JPH02260682A - 可視光半導体レーザ装置 - Google Patents

可視光半導体レーザ装置

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JPH02260682A
JPH02260682A JP8310789A JP8310789A JPH02260682A JP H02260682 A JPH02260682 A JP H02260682A JP 8310789 A JP8310789 A JP 8310789A JP 8310789 A JP8310789 A JP 8310789A JP H02260682 A JPH02260682 A JP H02260682A
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弘喜 浜田
Masaharu Honda
正治 本多
Masayuki Shono
昌幸 庄野
Takao Yamaguchi
山口 隆夫
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はAj!GaInP系の可視光半導体レーザ装置
に関する。
(ロ) 従来の技術 AiIGaInPは6−帯°の波長を有し、可視光半導
体レーザ装置の材料として用いられている。
第6図は従来のMGaInP系半導体レーザ装置を示し
、例えば昭和63年秋季応用物理学会予稿乗、4p−Z
C−10,836頁に開示されティる。
図において(11)はn型GaAsからなる基板、(1
2)はn型(Al1 m 、 tGas 、 s )@
 、 gIn* 、 iPからなるn型クラッド層、(
13)はアンドープの(ARmGa+−t)*、1In
0.、Pからなる活性層、(14)はp型(ARe、t
cas、s)*、5Ifle、sPからなるp型りラッ
ド層である。これらの層は周知のMOCVD法、MBE
法等を用いて基板(11)の−主面上に順次エピタキシ
ャル成長きれる。
またp型りラッド層(14)にはエツチングにより幅5
paのりッジが形成されている。
(15)はp型りラッド層(14)上にエピタキシャル
成長されたn型GaAsからなるブロック層で、マスク
によりp層りラッド層(ロ)のりッジ頂部には積層され
ていない、 (16)は露出したp型りラッド層(10
の頂部及びブロック層(15)上にエピタキシャル成長
されたp型GaAsからなるキャップ層である。
(17)はキャップ層(16)上に形成されたAu/Z
n/Auからなるp型電極、(18)は基板(11)の
他主面上に形成されたAuGe/Auからなるn型電極
である。
斯る装置では活性層(13)のM組成比をx=0.1と
した時、波長649nmのレーザ光が得られる。
一方、現在、可視光レーザ光を用いた計測器やPO5(
point of 5ales)システムに用いられる
バーコードスキャナの光源として波長632. Iil
nmのHe−Naレーザが用いられている。そこで、斯
るHe−Neレーザと同じ波長が発振可能であり、軽量
、小型、低消費電力であるA&GaInP系半導体レー
ザ装置は、He−Neレーザに代わる光源として望まれ
ている。このために、上記従来装置をより短波長発振さ
せる必要がある。
JVGaInP系の半導体レーザ装置を短波長化する方
法として、 ■活性層のM組成比を大きくする ■活性層を超格子構造とする(Electronics
 Lettars、 Vol、 24、No、 24(
1988)、 p、 1489参照)■各層の成長温度
を700°Cより大とする(Japatase Jou
rnal of Applied Physics、 
Vol、27、No、11(19BB>、p、209B
参照〉 ■活性層にZnを拡散させる(IEEE、Journa
l ofQuantum Electronics、Q
E−23、No、6(1987)、p、704参照) ことが考え粂れている。
しかし乍ら、■の方法ではM組成比率の増加と共に活性
層(13)の結晶性が低下するため、発振しきい値が大
きくなり、連続動作が困難となる0例えば、活性層(1
3)のM組成比をx=0.2とすると、発振波長は63
0〜640nmとなり、He−Neレーザの波長と略等
しくなるが、発振しきい値電流密度は10kA/cm”
以上となり、実用的でなくなる。
また、■、■、■の方法では、装置の発振動作が不安定
になり、活性Ji!(13)の劣化が激しくなるため、
装置の製造歩留りが低く、寿命が短いといった問題が生
じる。
(ハ〉 発明が解決しようとする課題 したがって、本発明は装置の発振しきい値が低く、製造
歩留りが高く、且つ寿命が長いAt!GaInP系の可
視光半導体レーザ装置を提供するものである。
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明は、GaAs基板と、該GaAs基板の一主面上
に積層されたGaInPバッファ層と、該GaXaPバ
ッファ層上に積層され、Ai’GaInPからなる活性
層を含むMGaInP系半導体層と、を備えた可視光半
導体レーザ装置であって、上記課題を解決するため、上
記GaAs基板の一生面には(100)面から[011
コ方向に5°以上傾斜した面が用いられていることを特
徴とする。
(ホ)作用 本発明は、GaAs基板の結晶成長面に(100)面か
ら[011]方向に5°以上傾斜した面を用いることに
よって、この上に積層されるAj!GaInP系半導体
層のバンドギャップが広がる。
くべ) 実施例 本発明は、AeGaInP系の半導体層のバンドギャッ
プがGaAs基板の面方位に依存して変化するといった
現象を利用するものである。またこの現象は本発明者ら
によて初めて見いだされたものである。
第2図に斯る現象の一例を示す、同図はGaAs基板の
一生面を(100)面から[011]方向に種々傾け、
この上に形成したGas 、 1Ins 、 sPのフ
ォトルミネッセンス(PL)からピークエネルギを測定
したものである。また、このGas 、 gIno 、
 +Pは成長温度710℃、成長圧カフ0Torrの減
圧MOCVD法を用いて形成されたものである0図から
明らかな如く、傾斜角の増加に伴いピークエネルギは増
加していき、傾斜角が5°以上になると飽和していく。
第3図は基板の一主面上にGas、gIno、sPを形
成し、この上に(M’ tGa+−g)e、gIno、
1P(x≧0)を形成した時の(AI!、Ga、−、)
。gIno 、 sPのM組成比に対するフォトルミネ
ッセンスのピーク波長を示したものである。ここで基板
の一生面として、(100)面から[011:1方向に
0°  5”   7°傾斜した面を夫々用いた。また
−例として、M組成比Xを0.15とし、基板の傾斜角
をQ”   5°とした時のフォトルミネッセンスのス
ペクトルを第4図及び第5図に示す、また、測定はいず
れも室温で行った。
第3図から明らかな如く、基板傾斜によるピーク波長の
変化量はM組成比Xにかかわらず略一定となっている0
例えば第4図及び第5図に示されるように最組成比x=
0.15の時、傾斜角o’  s。
のピーク波長は夫々642.2am、 622.Onm
であり、その変化量は約20nmとなる。また、基板の
傾斜角に対するピーク波長は、M組成比Xにかかわらず
第2図に示したGas、110m、sPの場合と同様に
5@以上で飽和していく傾向にあった。
以上より、At’GaInP系の半導体レーザ装置にお
いて、基板の一生面に(100)面から[011]方向
に傾斜した面を用いることにより、短波長化が図れるこ
とは明らかである。但し本発明における基板の一生面に
は(100)面から[011]方向に5°以上、好まし
くは5〜7°傾斜した面が選択される。これは、傾斜角
が5°以上で最大且つ同程度の波長変化が得られること
に加え、この面上に形成きれるGas、5In6.aP
及び(ARgGa+−x)e、1lna、sPから結晶
欠陥が急激に減少し、結晶性が向上することによる0例
えば基板の(10G)面上に形成されたGas、sIn
。、Pにはヒロックと呼ばれる結晶欠陥が約10000
個/ cm ”発生していたが、5°傾斜した面上では
100個/ cm ’以下となる。即ち、本発明は、基
板の一生面に(100)面から[0111方向へ5°以
上の傾斜面を用いることによって、所望の短波長化をす
るのに活性層のM組成比を極力小さくし、活性層の結晶
性の低下を抑えることにとどまらず、活性層の結晶性を
向上させることができるものである。
第1図に本発明装置の一実施例を示す。
図において、(1)はキャリア濃度2X10”CII+
−”のn型GaAsからなる基板で、その−主面(1a
)を研摩により(100)面から[0111方向に5°
以上、例えば5°傾斜したものである。
(2)はバッファ層、(3)はn型クラッド層、(4)
は活性層、(5)はp型りラッド層、く6)はキャップ
層で、これらの層は成長温度620〜670℃例えば6
70”C,反応室内圧カフ0Torrの減圧Piocv
o法を用いて、基板(1)の−主面(1a)上に順次積
層される。下表にこれらの層の他の形成条件を示す。
以下余白 (7)はキャップ層(6)上にスパッタ法を用いて積層
された5insからなるブロック層で、キャップ層(6
)に達する幅1++sのストライブ溝(8)がエツチン
グ形成されている。
(9)は露出したキャップ層(6)上及びブロック層(
7)上にCr膜、Au膜がこの順に真空蒸着されたAu
/Cr電極からなるp型電極、(10)は基板(1)の
他主面(lb)上にCr膜、Sn膜、Au膜がこの順に
真空蒸着されたAu/Sn/Cr電極からなるn型電極
である。これらの電極は400℃の熱処理によって、キ
ャップ層(6)あるいは基板(1)とオーミンク接触す
る。
また、装置の動作電圧の増加を抑える目的で、p型りラ
ッド層(5)とキャップ層(6〉の間にGa。、 aI
ns 、 IPからなる周知の中間層を設けてもよい。
以上、本実施例ではブロック層(7)に5i0*を用い
た所謂オキサイドストライプ構造のものについて説明し
たが、本発明は第6図に示す従来装置の様なインナース
トライプ構造等の他の構造にも容易に適用し得る。
また、本実施例装置では活性層(4)のM組成比Xを0
.15としたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、所望の波長を得るため、種々の値が選択きれること
は勿論である0例えば、He−Neレーザの代用を目的
として、630mm程度の波長を得る場合、例えば基板
(1)の傾斜角を56として、活性層(4)のM組成比
Xを0.1〜0.15とすれば良い。
(ト)発明の効果 本発明によれば、基板の一生面に(100)面から[0
11]方向に5°以上傾斜した面を用いることにより、
AI!GaInP系半導体レーザ装置の短波長化を図る
ことができる。したがって、所望の波長を得る場合従来
よりも活性層のM組成比を小さくすることができるので
しきい値電流の増加を抑えることができる。また、本発
明装置の活性層は結晶欠陥(ヒロック)が少なく、結晶
性良く形成されるので、本発明装置の製造歩留りは高く
なり、寿命も長くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例を示す断面図、第2図は
基板傾斜角に対するPLピークエネルギを示す特性図、
第3図はM組成比に対するピーク波長を示す特性図、第
4図及び第5図はM組成比を0.15とし、基板の傾斜
角を夫々0@ 5@としたときのPLスペクトル特性図
、第6図は従来装置を示す断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)GaAs基板と、該GaAs基板の一主面上に積
    層されたGaInPバッファ層と、該GaInPバッフ
    ァ層上に積層され、AlGaInPからなる活性層を含
    むAlGaInP系半導体層と、を備え、上記GaAs
    基板の一主面には(100)面から[011]方向に5
    ゜以上傾斜した面が用いられていることを特徴とする可
    視光半導体レーザ装置。
JP1083107A 1988-09-29 1989-03-31 可視光半導体レーザ装置 Expired - Lifetime JPH077863B2 (ja)

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