発光効率が低下するという問題がある。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、ＩｎＧａＡｓ基板を用い、発光効率及び信頼性に優れる垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る垂直共振器型面発光レーザ素子は、基板と、発光部とを具備する。
　上記基板は、ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である。
　上記発光部は、上記基板上に形成され、特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、上記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、上記第１のＤＢＲと上記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える。
　上記基板の格子定数は、ＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値であってもよい。
　上記基板の格子定数は、５．６５３３Åより大きく、５．６６０５Åより小さくてもよい。
　上記第１のＤＢＲ及び上記第２のＤＢＲはｎ型又はｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、
　上記活性領域はＩｎＧａＡｓからなる活性層を含むものであってもよい。
　上記垂直共振器型面発光レーザ素子は、レーザ光が上記発光部から上記基板側へ進行し、上記基板を透過して出射される裏面出射型素子であってもよい。
　上記垂直共振器型面発光レーザ素子は、レーザ光が上記発光部から上記基板とは反対側へ進行し、上記基板とは反対側に出射される表面出射型素子であってもよい。
　上記発光部は、上記基板を介さずに上記活性領域に電流が注入されるように配置された１対の電極を備えるものであってもよい。
　上記発光部は、上記第１のＤＢＲに当接する第１のコンタクト層と、上記第２のＤＢＲに当接する第２のコンタクト層を有し、上記１対の電極は、上記第１のコンタクト層上に設けられた第１の電極と、上記第２のコンタクト層上に設けられた第２の電極を含むものであってもよい。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る垂直共振器型面発光レーザ素子アレイは、基板と、複数の発光部とを具備する。
　上記基板は、ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である。
　上記複数の発光部は、上記基板上に形成された複数の発光部であって、各発光部が特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、上記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、上記第１のＤＢＲと上記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える。
本技術の実施形態に係る裏面出射型ＶＣＳＥＬ素子の断面図である。 上記ＶＣＳＥＬ素子の動作を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る裏面出射型ＶＣＳＥＬ素子アレイの断面図である。 上記ＶＣＳＥＬ素子アレイの製造方法を示す模式図である。 上記ＶＣＳＥＬ素子アレイの製造方法を示す模式図である。 上記ＶＣＳＥＬ素子アレイの製造方法を示す模式図である。 上記ＶＣＳＥＬ素子アレイの製造方法を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る表面出射型ＶＣＳＥＬ素子の断面図である。 本技術の実施形態に係る表面出射型ＶＣＳＥＬ素子の断面図である。 本技術の実施形態に係る表面出射型ＶＣＳＥＬ素子アレイの断面図である。
　本技術の実施形態に係るＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器型面発光レーザ）素子について説明する。
　[ＶＣＳＥＬ素子の構造]
　図１は本実施形態に係るＶＣＳＥＬ素子１００の断面図である。同図に示すように、ＶＣＳＥＬ素子１００は、基板１０１、第１コンタクト層１０２、第１ＤＢＲ１０３、活性領域１０４、第２ＤＢＲ１０５、第２コンタクト層１０６、電流狭窄部１０７、第１電極１０８、第２電極１０９及び誘電体膜１１０を備える。
　このうち、第１ＤＢＲ１０３、活性領域１０４、第２ＤＢＲ１０５及び第２コンタクト層１０６はメサ（台地状）構造Ｍを形成する。以下、ＶＣＳＥＬ素子１００の発振波長を波長λとする。また、以下の各図において、ＶＣＳＥＬ素子１００を構成する各層の層面方向をＸ－Ｙ方向とし、層面方向に垂直な方向をＺ方向とする。
　基板１０１は、ＶＣＳＥＬ素子１００の各層を支持する。以下、基板１０１の材料を「基板材料」とする。基板材料はＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）であり、キャリア濃度は５×１０１７／ｃｍ３未満である。５×１０１７／ｃｍ３未満のキャリア濃度は、一般的なｎ型基板及びｐ型基板のキャリア濃度に比べて大幅に小さい。
　また、基板材料はＳｉ、Ｃ又はＺｎ等のドーパントを１種類以上含むものであってもよい。また、基板材料がこれらのドーパントを含む場合、基板材料はＩｎと他のドーパントによるキャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満となるものであればよい。
　また、基板材料は、格子定数がＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値となるものが好適である。ＧａＡｓの格子定数は５．６５３３Åであり、ＡｌＡｓの格子定数は５．６６０５Åであるため、基板材料の格子定数は５．６５３３Åより大きく、５．６６０５Åより小さい値が好適である。基板材料の格子定数はＩｎの量によって調整することが可能であり、例えばＡｓに対するＩｎの組成比がおよそ０．５％以上１．５％以下であると基板材料の格子定数がＧａＡｓとＡｌＡｓの格子定数の間の値となる。
　第１コンタクト層１０２は、基板１０１上に設けられ、第１ＤＢＲ１０３及び第１電極１０８と当接し、これらを電気的に接続する。第１コンタクト層１０２はｐ型半導体材料からなり、例えばキャリア濃度が３×１０１９／ｃｍ３のｐ－ＧａＡｓからなる。
　第１ＤＢＲ１０３は、第１コンタクト層１０２上に設けられ、波長λの光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。第１ＤＢＲ１０３は、光学膜厚λ／４の低屈折率層と高屈折率層を交互に複数層積層したＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）である。第１ＤＢＲ１０３はｐ型半導体材料からなるｐ－ＤＢＲであり、例えばＡｌ組成の異なるp－ＡｌＧａＡｓ層からなる。
　活性領域１０４は、第１ＤＢＲ１０３上に設けられ、キャリア再結合による自然放出光の放出及び増幅を行う。具体的には活性領域１０４は活性層、バリア層及びガイド層を含む。活性領域１０４はＶＣＳＥＬ素子１００の発振波長λや用途に合わせて構成され、例えばＩｎＧａＡｓからなる活性層とＡｌＧａＡｓからなるバリア層の組み合わせで振波長λを９００ｎｍ帯とすることができる。
　第２ＤＢＲ１０５は、活性領域１０４上に設けられ、波長λの光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。第２ＤＢＲ１０５は、光学膜厚λ／４の低屈折率層と高屈折率層を交互に複数層積層したＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射鏡）である。第２ＤＢＲ１０５はｎ型半導体材料からなるｎ―ＤＢＲであり、例えばＡｌ組成の異なるｎ－ＡｌＧａＡｓ層からなる。
　第２コンタクト層１０６は、第２ＤＢＲ１０５上に設けられ、第２ＤＢＲ１０５及び第２電極１０９と当接し、これらを電気的に接続する。第２コンタクト層１０６はｎ型半導体材料からなり、例えばキャリア濃度が３×１０１８／ｃｍ３のｎ－ＧａＡｓからなる。
　電流狭窄部１０７は、第１ＤＢＲ１０３内に設けられ、注入電流を狭窄する。電流狭窄部１０７は、酸化により絶縁化された部分であり、メサ構造Ｍの中央部を除いて設けられている。具体的には電流狭窄部１０７は、第１ＤＢＲ１０３に設けられたＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓ層又はＡｌＡｓ層がメサ構造Ｍ外周側から酸化されて設けられ、例えばＡｌ２Ｏ３からなる。
　第１電極１０８は第１コンタクト層１０２上に設けられ、ＶＣＳＥＬ素子１００の一方の電極として機能する。第１電極１０８はｐ－電極である場合、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等からなり、ｎ－電極である場合、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等からなる。第２電極１０９は第２コンタクト層１０６上に設けられ、ＶＣＳＥＬ素子１００の他方の電極として機能する。第２電極１０８はｐ－電極である場合、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等からなり、ｎ－電極である場合、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属からなる。第１電極１０８と第２電極１０９は、基板１０１を介さずに活性領域１０４に電流が注入されるように配置されている。誘電体膜１１０は第１電極１０８及び第２電極１０９上を除いて第１コンタクト層１０２及びメサ構造Ｍの表面を被覆する。誘電体膜１１０は例えばＳｉＮｘからなる。
　ＶＣＳＥＬ素子１００は以上のような構成を有する。上記構成のうち、第１コンタクト層１０２、第１ＤＢＲ１０３、活性領域１０４、第２ＤＢＲ１０５、第２コンタクト層１０６、電流狭窄部１０７、第１電極１０８、第２電極１０９をあわせて発光部１２０とする。即ちＶＣＳＥＬ素子１００は基板１０１上に発光部１２０が形成されて構成されている。
　なお、ＶＣＳＥＬ素子１００では第１ＤＢＲ１０３側がｐ型、第２ＤＢＲ１０５側がｎ型として説明したが、ｐ型とｎ型は反対であってもよい。また、ＶＣＳＥＬ素子１００は酸化狭窄構造を有する電流狭窄部１０７を備えるものとしたが、イオン注入あるいは埋め込みトンネル接合等、他の電流狭窄構造を有するものであってもよい。この他にもＶＣＳＥＬ素子１００は、上述した基板１０１を備え、レーザ光の出射が可能な構成を有するものであればよい。
　［ＶＣＳＥＬ素子の動作］
　図２はＶＣＳＥＬ素子１００の動作を示す模式図である。第１電極１０８と第２電極１０９の間に電圧を印加すると、第１電極１０８と第２電極１０９の間で電流が流れる。ここで、活性領域１０４の近傍には電流狭窄部１０７が設けられているため、電流はメサ構造Ｍの中央部に集中して活性領域１０４に注入される。なお、基板１０１はキャリア濃度が小さいため、導電性が低いが、第１電極１０８と第２電極１０９は、基板１０１を介さずに活性領域１０４に電流が注入されるように配置されているため、問題とならない。
　この電流注入により活性領域１０４においてキャリア再結合による自然放出光が生じる。自然放出光はＶＣＳＥＬ素子１００の積層方向（Ｚ方向）に進行し、第１ＤＢＲ１０３及び第２ＤＢＲ１０５によって反射される。第１ＤＢＲ１０３及び第２ＤＢＲ１０５は発振波長λを有する光を反射するように構成されているため、自然放出光のうち発振波長λの成分は第１ＤＢＲ１０３及び第２ＤＢＲ１０５の間で定在波を形成し、活性領域１０４によって増幅される。注入電流が閾値を超えると定在波を形成する光がレーザ発振し、第１ＤＢＲ１０３を透過して発光部１２０からレーザ光Ｌが放出される。レーザ光Ｌは発光部１２０から基板１０１側へ進行し、基板１０１を透過して出射される。なお、このように、レーザ光が基板側へ出射されるＶＣＳＥＬ素子は裏面出射側ＶＣＳＥＬ素子と呼ばれる。
　［ＶＣＳＥＬ素子による効果］
　ＶＣＳＥＬ素子１００は上述のように、ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）であり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である基板材料からなる基板１０１を備える。基板材料のキャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３と小さいため、基板１０１でフリーキャリアによる光吸収が抑えられ、基板１０１を透過するレーザ光Ｌが減衰されない。したがってＶＣＳＥＬ素子１００は高い発光効率を有する。
　また、Ｉｎの存在により、ＧａＡｓの結晶欠陥が抑制されるため、基板１０１は結晶欠陥密度が小さい。このためエピタキシャル成長により基板１０１上に形成される各層の結晶欠陥も抑制され、ＶＣＳＥＬ素子１００は高い信頼性を有する。なお、基板材料においてドーパントがドープされている場合も、Ｉｎの量をＩｎ組成換算で０．０１％以上とすることによりＧａＡｓの結晶欠陥の低減が可能である。
　加えて、基板材料の格子定数をＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値とすることにより、ＤＢＲ層を中心に発生する格子歪が緩和され、ＶＣＳＥＬ素子１００の製造プロセスにおいてエピタキシャルウェーハの反りが低減される。ウェーハに反りが生じていると、プロセス加工精度が悪化し、歩留まりの低下等により生産性が悪化するが、ＶＣＳＥＬ素子１００ではウェーハの反りを小さくし、生産性を向上させることが可能である。
　［ＶＣＳＥＬ素子アレイについて］
　ＶＣＳＥＬ素子１００はアレイを構成することも可能である。図３は、本実施形態に係るＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０の断面図である。同図に示すようにＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０は１枚の基板１０１とその上に形成された複数の発光部１２０を備える。基板１０１及び発光部１２０の構成はＶＣＳＥＬ素子１００と同一であり、各発光部１２０からは、基板１０１を透過してレーザ光Ｌが出射される。発光部１２０の数及び配列は特に限定されず、１次元アレイでもよく、２次元アレイでもよい。ＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０においてもＶＣＳＥＬ素子１００と同様の効果が得られる。
　［ＶＣＳＥＬ素子アレイの製造方法］
　ＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０の製造方法について説明する。図４乃至図７はＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０の製造方法を示す模式図である。
　まず基板１０１を準備する。基板１０１は、ＨＢ(Horizontal Bridgman)法等の結晶成長法によりＧａＡｓ結晶を成長させる際に、Ｉｎやその他のドーパントをドープすることで作製可能である。続いて図４に示すように、基板１０１上に第１コンタクト層１０２、第１ＤＢＲ１０３、活性領域１０４、第２ＤＢＲ１０５及び第２コンタクト層１０６を積層させる。これらの各層はＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長）法によって基板１０１上にエピタキシャル成長させることで積層させることができる。
　続いて、図５に示すように、第１ＤＢＲ１０３、活性領域１０４、第２ＤＢＲ１０５及び第２コンタクト層１０６をパターニングし、メサ構造Ｍを形成する。このパターニングは、フォトリソグラフィとＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）によって行うことができる。
　続いて、図６に示すように、第１ＤＢＲ１０３中に電流狭窄部１０７を形成する。電流狭窄部１０７はメサ構造Ｍの周囲に水蒸気を供給するウェット酸化法によって行うことができ、Ａｌ組成の高い層に選択的に酸化反応を生じさせることで電流狭窄部１０７が形成される。
　続いて、図７に示すように、基板１０１上及びメサ構造Ｍの周囲に誘電体膜１１０を形成する。誘電体膜１１０はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法によって形成することができる。続いて、第１コンタクト層１０２及び第２コンタクト層１０６上において誘電体膜１１０に開口を形成する。この開口はＲＩＥ等によって形成することができる。最後に、図３に示すように第１コンタクト層１０２上に第１電極１０８を形成し、第２コンタクト層１０６上に第２電極１０９を形成する。
　ＶＣＳＥＬ素子アレイ１５０は以上のような製造方法によって作製することができる。また、ＶＣＳＥＬ素子１００も同一の製造方法によって作製することができる。
　［表面出射型ＶＣＳＥＬ素子について］
　上記説明においてＶＣＳＥＬ素子１００は裏面出射型ＶＣＳＥＬ素子であるとしたが、本実施形態に係るＶＣＳＥＬ素子は表面出射型ＶＣＳＥＬ素子であってもよい。図８は表面出射型のＶＣＳＥＬ素子２００の模式図である。ＶＣＳＥＬ素子２００の各構成は一部を除き、ＶＣＳＥＬ素子１００と同一であるので、ＶＣＳＥＬ素子１００と同一の符号を付し、説明を省略する。
　ＶＣＳＥＬ素子１００との相違点は、電流狭窄部１０７が第２ＤＢＲ１０５内に設けられている点と、第２電極１０９がメサ構造Ｍの中央部を囲む環状形状を有する点である。
図８に示すようにレーザ光Ｌは活性領域１０４から第２ＤＢＲ１０５を透過し、第２電極１０９の環内を通過して放出される。即ち、レーザ光Ｌは発光部１２０から基板１０１とは反対側へ進行し、基板１０１とは反対側に出射される。このように、レーザ光が基板とは反対側へ出射されるＶＣＳＥＬ素子は表面出射側ＶＣＳＥＬ素子と呼ばれる。
　ＶＣＳＥＬ素子２００はＶＣＳＥＬ素子１００と同様に、基板１０１をＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）であり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満の基板材料からなるものとすることにより、基板１０１の結晶欠陥密度を低減させ、高い信頼性を有するＶＣＳＥＬ素子とすることが可能である。また、基板材料の格子定数をＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値とすることにより、ＶＣＳＥＬ素子２００の製造プロセスにおいてエピタキシャルウェーハの反りを低減させ、生産性を向上させることが可能である。
　また、図９はＶＣＳＥＬ素子２００の他の構成を示す断面図である。ＶＣＳＥＬ素子２００ではレーザ光Ｌが基板１０１を透過しないため、基板材料のキャリア濃度をより高くすることも可能である。この場合、基板１０１は導電性を有するため、図９に示すように基板１０１の裏面に第１電極１０８を形成することも可能である。
　ＶＣＳＥＬ素子２００もアレイを構成することが可能である。図１０は、本実施形態に係るＶＣＳＥＬ素子アレイ２５０の断面図である。同図に示すようにＶＣＳＥＬ素子アレイ２５０は１枚の基板１０１とその上に形成された複数の発光部１２０を備える。基板１０１及び発光部１２０の構成はＶＣＳＥＬ素子２００と同一であり、各発光部１２０からは、基板１０１とは反対側にレーザ光Ｌが出射される。発光部１２０の数及び配列は特に限定されず、１次元アレイでもよく、２次元アレイでもよい。ＶＣＳＥＬ素子アレイ２５０においてもＶＣＳＥＬ素子２００と同様の効果が得られる。また、ＶＣＳＥＬ素子アレイ２５０においても、図９に示すように基板１０１の裏面に第１電極１０８を形成することが可能である。
　［本開示について］
　本開示中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。上記の複数の効果の記載は、それらの効果が必ずしも同時に発揮されるということを意味しているのではない。条件等により、少なくとも上記した効果のいずれかが得られることを意味しており、本開示中に記載されていない効果が発揮される可能性もある。また、本開示中に記載された特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
　（１）
　ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である基板と、
　上記基板上に形成され、特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、上記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、上記第１のＤＢＲと上記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える発光部と
　を具備する垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（２）
　上記（１）に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　上記基板の格子定数は、ＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値である
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（３）
　上記（１）又は（２）に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　上記基板の格子定数は、５．６５３３Åより大きく、５．６６０５Åより小さい
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（４）
　上記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　上記第１のＤＢＲ及び上記第２のＤＢＲはｎ型又はｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、
　上記活性領域はＩｎＧａＡｓからなる活性層を含む
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（５）
　上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　レーザ光が上記発光部から上記基板側へ進行し、上記基板を透過して出射される裏面出射型素子である
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（６）
　上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　レーザ光が上記発光部から上記基板とは反対側へ進行し、上記基板とは反対側に出射される表面出射型素子である
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（７）
　上記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　上記発光部は、上記基板を介さずに上記活性領域に電流が注入されるように配置された電極を有する
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（８）
　上記（７）に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
　上記発光部は、上記第１のＤＢＲに当接する第１のコンタクト層と、上記第２のＤＢＲに当接する第２のコンタクト層を備え、上記１対の電極は、上記第１のコンタクト層上に設けられた第１の電極と、上記第２のコンタクト層上に設けられた第２の電極を含む
　垂直共振器型面発光レーザ素子。
　（９）
　ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である基板と、
　上記基板上に形成された複数の発光部であって、各発光部が特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、上記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、上記第１のＤＢＲと上記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える複数の発光部と
　を具備する垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ。
　１００、２００…ＶＣＳＥＬ素子
　１０１…基板
　１０２…第１コンタクト層
　１０３…第１ＤＢＲ
　１０４…活性領域
　１０５…第２ＤＢＲ
　１０６…第２コンタクト層
　１０７…電流狭窄部
　１０８…第１電極
　１０９…第２電極
　１１０…誘電体膜
　１２０…発光部
　１５０、２５０…ＶＣＳＥＬ素子アレイ

Claims (9)

  1. 　ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である基板と、
    　前記基板上に形成され、特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、前記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、前記第１のＤＢＲと前記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える発光部と
    　を具備する垂直共振器型面発光レーザ素子。
  2. 　請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　前記基板の格子定数は、ＧａＡｓの格子定数とＡｌＡｓの格子定数の間の値である
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  3. 　請求項２に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　前記基板の格子定数は、５．６５３３Åより大きく、５．６６０５Åより小さい
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  4. 　請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　前記第１のＤＢＲ及び前記第２のＤＢＲはｎ型又はｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、
    　前記活性領域はＩｎＧａＡｓからなる活性層を含む
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  5. 　請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　レーザ光が前記発光部から前記基板側へ進行し、前記基板を透過して出射される裏面出射型素子である
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  6. 　請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　レーザ光が前記発光部から前記基板とは反対側へ進行し、前記基板とは反対側に出射される表面出射型素子である
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  7. 　請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　前記発光部は、前記基板を介さずに前記活性領域に電流が注入されるように配置された１対の電極を備える
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  8. 　請求項７に記載の垂直共振器型面発光レーザ素子であって、
    　前記発光部は、前記第１のＤＢＲに当接する第１のコンタクト層と、前記第２のＤＢＲに当接する第２のコンタクト層を備え、前記１対の電極は、前記第１のコンタクト層上に設けられた第１の電極と、前記第２のコンタクト層上に設けられた第２の電極を含む
    　垂直共振器型面発光レーザ素子。
  9. 　ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘは０．００５以上０．０１５以下）からなり、キャリア濃度が５×１０１７／ｃｍ３未満である基板と、
    　前記基板上に形成された複数の発光部であって、各発光部が特定の波長の光を反射する第１のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）と、前記波長の光を反射する第２のＤＢＲと、前記第１のＤＢＲと前記第２のＤＢＲの間に配置され、キャリア再結合による発光を生じる活性領域とを備える複数の発光部と
    　を具備する垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ。
PCT/JP2023/018567 2022-06-13 2023-05-18 垂直共振器型面発光レーザ素子及び垂直共振器型面発光レーザ素子アレイ WO2023243298A1 (ja)

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