JPH03152982A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH03152982A JPH03152982A JP29272389A JP29272389A JPH03152982A JP H03152982 A JPH03152982 A JP H03152982A JP 29272389 A JP29272389 A JP 29272389A JP 29272389 A JP29272389 A JP 29272389A JP H03152982 A JPH03152982 A JP H03152982A
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- Japan
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- semiconductor laser
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- semiconductor layer
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
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Landscapes
- 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、光情報処理用光源として用いられる半導体レ
ーザに関し、特に発振横モードの制御された半導体レー
ザの構造に関するものである。
ーザに関し、特に発振横モードの制御された半導体レー
ザの構造に関するものである。
半導体レーザは、光通信装置や光デイスク装置等の光情
報処理装置用の光源として利用されており、各種構造の
半導体レーザが提案されている。
報処理装置用の光源として利用されており、各種構造の
半導体レーザが提案されている。
可視光領域の従来型レーザの一例としては、電流ストラ
イプ型レーザがあり、エレクトロニクス・レタース、１
９８５年、２１巻、２０号第９３１頁から９３２頁（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２６ ｔｈ
。
イプ型レーザがあり、エレクトロニクス・レタース、１
９８５年、２１巻、２０号第９３１頁から９３２頁（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２６ ｔｈ
。
ｓｅｐ、１９８５ ｖｏｌ、２１．Ｎｏ、２０． ｐｐ
、９３１〜９３２）に報告されている。
、９３１〜９３２）に報告されている。
上述した従来型の半導体レーザの一例を第２図に示す。
従来型の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１の
上に、発光領域となるＧａ ｏ、ｓ ■ｎｏ、ｓＰ層３
をこれよりも禁制帯幅の大きい半導体層であるｎ型（ｋ
ｌｏ、＜ ＧａＯ，６）ｏ、ｓ ＩｎＯ，５Ｐ層２及び
ｐ型（ＡＩ ０，４ Ｇａ ６，６ ） ０．５ Ｉ
ｎ ｏ、５ Ｐ層４で挾んでなる結晶積層体を備え、そ
の結晶積層体に隣接して、ストライプ状の溝を有したｎ
型Ｇ ａ Ａ ｓ層５を備え、さらにｐ型（Ｊ ａ Ａ
ｓ層６を設けた後に、ｎ電極７．ｎ電極８を設けて構
成されていた。しかしながら、この従来型半導体レーザ
は次の２つの欠点を有したものであった。第１は結晶表
面に於て、ストライブ状の溝の部分で約２ばクロン程度
のくほみ発生がさけられず、熱的・機械的応力等がこの
くぼみ部分に集中するために、雰囲気温度６０℃、光出
力５ｍＷ程度の動作状態で高信頼度の素子を得ることか
難かしく、１万時間以上の動作を保証できない。第２は
、ストライブ状の電流注入のみによる光導波構造でめる
ために、ｌＯｍＷ程度の先出〜力領域に於て、レーザ発
振横モードが変化し易すく駆動電流変化に対する光出力
変化の直線性が悪化し、２０ｍＷ以上の高出方動作状態
で基本横モード発振を維持することがでキナい。
上に、発光領域となるＧａ ｏ、ｓ ■ｎｏ、ｓＰ層３
をこれよりも禁制帯幅の大きい半導体層であるｎ型（ｋ
ｌｏ、＜ ＧａＯ，６）ｏ、ｓ ＩｎＯ，５Ｐ層２及び
ｐ型（ＡＩ ０，４ Ｇａ ６，６ ） ０．５ Ｉ
ｎ ｏ、５ Ｐ層４で挾んでなる結晶積層体を備え、そ
の結晶積層体に隣接して、ストライプ状の溝を有したｎ
型Ｇ ａ Ａ ｓ層５を備え、さらにｐ型（Ｊ ａ Ａ
ｓ層６を設けた後に、ｎ電極７．ｎ電極８を設けて構
成されていた。しかしながら、この従来型半導体レーザ
は次の２つの欠点を有したものであった。第１は結晶表
面に於て、ストライブ状の溝の部分で約２ばクロン程度
のくほみ発生がさけられず、熱的・機械的応力等がこの
くぼみ部分に集中するために、雰囲気温度６０℃、光出
力５ｍＷ程度の動作状態で高信頼度の素子を得ることか
難かしく、１万時間以上の動作を保証できない。第２は
、ストライブ状の電流注入のみによる光導波構造でめる
ために、ｌＯｍＷ程度の先出〜力領域に於て、レーザ発
振横モードが変化し易すく駆動電流変化に対する光出力
変化の直線性が悪化し、２０ｍＷ以上の高出方動作状態
で基本横モード発振を維持することがでキナい。
上述した従来型の半導体レーザの欠点を除去するために
、本発明に於ては、半導体基板上に凸型ストライプ状の
半導体層？設け、該凸型ストライプ状の半導体層に社発
光領域となる半導体層よりも禁制帯幅の大きい半導体層
を有し、さらに該凸型ストライプ状の半導体層の側部に
前記半導体基板とは逆導電性の半導体層を形成し、その
上に全体を覆う様に、発光領域となる半導体層をこれよ
りも禁制帯幅の大きい半導体層で挾んでなる結晶積層体
を備えた構造とすることによって、結晶表面を平坦化し
、半導体レーザに熱的・機械的応力が局部的に集中する
ことを防ぎ、動作寿命の長い高信頼度な半導体レーザを
形成可能とするとともに、発光領域に接近して光吸収層
となる半導体層を備えることで発嵌横モードを制御し、
２０ｍＷ以上の高出力動作に於ても基本横モード発振を
安定に維持できることを可能にするものである。
、本発明に於ては、半導体基板上に凸型ストライプ状の
半導体層？設け、該凸型ストライプ状の半導体層に社発
光領域となる半導体層よりも禁制帯幅の大きい半導体層
を有し、さらに該凸型ストライプ状の半導体層の側部に
前記半導体基板とは逆導電性の半導体層を形成し、その
上に全体を覆う様に、発光領域となる半導体層をこれよ
りも禁制帯幅の大きい半導体層で挾んでなる結晶積層体
を備えた構造とすることによって、結晶表面を平坦化し
、半導体レーザに熱的・機械的応力が局部的に集中する
ことを防ぎ、動作寿命の長い高信頼度な半導体レーザを
形成可能とするとともに、発光領域に接近して光吸収層
となる半導体層を備えることで発嵌横モードを制御し、
２０ｍＷ以上の高出力動作に於ても基本横モード発振を
安定に維持できることを可能にするものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第３図（Ａ）
、 （Ｂ） 、 （Ｃ）はその製造工程を示す図である
。
、 （Ｂ） 、 （Ｃ）はその製造工程を示す図である
。
まず、第３図（Ａ）に示す様に第１の結晶成長工程によ
りｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１■上にｐ型（ＡＩ！ｏ、ｓ
Ｇａ Ｏ，５） ｏ５１ ｎ （１，５ｐ層１２を約ｌ
ミク０７形成する。
りｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１■上にｐ型（ＡＩ！ｏ、ｓ
Ｇａ Ｏ，５） ｏ５１ ｎ （１，５ｐ層１２を約ｌ
ミク０７形成する。
次に第３図（Ｂ）に示す様に、通常よく用いるホトレジ
スト工程及びエツチング工程により、ｐ型（ＡＪ Ｏ，
５Ｇａ ６，５ ） ｒ）５Ｉ ｎ （１，５Ｐ層１２
の上に８ｉ０２膜２０を利用して、ストライプ溝を前記
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１に達する深さまで（溝上部
の台地の幅約３ミクロン、溝の深さ約１．２ハクロン）
形成し、ｐ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、ｓ
Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１２をストライブ状にする。次
に第３図（Ｃ）に示す様に、第２の結晶成長工程により
、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３を厚さ約１２はクロン形成
する。この時、結晶成長手法として、有機金属気相成長
法（ＭＯＵＰＥ）を用いると、ＳｉＯ□膜２ｏが配＃さ
れていない領域にのみ、ｎ型ＧａＡｓ層１３を成長でき
、結晶成長終了段階での表面を平坦に出来る特徴がある
。次に５ｉ０２膜２０を除去し、結晶表面全体を清浄に
した後、ｐ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、ｓ
Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１４を厚さ約０．３ばクロン、
発光領域となるｎ型（ＪａＯ，５Ｉ ｎ ｇ、５ Ｐ層
１５を厚さ約０．０７ Ｓクロン、ｎ型（ｋｌ ｏ、ｓ
（ｊ ａ ｏ、ｓ）ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１
６を厚さ約ｌばクロン、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１７を厚
さ約２′：：クロン順次形成する。
スト工程及びエツチング工程により、ｐ型（ＡＪ Ｏ，
５Ｇａ ６，５ ） ｒ）５Ｉ ｎ （１，５Ｐ層１２
の上に８ｉ０２膜２０を利用して、ストライプ溝を前記
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１に達する深さまで（溝上部
の台地の幅約３ミクロン、溝の深さ約１．２ハクロン）
形成し、ｐ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、ｓ
Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１２をストライブ状にする。次
に第３図（Ｃ）に示す様に、第２の結晶成長工程により
、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１３を厚さ約１２はクロン形成
する。この時、結晶成長手法として、有機金属気相成長
法（ＭＯＵＰＥ）を用いると、ＳｉＯ□膜２ｏが配＃さ
れていない領域にのみ、ｎ型ＧａＡｓ層１３を成長でき
、結晶成長終了段階での表面を平坦に出来る特徴がある
。次に５ｉ０２膜２０を除去し、結晶表面全体を清浄に
した後、ｐ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、ｓ
Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１４を厚さ約０．３ばクロン、
発光領域となるｎ型（ＪａＯ，５Ｉ ｎ ｇ、５ Ｐ層
１５を厚さ約０．０７ Ｓクロン、ｎ型（ｋｌ ｏ、ｓ
（ｊ ａ ｏ、ｓ）ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ層１
６を厚さ約ｌばクロン、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層１７を厚
さ約２′：：クロン順次形成する。
−
最後にｎ型電極１８及びｐ型電極１９を形成して第１図
に示す様に結晶表面が平坦な構造を有する本発明に係る
半導体レーザが形成される。
に示す様に結晶表面が平坦な構造を有する本発明に係る
半導体レーザが形成される。
以上説明した様に、本発明の構造を採用することにより
、有機金属気相成長手法に特徴的な選択的な結晶成長（
部分的な領域に結晶を成長させる）の性質を利用し、従
来型構造に於ては不可能であった素子表面凹凸発生を完
全に除去した、平坦な形晶表面を有する半導体レーザが
構成でき、熱的・機械的応力等が素子の局部的領域に集
中発生することを回避でき、雰囲気温度６５℃、光出力
５ｍＷの動作状態で５，０００時間以上安全に動作でき
、雰囲気温度６０℃にては１万時間以上の動作寿命が保
証可能となる高信頼度な半導体レーザを再現性良く形成
できる効果がある。さらに、本発明の構造を採用するこ
とにより、発光領域となるＧａ（１，５Ｉｎｏ、ｓｒ層
１５に接近して、これよりも禁制帯幅の小さなｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層１３を配置しであるために、レーザ発振モ
ードを凸状ストライプ領域近傍に狭６− く限定することができ、２０ｍＷ以上の高出力動作に於
ても基本横モード発振を安定に維持でき、直線性の良い
電流−光出力特性を示す半導体レーザを形成できる効果
もある。
、有機金属気相成長手法に特徴的な選択的な結晶成長（
部分的な領域に結晶を成長させる）の性質を利用し、従
来型構造に於ては不可能であった素子表面凹凸発生を完
全に除去した、平坦な形晶表面を有する半導体レーザが
構成でき、熱的・機械的応力等が素子の局部的領域に集
中発生することを回避でき、雰囲気温度６５℃、光出力
５ｍＷの動作状態で５，０００時間以上安全に動作でき
、雰囲気温度６０℃にては１万時間以上の動作寿命が保
証可能となる高信頼度な半導体レーザを再現性良く形成
できる効果がある。さらに、本発明の構造を採用するこ
とにより、発光領域となるＧａ（１，５Ｉｎｏ、ｓｒ層
１５に接近して、これよりも禁制帯幅の小さなｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層１３を配置しであるために、レーザ発振モ
ードを凸状ストライプ領域近傍に狭６− く限定することができ、２０ｍＷ以上の高出力動作に於
ても基本横モード発振を安定に維持でき、直線性の良い
電流−光出力特性を示す半導体レーザを形成できる効果
もある。
第１図は本発明に係る半導体レーザの断面図、第２図は
従来型半導体レーザの断面図、第３図（Ａ） 、 （Ｂ
） 、 （Ｃ）は本発明に係る半導体レーザの製造工程
を示す図である。 図において、ｌ・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・
・・・・ｎ型（ＡＡ！０．４ Ｇａ Ｏ，６）０．５１
ｎｏ、５ Ｐ層、３−− ｎ型Ｇａｏ、５Ｉｎｏ、５
Ｐ層、４・・・・・・ｐ型（ｋｌ ｏ、４ Ｇ ａ Ｏ
，６） ０．５１ ｎ ｏ、５Ｐ層、５・・・・・・ｎ
型Ｇ ａ Ａ ｓ層、６・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ層、
７・・・・・・ｐ型電極、８・・・・・・ｎ型電極、１
１・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、１２−・−ｐ型（Ａ
／ ｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、５Ｉｎ６．５Ｐ層
、１３・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ層、１４・・・・・・
ｐ型（ＡＡ！ｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｉｎｏ、５Ｐ層
、１５°””’ｎ型Ｇａ Ｏ，５Ｉ ｎ ６．５ Ｐ層
、ｌ ６ ”’ ”’ ｎ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、
ｓ ）０．５ Ｉｎｏ、５ Ｐ層、ｌ ７ ”’ ”・
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、１８−・−・−ｎ型電極、１９
・・・・・・ｐ型電極、２０・・・・・・ＳｉＯ□膜。
従来型半導体レーザの断面図、第３図（Ａ） 、 （Ｂ
） 、 （Ｃ）は本発明に係る半導体レーザの製造工程
を示す図である。 図において、ｌ・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・
・・・・ｎ型（ＡＡ！０．４ Ｇａ Ｏ，６）０．５１
ｎｏ、５ Ｐ層、３−− ｎ型Ｇａｏ、５Ｉｎｏ、５
Ｐ層、４・・・・・・ｐ型（ｋｌ ｏ、４ Ｇ ａ Ｏ
，６） ０．５１ ｎ ｏ、５Ｐ層、５・・・・・・ｎ
型Ｇ ａ Ａ ｓ層、６・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ層、
７・・・・・・ｐ型電極、８・・・・・・ｎ型電極、１
１・・・・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、１２−・−ｐ型（Ａ
／ ｏ、ｓ Ｇａ ｏ、ｓ ） ｏ、５Ｉｎ６．５Ｐ層
、１３・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ層、１４・・・・・・
ｐ型（ＡＡ！ｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｉｎｏ、５Ｐ層
、１５°””’ｎ型Ｇａ Ｏ，５Ｉ ｎ ６．５ Ｐ層
、ｌ ６ ”’ ”’ ｎ型（Ａｌｏ、ｓ Ｇａ ｏ、
ｓ ）０．５ Ｉｎｏ、５ Ｐ層、ｌ ７ ”’ ”・
ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、１８−・−・−ｎ型電極、１９
・・・・・・ｐ型電極、２０・・・・・・ＳｉＯ□膜。
Claims (1)
- 半導体基板上に凸型ストライプ状の半導体層を設け、該
凸型ストライプ状の半導体層には発光領域となる半導体
層よりも禁制帯幅の大きい半導体層を少なくとも有し、
さらに該凸型ストライプ状の半導体層の側部に前記半導
体基板とは逆導電性の半導体層を形成し、その上に全体
を覆う様に、発光領域となる半導体層をこれよりも禁制
帯幅の大きい半導体層で挾んでなる結晶積層体を備えた
ことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29272389A JPH03152982A (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29272389A JPH03152982A (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03152982A true JPH03152982A (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=17785486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29272389A Pending JPH03152982A (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03152982A (ja) |
-
1989
- 1989-11-09 JP JP29272389A patent/JPH03152982A/ja active Pending
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