JPH0332088A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0332088A JPH0332088A JP16747189A JP16747189A JPH0332088A JP H0332088 A JPH0332088 A JP H0332088A JP 16747189 A JP16747189 A JP 16747189A JP 16747189 A JP16747189 A JP 16747189A JP H0332088 A JPH0332088 A JP H0332088A
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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、可視光半導体レーザに関し、特に低雑音の半
導体レーザに関する。
導体レーザに関する。
（従来の技術）
ＧａＡｓ基板に格子整合したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザは、波長５８０ｎｍ〜６９０ｎｍの可視光域で発振
するものであり、その重要性は近年特に増している。電
子通信学会技術報告書０ＱＥ８７−４６、ｐ、１１５〜
１２０（１９８７年）で提案されている第３図に示され
る従来のレーザ構造について説明する。
ーザは、波長５８０ｎｍ〜６９０ｎｍの可視光域で発振
するものであり、その重要性は近年特に増している。電
子通信学会技術報告書０ＱＥ８７−４６、ｐ、１１５〜
１２０（１９８７年）で提案されている第３図に示され
る従来のレーザ構造について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に１．ｕｍ厚のｎ−Ａ １ａ
、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層１０２．０゜１μｍ
厚のアンド−１活性ＮｌＩＯ３、ストライプ状電流注入
領域１０９のみ１μｍ厚で他は０．３μｍ厚のｐ Ａ
１ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層１０４がこの
順番に形成され、ダブルへテロ構造となっている。スト
ライプ状電流注入領域１０９以外はｎ−ＧａＡｓブロッ
ク層１０５で埋め込まれている。さらに、最上層として
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０６が全体を覆っておりその
上にｐ電１ｉ１０７が、基板の裏にｎ電極１０８が形成
されている。電流は、ストライプ状電流注入領域にのみ
限定され、レーザ発振光は、ｐ−クラッド層１０４に形
成されたメサ形状１０９と、ｎ−ＧａＡｓブロック層１
０５とにより、横モードが制御される。素子構造を得る
ための結晶成長法としては、有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＶＰＥ法）あるいは分子線エピタキシャル法（Ｍ
ＢＥ法）などが通常用いられている。
、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層１０２．０゜１μｍ
厚のアンド−１活性ＮｌＩＯ３、ストライプ状電流注入
領域１０９のみ１μｍ厚で他は０．３μｍ厚のｐ Ａ
１ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層１０４がこの
順番に形成され、ダブルへテロ構造となっている。スト
ライプ状電流注入領域１０９以外はｎ−ＧａＡｓブロッ
ク層１０５で埋め込まれている。さらに、最上層として
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０６が全体を覆っておりその
上にｐ電１ｉ１０７が、基板の裏にｎ電極１０８が形成
されている。電流は、ストライプ状電流注入領域にのみ
限定され、レーザ発振光は、ｐ−クラッド層１０４に形
成されたメサ形状１０９と、ｎ−ＧａＡｓブロック層１
０５とにより、横モードが制御される。素子構造を得る
ための結晶成長法としては、有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＶＰＥ法）あるいは分子線エピタキシャル法（Ｍ
ＢＥ法）などが通常用いられている。
（発明が解決しようとする課１Ｍ）
前述の如き従来技術による横モード制御可視光の半導体
レーザは、通常用いられる光出力レベルでは、はぼ単一
軸モードで発振するために戻り光による雑音が大きく光
ディスクの読み取りなどの際に大きな障害となっていた
。
レーザは、通常用いられる光出力レベルでは、はぼ単一
軸モードで発振するために戻り光による雑音が大きく光
ディスクの読み取りなどの際に大きな障害となっていた
。
本発明の目的は前述の問題を解決した半導体レーザを製
造の容易な構造により提供することにある。
造の容易な構造により提供することにある。
（課題を解決するための手段）
前述の課題を解決するために本発明の半導体し一ザは、
Ｇａ１ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰを活性層とし、この
活性層よりもエネルギギャップの大きなＡｌＧａＩｎＰ
あるいはＡｌＩｎＰをクラッド層とするダブルへテロ構
造を有し、前記クラッド層のうち一方のクラッド層に接
して形成され、このクラッド層と異なる導電型を有し、
かつストライプ状の窓をもつＧａＡｓあるいはＡｌＧａ
Ａｓから成る電流ブロック層と、この電流ブロック層に
接して形成され、前記クラッド層と反対側にＺｎＳｅ層
あるいはＺｎＳＳｅ層とを備えて成る。
Ｇａ１ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰを活性層とし、この
活性層よりもエネルギギャップの大きなＡｌＧａＩｎＰ
あるいはＡｌＩｎＰをクラッド層とするダブルへテロ構
造を有し、前記クラッド層のうち一方のクラッド層に接
して形成され、このクラッド層と異なる導電型を有し、
かつストライプ状の窓をもつＧａＡｓあるいはＡｌＧａ
Ａｓから成る電流ブロック層と、この電流ブロック層に
接して形成され、前記クラッド層と反対側にＺｎＳｅ層
あるいはＺｎＳＳｅ層とを備えて成る。
（作用）
ＧａＩｎＰ、あるいはＡｌＧａＩｎＰはその組成を定め
ても、結晶成長条件により、異なるエネルギギャップ（
Ｅｇ）をもつ、第２図にはＭＯＶＰＥ法により成長した
Ｇａｏ、Ｉ ｎｏ、ｓ ＰのＥｇの成長温度に対する依
存性、およびＶ族原料ガス？Ｌ皿対■族原料ガス流量比
（Ｖ／ＩＩ比）に対するＥｇの依存性が示されている。
ても、結晶成長条件により、異なるエネルギギャップ（
Ｅｇ）をもつ、第２図にはＭＯＶＰＥ法により成長した
Ｇａｏ、Ｉ ｎｏ、ｓ ＰのＥｇの成長温度に対する依
存性、およびＶ族原料ガス？Ｌ皿対■族原料ガス流量比
（Ｖ／ＩＩ比）に対するＥｇの依存性が示されている。
このように成長条件に依存してＥｇは、１．８４５ｅＶ
〜１．９１ｅＶの値をとる。これは、成長条件に依存し
て結晶内部の原子の配列状態が興なることによる。つま
り、原子配列が規則性をもち、自然超格子の形成される
条件下で成長した結晶では、ランダムな原子配列状態の
結晶と較べて、小さなＥｇ値をもつ、第２図はＭＯＶＰ
Ｂ法により成長したＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐにつ
いてのものであるが、ＭＢＥ法により成長したＧａｏ、
ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐでも類似の関係がみられる。さら
にＡＩを含む４元混晶ＡｌＧａＩｎＰでも同様の現象が
起きている。
〜１．９１ｅＶの値をとる。これは、成長条件に依存し
て結晶内部の原子の配列状態が興なることによる。つま
り、原子配列が規則性をもち、自然超格子の形成される
条件下で成長した結晶では、ランダムな原子配列状態の
結晶と較べて、小さなＥｇ値をもつ、第２図はＭＯＶＰ
Ｂ法により成長したＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐにつ
いてのものであるが、ＭＢＥ法により成長したＧａｏ、
ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐでも類似の関係がみられる。さら
にＡＩを含む４元混晶ＡｌＧａＩｎＰでも同様の現象が
起きている。
ここで、ＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰに５ Ｘ
１０ ”ｔｘ−’以上の不純物をドープすると、自然超
格子の形成が妨げられるか、あるいは形成されていた自
然超格子は壊れて原子配列はランダムになる。その結果
、５Ｘ１０１７０−）以上の不純物をドープしたＧａ
Ｉ ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰは、その一定組成の混
晶をもつ最大エネルギギャップ値を常にもつ。
１０ ”ｔｘ−’以上の不純物をドープすると、自然超
格子の形成が妨げられるか、あるいは形成されていた自
然超格子は壊れて原子配列はランダムになる。その結果
、５Ｘ１０１７０−）以上の不純物をドープしたＧａ
Ｉ ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰは、その一定組成の混
晶をもつ最大エネルギギャップ値を常にもつ。
Ｇａ１ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰで構成された活性層
のうち、電流を注入するストライプ領域をのみ選択的に
５ Ｘ １０ ”ＣＩ＋−’以上の不純物をドープする
と、この領域が活性層の他の領域に較べて、高いエネル
ギギャップ値をもつ、すると、レーザ発振の光子エネル
ギは高濃度に不純物のドープされていない活性層領域の
Ｅｇと較べて大きくなるため、この領域はレーザ発振光
に対し、可飽和吸収体として面＜、その結果、レーザ光
の自動発振が生じ、軸モードが多モード化することによ
り、レーザ光強度が安定し、反射戻り光の影響を受けに
くくなり、いわゆる戻り光雑音が低下する。
のうち、電流を注入するストライプ領域をのみ選択的に
５ Ｘ １０ ”ＣＩ＋−’以上の不純物をドープする
と、この領域が活性層の他の領域に較べて、高いエネル
ギギャップ値をもつ、すると、レーザ発振の光子エネル
ギは高濃度に不純物のドープされていない活性層領域の
Ｅｇと較べて大きくなるため、この領域はレーザ発振光
に対し、可飽和吸収体として面＜、その結果、レーザ光
の自動発振が生じ、軸モードが多モード化することによ
り、レーザ光強度が安定し、反射戻り光の影響を受けに
くくなり、いわゆる戻り光雑音が低下する。
（実施例）
次に本発明について図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図であり、本構造
の半導体レーザは次のようにして製造される。
の半導体レーザは次のようにして製造される。
ｎ−ＧａＡｓ基板１上に厚さ１．ｃｚｍのＳ１ドープｎ
Ａ１０．Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラ’ｙド層２、厚
さ０．１μｍのアンド−７Ｇａａ、５ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ活性層３、厚さ０．３μｍのアンド−１ＡＩ。。
Ａ１０．Ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラ’ｙド層２、厚
さ０．１μｍのアンド−７Ｇａａ、５ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ活性層３、厚さ０．３μｍのアンド−１ＡＩ。。
Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層７９１８層４５μｍのＳｉドー
プｎ−ＧａＡｓブロック層５をこの順に、順次形成する
。
プｎ−ＧａＡｓブロック層５をこの順に、順次形成する
。
次に、フォトリングラフィ工程により選択的に幅５μｍ
のストライプ状にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓブロック層５を
エツチングし、その部分のｎ−Ｑ ａＡ Ｓ ｆｔｉを
除去する。
のストライプ状にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓブロック層５を
エツチングし、その部分のｎ−Ｑ ａＡ Ｓ ｆｔｉを
除去する。
その後、窒素ドー１ｐ−ＺｎＳｅ層６を全面に約１μｍ
厚さに形成し、続いてＺｎドープｐ −ＧａＡｓキャッ
プ層７を約１μｍ成長した後、ｐ電極９およびｎ電極１
０を形成する。
厚さに形成し、続いてＺｎドープｐ −ＧａＡｓキャッ
プ層７を約１μｍ成長した後、ｐ電極９およびｎ電極１
０を形成する。
ここで、ｐ ＺｎＳｅ層６の成長時、Ｚｎが下地のエ
ピタキシャル層に拡散する。Ａ１１ｎｐ中のＺｎの拡散
係数はＧａＡｓ中のそれと較べて２桁以上大きい、従っ
て、ｎ−ＧａＡｓブロヅク層５中のＺｎ拡散は無視でき
るが、ｎ−ＧａＡｓブロックＮ５をストライプ状に除去
した領域は、Ａ Ｉ ｏ、５ Ｉ ｎｏ、ｑ Ｐクラッ
ド層４を通してＺｎがＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活
性層３に達して、Ｚｎ拡散領域８を形成する。こうして
アンドーグＡｌｏ、５Ｉｎａ、ＰクラッドＮ４およびア
ンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層５はとも
にＰ型となり、ストライプ状電流注入域を形成するとと
もに、Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層を、この領
域のみ選択的に２Ｘ１０”（至）り程度のＺｎドープ領
域とすることができる。
ピタキシャル層に拡散する。Ａ１１ｎｐ中のＺｎの拡散
係数はＧａＡｓ中のそれと較べて２桁以上大きい、従っ
て、ｎ−ＧａＡｓブロヅク層５中のＺｎ拡散は無視でき
るが、ｎ−ＧａＡｓブロックＮ５をストライプ状に除去
した領域は、Ａ Ｉ ｏ、５ Ｉ ｎｏ、ｑ Ｐクラッ
ド層４を通してＺｎがＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活
性層３に達して、Ｚｎ拡散領域８を形成する。こうして
アンドーグＡｌｏ、５Ｉｎａ、ＰクラッドＮ４およびア
ンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層５はとも
にＰ型となり、ストライプ状電流注入域を形成するとと
もに、Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層を、この領
域のみ選択的に２Ｘ１０”（至）り程度のＺｎドープ領
域とすることができる。
本実施例では各層をＭＯＶＰＥ法により形成するものと
し、活性層３の成長温度を６５０°Ｃ１Ｖ／ＩＩＩ比を
１７０とすると、第２図よりＥｇは１．８５ｅＶとなる
。また、前述のように２×１ｏｎｓ国−１程度Ｚｎのド
ープされた領域のＥｇは１．９１ｅＶ程度となり、発振
光の光子エネルギがそれ以外の活性層領域と較べて６０
ｍ ｅ Ｖ程大きい。
し、活性層３の成長温度を６５０°Ｃ１Ｖ／ＩＩＩ比を
１７０とすると、第２図よりＥｇは１．８５ｅＶとなる
。また、前述のように２×１ｏｎｓ国−１程度Ｚｎのド
ープされた領域のＥｇは１．９１ｅＶ程度となり、発振
光の光子エネルギがそれ以外の活性層領域と較べて６０
ｍ ｅ Ｖ程大きい。
このため、Ｚｎ拡散領域から水平横方向に拡がり出た光
は、その周囲領域で可飽和吸収を受けて、レーザ発振光
が自動発振をおこす、一方、レーザ光の横モードは、Ａ
Ｉ。５ｌｎｏ、ｓＰクラッド層７９１８層４ｍと薄いた
め、ブロック層５の吸収により制御される。こうして戻
り光があっても低雑音の横モードが制御されたレーザと
なる。ＺｎＳｅ層６のエネルギギャップはＧａｏ、ｓ
Ｉ ｎｏ９Ｐに較べて大きく、また屈折率は小さい、従
って、ＡＩ。、５ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層４とと
もにダブルへテロ構造のクラッド層として鋤く、また、
Ｚｎ拡散領域８の形成が、ＺｎＳｅ層６の成長時に自動
的に行なわれるため、電流注入領域との位置合わせの必
要がなく製造が非常に容易である。
は、その周囲領域で可飽和吸収を受けて、レーザ発振光
が自動発振をおこす、一方、レーザ光の横モードは、Ａ
Ｉ。５ｌｎｏ、ｓＰクラッド層７９１８層４ｍと薄いた
め、ブロック層５の吸収により制御される。こうして戻
り光があっても低雑音の横モードが制御されたレーザと
なる。ＺｎＳｅ層６のエネルギギャップはＧａｏ、ｓ
Ｉ ｎｏ９Ｐに較べて大きく、また屈折率は小さい、従
って、ＡＩ。、５ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層４とと
もにダブルへテロ構造のクラッド層として鋤く、また、
Ｚｎ拡散領域８の形成が、ＺｎＳｅ層６の成長時に自動
的に行なわれるため、電流注入領域との位置合わせの必
要がなく製造が非常に容易である。
以上の実施例ではＭＯＶＰＥ法を用いた例について説明
したが、ＭＢＥ法など他の方法によってもよいことは勿
論である。また、ＺｎＳｅ層の代わりにＺｎＳＳｅ層を
用いても同様の効果が得られる。
したが、ＭＢＥ法など他の方法によってもよいことは勿
論である。また、ＺｎＳｅ層の代わりにＺｎＳＳｅ層を
用いても同様の効果が得られる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、自励発振型のレー
ザが構成され、戻り光雑音の小さな半導体レーザが製作
に容易な方法により得られる。また本発明は可視光領域
の半導体レーザ材料に対して、大きな効果の得られるも
ので、可視光レーザへの応用に対してその効果の大なる
ものである。
ザが構成され、戻り光雑音の小さな半導体レーザが製作
に容易な方法により得られる。また本発明は可視光領域
の半導体レーザ材料に対して、大きな効果の得られるも
ので、可視光レーザへの応用に対してその効果の大なる
ものである。
さらに、その製造方法も容易である。
第１図は本発明の一実施例を示す模式的斜視図、第２図
はＭＯＶＰＥ法によるＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐの
エネルギギャップの結晶成長条件依存性をそれぞれ示す
図、第３図は従来例の模式的斜視図である。 １．１０１−−−ｎ−ＧａＡｓ基板、２゜１０２−ｎ
Ａ Ｉ ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ ９７９７１層、３゜
１０３ ・−・アンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ活性層、４・・・アンドープＡ １ ｏ、ｓ Ｉ ｎ
ｏ、ｓ ９７９７１層、５、 １０５−−−ｎ−Ｇａ
Ａｓブｏ ツク層、６ ・Ｐ−ＺｎＳｅ層、７．１ ｏ
６・−ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８・・・Ｚｎ拡散領域
、９，１０７・・・Ｐ電極、１０．１０８−ｎ電極、１
０４−ｐ−Ａｌｏ、ｑＩｎｏ３，９７９７１層、１０９
・・・ストライプＩｙｌＩ域。
はＭＯＶＰＥ法によるＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐの
エネルギギャップの結晶成長条件依存性をそれぞれ示す
図、第３図は従来例の模式的斜視図である。 １．１０１−−−ｎ−ＧａＡｓ基板、２゜１０２−ｎ
Ａ Ｉ ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ ９７９７１層、３゜
１０３ ・−・アンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐ活性層、４・・・アンドープＡ １ ｏ、ｓ Ｉ ｎ
ｏ、ｓ ９７９７１層、５、 １０５−−−ｎ−Ｇａ
Ａｓブｏ ツク層、６ ・Ｐ−ＺｎＳｅ層、７．１ ｏ
６・−ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８・・・Ｚｎ拡散領域
、９，１０７・・・Ｐ電極、１０．１０８−ｎ電極、１
０４−ｐ−Ａｌｏ、ｑＩｎｏ３，９７９７１層、１０９
・・・ストライプＩｙｌＩ域。
Claims (1)
- ＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰを活性層とし、この
活性層よりもエネルギギャップの大きなＡｌＧａＩｎＰ
あるいはＡｌＩｎＰをクラッド層とするダブルヘテロ構
造を有し、前記クラッド層のうち一方のクラッド層に接
して形成され、このクラッド層と異なる導電型を有し、
かつストライプ状の窓をもつＧａＡｓあるいはＡｌＧａ
Ａｓから成る電流ブロック層と、この電流ブロック層に
接して形成され、前記クラッド層と反対側にＺｎＳｅ層
あるいはＺｎＳＳｅ層とを備えて成ることを特徴とする
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16747189A JPH0332088A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16747189A JPH0332088A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332088A true JPH0332088A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15850292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16747189A Pending JPH0332088A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0332088A (ja) |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP16747189A patent/JPH0332088A/ja active Pending
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