JPH02288287A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH02288287A JPH02288287A JP11026989A JP11026989A JPH02288287A JP H02288287 A JPH02288287 A JP H02288287A JP 11026989 A JP11026989 A JP 11026989A JP 11026989 A JP11026989 A JP 11026989A JP H02288287 A JPH02288287 A JP H02288287A
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- semiconductor laser
- laser element
- face
- gaalas
- layer
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0281—Coatings made of semiconductor materials
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0282—Passivation layers or treatments
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- 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、ＧａＡｌＡｓ系又はＩｎＧａＡｓＰ系の半導
体レーザ素子の共振器端面の保護に関する。
体レーザ素子の共振器端面の保護に関する。
（従来の技術）
半導体レーザ素子に於いては、活性層等の半導体層が積
層された半導体基板を襞間することよって、対向する２
つの端面が形成される。活性層に発生した光をこの２つ
の端面間で共振させることにより、高エネルギーのレー
ザ光を発生させている。この端面には、表面酸化膜の形
成などによる劣化を防止する為に、保護膜が設けられる
。保護膜材料として従来より、５ｔＯ２，５ｔ３Ｎ、、
Ａ１ｇｏ３等が用いられている。これらの保護膜材料は
、非晶質の状態で用いられている。この保護膜の厚さを
変えることにより、端面での反射率を調整して、レーザ
光の出力を高めることもできる。
層された半導体基板を襞間することよって、対向する２
つの端面が形成される。活性層に発生した光をこの２つ
の端面間で共振させることにより、高エネルギーのレー
ザ光を発生させている。この端面には、表面酸化膜の形
成などによる劣化を防止する為に、保護膜が設けられる
。保護膜材料として従来より、５ｔＯ２，５ｔ３Ｎ、、
Ａ１ｇｏ３等が用いられている。これらの保護膜材料は
、非晶質の状態で用いられている。この保護膜の厚さを
変えることにより、端面での反射率を調整して、レーザ
光の出力を高めることもできる。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、上述した従来の保護膜材料の熱膨張係数は、
ＧａＡｌＡｓ系或いはＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料の
それとは大きく異なるため、端面に応力を生じ、端面の
劣化や非発光中心の発生の原因となっている。
ＧａＡｌＡｓ系或いはＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料の
それとは大きく異なるため、端面に応力を生じ、端面の
劣化や非発光中心の発生の原因となっている。
そのうえ、これら従来の保護膜材料の熱伝導率が小さい
ために、端面近傍の非発光中心で生じた熱が蓄積され、
端面近傍の温度上昇を引き起こしている。温度が上昇す
ると、更に非発光中心が増殖される。このような悪循環
により、これらの保護膜を形成した半導体レーザ素子で
は、端面近傍での温度上昇を避けることはできない。そ
の結果、光出力が低下し、半導体レーザ素子の寿命が短
くなってしまう。
ために、端面近傍の非発光中心で生じた熱が蓄積され、
端面近傍の温度上昇を引き起こしている。温度が上昇す
ると、更に非発光中心が増殖される。このような悪循環
により、これらの保護膜を形成した半導体レーザ素子で
は、端面近傍での温度上昇を避けることはできない。そ
の結果、光出力が低下し、半導体レーザ素子の寿命が短
くなってしまう。
従来の保護膜材料を、非晶質の状態ではな（、熱伝導率
の大きい結晶質の状態で、即ち単結晶或いは多結晶とし
て用いることが考えられる。下表に５１０２及びＳｉ３
Ｎ４の単結晶及び非晶質状態での熱伝導率を示す。下記
第。１表に示すように、非晶質に比べ単結晶の方が熱伝
導率が大きいので、これらの材料を単結晶或いは多結晶
として用いることができれば、端面での放熱効果の改善
が期待できる。
の大きい結晶質の状態で、即ち単結晶或いは多結晶とし
て用いることが考えられる。下表に５１０２及びＳｉ３
Ｎ４の単結晶及び非晶質状態での熱伝導率を示す。下記
第。１表に示すように、非晶質に比べ単結晶の方が熱伝
導率が大きいので、これらの材料を単結晶或いは多結晶
として用いることができれば、端面での放熱効果の改善
が期待できる。
第１表 （室温付近での値）
これらの材料を単結晶或いは多結晶の状態で端面に形成
するには、高温での処理が必要となる。
するには、高温での処理が必要となる。
ところが、このような結晶質の状態を得る為に高温で処
理を行うと、半導体レーザ素子の熱的損傷が起こる。熱
的損傷の生じない約３００°Ｃ以下で処理を行うと、上
記の保護膜材料は結晶質の膜としては形成されず、非晶
質の膜として形成されてしまう。
理を行うと、半導体レーザ素子の熱的損傷が起こる。熱
的損傷の生じない約３００°Ｃ以下で処理を行うと、上
記の保護膜材料は結晶質の膜としては形成されず、非晶
質の膜として形成されてしまう。
上述の保護膜材料以外に、単結晶状態での熱伝導率の大
きいＳＬ及びＳｉＣの使用が考えられる（例えば特公昭
６３−４３９１０号公報）。しかし、Ｓｔ及びＳｉＣは
何れも前述の従来の保護膜材料と同様に、単結晶或いは
多結晶の膜として形成させるには５００℃以上の高温が
必要であり、３００″Ｃ以下の低温ではやはり非晶質の
膜となってしまう。
きいＳＬ及びＳｉＣの使用が考えられる（例えば特公昭
６３−４３９１０号公報）。しかし、Ｓｔ及びＳｉＣは
何れも前述の従来の保護膜材料と同様に、単結晶或いは
多結晶の膜として形成させるには５００℃以上の高温が
必要であり、３００″Ｃ以下の低温ではやはり非晶質の
膜となってしまう。
本発明はこのような問題点に鑑みて為されたものであり
、本発明の目的は、端面での応力発生が低減され、高い
放熱効果を有する長寿命の半導体レーザ素子を提供する
ことである。
、本発明の目的は、端面での応力発生が低減され、高い
放熱効果を有する長寿命の半導体レーザ素子を提供する
ことである。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザ素子は、ＧａＡｌＡｓ系及びＩｎ
ＧａＡｓＰ系から成る群から選択された系の半導体レー
ザ素子であって、共振器端面が結晶質ＡＩＮで保護され
ており、そのことによって上記目的が達成される。
ＧａＡｓＰ系から成る群から選択された系の半導体レー
ザ素子であって、共振器端面が結晶質ＡＩＮで保護され
ており、そのことによって上記目的が達成される。
（作用）
本発明に用いられるＡＩＮは高温まで安定であり、電気
的な絶縁性にも優れている。また、反応性スパッタリン
グ法によりＡＩＮ膜を作製すると、比較的容易にＣ軸配
向膜が形成され、３００℃以下の低温に於いても、単結
晶或いは多結晶の膜が得られる。このことは、Ｔ、５ｈ
ｉｏｓａｋｉ他、 ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２
１（１９８２） Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２１−３．ｐ
ｐ６９−７１に記載されている。
的な絶縁性にも優れている。また、反応性スパッタリン
グ法によりＡＩＮ膜を作製すると、比較的容易にＣ軸配
向膜が形成され、３００℃以下の低温に於いても、単結
晶或いは多結晶の膜が得られる。このことは、Ｔ、５ｈ
ｉｏｓａｋｉ他、 ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２
１（１９８２） Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ２１−３．ｐ
ｐ６９−７１に記載されている。
下記第２表に従来の保護膜材料、ＡＩＮ単結晶、並びに
半導体材料であるＧａＡｓ単結晶及びＩｎＰ単結晶の熱
伝導率と熱膨張係数とを示す。
半導体材料であるＧａＡｓ単結晶及びＩｎＰ単結晶の熱
伝導率と熱膨張係数とを示す。
第２表
（室温付近での値）
第２表から理解されるように、ＡＩＮ単結晶の熱伝導率
は２． ０Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇであり、従来の保護膜材料
のそれに比較して遥かに大きい。そのため、結晶質ＡＩ
Ｎを端面の保護膜として用いれば、端面に於ける放熱特
性を改善することができる。また、ＡＩＮ単結晶の熱膨
張係数は４〜６Ｘ１０−’ｄｅｇ”であり、従来の保護
膜材料よりＧａＡｓ或いはＩｎＰ単結晶のそれに近い値
となっている。
は２． ０Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇであり、従来の保護膜材料
のそれに比較して遥かに大きい。そのため、結晶質ＡＩ
Ｎを端面の保護膜として用いれば、端面に於ける放熱特
性を改善することができる。また、ＡＩＮ単結晶の熱膨
張係数は４〜６Ｘ１０−’ｄｅｇ”であり、従来の保護
膜材料よりＧａＡｓ或いはＩｎＰ単結晶のそれに近い値
となっている。
そのため、端面に於ける応力の発生を低減することがで
き、端面の劣化や非発光中心の発生を防止することがで
きる。
き、端面の劣化や非発光中心の発生を防止することがで
きる。
以上のように結晶質ＡＩＮを端面保護膜材料として用い
れば、長寿命の半導体レーザ素子を得ることができる。
れば、長寿命の半導体レーザ素子を得ることができる。
（実施例）
本発明を実施例について以下に説明する。第１図に本発
明の半導体レーザ素子の一実施例の断面図を示す。第２
図は第１図の■−■線に沿った断面図である。本実施例
の半導体レーザ素子はｖＳＩｓ構造を有している。ｐ−
ＧａＡｓ基板ｌ上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２をエピタ
キシャル成長によって形成した。次に、電流阻止層２の
上面から基板１に達するストライプ状のＶ字溝７を形成
した。Ｖ字溝７はフォトリングラフィ法及びエツチング
により形成した。また、Ｖ字溝７は電流狭窄を行うため
に設けられる。次に、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３、
ｎ−ＧａＡｌＡｓ活性層４、ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層５、及びｎ−ＧａＡＳキャップ層６を、順次エピタキ
シャル成長によって積層した。
明の半導体レーザ素子の一実施例の断面図を示す。第２
図は第１図の■−■線に沿った断面図である。本実施例
の半導体レーザ素子はｖＳＩｓ構造を有している。ｐ−
ＧａＡｓ基板ｌ上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２をエピタ
キシャル成長によって形成した。次に、電流阻止層２の
上面から基板１に達するストライプ状のＶ字溝７を形成
した。Ｖ字溝７はフォトリングラフィ法及びエツチング
により形成した。また、Ｖ字溝７は電流狭窄を行うため
に設けられる。次に、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３、
ｎ−ＧａＡｌＡｓ活性層４、ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド
層５、及びｎ−ＧａＡＳキャップ層６を、順次エピタキ
シャル成長によって積層した。
上述のようにエピタキシャル成長を行った基板を襞間し
て、端面を形成した。この端面上に、反応性スパッタリ
ング法により、結晶質ＡＩＮ端而端面膜８を形成した。
て、端面を形成した。この端面上に、反応性スパッタリ
ング法により、結晶質ＡＩＮ端而端面膜８を形成した。
保護膜８の形成温度は約３００℃である。このような低
温では半導体レーザ素子に熱的損傷を与えることは無い
。また、このような低温に於いても、ＡＩＮ膜は単結晶
或いは多結晶の膜として形成される。
温では半導体レーザ素子に熱的損傷を与えることは無い
。また、このような低温に於いても、ＡＩＮ膜は単結晶
或いは多結晶の膜として形成される。
以上のようにして作製した半導体レーザ素子は、長期に
亙って安定に作動し、長寿命であることが確認された。
亙って安定に作動し、長寿命であることが確認された。
本実施例の半導体レーザ素子の温度分布を、シミュレー
ションにより求めた。その結果、結晶質ＡＩＮ保護膜を
形成した半導体レーザ素子では、最高温度は１５２°Ｃ
となった。比較のために端面上にＡｌ２Ｏ３保護膜を形
成した以外は同様の構成を有する素子を作製して、この
最高温度を求めたところ、１８０℃であった。以上の結
果からも結晶質ＡＩＮの放熱効果が高いことが理解され
る。
ションにより求めた。その結果、結晶質ＡＩＮ保護膜を
形成した半導体レーザ素子では、最高温度は１５２°Ｃ
となった。比較のために端面上にＡｌ２Ｏ３保護膜を形
成した以外は同様の構成を有する素子を作製して、この
最高温度を求めたところ、１８０℃であった。以上の結
果からも結晶質ＡＩＮの放熱効果が高いことが理解され
る。
このように結晶性ＡＩＮは、端面の保護膜材料として適
していることが確認された。
していることが確認された。
本実施例ではＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザ素子につい
て説明したが、本発明はＩ ｎＧａＡｓＰ系の半導体レ
ーザ素子にも適用可能である。また、本実施例ではＶＳ
ＩＳ構造を有する半導体レーザ素子について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではな（、他の構造を
有する半導体レーザ素子にも適用可能である。
て説明したが、本発明はＩ ｎＧａＡｓＰ系の半導体レ
ーザ素子にも適用可能である。また、本実施例ではＶＳ
ＩＳ構造を有する半導体レーザ素子について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではな（、他の構造を
有する半導体レーザ素子にも適用可能である。
（発明の効果）
本発明の半導体レーザ素子ではこのように端面での応力
が低減され、放熱効果が高められているので、端面の劣
化が抑制された長寿命の半導体レーザ素子が提供され得
る。
が低減され、放熱効果が高められているので、端面の劣
化が抑制された長寿命の半導体レーザ素子が提供され得
る。
４、 の、 な言■
第１図は本発明の半導体レーザ素子の一実施例の断面図
、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図である。
、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図である。
１−” ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２ ＝・ｎ −Ｇ
ａ Ａ ｓ ？４流阻止層、３・・・ｐ−ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、４・・・ｎ−ＧａＡｌＡｓ活性層、５−
ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓクラッド層、６・・・ｎ
−にａＡｓキャップ層、７・・・Ｖ字溝、８・・・結晶
質ＡＩＮ端面保護膜。
ａ Ａ ｓ ？４流阻止層、３・・・ｐ−ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、４・・・ｎ−ＧａＡｌＡｓ活性層、５−
ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓクラッド層、６・・・ｎ
−にａＡｓキャップ層、７・・・Ｖ字溝、８・・・結晶
質ＡＩＮ端面保護膜。
以上
Claims (1)
- １、ＧａＡｌＡｓ系及びＩｎＧａＡｓＰ系から成る群か
ら選択された系の半導体レーザ素子であって、共振器端
面が結晶質ＡＩＮで保護されている半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11026989A JPH02288287A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11026989A JPH02288287A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288287A true JPH02288287A (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=14531402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11026989A Pending JPH02288287A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288287A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03209895A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Alps Electric Co Ltd | 半導体レーザ |
| US6359921B1 (en) | 1999-08-30 | 2002-03-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor laser element having resonator surface coated with oxygen gettering layer and high thermal conductivity layer |
| JP2006278999A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Eudyna Devices Inc | 半導体基板、半導体結晶成長用基板、半導体装置、光半導体装置およびそれらの製造方法 |
| JP2010272641A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Panasonic Corp | 窒化物半導体発光装置 |
| JP2012039164A (ja) * | 2006-03-06 | 2012-02-23 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| WO2012067047A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2013065886A (ja) * | 2012-12-14 | 2013-04-11 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子 |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP11026989A patent/JPH02288287A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03209895A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Alps Electric Co Ltd | 半導体レーザ |
| US6359921B1 (en) | 1999-08-30 | 2002-03-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor laser element having resonator surface coated with oxygen gettering layer and high thermal conductivity layer |
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| JP2012039164A (ja) * | 2006-03-06 | 2012-02-23 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| JP2014003314A (ja) * | 2006-03-06 | 2014-01-09 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2010272641A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Panasonic Corp | 窒化物半導体発光装置 |
| US8437376B2 (en) | 2009-05-20 | 2013-05-07 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor light-emitting device |
| WO2012067047A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2013065886A (ja) * | 2012-12-14 | 2013-04-11 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子 |
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