JPH01278085A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH01278085A JPH01278085A JP10863288A JP10863288A JPH01278085A JP H01278085 A JPH01278085 A JP H01278085A JP 10863288 A JP10863288 A JP 10863288A JP 10863288 A JP10863288 A JP 10863288A JP H01278085 A JPH01278085 A JP H01278085A
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- Japan
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- layer
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- semiconductor laser
- algaas
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 20
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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）
本発明は光情報処理、光通信の分野で用いられる半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
（従来の技術）
半導体レーザは小型かつ低消費電力であるため光情報処
理、光通信等に広く用いられている。さらに半導体レー
ザを多数集積化した光ＩＣも盛んに研究がなされている
。光集積化の最大の問題は消費電力をいかに低く抑える
かという事である。通常、半導体レーザでは消費電力を
低くするために無効電流を阻止する電流阻止層が広く用
いられている。例えばＺｎ拡散等の不純物拡散を用いた
半導体レーザがある。（例えばエレクトロニクスレター
ズ２２巻１１１７ページ記載の半導体レーザ）この種の
不純物拡散による電流阻止層では、キャリア濃度が１０
２０ｃｍ−２程度に高くなるため電流阻止層自体の抵抗
率が小さくどうしても若干の漏れ電流が存在してしまう
問題があった。上記文献の半導体レーザでは１ｍＡの漏
れ電流が存在する。このため閾値電流がどうしても大き
くなる欠点があった。一方、不純物拡散を行なうとその
層の光学的損失が大きくなるために微分量子効率が劣化
する問題もあった。
理、光通信等に広く用いられている。さらに半導体レー
ザを多数集積化した光ＩＣも盛んに研究がなされている
。光集積化の最大の問題は消費電力をいかに低く抑える
かという事である。通常、半導体レーザでは消費電力を
低くするために無効電流を阻止する電流阻止層が広く用
いられている。例えばＺｎ拡散等の不純物拡散を用いた
半導体レーザがある。（例えばエレクトロニクスレター
ズ２２巻１１１７ページ記載の半導体レーザ）この種の
不純物拡散による電流阻止層では、キャリア濃度が１０
２０ｃｍ−２程度に高くなるため電流阻止層自体の抵抗
率が小さくどうしても若干の漏れ電流が存在してしまう
問題があった。上記文献の半導体レーザでは１ｍＡの漏
れ電流が存在する。このため閾値電流がどうしても大き
くなる欠点があった。一方、不純物拡散を行なうとその
層の光学的損失が大きくなるために微分量子効率が劣化
する問題もあった。
そこで本発明の目的は上述した様な電流阻止層を経由し
て流れる漏れ電流が微小で閾値電流が小さく、また光学
的損失が小さいため微分量子効率の良好な半導体レーザ
を提供する事にある。
て流れる漏れ電流が微小で閾値電流が小さく、また光学
的損失が小さいため微分量子効率の良好な半導体レーザ
を提供する事にある。
（問題点を解決するための手段）
以上の問題点を解決するために本発明の半導体レーザに
おいては、活性層とこれをはさむｎ型クラッド層および
ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層とこの４クラ
ッド層の中でストライプ領域以外の部分にＧａの導入さ
れである電流阻止層を備えている事を特徴とする。
おいては、活性層とこれをはさむｎ型クラッド層および
ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層とこの４クラ
ッド層の中でストライプ領域以外の部分にＧａの導入さ
れである電流阻止層を備えている事を特徴とする。
（作用）
上記の漏れ電流が大きい原因としては不純物導入による
電流阻止層ではキャリア濃度が１０２０ｃｍ’と非常に
大きいために電流阻止層の抵抗率が非常に小さくなる事
である。すなわち、電流阻止層の抵抗率が小さいため、
発振領域のストライプ両脇の広い面積にわたって漏れ電
流が流れてしまうためである。一方、光学的損失も不純
物濃度に比例して大きくなるため増加する。このためレ
ーザ発振後の微分量子効率が低くなりやすいという欠点
があった。上述の漏れ電流および低い微分量子効率の問
題点はいづれも不純物濃度が高いという事に起因してい
る。従ってこの問題を解決するたには不純物濃度を低く
すれば良い事は明らかである。
電流阻止層ではキャリア濃度が１０２０ｃｍ’と非常に
大きいために電流阻止層の抵抗率が非常に小さくなる事
である。すなわち、電流阻止層の抵抗率が小さいため、
発振領域のストライプ両脇の広い面積にわたって漏れ電
流が流れてしまうためである。一方、光学的損失も不純
物濃度に比例して大きくなるため増加する。このためレ
ーザ発振後の微分量子効率が低くなりやすいという欠点
があった。上述の漏れ電流および低い微分量子効率の問
題点はいづれも不純物濃度が高いという事に起因してい
る。従ってこの問題を解決するたには不純物濃度を低く
すれば良い事は明らかである。
しかしながら、従来の不純物拡散技術および不純物のイ
オン注入技術において不純物を低く抑える事は困難であ
った。例えば、イオン注入法によって電流阻止層を形成
するには、もともと入っている不純物を上回る不純物を
導入する必要がある。
オン注入技術において不純物を低く抑える事は困難であ
った。例えば、イオン注入法によって電流阻止層を形成
するには、もともと入っている不純物を上回る不純物を
導入する必要がある。
一方、拡散においては、熱平衡で表面濃度が１０２０ｃ
ｍ−３程度の高濃度に決まってしまうため、これを１０
１７ｃｍ’程度に下げるのは極めて困難であった。
ｍ−３程度の高濃度に決まってしまうため、これを１０
１７ｃｍ’程度に下げるのは極めて困難であった。
そこで本発明ではｐ−ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層
にＧａを導入することによってｎ型電流阻止層を形成す
る。従来よりＳｉドープＧａＡｓにＧａをイオン注入す
る事によってＧａＡｓが高抵抗化する事は知られていた
。しかしながらｐ型でしかもＡｌＧａＡｓに対してＧａ
を導入した場合についてはまだ報告例がなかった。本発
明者はＢｅドープのｐ−ＡｌＧａＡｓに対してＧａをイ
オン注入する事によってｎ型のＡｌＧａＡｓに変化する
事を実験的に初めて見出した。しかもこの層の濃度はお
よそ１０１７〜１０１８ｃｍ’と低い不純物濃度である
ため電流阻止層として適している。従ってｐ−ＡｌＧａ
ＡｓにＧａを導入する事によって漏れ電流が小さく微分
量子効率の良好な半導体レーザが実現出来る。
にＧａを導入することによってｎ型電流阻止層を形成す
る。従来よりＳｉドープＧａＡｓにＧａをイオン注入す
る事によってＧａＡｓが高抵抗化する事は知られていた
。しかしながらｐ型でしかもＡｌＧａＡｓに対してＧａ
を導入した場合についてはまだ報告例がなかった。本発
明者はＢｅドープのｐ−ＡｌＧａＡｓに対してＧａをイ
オン注入する事によってｎ型のＡｌＧａＡｓに変化する
事を実験的に初めて見出した。しかもこの層の濃度はお
よそ１０１７〜１０１８ｃｍ’と低い不純物濃度である
ため電流阻止層として適している。従ってｐ−ＡｌＧａ
ＡｓにＧａを導入する事によって漏れ電流が小さく微分
量子効率の良好な半導体レーザが実現出来る。
（実施例）
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの断面
図である。
する。第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの断面
図である。
図中、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型クラッド層（ｎ
−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、 ｏ、ａ≦Ｘｃ≦０．８
．厚さ１〜３ｐｍ）、３は活性層（アンドープＧａＡｓ
、厚さ５００人〜１０００人）、４はｐ型クラッド層（
ｐ−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、 ０．３≦Ｘｃ≦０．
８．ストライプ１１での厚さ１〜３ｐｍ）、５はキャッ
プ層（ｐ−ＧａＡｓ、厚さ０．１〜ｌｐｍ） 、６は電
流阻止層（ｎ−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、厚さ１００
０人〜５０００人）、７はＧａ導入キャップ層（ｐ−Ｇ
ａＡｓ、厚さ３０００〜５０００人）、８はＳｉＮ膜、
９はｐ型電極、１０はｎ型電極、１１はストライプ（幅
１〜３ｐｍ、高さ１〜２１１ｍ）である。
−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、 ｏ、ａ≦Ｘｃ≦０．８
．厚さ１〜３ｐｍ）、３は活性層（アンドープＧａＡｓ
、厚さ５００人〜１０００人）、４はｐ型クラッド層（
ｐ−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、 ０．３≦Ｘｃ≦０．
８．ストライプ１１での厚さ１〜３ｐｍ）、５はキャッ
プ層（ｐ−ＧａＡｓ、厚さ０．１〜ｌｐｍ） 、６は電
流阻止層（ｎ−ＡｌｘｃＧａｌ−ｘｃＡｓ、厚さ１００
０人〜５０００人）、７はＧａ導入キャップ層（ｐ−Ｇ
ａＡｓ、厚さ３０００〜５０００人）、８はＳｉＮ膜、
９はｐ型電極、１０はｎ型電極、１１はストライプ（幅
１〜３ｐｍ、高さ１〜２１１ｍ）である。
本実施例の製作方法を簡単に説明する。まずｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッ
ド層、キャップ層５からなるダブルへテロ構造を結晶成
長する。成長方法は分子線エピタキシー法、有機金属気
相方法等のどの方法によっても良い。次にオートエツチ
ング法によってストライプ１１を形成する。このとき、
ストライプ１１以外でのｐ型クラッド層の厚みを１００
０〜５０００人程度にすると、レーザ発振光の横方向の
閉じ込めにも有効であり適当である。この厚みは次にＧ
ａ導入する厚さとほぼ等しくすると漏れ電流の経路を小
さく出来る。次に、Ｇａを全面に導入する。本発明者は
Ｇａイオン注入によってａｏｏｏＡ程度の厚さにＧａを
１０１８〜１０”ｃｍ’程度導入したがＧａを拡散した
場合にも同様な効果が期待される。Ｇａが導入されると
ｐ−ＡｌＧａＡｓがｎ型に変化して電流阻止層となる。
ｓ基板１上にｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッ
ド層、キャップ層５からなるダブルへテロ構造を結晶成
長する。成長方法は分子線エピタキシー法、有機金属気
相方法等のどの方法によっても良い。次にオートエツチ
ング法によってストライプ１１を形成する。このとき、
ストライプ１１以外でのｐ型クラッド層の厚みを１００
０〜５０００人程度にすると、レーザ発振光の横方向の
閉じ込めにも有効であり適当である。この厚みは次にＧ
ａ導入する厚さとほぼ等しくすると漏れ電流の経路を小
さく出来る。次に、Ｇａを全面に導入する。本発明者は
Ｇａイオン注入によってａｏｏｏＡ程度の厚さにＧａを
１０１８〜１０”ｃｍ’程度導入したがＧａを拡散した
場合にも同様な効果が期待される。Ｇａが導入されると
ｐ−ＡｌＧａＡｓがｎ型に変化して電流阻止層となる。
本発明者はｐ−ＡｌＧａＡｓとしてＢｅドープのＡｌＧ
ａＡｓを用いたが、他のｐ型ドーパントを含むＡｌＧａ
Ａｓに対しても同様な効果が期待出来る。一方ｐ−Ｇａ
Ａｓからなるキャップ層５に対して、Ｇａが導入されて
も導電型および不純物濃度に変化が無いためＧａ導入キ
ャップ層７は、他のキャップ層５と代わりなくキャップ
層として用いる事が出来る。最後にＳｉＮ膜８、ｐ型電
極９、ｎ型電極１０を形成する。
ａＡｓを用いたが、他のｐ型ドーパントを含むＡｌＧａ
Ａｓに対しても同様な効果が期待出来る。一方ｐ−Ｇａ
Ａｓからなるキャップ層５に対して、Ｇａが導入されて
も導電型および不純物濃度に変化が無いためＧａ導入キ
ャップ層７は、他のキャップ層５と代わりなくキャップ
層として用いる事が出来る。最後にＳｉＮ膜８、ｐ型電
極９、ｎ型電極１０を形成する。
本実施例では、電流阻止層としてＧａ導入によって形成
したｎ−ＡｌＧａＡｓを用いておりこの不純物濃度は１
０１７〜１０１８ｃｍ−３と従来の不純物導入によって
得られた電流阻止層に比べて１桁以上低い不純物濃度で
あるため、漏れ電流を低く抑える事が出来た。加えて、
光学損失も小さいため微分量子効率も７０％以上の高効
率が得られた。
したｎ−ＡｌＧａＡｓを用いておりこの不純物濃度は１
０１７〜１０１８ｃｍ−３と従来の不純物導入によって
得られた電流阻止層に比べて１桁以上低い不純物濃度で
あるため、漏れ電流を低く抑える事が出来た。加えて、
光学損失も小さいため微分量子効率も７０％以上の高効
率が得られた。
以上述べた実施例においては活性層を単層構造としたが
、光ガイド層を伴う構造や多重量子井戸構造等の多層本
構造としても良い。又、本実施例ではＧａをｐ型クラッ
ド層まで導入したが、これに限らず、活性層よりさらに
深く導入しても良い゛。この場合には活性層にもＧａが
導入されるため、活性層が量子井戸で構成されている場
合には無秩序化によって疑似的な埋め込み構造が実現さ
れる。またメサストライプ構造以外のレーザー例えば埋
込゛み構造のレーザなどにも本発明は適用できる。
、光ガイド層を伴う構造や多重量子井戸構造等の多層本
構造としても良い。又、本実施例ではＧａをｐ型クラッ
ド層まで導入したが、これに限らず、活性層よりさらに
深く導入しても良い゛。この場合には活性層にもＧａが
導入されるため、活性層が量子井戸で構成されている場
合には無秩序化によって疑似的な埋め込み構造が実現さ
れる。またメサストライプ構造以外のレーザー例えば埋
込゛み構造のレーザなどにも本発明は適用できる。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように本発明の半導体レーザは電流
阻止層中の不純物濃度が、従来と比べて低いため、漏れ
電流が小さく微分量子効率の高いという効果をもたらす
ものである。
阻止層中の不純物濃度が、従来と比べて低いため、漏れ
電流が小さく微分量子効率の高いという効果をもたらす
ものである。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの断面図であ
る。 図中、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型クラッド層、３
は活性層、４はｐ型クラッド層、５はキャップ層、６は
電流阻止層、７はＧａ導入キャップ層、８はＳｉＮ膜、
９はｐ型電極、１ｏはｎ型電極、１１はストライプであ
る。
る。 図中、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型クラッド層、３
は活性層、４はｐ型クラッド層、５はキャップ層、６は
電流阻止層、７はＧａ導入キャップ層、８はＳｉＮ膜、
９はｐ型電極、１ｏはｎ型電極、１１はストライプであ
る。
Claims (1)
- 活性層とこれをはさむｎ型クラッド層およびｐ型ＡｌＧ
ａＡｓからなるｐ型クラッド層と電流阻止層とを有する
ストライプ構造の半導体レーザにおいて、このｐ型クラ
ッド層の中でストライプ状領域を除く領域にＧａを導入
させた電流阻止層を備えている事を特徴とする半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10863288A JPH01278085A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10863288A JPH01278085A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278085A true JPH01278085A (ja) | 1989-11-08 |
Family
ID=14489720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10863288A Pending JPH01278085A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01278085A (ja) |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP10863288A patent/JPH01278085A/ja active Pending
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