JPH02224385A - Semiconductor laser - Google Patents
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- JPH02224385A JPH02224385A JP4576689A JP4576689A JPH02224385A JP H02224385 A JPH02224385 A JP H02224385A JP 4576689 A JP4576689 A JP 4576689A JP 4576689 A JP4576689 A JP 4576689A JP H02224385 A JPH02224385 A JP H02224385A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体レーザの構造に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to the structure of a semiconductor laser.
(従来の技術)
低いしきい値電流で発振する半導体レーザの構造として
、ダブルヘテロ構造が広く用いられている。この構造で
は活性層を活性層の半導体よりも禁制帯幅の広い半導体
からなるクラッド層ではさむことにより効率のよいキャ
リアの閉じ込めを実現している(米津宏雄「光通信工学
」第2章、(工学図書、東京)1984)。(Prior Art) A double heterostructure is widely used as a structure of a semiconductor laser that oscillates with a low threshold current. In this structure, efficient carrier confinement is achieved by sandwiching the active layer between cladding layers made of a semiconductor with a wider forbidden band width than the semiconductor in the active layer (Hiroo Yonezu, "Optical Communication Engineering", Chapter 2, Kogaku Tosho, Tokyo) 1984).
(発明が解決しようとする課題)
ダブルヘテロ構造でキャリア閉じ込めを効率よく行うた
めには、活性層をなす半導体1とn−クラッド層をなす
半導体2との価電子帯端のエネルギー不連続ΔEcおよ
び、半導#−1とP−クラッド層をなす半導体3との伝
導帯端のエネルギー不連続ΔE、がともに大きいことが
必要である。従来のダブルヘテロ構造ではn−クラッド
層、pクラッド層に同一の半導体を用いていたから、禁
制帯幅の差がΔE0、ΔE、の一方のみに片寄ってしま
うことがある4例えば、長波長帯用の半導体レーザに用
いられるI nGaAsP/I nPのダブルヘテロ構
造ではΔE。:ΔE、=4 : 6であり、価な子帯端
のエネルギー不連続が大きく、活性層からp−クラッド
層へ電子のオーバーフロ−が起きる可能性がある。(Problems to be Solved by the Invention) In order to efficiently confine carriers in a double heterostructure, energy discontinuities ΔEc and , energy discontinuity ΔE at the conduction band edge between the semiconductor #-1 and the semiconductor 3 forming the P-clad layer must both be large. In conventional double heterostructures, the same semiconductor is used for the n-cladding layer and the p-cladding layer, so the difference in forbidden band width may be biased towards only one of ΔE0 and ΔE4. ΔE in the InGaAsP/InP double heterostructure used in semiconductor lasers. :ΔE,=4:6, the energy discontinuity at the edge of the valence band is large, and there is a possibility that electron overflow from the active layer to the p-cladding layer occurs.
また、キャリア閉じ込めをよくすめために禁制帯の差を
大きくすると、キャリアを注入する側に高いボテシャル
のスパイクができてキャリアの注入効率が低下する。Furthermore, if the difference in the forbidden band is increased in order to improve carrier confinement, a high votive spike will be generated on the side into which carriers are injected, resulting in a decrease in carrier injection efficiency.
本発明は、電子・正孔の高いキャリア閉じ込め効率を与
え、同時にキャリア注入効率を低下させないダブルヘテ
ロ構造をもつ、しきい値の低い半導体レーザを提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser with a low threshold, which has a double heterostructure that provides high carrier confinement efficiency for electrons and holes, and at the same time does not reduce carrier injection efficiency.
(課題を解決するための手段)
本発明の半導体レーザはI nGaA IAs混晶また
はI nGaAs P混晶を活性層として、該活性層の
半導体よりも大きな禁制帯幅をもつInGaAsP混晶
をn−クラッド層とし、該活性層の半導体よりも大きな
禁制帯幅をもっInGaAlAs混晶をp−クラッド層
とするダブルヘテロ構造を有することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) The semiconductor laser of the present invention uses an InGaA IAs mixed crystal or an InGaAs P mixed crystal as an active layer, and an InGaAsP mixed crystal having a larger forbidden band width than the semiconductor of the active layer. It is characterized by having a double heterostructure in which the p-cladding layer is an InGaAlAs mixed crystal having a larger forbidden band width than the semiconductor of the active layer.
(作用)
第2図は本発明の半導体レーザにおけるポテンシャルダ
イアダラムを示す図あり、同図(a)は熱平衡時のバン
ドダイヤグラムであり、同図(b)は順バイアス時のバ
ンドダイヤグラムである。(Function) FIG. 2 is a diagram showing a potential diagram in the semiconductor laser of the present invention. FIG. 2(a) is a band diagram at thermal equilibrium, and FIG. 2(b) is a band diagram at forward bias.
順方向バイアス時において、活性層とρ−クラッド層と
の間の電子に対するヘテロ障壁はほぼ(Eo E−t)
に等しい。また、活性層とn−クラッド層との間の正孔
に対するヘテロ障壁はほぼ(Ev、、 E、2)に等し
い。本発明では(E、3E、、)、(E、l−E、2)
がともに大きくなるのでキャリア閉じ込めは効率よく行
なわれる。At the time of forward bias, the heterobarrier for electrons between the active layer and the ρ-cladding layer is approximately (Eo E-t)
be equivalent to. Also, the heterobarrier for holes between the active layer and the n-cladding layer is approximately equal to (Ev, , E, 2). In the present invention, (E, 3E, , ), (E, l-E, 2)
Since both become large, carrier confinement is performed efficiently.
一方、n−クラッド層と活性層の間のへテロ接合で注入
される電子が感じるスパイクの大きさは(E−2E−+
)であり、P−クラッド層と活性層の間のへテロ接合で
注入される正孔が感じるスパイクの大きさは(E−3−
E−s>である。本発明では(E、2−Ea、)、(E
、、−E、3)がともに小さいのでキャリア注入効率は
へテロ接合によって低下しない。On the other hand, the size of the spike felt by the electrons injected at the heterojunction between the n-cladding layer and the active layer is (E-2E-+
), and the size of the spike felt by holes injected at the heterojunction between the P-cladding layer and the active layer is (E-3-
E-s>. In the present invention, (E, 2-Ea,), (E
, , -E, and 3) are both small, so the carrier injection efficiency is not reduced by the heterojunction.
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の断面図である。(Example) FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention.
この実施例の製作に当たっては、n型のInP基板11
上にS:をドープしたInPからなるn−クラッド層1
2、アンドープで禁制帯幅が0.94eVのInPに格
子接合したI no76G O,24A S o、 s
sP 0.45からなる活性層13、ZnをドープしI
nPに格子整合したJno、52Gao、+sA 1G
、3 Asからなるρ−クラッド層14を順次に積層し
てダブルヘテロ構造をまず形成する。次に、メサエッチ
ングの後、p型層 no、szG ao、+aA I
o、s A Sからなるn型層15、n型のInPから
なるブロック層16、n型のInPからなるn型層17
、n型のI no、6 Gao、2 A 50.46P
O,S4からなるコンタクト層18を順次に積層して埋
め込み構造とし、n1tll電極19とP側電極20を
それぞれ形成する。In manufacturing this embodiment, an n-type InP substrate 11
n-cladding layer 1 made of InP doped with S: on top
2. I no76G O,24A S o, s lattice-bonded to InP with an undoped band gap of 0.94 eV
Active layer 13 consisting of sP 0.45, Zn doped I
Jno, 52Gao, +sA 1G lattice matched to nP
, 3 As, the ρ-cladding layer 14 is sequentially laminated to form a double heterostructure. Next, after mesa etching, p-type layers no, szG ao, +aA I
n-type layer 15 made of o, s A S, block layer 16 made of n-type InP, and n-type layer 17 made of n-type InP.
, n-type I no, 6 Gao, 2 A 50.46P
A contact layer 18 made of O and S4 is sequentially laminated to form a buried structure, and an n1tll electrode 19 and a P-side electrode 20 are respectively formed.
この実施例におけるダブルヘテロ構造において、活性1
13とn−クラッド層12との間の伝導帯の不連続と価
電子帯の不連続の値はそれぞれ、164 m e Vと
246meVであり、電子・正孔ともに効率よく閉じ込
められる。また、活性層13とp−クラッド層14との
間の伝導帯の不連続と価電子帯の不連続の値はそれぞれ
、280meVと16 m e Vであり電子の閉じ込
めは十分大きく、注入される正孔に対するポテンシャル
スパイクは小さいので大きな注入効率が得られる。In the double heterostructure in this example, activity 1
The values of the conduction band discontinuity and the valence band discontinuity between the conduction band 13 and the n-cladding layer 12 are 164 meV and 246 meV, respectively, and both electrons and holes are efficiently confined. Further, the values of the conduction band discontinuity and the valence band discontinuity between the active layer 13 and the p-cladding layer 14 are 280 meV and 16 meV, respectively, and the confinement of electrons is sufficiently large and the electrons are injected. Since the potential spike for holes is small, high injection efficiency can be obtained.
なお、本発明では材料の組成は、レーザ発振が可能であ
れば、実施例の組成に限らずどのような組合わせであっ
てもよい、また、レーザの構造も埋め込み型に限らずい
なかるものであってもよい。In addition, in the present invention, the composition of the materials may be any combination as long as laser oscillation is possible, and the structure of the laser is not limited to the embedded type. It may be.
(発明の効果)
以上に述べたように、本発明の半導体レーザは、キャリ
アの閉じ込め効率が高く、同時に注入効率の低下が小さ
なダブルヘテロ構造をもつ。そこで、本発明の半導体レ
ーザでは発振しきい値は低い。(Effects of the Invention) As described above, the semiconductor laser of the present invention has a double heterostructure with high carrier confinement efficiency and at the same time a small drop in injection efficiency. Therefore, the semiconductor laser of the present invention has a low oscillation threshold.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の側面図である。
図中11は基板、12はn−クラッド層、13は活性層
、14はp−クラッド層、15はP型層、16はブロッ
ク層、17はn型層、18はコンタクト層、19はn側
電極、20はp側電極である。
第2図は本発明の半導体レーザにおけるポテンシャルダ
イアグラムを示す図であり、同図(a)は熱平衡時のバ
ンドダイアダラム、同図(b)は順バイアス時のバンド
ダイアダラムである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view of an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is the substrate, 12 is the n-cladding layer, 13 is the active layer, 14 is the p-cladding layer, 15 is the p-type layer, 16 is the block layer, 17 is the n-type layer, 18 is the contact layer, and 19 is the n-type layer. The side electrode 20 is a p-side electrode. FIG. 2 is a diagram showing a potential diagram of the semiconductor laser of the present invention, in which (a) is a band diagram at thermal equilibrium, and (b) is a band diagram at forward bias.
Claims (1)
層とし、該活性層の半導体よりも大きな禁制帯幅をもつ
InGaAsP混晶をn−クラッド層とし、該活性層の
半導体よりも大きな禁制帯幅をもつInGaAlAs混
晶をp−クラッド層とするダブルヘテロ構造を有するこ
とを特徴とする半導体レーザ。An InGaAlAs mixed crystal or an InGaAsP mixed crystal is used as an active layer, an InGaAsP mixed crystal having a bandgap larger than that of the semiconductor in the active layer is used as an n-cladding layer, and an InGaAlAs mixed crystal has a bandgap larger than the semiconductor in the active layer. A semiconductor laser characterized by having a double heterostructure in which the crystal is a p-cladding layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4576689A JPH02224385A (en) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4576689A JPH02224385A (en) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | Semiconductor laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224385A true JPH02224385A (en) | 1990-09-06 |
Family
ID=12728413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4576689A Pending JPH02224385A (en) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02224385A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174607A (en) * | 1997-06-23 | 1999-03-16 | Sharp Corp | Semiconductor laser device |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP4576689A patent/JPH02224385A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174607A (en) * | 1997-06-23 | 1999-03-16 | Sharp Corp | Semiconductor laser device |
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