JPH02203584A

JPH02203584A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JPH02203584A
Application number: JP1023458A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Fukuda; 光男福田; Norifumi Sato; 憲史佐藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、一方の電極より、発光層へ電流を空間的に不
均一に注入できる半導体レーザ及び発光ダイオードなど
の半導体発光装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来の半導体発光装置、例えば、第４図（ただし、装置
内部が記述できるように一部を取り去った図）に示すよ
うなＩｒ１ＧａＡｓＰ／　ＩｎＰ系の分布帰還形半導体
レーザが開示されている（中野らにより。

エレクトロニクスレタ〜ズ２３巻１６号８２６〜８２８
頁、１９８７）。

すなわち、前記分布帰還形半導体レーザは、正及び負の
ｎ＃電極８及びｐ側電極９へ電圧を印加し、ＩｎＧａＡ
ｓＰからなる活性層（発光層）１へ電流を流す（電子と
正孔を注入）ことにより、発光させ、光出力１１及び１
１′を取り出すものである。

ここで、一般に、半導体発光装置の効率向トを狙い、注
入されたキャリア及び発光した光を発光領域へ効率良く
閉じ込めるために、活性層（発光層）１よりもバンドギ
ャップが大きく、屈折率の小さい、所謂、Ｐ形ＩｎＰク
ラッド層３とｎ型丁口Ｐ基板（ｎ形ＩｎＰクラッド層）
５で当該発光層を挟み込む構造となっている。ＩｎＧａ
ＡｓＰからなるガイド層２は回折格子を形成した層であ
り、この回折格子ににり先の分布帰還（反射）機能を導
入している。これら正及び負の電極のうち、活性ＷＪ１
に近い方の電極を電極分離溝１０で幾つかに分離し、こ
れらの電極へ独立に電流を注入することにより、活性層
１の注入キャリア密度を変化させ、活性領域の屈折率を
部分的に変化させることにより、発振波長を可変にする
ことができる。さらには、これらの半導体発光装置への
直接変調及び周波数変調も独立に行うことができるよう
になる。

通常、電極が分離されていないと、これらの変調は独立
には行えず、光通信システムの光源等にこれらの光半導
体装置を適用する際に、問題となっている。

図中、６及び７は電流注入を活性領域に効率良く行なう
ため（活性領域にのみ電流を閉じ込める）の電流ブロッ
ク層であり、例えばｐ形ＩｎＰからなる電流ブロックＮ
６とｎ形ＩｎＰからなる電流ブロック層７のｐｎ接合に
より、この領域への電流を阻止するものである。また、
ｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャップ暦４は、ｐ側電極９のオー
ミックコンタクト用のものであり、５はｎ形ＩｎＰ基板
である。

前述したように、半導体発光装置の少なくとも一方の電
極を電気的に分離することにより１種々の利点を導入す
ることができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来の分布帰還形半導体レーザでは
、前述の特性を左右するのは、電極部分の電極分離溝１
０であり、当該電極分離溝１０の良し悪しにより、装置
の特性が左右される。例えば、電極分離溝１０をクラッ
ド暦３上部のキャップ層４で止めると、電極間の分離抵
抗を確保するために、電極分離溝１０の溝幅を２０μｍ
以上にする必要がある。しかし、電流を注入しない領域
を数十μｍ以上にすると活性層１に電流が注入されない
領域が拡がり、電流注入部分で発光した光を吸収し、装
置の特性を落すことになる。また、電極分離溝１０の溝
幅が狭く、十分に電気的な分離ができない状態であれば
、十分な特性、例えば、ｌｎｍ以上の波長可変範囲を得
ることが極めて困難であった。

さらに、抵抗の増加を目的に、電極分離溝１０を深くし
すぎると活性層１で発光した光が当該電極分離溝１０の
影響を受け、半導体レーザの様に活性層１に沿って光が
導波するような構成では電極分離溝１０の部分に等価的
に反射鏡が作り付けられた構造になり、発振スペクトル
が劣化してしまうという問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は１発振スペクトルが劣化しない特性の良
好な電極分離形半導体発光装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、正及び負の少な
くともどちらか一方の電極が、物理的な分離溝により、
二つ以上に分離された電極と、発光が起こる活性層と、
発光領域へ電流を狭窄するためのｐ形及びｎ形半導体で
構成される電流ブロック層を備えた半導体発光装置にお
いて、前記電極分離溝の底部が前記電流ブロック層へ到
達していることを最も主要な特徴とする。

〔作　用〕

前述した手段によれば、電極分離溝の底部が前記電流ブ
ロック暦へ到達していることにより、十分に電極間を電
気的に分離することができるので、発振スペクトルが劣
化しない特性の良好な電極分離形半導体発光装置を提供
することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔実施例Ｉ〕

第１図は、本発明を分布帰還形半導体レーザに適用した
実施例Ｉの電極を３つに分割した場合の概略構成を説明
するための斜視図であり、装置内部が記述できるように
一部を取り去った図となっている。

本実施例Ｉと従来の実施例（第４図）と異なる点は、ｐ
側電極９の電極分離溝ｌＯの底部が１１形ＩＩＩＰから
なる電流ブロックＷｊ７またはｐ形１ｎＰからなる電流
ブロック層６中にあるごとである。ここで、活性層１と
電極分離溝１０間の距離をｄで示しである。

以ド、第１図桑Ｊ沿って２本実施例夏を説明する４本実
施例Ｉの分布帰遠形坐導体レーザは、第１図に示すよう
に、■〕側竜極９の′電極分離１ｇ１ｏの底部がｎ形１
ｎＰかρ）なる電流ブロック層７またはＩＮ形ＩｎＰか
らなる電流ブロック層６中に位置するように、！〕側電
極９が電極分離溝１（）により分割されている。そして
５前記電極分菊溝１０により分割されたそ九ぞｔＩ２の
Ｐ側電極９へ電圧を印加し２．電流を活性層１へ注入し
、光出力１１及び１１′を得るようになっており、装置
の動作時には電流ブロック層６及び７間のｐｎ接合が逆
バイアスとなり、当該領域へ電流注入は阻止されるよう
になっている。

ここで、分割されたそれぞれのｐ側電極９の省電極長が
１００μＩＴ１とすると、（れぞ九の分割されたｐ側電
極９とｎ＠電極８の間の抵抗け５Ω程度となる、１．か
るに、電極分離溝ｉ　Ｏ＆ｌｌＸよる電極分離が不装置
であると、隣り合った電極間の４ト、抗は簡単に１．、
　ＯＯΩ以下になってしまう。

しかし１本実施例１によ才しば、電極分離溝１０を電流
ブロック層７または６まで堀り込んでその）１（部と活
性層］、の距離がｄＬこなるように１．でいるので、電
極間の分離抵抗はｄの厚みを有し、はぼ発光領域幅に等
しい幅で、電極分離溝１０の幅の後このクラッド層３の
材料の抵抗にほぼ等しくなり（０，３Ω・ｃｍ程度）、
数μ［ｎ程度の溝幅で、容易に］００Ω以」−の抵抗を
得ることができる。溝幅が数μｍ程度であれば、活性層
■の電流が注入さｔｂない領域長はほぼ無視できる程度
となる。このように、分離抵抗は電極分離溝１０を電流
ブロック層まで掘り込むことにより大ぎくすることがで
きる。

本発明を適用し力素子の特性を測定し、たとご／）電極
分離溝幅５μｎ１で分離抵抗５００Ωが得Ｉ）扛た。こ
れらの装置の電流−光出力特イテトは電極分ださ九でい
ない素子と同等で、１ｎｍ以−Ｌの波長掃引幅夕有する
装置が容易に得られた。

以にの説明かられかるように、本実施例■によれば、分
布帰還形−半導体レーザ（半導体発光装置）の特性を劣
化せＬ２むることなく、ｐ側電極９を電気的に十分に電
極分離溝１ｏにより分離でき、活性層１に不均一に電流
を流すこと番ｓより、装置の発振波長を変化させること
ができる。

また、Ｐ側電極９が電気的に電極分４創ｏにより分離さ
れているため、分離されたＰ側電極９の一つに変調信号
をかけることができ、変調信号による発熱の影をを受け
ることなく、安定な変調特性を得ることができる。

また、ｐ側電極９を分離する電極分離溝ｉｏの底部がｎ
形ＩｎＰからなる電流プロッタＮ７またはｐ形１　ｎ　
Ｐからなる電流ブロックＭ６中に位置するように加工す
るだけで、前記の特徴を有する分布帰還形半導体１ノー
ザ（半導体発光装置）を歩留り良く提供することができ
る。

〔実施例■〕

第２図は、本発明を分布帰還形半導体レーザに適用した
実施例■の電極を３つに分割した場合の概略構成を説明
するための斜視図であり、装置内部が記述できるように
一部を取り去った図となｊている。

ここで、前記実施例Ｉが電流ブロック層７ど６のｐｎ接
合の逆バイアスにより、電流の流れをβ１１止していた
のに対し、本実施例■は、高抵抗層１２で同様な効果を
得るようにしたものである。すなわち、発光領域へ電流
を狭窄するだめの１）形及びｎ形半導体で構成される電
流ブロック層が高抵抗層であるようにしたものである。

本実施例ＩＮの有効性は明らかである。

また、本実施例ＩＮにおいて、高抵抗層１υ・キャップ
層４の間にクラッド層３がない場合でも効果は１分であ
る。

［実施例ＩＩＮ］第３図は、本発明を分布帰還形゛１コ導体レーザｔ、−
適用した実施例■の電極を３つに分割した場合の概略構
成を説明するための斜視図であり、装置ｎ内部が記述で
きるように一部を取り去った図となっている。

ここで、前記実施例Ｉが電流ブロック層７と６のｐｎ接
合の逆バイアスにより、ｆｌ流の流れを阻止するもので
あるのに対して、前記本実施例■は。

高抵抗Ｍ１２で同様な効果を得るようにしたものである
のに対して、本実施例■は、前記実施例Ｉの電流ブロッ
クＭ６に高抵抗層１２を含ませて前記実施例■及び■と
同様な効果を得るようにしたものである。すなわち、発
光領域へ電流を狭窄するためのｐ形及びｎ形半導体で構
成される電流ブロック層に高抵抗層を含ませた本実施例
■の有効性は。

前記実施例Ｉ及び■から明らかである。また、高抵抗Ｍ
１２の位置がどこの位置でも効果は同じである。

前記実施例Ｉ乃至■は、　ＩｎＧａＡｓＰ／　ＩｎＰ系
の分布帰還形半導体レーザに本発明を適用した例で説明
したが、ＡｌＧａＡｓ等他の材料上りなる装置あるいは
ファプリーペロー形半導体レーザ等でも有効であること
は言うまでもない。さらに、前記実施例の説明では、電
流ブロック層を２層としたが、２層以上よりなる電流ブ
ロック層でも有効である。また、実施例における各層の
導電形を逆にしても同様の効果が得られる。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、半導体発光装
置の特性を劣化せしむることなく、電極を電気的に十分
に分離でき活性層に不均一に電流を流すことにより、装
置の発振波長を変化させることができる。

また、電極が電気的に分離されているため、分離された
電極の一つに変調信号をかけることができ、変調信号に
よる発熱の影響を受けることなく。

安定な変調性を得ることができる。

また、電極分離溝の底部が電流ブロック層へ到達するよ
うに分離溝を形成するだけで、前記の特徴を有する半導
体発光装置を歩留り良く提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を分布帰還形半導体レーザに適用した
実施例Ｉの電極を３つに分割した場合の概略構成を説明
するための斜視図、第２図は、本発明を分布帰還形半導体レーザに適用した
実施例■の電極を３つに分割した場合の概略構成を説明
するための斜視図第３図は１本発明を分布帰還形半導体レーザに適用した
実施例■の電極を３つに分割した場合の概略構成を説明
するための斜視図。第４図は、従来のＩｎＧａＡＳＰＩ／ＩｎＰ系の分布帰
還形半導体レーザの問題点を説明するための斜視図であ
る。図中、１−　ＩｎＧａＡｓＰ活性層、２−　ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層、３−ｐ形ＩｎＰクラッド層、４−Ｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰキャップ層、５・・・ｎ形ＩｎＰ基板、６
・・・Ｐ形ＩｎＰ電流ブロック層、７・・・ｎ形ＩｎＰ
電流ブロック層、８・・・ｎ側電極、９・・・ｐ側電極
、ｌＯ・・・電極分離溝、１１．１１’・・・光出力、
１２・・・高抵抗層、ｄ・・・電極分離溝の底部と活性
層との距ｍ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正及び負の少なくともどちらか一方の電極が、物
理的な分離溝により、二つ以上に分離された電極と、発
光が起こる活性層と、発光領域へ電流を狭窄するための
ｐ形及びｎ形半導体で構成される電流ブロック層を備え
た半導体発光装置において、前記電極分離溝の底部が前
記電流ブロック層へ到達していることを特徴とする半導
体発光装置。