JPH0141269B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0141269B2 JPH0141269B2 JP59060217A JP6021784A JPH0141269B2 JP H0141269 B2 JPH0141269 B2 JP H0141269B2 JP 59060217 A JP59060217 A JP 59060217A JP 6021784 A JP6021784 A JP 6021784A JP H0141269 B2 JPH0141269 B2 JP H0141269B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- quantum well
- gaas
- algaas
- active layer
- Prior art date
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3215—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities graded composition cladding layers
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は半導体レーザ装置に係り、特に発振閾
値電流を低減し、動作電流を小さくすることが出
来る層構造をもつ量子井戸型レーザ装置に関す
る。
値電流を低減し、動作電流を小さくすることが出
来る層構造をもつ量子井戸型レーザ装置に関す
る。
従来技術
活性層を非常に薄くし、量子効果が出るような
厚みまで活性層を薄くした量子井戸型レーザは、
ダブルヘテロ構造のレーザに比べて、発振閾値電
流が低くなる利点を有する。
厚みまで活性層を薄くした量子井戸型レーザは、
ダブルヘテロ構造のレーザに比べて、発振閾値電
流が低くなる利点を有する。
第１図に従来の量子井戸型レーザ装置を示して
おり、１がGaAs基板であり、その上に順次ｎ―
GaAsバツフア層２、ｎ―AlGaAsクラツド層３、
グレーデツド・コンポジシヨン（graded
composition）層４、活性層５、グレーデツド・
コンポジシヨン層６、ｐ―AlGaAsクラツド層
７、ｐ―GaAsコンタクト層８が備えられてい
る。
おり、１がGaAs基板であり、その上に順次ｎ―
GaAsバツフア層２、ｎ―AlGaAsクラツド層３、
グレーデツド・コンポジシヨン（graded
composition）層４、活性層５、グレーデツド・
コンポジシヨン層６、ｐ―AlGaAsクラツド層
７、ｐ―GaAsコンタクト層８が備えられてい
る。
解決すべき問題点
厚みが数100Å以下の極めて薄い活性層をもつ
量子井戸型レーザにおいて、その発振閾値電流に
関する特性は、量子井戸を構成するヘテロ界面の
性質に大きく依存する。即ち、界面近傍で非発光
中心の多い場合は、レーザの活性層に注入された
電流のうち、非発光再結合する割合が多くなり、
閾値電流密度Jthは高くなつてしまう。ところで、
GaAs―AlGaAsヘテロ構造の場合を例にとると、
AlGaAs層の上にGaAsをエピタキシヤル成長さ
せた場合、その逆の場合に比べてヘテロ界面近傍
での特性のよくないことが判つている。したがつ
て第１図の量子井戸構造は、前記２つのヘテロ構
造、すなわち、GaAs上のAlGaAsと、AlGaAs
上のGaAsの２つのヘテロ構造を併せた構造であ
るため、必ず一方のヘテロ界面の特性がよくない
という問題があつた。
量子井戸型レーザにおいて、その発振閾値電流に
関する特性は、量子井戸を構成するヘテロ界面の
性質に大きく依存する。即ち、界面近傍で非発光
中心の多い場合は、レーザの活性層に注入された
電流のうち、非発光再結合する割合が多くなり、
閾値電流密度Jthは高くなつてしまう。ところで、
GaAs―AlGaAsヘテロ構造の場合を例にとると、
AlGaAs層の上にGaAsをエピタキシヤル成長さ
せた場合、その逆の場合に比べてヘテロ界面近傍
での特性のよくないことが判つている。したがつ
て第１図の量子井戸構造は、前記２つのヘテロ構
造、すなわち、GaAs上のAlGaAsと、AlGaAs
上のGaAsの２つのヘテロ構造を併せた構造であ
るため、必ず一方のヘテロ界面の特性がよくない
という問題があつた。
発明の目的
本発明は、上記従来の問題を解決し、量子井戸
型レーザ装置の発振電流閾値Jthを低減すること
をを目的とする。
型レーザ装置の発振電流閾値Jthを低減すること
をを目的とする。
問題点解決の手段
本発明においては、量子井戸型レーザ装置にお
いて、活性層と基板の間に存在するエピタキシヤ
ル層の一部に、レーザ構造を構成する元素と同じ
種類の元素の組合せから成る超格子構造のエピタ
キシヤル層を設ける。その構成により活性層を構
成するヘテロ界面の特性が改善され、Jthが低減
する。
いて、活性層と基板の間に存在するエピタキシヤ
ル層の一部に、レーザ構造を構成する元素と同じ
種類の元素の組合せから成る超格子構造のエピタ
キシヤル層を設ける。その構成により活性層を構
成するヘテロ界面の特性が改善され、Jthが低減
する。
発明の実施例
第２図は、第１図と同等な量子井戸型レーザ装
置であり、各部の番号は純一しているので特に説
明しない。本実施例においては、３のｎ―
AlGaAsクラツド層の一部にAlGaAsとGaAsの
超格子構造９（この例では５周期）を設けてい
る。ここでは、GaAsが150Å、AlGaAsが150Å
の繰返しの周期をもつ超格子構造９を備える。こ
の様子を第３図にAlの組成比で図示しており、
また第４図にバンドギヤツプ図で示している。こ
のように超格子構造９を入れてやることによつて
活性層５のヘテロ界面が非常に改善される。超格
子構造９を入れた場合、入れない時と比べて閾値
電流Jthが２割程度改善される。第１図、第２図
のそれぞれ本発明を実施していない場合と、実施
している場合のレーザ層構造により、ブロードエ
リアレーザを作製したところ、Jthは従来の第１
図の場合500A／cm2であつたのに対して、本発明
を実施した第２図の場合400A／cm2であつた。な
お、上記各々のレーザウエハは、MBE法を用い
て成長した。主な成長条件は、成長温度；710℃、
成長速度；1.5μm／ｈ（AlGaAsに対して）、ｎ型
ドーパント；Si，ｐ型ドーパント；Beである。
置であり、各部の番号は純一しているので特に説
明しない。本実施例においては、３のｎ―
AlGaAsクラツド層の一部にAlGaAsとGaAsの
超格子構造９（この例では５周期）を設けてい
る。ここでは、GaAsが150Å、AlGaAsが150Å
の繰返しの周期をもつ超格子構造９を備える。こ
の様子を第３図にAlの組成比で図示しており、
また第４図にバンドギヤツプ図で示している。こ
のように超格子構造９を入れてやることによつて
活性層５のヘテロ界面が非常に改善される。超格
子構造９を入れた場合、入れない時と比べて閾値
電流Jthが２割程度改善される。第１図、第２図
のそれぞれ本発明を実施していない場合と、実施
している場合のレーザ層構造により、ブロードエ
リアレーザを作製したところ、Jthは従来の第１
図の場合500A／cm2であつたのに対して、本発明
を実施した第２図の場合400A／cm2であつた。な
お、上記各々のレーザウエハは、MBE法を用い
て成長した。主な成長条件は、成長温度；710℃、
成長速度；1.5μm／ｈ（AlGaAsに対して）、ｎ型
ドーパント；Si，ｐ型ドーパント；Beである。
以上、実施例を示したが、本発明において活性
層の界面がきれいになりJthが低下する理由とし
て次のことが考えられる。
層の界面がきれいになりJthが低下する理由とし
て次のことが考えられる。
(1) 第１図に示す従来の場合、基板１に何らかの
欠陥とか転位とか不純物とかがあり、エピタキ
シヤル成長においてそれが上の方にずつと波及
してくる可能性がある。ところが、第２図のよ
うに途中に超格子層９を入れると、該層に欠陥
等がトラツプされるか、または横に逃がされる
ため上まで波及してこない。
欠陥とか転位とか不純物とかがあり、エピタキ
シヤル成長においてそれが上の方にずつと波及
してくる可能性がある。ところが、第２図のよ
うに途中に超格子層９を入れると、該層に欠陥
等がトラツプされるか、または横に逃がされる
ため上まで波及してこない。
(2) 基板１上にエピタキシヤル成長するAlGaAs
のエピタキシヤルの表面レイヤーは必ずしもフ
ラツトではなく、ミクロ的にはいろいろ凸凹が
ある。このため第１図のようにエピタキシヤル
成長したのでは活性層５の界面が凸凹になる。
ところが、第２図のように超格子層９を入れる
と凸凹が該層で緩和され、活性層５の界面がフ
ラツト化される。
のエピタキシヤルの表面レイヤーは必ずしもフ
ラツトではなく、ミクロ的にはいろいろ凸凹が
ある。このため第１図のようにエピタキシヤル
成長したのでは活性層５の界面が凸凹になる。
ところが、第２図のように超格子層９を入れる
と凸凹が該層で緩和され、活性層５の界面がフ
ラツト化される。
以上２つの理由が従来活性層の界面の特性が悪
く、本発明においてこれが改善される理由と思わ
れる。
く、本発明においてこれが改善される理由と思わ
れる。
以上本発明について詳細に説明したが、本発明
はこれに限るものではなく、種々変形可能であ
り、例えばGaAs―AlGaAs系のみならずInGaAs
―InP系、AlGaInAs―GaAs系等他の系にも本発
明を適用できる。また、超格子構造は先に示した
５周期に限るものでなく、例えば超格子層を１層
介在させるだけでもかなりの効果が期待される。
はこれに限るものではなく、種々変形可能であ
り、例えばGaAs―AlGaAs系のみならずInGaAs
―InP系、AlGaInAs―GaAs系等他の系にも本発
明を適用できる。また、超格子構造は先に示した
５周期に限るものでなく、例えば超格子層を１層
介在させるだけでもかなりの効果が期待される。
発明の効果
本発明によれば、以上述べたように、量子井戸
型レーザ装置において、発振閾値電流を従来より
低減し、動作電流を小さくすることができ、きわ
めて有益である。
型レーザ装置において、発振閾値電流を従来より
低減し、動作電流を小さくすることができ、きわ
めて有益である。
第１図は従来の量子井戸型レーザ装置の構造を
示す図、第２は本発明の量子井戸型レーザ装置の
構造を示す図、第３図は本発明の量子井戸型レー
ザ装置の構造の要部の組成（Alの組成比ｘ）を
示す図、第４図は本発明の量子井戸型レーザ装置
のバンドギヤツプによる説明図。 １……（GaAs）基板、２……（ｎ―GaAs）
バツフア層、３……（ｎ―AlGaAs）クラツド
層、４……グレーデツド・コンポジシヨン層、５
……活性層、６……グレーデツド・コンポジシヨ
ン層、７……（ｐ―AlGaAs）クラツド層、８…
…（ｐ―GaAs）コンタクト層。
示す図、第２は本発明の量子井戸型レーザ装置の
構造を示す図、第３図は本発明の量子井戸型レー
ザ装置の構造の要部の組成（Alの組成比ｘ）を
示す図、第４図は本発明の量子井戸型レーザ装置
のバンドギヤツプによる説明図。 １……（GaAs）基板、２……（ｎ―GaAs）
バツフア層、３……（ｎ―AlGaAs）クラツド
層、４……グレーデツド・コンポジシヨン層、５
……活性層、６……グレーデツド・コンポジシヨ
ン層、７……（ｐ―AlGaAs）クラツド層、８…
…（ｐ―GaAs）コンタクト層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 活性層が量子井戸構造からなり、且つ、光閉
じ込め層（クラツド層）で活性層に隣接する部分
が傾斜型組成をもつ構造の半導体レーザにおい
て、 該傾斜型組成をもつ構造と基板との間に存在す
るエピタキシヤル層の一部にレーザ構造を構成す
る元素と同じ種類の元素の組み合せからなる超格
子構造のエピタキシヤル層を有することを特徴と
する量子井戸型レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6021784A JPS60202981A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6021784A JPS60202981A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60202981A JPS60202981A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0141269B2 true JPH0141269B2 (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=13135772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6021784A Granted JPS60202981A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60202981A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2708744B2 (ja) * | 1986-11-20 | 1998-02-04 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH01236670A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Nec Corp | 半導体素子 |
| JPH02174178A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-05 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP6021784A patent/JPS60202981A/ja active Granted
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| APPL. PHY. LETT. 40 3 EXTREMELY LOW THRESHOLD ALGA AS GRADED-INDEX WAVEGUIDE SEPARATE-CONFINEMENT HETEROSTORUCTURE LASERS GROWN BY MOLECULAR BEAM EPITAXY=1982 * |
| APPLIED DHYSICS LETTERS=1981 * |
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1981 * |
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1984 * |
| COLLECTED PAPERS 2ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MOLECULAR BEAM EPITAXY AND RELATED CLEAN SURFACE TECHNIQUES=1982 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60202981A (ja) | 1985-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6815731B2 (en) | Light emitting semiconductor device with GaInNAs active layers and GaAs spacer layers | |
| EP0232431B1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2933051B2 (ja) | 多重量子井戸構造光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4084506B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3768790B2 (ja) | 量子ドット構造体及びそれを有する半導体デバイス装置 | |
| JPH0141269B2 (ja) | ||
| JPS60260181A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH0677592A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0473610B2 (ja) | ||
| JPH05160504A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH05267797A (ja) | 発光半導体ダイオード | |
| US5302847A (en) | Semiconductor heterostructure having a capping layer preventing deleterious effects of As-P exchange | |
| JP4199835B2 (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3828962B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH0541560A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH07120838B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2876543B2 (ja) | 半導体装置及びその製造法 | |
| JP3279308B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JPH1093194A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2000068585A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH0467353B2 (ja) | ||
| JP2967719B2 (ja) | 半導体結晶成長方法および半導体素子 | |
| JPH0632334B2 (ja) | 半導体レ−ザ− | |
| JP4068535B2 (ja) | 半導体レーザ素子、光半導体素子およびその製造方法 | |
| JPH01214083A (ja) | 半導体レーザ装置、ダブルヘテロウエハおよびその製造方法 |