JPH01238085A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH01238085A JPH01238085A JP6324688A JP6324688A JPH01238085A JP H01238085 A JPH01238085 A JP H01238085A JP 6324688 A JP6324688 A JP 6324688A JP 6324688 A JP6324688 A JP 6324688A JP H01238085 A JPH01238085 A JP H01238085A
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- layer
- semiconductor laser
- laser device
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は０．６μｍ帯半導体レーザに係り、特に光ディ
スクに好適な基本横モードに制御した半導体レーザ構造
に関する。
スクに好適な基本横モードに制御した半導体レーザ構造
に関する。
［従来の技術］
従来、ＡｆｌＧａＩｎＰ系０．６μｍ帯半導体レーザの
ストライプ構造において、リッジ型光波路路ストライプ
構造の作製が検討されている。例えば、イクステンディ
ッド アブストラクツ オン 第１８回 コンファレン
ス オン ソリッド ステイト デバイシイズ アンド
マティアリアルズトーキョー（１９８６年）第１５３
頁から第１５６頁（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ ｏｆ １８ｔｈ Ｃａｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ
５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ＋Ｔｏｋｙｏ、 １９８６． ｐｐ、
１５３−１５６）では、８０℃に加熱した濃硫酸溶液を
用いてＡｌＩｎＰあるいはＡｌＧａｌｎＰ結晶をエツチ
ングすることによってリッジ型先導波器ストライプ構造
を作製している。しかし、この場合エツチング深さは時
間によって制御しており、基板ウェハ面内でエツチング
深さの均一性は必ずしも良いと言えない。このため、半
導体レーザの特性もばらつきが大きくなる。また、昭和
６２年秋季第４８回応用物理学会学術講演会第７６４頁
およびエレクトロニクスレター２３（１９８７頁）第９
３８頁から第９３９頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ、 ２３（１９８７） ｐｐ、９３８−９３９）で
は、リッジ型先導波路ストライプ構造を作製しているが
、エツチング深さが均一となるようにエツチング停止層
を設けている。エツチング停止層には、膜厚約４０人の
ＧａＩｎＰ薄膜結晶を用いている。このように、薄膜結
晶を用いているのは、薄膜結晶の量子サイズ効果を利用
することによりエツチング停止層ＧａＩｎＰ薄膜結晶の
バンドギャップを活性層のＧａＩｎＰ結晶よりも大きく
することができるので、ＧａＩｎＰ活性層のレーザ光発
振波長における光吸収係数を小さくすることができるた
めである。また、用いているエツチング液はＡｌＧａＩ
ｎＰ結晶とＧａＩｎＰ結晶のエツチング選択比が大きい
ということを利用して、ＧａＩｎＰ薄膜結晶でもエツチ
ング停止層として機能させることができている。しかし
、エツチング停止層ＧａＩｎＰ薄膜結晶は先導波層のＡ
ｌＧａＩｎＰ結晶を成長している途中に挿入するため、
約４０人のＧａＩｎＰ薄膜結晶中にＡｌ元素が混入する
恐れが十分である。Ａｆｉ元素が混入するとエツチング
停止層として必ずしも機能しなくなる。
ストライプ構造において、リッジ型光波路路ストライプ
構造の作製が検討されている。例えば、イクステンディ
ッド アブストラクツ オン 第１８回 コンファレン
ス オン ソリッド ステイト デバイシイズ アンド
マティアリアルズトーキョー（１９８６年）第１５３
頁から第１５６頁（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ
ｔｓ ｏｆ １８ｔｈ Ｃａｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ
５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ＋Ｔｏｋｙｏ、 １９８６． ｐｐ、
１５３−１５６）では、８０℃に加熱した濃硫酸溶液を
用いてＡｌＩｎＰあるいはＡｌＧａｌｎＰ結晶をエツチ
ングすることによってリッジ型先導波器ストライプ構造
を作製している。しかし、この場合エツチング深さは時
間によって制御しており、基板ウェハ面内でエツチング
深さの均一性は必ずしも良いと言えない。このため、半
導体レーザの特性もばらつきが大きくなる。また、昭和
６２年秋季第４８回応用物理学会学術講演会第７６４頁
およびエレクトロニクスレター２３（１９８７頁）第９
３８頁から第９３９頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ、 ２３（１９８７） ｐｐ、９３８−９３９）で
は、リッジ型先導波路ストライプ構造を作製しているが
、エツチング深さが均一となるようにエツチング停止層
を設けている。エツチング停止層には、膜厚約４０人の
ＧａＩｎＰ薄膜結晶を用いている。このように、薄膜結
晶を用いているのは、薄膜結晶の量子サイズ効果を利用
することによりエツチング停止層ＧａＩｎＰ薄膜結晶の
バンドギャップを活性層のＧａＩｎＰ結晶よりも大きく
することができるので、ＧａＩｎＰ活性層のレーザ光発
振波長における光吸収係数を小さくすることができるた
めである。また、用いているエツチング液はＡｌＧａＩ
ｎＰ結晶とＧａＩｎＰ結晶のエツチング選択比が大きい
ということを利用して、ＧａＩｎＰ薄膜結晶でもエツチ
ング停止層として機能させることができている。しかし
、エツチング停止層ＧａＩｎＰ薄膜結晶は先導波層のＡ
ｌＧａＩｎＰ結晶を成長している途中に挿入するため、
約４０人のＧａＩｎＰ薄膜結晶中にＡｌ元素が混入する
恐れが十分である。Ａｆｉ元素が混入するとエツチング
停止層として必ずしも機能しなくなる。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、ＡｌＧａＩｎＰ結晶の選択エツチング
において高精度で高均一なエツチングを実現するという
点でまだ十分と言えず、半導体レーザ特性のばらつきを
大きくする問題を生じる可能性があった。
において高精度で高均一なエツチングを実現するという
点でまだ十分と言えず、半導体レーザ特性のばらつきを
大きくする問題を生じる可能性があった。
本発明の目的は、ＡｌＧａＩｎＰ系０．６μｍ帯半導体
レーザにおいてＡｌＧａＩｎＰ結晶をエツチングするの
に高精度で高均一なエツチングを実現するとともに、基
本横モードで安定に発振する半導体レーザを得ることに
ある。さらに、半導体レーザ特性のばらつきを小さく抑
えることにある。
レーザにおいてＡｌＧａＩｎＰ結晶をエツチングするの
に高精度で高均一なエツチングを実現するとともに、基
本横モードで安定に発振する半導体レーザを得ることに
ある。さらに、半導体レーザ特性のばらつきを小さく抑
えることにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、ＡｌＧａＩｎＰ結晶のエツチ
ング液に対して薄膜結晶であっても選択的にエツチング
停止するＡｆｌＧａＩｎＰ結晶をエツチング停止層とし
て利用することを手段として用いた。このエツチング停
止層によってレーザ光が吸収されたり光導波されると、
半導体レーザの特性に悪影響を及ぼす。そこで、エツチ
ング停止層であるＡｌＧａＡｓ結晶を薄膜結晶として量
子サイズ効果を利用することにより、実効的にＡｌＧａ
Ａｓ結晶の量子準位を半導体レーザ活性層のパンドギャ
ップよりも大きくすることを必要とする。このため、エ
ツチング停止層は量子サイズ効果が顕著に現われる約１
００Å以下の薄膜結晶であるが要求される。例えば、エ
ツチング停止層に′対してＡｌＧａＡｓ結晶で最もバン
ドギャップが小さくなるＧ ａ Ａ ｓ結晶を用いた場
合、約２０Å以下の薄膜結晶が要求されるが、実際膜厚
約１０人の薄膜結晶であっても、ＡｌＧａｌｎＰ結晶と
のエツチング選択比を大きくとることができエツチング
停止層として十分機能することを確認した。
ング液に対して薄膜結晶であっても選択的にエツチング
停止するＡｆｌＧａＩｎＰ結晶をエツチング停止層とし
て利用することを手段として用いた。このエツチング停
止層によってレーザ光が吸収されたり光導波されると、
半導体レーザの特性に悪影響を及ぼす。そこで、エツチ
ング停止層であるＡｌＧａＡｓ結晶を薄膜結晶として量
子サイズ効果を利用することにより、実効的にＡｌＧａ
Ａｓ結晶の量子準位を半導体レーザ活性層のパンドギャ
ップよりも大きくすることを必要とする。このため、エ
ツチング停止層は量子サイズ効果が顕著に現われる約１
００Å以下の薄膜結晶であるが要求される。例えば、エ
ツチング停止層に′対してＡｌＧａＡｓ結晶で最もバン
ドギャップが小さくなるＧ ａ Ａ ｓ結晶を用いた場
合、約２０Å以下の薄膜結晶が要求されるが、実際膜厚
約１０人の薄膜結晶であっても、ＡｌＧａｌｎＰ結晶と
のエツチング選択比を大きくとることができエツチング
停止層として十分機能することを確認した。
以上より、Ａｌ２ＧａＡｓ結晶はＡｌＧａＩｎＰ結晶の
エツチング液に対するエツチング停止層として用いるこ
とができ、これを利用して半導体レーザストライプ構造
を作製できる。
エツチング液に対するエツチング停止層として用いるこ
とができ、これを利用して半導体レーザストライプ構造
を作製できる。
［作用コ
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいてＡｌ２ＧａＡｓ
結晶がエツチング停止層として十分機能することを以下
に説明する。
結晶がエツチング停止層として十分機能することを以下
に説明する。
ＡｌＧａＩｎＰ結晶とＡｌＧａＡｓ結晶とのエツチング
選択比の大きいエツチング液を用いてＡＲＧａＡｓ結晶
をエツチング停止層として機能させることができる。し
かし、ＡｌＧａＩｎＰ結晶よりもバンドギャップの小さ
いＡΩＧａＡｓ結晶をＡｌＧａＩｎＰ光導波層中に挿入
するとレーザ光が吸収をうける。このため、ＡΩＧ ａ
Ａ ｓ結晶を薄膜結晶として量子サイズ効果によるバ
ンドギャップを実効的に大きくする必要がある。つまり
、ＡｌＧａＡｓ結晶のバンドギャップは、半導体レーザ
の活性層に用いる結晶のバンドギャップよりも大きくす
る必要がある。さらに、薄膜結晶としたときにＡｌＧａ
Ａｓ結晶がエツチング停止層として十分機能するかを調
べる必要がある。そこで、実際素子構造に応用すること
を目的として第３図に示すような試料を作製した。まず
、フォトルミネセンスを測定し薄膜結晶のバンドギャッ
プを調べかつエツチング特性を調べた。試料は、ＧａＡ
ｓ基板上にＰ−ＧａＡｓ層１３（厚さ０．５７ｚｍ）。
選択比の大きいエツチング液を用いてＡＲＧａＡｓ結晶
をエツチング停止層として機能させることができる。し
かし、ＡｌＧａＩｎＰ結晶よりもバンドギャップの小さ
いＡΩＧａＡｓ結晶をＡｌＧａＩｎＰ光導波層中に挿入
するとレーザ光が吸収をうける。このため、ＡΩＧ ａ
Ａ ｓ結晶を薄膜結晶として量子サイズ効果によるバ
ンドギャップを実効的に大きくする必要がある。つまり
、ＡｌＧａＡｓ結晶のバンドギャップは、半導体レーザ
の活性層に用いる結晶のバンドギャップよりも大きくす
る必要がある。さらに、薄膜結晶としたときにＡｌＧａ
Ａｓ結晶がエツチング停止層として十分機能するかを調
べる必要がある。そこで、実際素子構造に応用すること
を目的として第３図に示すような試料を作製した。まず
、フォトルミネセンスを測定し薄膜結晶のバンドギャッ
プを調べかつエツチング特性を調べた。試料は、ＧａＡ
ｓ基板上にＰ−ＧａＡｓ層１３（厚さ０．５７ｚｍ）。
Ｐ （Ａ Ｑ ｘ Ｇａｔ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋
ｓＰ層１４（厚さ０．１μｍ、ｘ＝０．５）ｐ−Ａｆｉ
ｚＧａｌ−２Ａｓ薄膜結晶層１５は膜厚を変えて有機ａ
Ｉ＠気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって結晶成長して作
製した。
ｓＰ層１４（厚さ０．１μｍ、ｘ＝０．５）ｐ−Ａｆｉ
ｚＧａｌ−２Ａｓ薄膜結晶層１５は膜厚を変えて有機ａ
Ｉ＠気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって結晶成長して作
製した。
例えば、ｐ−Ａ Ｑ ２．Ｇａ１−ｚ Ａｓ薄膜結晶層
１５のＡ２組成２＝０として、バンドギャップを最も小
さくした場合を考える。薄膜結晶層１５の膜厚を下方よ
り４０人、３０人、２０人、１０人と４層積み重ねた試
料を用いて、室温におけるフォトルミネセンスを測定し
それぞれの発光波長を調べた結果を第４図に示す。また
、 （Ａ Ｒ０，５ａａ（１，５）０．５１ Ｉ ｎＯ，４
９ｐ結晶ではさんだＧａＡｓ薄膜結晶層における量子準
位間のバンドギャップを計算した結果を実線で示す。Ｇ
ａ Ａ ｓ薄膜結晶層１５の発光波長は０印で示すが
ほぼ計算値通りの発光波長が得られた。また、透過電子
顕微鏡観察によりほぼ上記膜厚の薄膜結晶層ができてい
ることがわかった。これより、発振波長約６８０ｎｍの
レーザ光の吸収を小さく抑えるためには、Ｇ ａ Ａ
ｓ薄膜結晶層の膜厚は約２０人未満であることが要求さ
れる。実際、この膜厚未満のＧａＡｓ結晶でも、選択エ
ツチング液に対するエツチング停止層として十分機能す
ることを確認した。
１５のＡ２組成２＝０として、バンドギャップを最も小
さくした場合を考える。薄膜結晶層１５の膜厚を下方よ
り４０人、３０人、２０人、１０人と４層積み重ねた試
料を用いて、室温におけるフォトルミネセンスを測定し
それぞれの発光波長を調べた結果を第４図に示す。また
、 （Ａ Ｒ０，５ａａ（１，５）０．５１ Ｉ ｎＯ，４
９ｐ結晶ではさんだＧａＡｓ薄膜結晶層における量子準
位間のバンドギャップを計算した結果を実線で示す。Ｇ
ａ Ａ ｓ薄膜結晶層１５の発光波長は０印で示すが
ほぼ計算値通りの発光波長が得られた。また、透過電子
顕微鏡観察によりほぼ上記膜厚の薄膜結晶層ができてい
ることがわかった。これより、発振波長約６８０ｎｍの
レーザ光の吸収を小さく抑えるためには、Ｇ ａ Ａ
ｓ薄膜結晶層の膜厚は約２０人未満であることが要求さ
れる。実際、この膜厚未満のＧａＡｓ結晶でも、選択エ
ツチング液に対するエツチング停止層として十分機能す
ることを確認した。
さらに、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおける（Ａ
Ｑ ｙ ａａｌ−ａ’）０．５１−ｙ２）ｏ、４９ｐ活
性層のＡｆ１組成ｙを大きくして発振波長を短くした場
合。
Ｑ ｙ ａａｌ−ａ’）０．５１−ｙ２）ｏ、４９ｐ活
性層のＡｆ１組成ｙを大きくして発振波長を短くした場
合。
Ａ Ｑ ｚ Ｇａ１−２ Ａｓエツチング停止層のＡｌ
組成２を大きくし、また薄膜結晶とすることによりレー
ザ光の吸収を小さく抑えることができた。
組成２を大きくし、また薄膜結晶とすることによりレー
ザ光の吸収を小さく抑えることができた。
［実施例コ
実施例１
以下、本発明の一実施例について第１図を用いて説明す
る。第１図において、ｎ−ＧａＡｓ基板１（厚さ１００
μｍ）上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μ
ｒｎ）ｎ （Ａｌ２ｘＧａｔ−ｘ）ｏ、ｓ□Ｉ ｎＱ
、４９ Ｐクラッド層３（厚さ１．５ μｍ、ｘ＝０．
５）アンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｘ−ｙ ）ｏ、ｓｔ
Ｉ ｎｏ、＋ｓＰ活性層４（厚さ０．０７μｍ、ｙ＝
ｏ）、ｐ−（Ａ Ｑ Ｘ Ｇａｔ−ｘ）０．５１−ｙ２
）０．４９ｐクラッド層５（厚さ０．３ｙ ｘ＝０．
５）＋ ｐ Ａｌ２ ｚＧａｌ−ｚＡｓエツチング停
止層６（厚さ１０人、２＝０）、ｐ −（Ａ Ｑ Ｘ
Ｇａ１−ｘ）。、５１ 工ｎｏ、４９ｐクラッド層７（
厚さ０．７７ｚｍ、ｘ＝＝０．５） 、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８（厚さ０．２μｍ）を順次有機金属気相成遅
（ＭＯＣＶＤ）法によって成長する。この後、リッジ光
導波路ストライプを形成するため、５ｊ０２絶縁膜（厚
さ０．２μｍ）を形成し、ホトレジストマスクとフッ酸
水溶液を用いて５ｉｎ２絶縁膜をストライプ状にパター
ングする。このＳ ｉ Ｏ２Ｍ Ａｌ膜をマスクとして
、まずｐ−ＧａＡｓキャップ層８をエツチングする。エ
ツチング液はＧ ａ Ａ ｓ結晶のエツチング液、例え
ばリン酸系溶液（リン酸：過酸化水素：エチレングリコ
ール＝３＝２＝６）を用いて５ｉ０２絶縁膜ストライプ
幅に加工する。さらに、ＡｌＧａＩｎＰ結晶の選択エツ
チング液、例えば塩酸系水溶液（塩酸：水＝１ ： ２
）を用いて、Ｐ （Ａ Ｑ ｘ Ｇａ１−ｘ）ｏ、５
ｔＩｎｏ、＋ｓＰクラッド暦７をエツチング加工するこ
とによって、第１図における順メサ形状をもつりッジ光
導波路ストライプ（ストライプＩｌｌ！３〜６μｍ）を
作製する。このとき、ｐ−Ａｌ ２Ｇａ、、Ａｓエツチ
ング停止層６によってｐ （Ａ Ｑ Ｘ ａａｌ−Ｘ
）０．１５１−ｙ２）０．４ＢＰクラッド層７のエツチ
ング加工を制御できた。この後、ストライプ状５ｉ０２
絶縁膜を残したまま、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層９（厚み
０．７μｍ）をＭＯＣＶＤ法によって選択結晶成長する
。
る。第１図において、ｎ−ＧａＡｓ基板１（厚さ１００
μｍ）上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μ
ｒｎ）ｎ （Ａｌ２ｘＧａｔ−ｘ）ｏ、ｓ□Ｉ ｎＱ
、４９ Ｐクラッド層３（厚さ１．５ μｍ、ｘ＝０．
５）アンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｘ−ｙ ）ｏ、ｓｔ
Ｉ ｎｏ、＋ｓＰ活性層４（厚さ０．０７μｍ、ｙ＝
ｏ）、ｐ−（Ａ Ｑ Ｘ Ｇａｔ−ｘ）０．５１−ｙ２
）０．４９ｐクラッド層５（厚さ０．３ｙ ｘ＝０．
５）＋ ｐ Ａｌ２ ｚＧａｌ−ｚＡｓエツチング停
止層６（厚さ１０人、２＝０）、ｐ −（Ａ Ｑ Ｘ
Ｇａ１−ｘ）。、５１ 工ｎｏ、４９ｐクラッド層７（
厚さ０．７７ｚｍ、ｘ＝＝０．５） 、ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８（厚さ０．２μｍ）を順次有機金属気相成遅
（ＭＯＣＶＤ）法によって成長する。この後、リッジ光
導波路ストライプを形成するため、５ｊ０２絶縁膜（厚
さ０．２μｍ）を形成し、ホトレジストマスクとフッ酸
水溶液を用いて５ｉｎ２絶縁膜をストライプ状にパター
ングする。このＳ ｉ Ｏ２Ｍ Ａｌ膜をマスクとして
、まずｐ−ＧａＡｓキャップ層８をエツチングする。エ
ツチング液はＧ ａ Ａ ｓ結晶のエツチング液、例え
ばリン酸系溶液（リン酸：過酸化水素：エチレングリコ
ール＝３＝２＝６）を用いて５ｉ０２絶縁膜ストライプ
幅に加工する。さらに、ＡｌＧａＩｎＰ結晶の選択エツ
チング液、例えば塩酸系水溶液（塩酸：水＝１ ： ２
）を用いて、Ｐ （Ａ Ｑ ｘ Ｇａ１−ｘ）ｏ、５
ｔＩｎｏ、＋ｓＰクラッド暦７をエツチング加工するこ
とによって、第１図における順メサ形状をもつりッジ光
導波路ストライプ（ストライプＩｌｌ！３〜６μｍ）を
作製する。このとき、ｐ−Ａｌ ２Ｇａ、、Ａｓエツチ
ング停止層６によってｐ （Ａ Ｑ Ｘ ａａｌ−Ｘ
）０．１５１−ｙ２）０．４ＢＰクラッド層７のエツチ
ング加工を制御できた。この後、ストライプ状５ｉ０２
絶縁膜を残したまま、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層９（厚み
０．７μｍ）をＭＯＣＶＤ法によって選択結晶成長する
。
次に、ＳｉＯ２絶縁膜をフッ素水溶液によってエツチン
グ除去した後＋ ｐ−ＧａＡｓ埋込み層１０（厚さ１μ
ｍ）をＭＯＣＶＤ法によってリッジ光導波路ストライプ
の埋込み結晶成長を行う。さらに、ｐ電極を蒸着した後
、ｎ電極を蒸着し、素子の形に切り出すことによって本
実施例素子を得た。
グ除去した後＋ ｐ−ＧａＡｓ埋込み層１０（厚さ１μ
ｍ）をＭＯＣＶＤ法によってリッジ光導波路ストライプ
の埋込み結晶成長を行う。さらに、ｐ電極を蒸着した後
、ｎ電極を蒸着し、素子の形に切り出すことによって本
実施例素子を得た。
本実施例によれば、基本横モードで安定に発振しかつ縦
単一モードで発振する半導体レーザを得ることができた
。直流動作において閾値電流は約３０ｍＡであり、最大
光出力約８０ｍＷを得た。
単一モードで発振する半導体レーザを得ることができた
。直流動作において閾値電流は約３０ｍＡであり、最大
光出力約８０ｍＷを得た。
また、ｐ Ａ Ｑ ｚ Ｇ ａｌ−Ｘ Ａ Ｓエツチ
ング停止層６はｐ （ＡｌｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｔＩ
ｎｏ、４ｓＰクラッド層７とのエツチング選択比を大き
くとることができるので、深さ方向では層７のエツチン
グは停止でき横方向にエツチングを進行させることによ
りリッジ光導波路ストライプ幅を変えることができた。
ング停止層６はｐ （ＡｌｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｔＩ
ｎｏ、４ｓＰクラッド層７とのエツチング選択比を大き
くとることができるので、深さ方向では層７のエツチン
グは停止でき横方向にエツチングを進行させることによ
りリッジ光導波路ストライプ幅を変えることができた。
このため、半導体レーザの特性に影響するストライプ幅
の最適値範囲として４〜５μｍを得た。
の最適値範囲として４〜５μｍを得た。
実施例２
本発明の他実施例について、第２図を用いて説明する。
実施例１と同様に素子構造を作製するが、ｐ （Ａ
Ｑ ｘ Ｇａｚ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋ａＰクラッド
層７（厚さ０−７ μｍ ＋ ｘ ＝ ０ 、５ ）に
おいてＡｆｌの組成Ｘを大きくしてｐ−（Ａ Ｑ ｚ
’ Ｇａ１−ｘ’ ）６．５１−ｙ２）（１，４６Ｐク
ラッド層７′ （厚さ０．７７Ａｍ、ｘ’＝０．６）と
した。
Ｑ ｘ Ｇａｚ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋ａＰクラッド
層７（厚さ０−７ μｍ ＋ ｘ ＝ ０ 、５ ）に
おいてＡｆｌの組成Ｘを大きくしてｐ−（Ａ Ｑ ｚ
’ Ｇａ１−ｘ’ ）６．５１−ｙ２）（１，４６Ｐク
ラッド層７′ （厚さ０．７７Ａｍ、ｘ’＝０．６）と
した。
本実施例によると、バンドギャップの小さい、ｐ −Ａ
Ｑ ｚ Ｇａ、−ｚＡｓエツチング停止層６をｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層に挿入することによって低下す
る光閉じ込め係数を、バンドギャップの大きな層７′を
層６上に設けることによって補うことができた。このた
め、活性層における光閉じ込めかｎ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層側とＰ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側において
対称する ４ことができるので、レーザ光の遠視野像
を対称なガウス分布とすることができた。また、微分量
子発光効率を実施例の素子よりも向上させることができ
た。
Ｑ ｚ Ｇａ、−ｚＡｓエツチング停止層６をｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層に挿入することによって低下す
る光閉じ込め係数を、バンドギャップの大きな層７′を
層６上に設けることによって補うことができた。このた
め、活性層における光閉じ込めかｎ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層側とＰ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層側において
対称する ４ことができるので、レーザ光の遠視野像
を対称なガウス分布とすることができた。また、微分量
子発光効率を実施例の素子よりも向上させることができ
た。
［発明の効果］
本発明によれば、半導体レーザ活性層上の光導波層の膜
厚及びストライプ幅を制御したストライプ構造を作製で
きるので、基本横モードで制御され安定に発振するＡｆ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを得ることができる効果が
ある。
厚及びストライプ幅を制御したストライプ構造を作製で
きるので、基本横モードで制御され安定に発振するＡｆ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを得ることができる効果が
ある。
ストライプ＠３〜５μｍ、光導波層厚０．２〜０．３μ
ｍのストライプ構造において、基本横モード縦単一モー
ドで発振する半導体レーザを得ることができ直流動作に
おいて閾値電流約５０ｍＡ。
ｍのストライプ構造において、基本横モード縦単一モー
ドで発振する半導体レーザを得ることができ直流動作に
おいて閾値電流約５０ｍＡ。
最大光出力約４０ｍＷを得た。
これらの半導体レーザの特性は、エツチング停止層を用
いず光導波層のエッチ、ング深さを時間で制御していた
場合に比較して、ばらつきが小さく再現性・歩留りが向
上した。
いず光導波層のエッチ、ング深さを時間で制御していた
場合に比較して、ばらつきが小さく再現性・歩留りが向
上した。
第１図は本発明の実施例１の断面図、
第２図は本発明の実施例２の断面図、
第３図は、本発明のエツチング停止層として用いたＡ
ｎ Ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ単一量子井戸層を作製した試料
断面図、 第４図は、第３図に示したＡ ｌｌ ｘＧａｌ−ｘ Ａ
ｓ単一量子井戸層の膜厚と発光波長の関係を示す図であ
る。 １−ｎ−ＧａＡｓ基板、 ２−ｎ−ＧａＡｓバッファ暦、 ３−ｎ （ＡｌｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、４ｓ
Ｐクラッド層、 ４・・・アンドープ（Ａ Ｑ ｚ Ｇａ１− ｚ ）ｏ
、 ｓｔ Ｉ ｎｏ、＋ａＰ活性層、 ５−Ｐ （ＡｌｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋ｓ
Ｐクラッド層、 ６−−・ｐ−Ａｌ ｚＧａｌ−ｚＡｓエツチング停止層
、’７”’ｐ （ＡｆｌｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｘＩｎ
ｏ、４ｓＰクラッド層、 ７’ −ｐ （Ａｌｘ’ Ｇａｘ−ｘ’ ）ｏ、
５ｔＩｎｏ、＋ｓＰクラッド溜 ８・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、 ９・・・ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、 １Ｑ−ｐ−ＧａＡｓ埋込み層、 １１・・・ｎ電極、 １２・・・ｎ電極、 １３−ｐ （ＡＩ２ｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、
＋ｓＰバリア層、 １４−ｐ−Ａｌ ２Ｇａｐ−２ＡｓＩ７チング停止層。 第４目
ｎ Ｘ Ｇａ１−ｘＡｓ単一量子井戸層を作製した試料
断面図、 第４図は、第３図に示したＡ ｌｌ ｘＧａｌ−ｘ Ａ
ｓ単一量子井戸層の膜厚と発光波長の関係を示す図であ
る。 １−ｎ−ＧａＡｓ基板、 ２−ｎ−ＧａＡｓバッファ暦、 ３−ｎ （ＡｌｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、４ｓ
Ｐクラッド層、 ４・・・アンドープ（Ａ Ｑ ｚ Ｇａ１− ｚ ）ｏ
、 ｓｔ Ｉ ｎｏ、＋ａＰ活性層、 ５−Ｐ （ＡｌｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋ｓ
Ｐクラッド層、 ６−−・ｐ−Ａｌ ｚＧａｌ−ｚＡｓエツチング停止層
、’７”’ｐ （ＡｆｌｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｘＩｎ
ｏ、４ｓＰクラッド層、 ７’ −ｐ （Ａｌｘ’ Ｇａｘ−ｘ’ ）ｏ、
５ｔＩｎｏ、＋ｓＰクラッド溜 ８・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、 ９・・・ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、 １Ｑ−ｐ−ＧａＡｓ埋込み層、 １１・・・ｎ電極、 １２・・・ｎ電極、 １３−ｐ （ＡＩ２ｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｔＩｎｏ、
＋ｓＰバリア層、 １４−ｐ−Ａｌ ２Ｇａｐ−２ＡｓＩ７チング停止層。 第４目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ａｌ元素組成が小さくバンドギャップの小さいＡｌ
ＧａＩｎＰ結晶を活性発光層として、これをＡｌ元素組
成が大きくバンドギャップの大きなＡｌＧａＩｎＰ結晶
光導波層ではさんだ異種接合半導体結晶において、活性
発光層上部の ＡｌＧａＩｎＰ結晶光導波層の中にこの ＡｌＧａＩｎＰ結晶よりもエッチング選択比の大きいＡ
ｌＧａＩｎＰ結晶をエッチング停止層として設け、該Ａ
ｌＧａＩｎＰ結晶を上記エッチング停止層までエッチン
グ加工することによりストライプ構造を作製したことを
特徴とする半導体レーザ素子。 ２、特許請求範囲第１項記載の半導体レーザ素子におい
て、上記エッチング停止層ＡｌＧａＩｎＰ結晶のバンド
ギャップは上記活性発光層 ＡｌＧａＩｎＰ結晶のバンドギャップよりも大きい半導
体レーザ素子。 ３、特許請求の範囲第１記載の半導体レーザ素子におい
て、上記エッチング停止層に用いる ＡｌＧａＩｎＰ結晶を電子のドーブロイ波長よりも小さ
い膜厚の薄膜結晶とすることにより、ＡｌＧａＡｓバル
ク結晶のバンドギャップよりも大きいバンドギャップと
した半導体レーザ素子。 ４、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記エッチング停止層に用いるＡｌ＿ｘＧａ＿１
＿−＿ｘＡｓ結晶の組成を０．４７≦ｘ≦１．０の範囲
とすることにより、Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ結晶
の電子遷移において間接遷移が直接遷移よりも優勢とな
るようにした半導体レーザ素子。 ５、特許請求範囲第１記載の半導体レーザ素子において
、上記エッチング停止層はＧａＡｓ結晶であり、該Ｇａ
Ａｓ結晶の膜厚は５〜２０Åである半導体レーザ素子。 ６、特許請求範囲第１項記載の半導体レーザ素子におい
て、上記エッチング停止層の上部に設ける光導波層（Ａ
ｌ＿ｙ、Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿１）＿０．＿５＿１Ｉｎ＿
０．＿４＿９Ｐ結晶の組成ｙ＿１とエッチング停止層下
部の光導波層（Ａｌ＿ｙ、Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿２）＿０
．＿５＿１Ｉｎ＿０．＿４＿９Ｐ結晶の組成ｙ＿２の大
小関係をｙ＿１＞ｙ＿２とした半導体レーザ素子。 ７、特許請求の範囲第６項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記エッチング停止層上部に設ける光導波層（Ａ
ｌ＿ｙ、Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿１）＿０．＿５＿１Ｉｎ＿
０．＿４＿９Ｐ結晶の組成ｙ＿１を０．５＜ｙ＿１≦１
の範囲とした半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324688A JPH01238085A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324688A JPH01238085A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238085A true JPH01238085A (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=13223690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6324688A Pending JPH01238085A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01238085A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03209894A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6324688A patent/JPH01238085A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03209894A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
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