JPH01217986A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH01217986A JPH01217986A JP4187588A JP4187588A JPH01217986A JP H01217986 A JPH01217986 A JP H01217986A JP 4187588 A JP4187588 A JP 4187588A JP 4187588 A JP4187588 A JP 4187588A JP H01217986 A JPH01217986 A JP H01217986A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
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- type
- inp
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- semiconductor laser
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、二重ヘテロ接合構造を用いた長波長光通信用
半導体レーザ素子に関する。
半導体レーザ素子に関する。
（従来の技術）
一般に二重ヘテロ接合構造を用いた注入型半導体レーザ
素子においては、活性層を挟むｐ−型半導体層から活性
層中に正孔を注入し活性層を挟むｎ−型半導体層と活性
層の価電子帯不連続を障壁として正孔を活性層中に蓄積
する。一方活性層を挟むｎ−型半導体層から電子を活性
層中に注入し活性層を挟むｐ−型半導体層と活性層の伝
導帯不連続を障壁として活性層中に電子を蓄積する。活
性層中で正孔と電子が再結合して発光する。光は活性層
の活性領域と活性領域の上下左右の結晶の屈折率差によ
り活性領域近傍に集中される０通常の構造の半導体レー
ザ素子では活性領域を挟むｎ−型半導体層とｐ−型半導
体層の材料が同一物質であるために、活性領域とｐ−型
半導体層の伝導帯不連続と活性領域とｎ−型半導体層の
伝導帯不連続は同一であり、活性領域とｎ−型半導体層
の価電子帯不連続と活性領域とｐ−型半導体層の価電子
帯不連続は同一であった。このため活性領域からｐ−型
半導体層へ電子のオーバーフローあるいは活性領域から
ｎ−型半導体層へ正孔のオーバーフローが起こり活性層
への電流閉じ込め効率が悪かった。特に活性領域とクラ
ッド層との伝導帯不連続の小さいＩｎＰ系の半導体レー
ザ域は活性層厚を数百オングストローム以下にした半導
体レーザに於てこの傾向が顕著であった。
素子においては、活性層を挟むｐ−型半導体層から活性
層中に正孔を注入し活性層を挟むｎ−型半導体層と活性
層の価電子帯不連続を障壁として正孔を活性層中に蓄積
する。一方活性層を挟むｎ−型半導体層から電子を活性
層中に注入し活性層を挟むｐ−型半導体層と活性層の伝
導帯不連続を障壁として活性層中に電子を蓄積する。活
性層中で正孔と電子が再結合して発光する。光は活性層
の活性領域と活性領域の上下左右の結晶の屈折率差によ
り活性領域近傍に集中される０通常の構造の半導体レー
ザ素子では活性領域を挟むｎ−型半導体層とｐ−型半導
体層の材料が同一物質であるために、活性領域とｐ−型
半導体層の伝導帯不連続と活性領域とｎ−型半導体層の
伝導帯不連続は同一であり、活性領域とｎ−型半導体層
の価電子帯不連続と活性領域とｐ−型半導体層の価電子
帯不連続は同一であった。このため活性領域からｐ−型
半導体層へ電子のオーバーフローあるいは活性領域から
ｎ−型半導体層へ正孔のオーバーフローが起こり活性層
への電流閉じ込め効率が悪かった。特に活性領域とクラ
ッド層との伝導帯不連続の小さいＩｎＰ系の半導体レー
ザ域は活性層厚を数百オングストローム以下にした半導
体レーザに於てこの傾向が顕著であった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は以上述べたような活性層からｐ−型半導体層へ
電子のオーバーフロー域は活性領域からｎ−型半導体層
への正孔のオーバーフローを減らし、活性領域へ正孔と
電子と光を効率よく閉じ込め集中行える良好な半導体レ
ーザ素子の提供を目的としている。
電子のオーバーフロー域は活性領域からｎ−型半導体層
への正孔のオーバーフローを減らし、活性領域へ正孔と
電子と光を効率よく閉じ込め集中行える良好な半導体レ
ーザ素子の提供を目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザ素子においては２つのクラッド層
の組成が異なるのでｐ−型の導電性を有するクラッド層
と活性領域との伝導帯不連続と上記２つのクラッド層の
うちｎ−型の導電性を有するクラッド層と上記活性領域
との価電子帯不連続とを独立に決めることができる。即
ちｐ−型の導電性を有するクラッド層と活性領域との伝
導帯不連続による電子に対するエネルギー障壁と価電子
帯不連続による正孔に対するエネルギー障壁とを独立に
決めることができる。
の組成が異なるのでｐ−型の導電性を有するクラッド層
と活性領域との伝導帯不連続と上記２つのクラッド層の
うちｎ−型の導電性を有するクラッド層と上記活性領域
との価電子帯不連続とを独立に決めることができる。即
ちｐ−型の導電性を有するクラッド層と活性領域との伝
導帯不連続による電子に対するエネルギー障壁と価電子
帯不連続による正孔に対するエネルギー障壁とを独立に
決めることができる。
２つのクラッド層のうちｐ−型の導電性を有するクラッ
ド層と活性領域との伝導帯不連続を２つのクラッド層の
うちｎ−型の導電性を有するクラッド層と活性領域との
伝導帯不連続よりも大きく取ることにより、活性領域と
ｐ−型の導電性を有するクラッド層とのエネルギー障壁
を、ｎ−型の導電性を有するクラッド層よりｎ−型の導
電性を有するクラッド層と活性領域との伝導帯不連続分
のエネルギーを持って活性領域中に注入される電子のエ
ネルギーに対して充分大きく取れる。
ド層と活性領域との伝導帯不連続を２つのクラッド層の
うちｎ−型の導電性を有するクラッド層と活性領域との
伝導帯不連続よりも大きく取ることにより、活性領域と
ｐ−型の導電性を有するクラッド層とのエネルギー障壁
を、ｎ−型の導電性を有するクラッド層よりｎ−型の導
電性を有するクラッド層と活性領域との伝導帯不連続分
のエネルギーを持って活性領域中に注入される電子のエ
ネルギーに対して充分大きく取れる。
半導体レーザを形成する半導体基板がＩｎＰであり、且
つｐ−型クラッド層がＩｎＡｌＡｓ或はＩｎＧａＡｌＡ
ｓであり且つｎ−型クラッド層がＩｎＰであれば、各層
を基板の半導体とほぼ格子整合させて形成できる。
つｐ−型クラッド層がＩｎＡｌＡｓ或はＩｎＧａＡｌＡ
ｓであり且つｎ−型クラッド層がＩｎＰであれば、各層
を基板の半導体とほぼ格子整合させて形成できる。
有機金属気相成長法で形成すればＩｎＰ、 ＩｎＡｌＡ
ｓ。
ｓ。
ＩｎＧａＡｌＡｓの各層は良好な結晶が形成でき且つ急
峻且つ良好なヘテロ接合界面を形成できる。
峻且つ良好なヘテロ接合界面を形成できる。
（作 用）
本発明の半導体レーザ素子においては電子に対するエネ
ルギー障壁と正孔に対するエネルギー障壁を独立に大き
く設定できるので、活性層中に電子を良好に蓄積できる
。
ルギー障壁と正孔に対するエネルギー障壁を独立に大き
く設定できるので、活性層中に電子を良好に蓄積できる
。
ｎ−型の導電性を有するクラッド層から活性領域に注入
された電子のエネルギーに対して、活性領域からｐ−型
クラッド層に進入する際のエネルギー障壁を大きく取れ
ば活性層中に電子を良好に蓄積できる。
された電子のエネルギーに対して、活性領域からｐ−型
クラッド層に進入する際のエネルギー障壁を大きく取れ
ば活性層中に電子を良好に蓄積できる。
ｐ−型の導電性を有するクラッド層から活性領域に注入
された正孔のエネルギーに対して、活性領域からｎ−型
クラッド層に進入する際のエネルギー障壁を大きく取れ
ば活性層中に正孔を良好に蓄積できる。
された正孔のエネルギーに対して、活性領域からｎ−型
クラッド層に進入する際のエネルギー障壁を大きく取れ
ば活性層中に正孔を良好に蓄積できる。
ｐ−型クラッド層としてＩｎＡｌＡｓ戒はＩｎＡｌＧａ
Ａｓを用いｎ−型クラッド層としてＩｎＰを用いればＩ
ｎＰ基板に格子整合した結晶を形成できるので半導体レ
ーザ素子の各層は良好な結晶により形成できる。
Ａｓを用いｎ−型クラッド層としてＩｎＰを用いればＩ
ｎＰ基板に格子整合した結晶を形成できるので半導体レ
ーザ素子の各層は良好な結晶により形成できる。
有機金属気相成長法で形成して半導体レーザ素子の各層
及び各、ヘテロ接合界面が良好に形成されていれば活性
層への電子及び正孔の閉じ込め効率が向上する。
及び各、ヘテロ接合界面が良好に形成されていれば活性
層への電子及び正孔の閉じ込め効率が向上する。
（実施例）
次に本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ素子の構造断面図である
。本発明の半導体レーザ素子は先ずｎ−型（１０’Ｏ）
ＩｎＰ基板１上にＳｅドープのｎ−型ＩｎＰクラッド
層（２μｓ厚）２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（
０，１５ｍ厚）３、ＺｎドープのＰ−型ＩｎＡｌＡｓク
ラッド層（１，５％ｍ厚）４、アンドープのＩｎＧａＡ
ｓキャップ層（０，５％厚）を順次有機金属気相成長法
により形成した。その後Ｓｉｎ、 ＣＶＤ膜を形成した
６次に通常のフ著トリソゲラフイーによりレジストマス
クをストライプ方向が（０１１）方向となるように約２
ｐ幅で形成して、弗酸（６％）十弗化アンモニウム（３
０％）溶液でエツチングすることによりＳｉＯ□のスト
ライプを形成した０次にＳｉｎ、をマスクとして過酸化
水素＋硫酸系の溶液でＩｎＧａＡｓキャップ層を除去し
、塩酸でエツチングしてｐ −ＩｎＡＩＡｓクラッド層
４を除去し、過酸化水素子ａ酸系の溶液でＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３を除去し、塩酸＋燐酸手水の溶液でｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２を１．５．除去した。
。本発明の半導体レーザ素子は先ずｎ−型（１０’Ｏ）
ＩｎＰ基板１上にＳｅドープのｎ−型ＩｎＰクラッド
層（２μｓ厚）２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（
０，１５ｍ厚）３、ＺｎドープのＰ−型ＩｎＡｌＡｓク
ラッド層（１，５％ｍ厚）４、アンドープのＩｎＧａＡ
ｓキャップ層（０，５％厚）を順次有機金属気相成長法
により形成した。その後Ｓｉｎ、 ＣＶＤ膜を形成した
６次に通常のフ著トリソゲラフイーによりレジストマス
クをストライプ方向が（０１１）方向となるように約２
ｐ幅で形成して、弗酸（６％）十弗化アンモニウム（３
０％）溶液でエツチングすることによりＳｉＯ□のスト
ライプを形成した０次にＳｉｎ、をマスクとして過酸化
水素＋硫酸系の溶液でＩｎＧａＡｓキャップ層を除去し
、塩酸でエツチングしてｐ −ＩｎＡＩＡｓクラッド層
４を除去し、過酸化水素子ａ酸系の溶液でＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３を除去し、塩酸＋燐酸手水の溶液でｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２を１．５．除去した。
その後有機金属気相成長法によりＦｅドープの半絶縁性
ＩｎＰ埋め込み層５を３ｐ形成した。（ここで５ｉｎ２
上にはＩｎＰは成長しない、）次に弗酸（６％）十弗化
アンモニウム（３０％）溶液でＳｉｎ、マスクを取り除
いた。その後有機金属気相成長法によりＺｎドープのｐ
−型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（ｏ、ｓ、ｍ厚）６を形
成した。この後Ａｕ −Ｇｅ合金によりｎ−側オーミッ
ク電Ｆｉ７を形成した。Ａｕ−Ｚｎ合今によりｐ−側オ
ーミック電極８を形成した。
ＩｎＰ埋め込み層５を３ｐ形成した。（ここで５ｉｎ２
上にはＩｎＰは成長しない、）次に弗酸（６％）十弗化
アンモニウム（３０％）溶液でＳｉｎ、マスクを取り除
いた。その後有機金属気相成長法によりＺｎドープのｐ
−型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（ｏ、ｓ、ｍ厚）６を形
成した。この後Ａｕ −Ｇｅ合金によりｎ−側オーミッ
ク電Ｆｉ７を形成した。Ａｕ−Ｚｎ合今によりｐ−側オ
ーミック電極８を形成した。
このようにして形成した半導体レーザ素子は１．５５４
で発振し、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層のみをｐ −ＩｎＰで置
き換えた半導体レーザ素子と比較して、特性温度がおよ
そ２倍になった。また光出力の最大値はおよそ１．８倍
になった。
で発振し、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層のみをｐ −ＩｎＰで置
き換えた半導体レーザ素子と比較して、特性温度がおよ
そ２倍になった。また光出力の最大値はおよそ１．８倍
になった。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
半導体基板はｐ−型でもよい。その際は基板側のクラッ
ド層をｐ−ＩｎＡｌＡｓ層にし、コンタクト層側のクラ
ッド層をｎ−ＩｎＰ層にし、 コンタクト層の導電型を
ｎ−型にすればよい６またＩｎＡｌＡｓ層 ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ ＩｎＰ系以外の材料系についても本発明の適用
が可能である。
半導体基板はｐ−型でもよい。その際は基板側のクラッ
ド層をｐ−ＩｎＡｌＡｓ層にし、コンタクト層側のクラ
ッド層をｎ−ＩｎＰ層にし、 コンタクト層の導電型を
ｎ−型にすればよい６またＩｎＡｌＡｓ層 ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ ＩｎＰ系以外の材料系についても本発明の適用
が可能である。
以上のように本発明の半導体レーザ素子によれば活性層
に注入された電子と正孔のオーバーフローを防ぐことが
出来、注入電流を有効に変換できる。それ故特性温度、
光出力の最大値といった半導体レーザの基本特性を高め
ることができ、高出力化に適した半導体レーザ素子を提
供できる。
に注入された電子と正孔のオーバーフローを防ぐことが
出来、注入電流を有効に変換できる。それ故特性温度、
光出力の最大値といった半導体レーザの基本特性を高め
ることができ、高出力化に適した半導体レーザ素子を提
供できる。
第１図は本発明にかかる半導体レーザ素子の構成断面図
である。 １・・・ＩｎＰ基板 ２・・・ｎ−型ＩｎＰク
ラッド層３− ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ ・Ｐ−型
ＩｎＡｌＡｓクラッド層５・・・Ｆｅドープ半絶縁性Ｉ
ｎＰ埋め込層６・・・ｐ−型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
７・・・ｎ−側オーミック電極 ８・・・ｐ−側オーミック電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第１図
である。 １・・・ＩｎＰ基板 ２・・・ｎ−型ＩｎＰク
ラッド層３− ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ ・Ｐ−型
ＩｎＡｌＡｓクラッド層５・・・Ｆｅドープ半絶縁性Ｉ
ｎＰ埋め込層６・・・ｐ−型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
７・・・ｎ−側オーミック電極 ８・・・ｐ−側オーミック電極 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第１図
Claims (3)
- （１）発光及びレーザ発振に寄与する活性層が、これよ
りも禁制帯幅が広く、一方がｐ−型他の一方がｎ−型の
導電性を有する上下２つのクラッド層で挟まれた二重ヘ
テロ接合構造の半導体レーザ素子において、上記２つの
クラッド層が異なる化合物半導体により形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - （２）２つのクラッド層のうちｐ−型の導電性を有する
クラッド層と活性領域との伝導帯不連続が２つのクラッ
ド層のうちｎ−型の導電性を有するクラッド層と上記活
性領域との伝導帯不連続よりも大きいことを特徴とする 請求項１記載の半導体レーザ素子。 - （３）２つのクラッド層のうちｎ−型の導電性を有する
クラッド層と活性領域との価電子帯不連続が２つのクラ
ッド層のうちｐ−型の導電性を有するクラッド層と上記
活性領域との価電子帯不連続よりも大きいことを特徴と
する請求 項１記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041875A JP2763102B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041875A JP2763102B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217986A true JPH01217986A (ja) | 1989-08-31 |
| JP2763102B2 JP2763102B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=12620442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041875A Expired - Lifetime JP2763102B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763102B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2009059916A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光半導体デバイス |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260181A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63041875A patent/JP2763102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260181A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-23 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
| US6115399A (en) * | 1994-09-14 | 2000-09-05 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2009059916A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光半導体デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2763102B2 (ja) | 1998-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |