JPH0344085A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光情報処理機器や光計測機器等の光源として
用いられる半導体レーザに係わり、特にＩｎＧａＡｌＰ
系材料を用い系材色発光の半導体レーザ装置に関する。

（従来の技術） 近年、０．６μｍ帯に発振波長を持つ Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ系赤色レーザが製品化され、光デ
イスク装置やレーザ・ビーム・プリンタ等、光情報処理
機器の光源や、バーコード・リーダや光計測機器等の光
源として広い応用か期待されている。Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ
　Ｐ系赤色レーザの高出力化を図ることは、その応用範
囲を拡大する上で重要である。

例えば、光デイスク装置への書き込み用には、少なくと
も２０ｍ　Ｗ以上の光出力が必要とされている。また、
高い光出力はレーザ・ビーム・プリンタの高速印字を可
能にする。一般的に、高い光出力の得られるレーザを用
いることは、光学系の損失に対する許容度を増すことが
できるので、光学系の簡略化、低価格化を可能にする。

しかしながら、ＩｎＧａＡｌＰ系の赤色レーザの高出力
化を図ることは、以下のような事情により困難であった
。−例として、第９図に示すような光デイスク装置やレ
ーザ・ビーム・プリンク用光源に適した横モード制御型
のリッジストライプ構造について説明する。なお、図中
９０はｎ−ＧａＡｓ基板、９１はｎ−１ｎＧａＡＩＰク
ラッド層、９３はＩｎＧａＰ活性層、９４はｐ−１ｎＧ
ａＡＩＰクラッド層、９５はｎＧａＡｓ電流阻止層、９
６はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、９７．９８は電極を示
している。

このリッジストライプ型ＩｎＧａＡｌＰ系レーザでは、
他の構造のレーザと同様、最大光出力はレーザ共振器端
面における光の再吸収によって生じる、いわゆる瞬時光
学損傷 （Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍ
ａｇｅ　：　　ＣＯＤ　）によって制限され、活性層の
厚さが０．０６μｍの場合には、その値はｌＯ〜１５ｍ
Ｗ程度であった。

ＣＯＤを生ずる光出力を向上する方法としては、活性層
９３の厚さを薄くしてクラッド層９１゜９４への光のし
み出し量を大きくすることによって、活性層９３の光密
度を下げる方法が有効である。実際、活性層９３の厚さ
を０．０４μｍまで薄くしたところ、ＣＯＤを生ずる光
出力は２０ｍＷ以上に向上し、最大光出力のす缶用が図
れた。

しかし、ＩｎＧａＡｌＰ系の材料を用いたことにより、
次のような問題が生じた。

活性層９３の厚さを０，０４μｍと薄くした場合、活性
層９３からの光のしみ出し距離も長くなるので、ＧａＡ
ｓ基板９０及びＧａＡｓ：Ｉンタクト層９６での吸収損
失による発振しきい値上外を防ぐために、クラッド層９
１，９４の厚さを１．２μｍ以上とする必要がある（活
性層の厚さが０．０６μｍの場合には、クラッド層の厚
さは０．８μｍで良かった）。

ところが、ｐ型のクラッド層である Ｉ　ｎ０．５　　（Ｇａ＋−ｘ　Ａ　ｌｘ　）　０．５
　Ｐ　（ｘ≧０，６）は、正孔の易動度が小さいために
、正孔濃度が５　Ｘ　１０”ｃｍ−３程度であってもそ
の抵抗率は、１〜２ΩＣｌ１１と極めて高い。また、制
御性の良いＺｎをドーパントとして用いた場合、正孔濃
度は５　Ｘ　ＩＱ１７ｃｍ−３程度がこの上限であった
。、このため、素子の電気抵抗の増加により動作時のジ
ュール発熱量が増し、クラッド層厚さを１．２μｍとし
た素子では、最高発振温度は５０〜６０℃まで低下した
（クラッド層の厚さが０．８μｍの素子の最高発振温度
は８０℃以上であった）。この値は、光デイスク装置や
レーザ・ビーム・プリンタ等の機器の内部温度に対して
の余裕度を考えると、実用的には全く不十分である。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、ＣＯＤを生じる光出力を向上させるた
めに活性層を薄くすると、クラッド層を厚くせざるを得
す、クラッド層（特にｐクラッド層）が厚くなると、素
子の直列抵抗が増大し、最高発振温度が低下する問題が
ある。このため、実用的に十分な温度特性を備えた高出
力のＩｎＧａＡｌＰ系の赤色半導体レーザ装置を実現す
ることは困難であった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、高い光出力が得られ、かつ良好な温
度特性を備えた横モード制御型ＩｎＧａＡｌＰ系半導体
レーザ装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、ＩｎＧａＡｌＰ系の赤色発光半導体レ
ーザ装置において、抵抗率の高いｐ型ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層への光のしみ出し距離を増やすことなく、抵抗
率の低いｎ型クラッド層側への光のしみ出し量のみを増
して、活性層の光密度の低減を図ることにある。

即ち本発明は、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＡｓと格子整合
するＩ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ又はＩｎＧａＰからなる活性
層をｐ型及びｎ型のＩ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐクラッド層で
挟んだダブルヘテロ構造部を設け、この上にＧａＡｓ又
はＩｎＧａＰからなるキャップ層を設けた半導体レーザ
装置において、前記活性層とｎ型のクラッド層との間に
、活性層よりも屈折率が小さくクラッド層よりも屈折率
が大きいＩ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ光ガイド層を形成し、且
つｐ型のクラッド層をｎ型のクラッド層よりも薄く形成
するようにしたものである。

また本発明は、リッジ構造を持つ半導体レザ装置におい
て、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型Ｉ　ｎ０．５（Ｇ　ａ
　＋−１Ａ　ｌ　ｚ　）　０，５　Ｐクラッド層。

ｎ型１　ｎ０．５　　（Ｇａ＋−ｗ　Ａ　１ｗ　）　０
．Ｐ光ガイド層、Ｉ　ｎｏ５　（Ｇａ＋−ｘ　Ａｌｘ　
）０．ｓ　Ｐ活性層及びｐ型Ｉ　ｎ０．５　　（Ｇａ＋
−ｙ　Ａ　ｌｙ　）　０．５　Ｐクラッド層を順次積陥
しく但し、０≦ｘ　＜　ｗ　＜ｙ、ｚ≦１）、且つｐ型
クラッド層にストライプ状のリッジを形成し、このリッ
ジの側面にはｎ型ＧａＡｓ電流阻止層を形成し、さらに
リッジの上部にはｐ型の■ｎｏ　、　５Ｇ　ａ　０．　
５　ｐ又はｐ型ＧａＡｓキャップ層を形成するようにし
たものである。

なお、上記の半導体レーザ装置において、各層における
Ｉｎの組成０．５はＧａＡｓと完全に格子整合する値で
あるが、必ずしもこの値に一致する必要はなく、ＧａＡ
ｓと格子整合して結晶成長か可能な範囲であればこの値
から多少ずれていてもよい。

（作用） 本発明によれば、活性層と接してｎ型クラッド層側に設
けられた光ガイド層によりｎ型クラッド層側への光のし
み出し量が増し、活性層の光密度が低減されるため、レ
ーザの最大光出力を制限するＣＯＬ、Ｊ光出力を向上さ
せることができ、レーザの高出力化を図ることができる
。また、ｐ型クラッド層への光のしみ出し距離は増加し
ないため、抵抗率の高いｐ型クラッド層の厚さを増やす
必要がなく、素子の電気抵抗の増加による温度特性の劣
化を生じることはない。

従って、良好な温度特性を備えた高出力ＩｎＧａＡｌＰ
系赤色レーザを実現することが可能となる。また、上記
理由から活性層の厚さを薄くしても、抵抗率の高いｐ型
クラッド層の厚さを増やす必要がなくなり、これより活
性層の厚さをより薄くして光出力の一層の向上を図るこ
とも可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係わるＩｎＧａＡｌ
Ｐ系半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図中
１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０上には、 ｎ　−Ｉ　ｎ０．５　　（Ｇａｏ３Ａ　１０．７　）０
５Ｐクラッド層１１（不純物濃度ｎ　−４Ｘ　１０１１
０ｌ７’、厚さ１μｍ）、 ｎ　−Ｉ　ｎ０．５　　（Ｇａ０．ｓ　Ａ　１０．５　
）　０．５　Ｐ光ガイド層１．２　（ｎ　＝　４　Ｘ　
１０１１０１７ａ、厚さ０．５μｍ）、アンドープＩ　
ｎｏ５Ｇａ０．Ｐ活性層１３（厚さ０．０６μｍ）、 ｐ−Ｉ　ｎＯ，ｓ　　（Ｇａ０．３　Ａ　１０．７　）
　０．ｓ　Ｐクララド層１４　（ｐ　＝４　Ｘ］、０１
７ｃｍ　　’、厚さ　０．８ＩＩｍ）、及びｎ７ＧａＡ
ｓ電流阻止層１５　（ｎ　＝　２　Ｘｌ０１８ｃｍ　　
、厚さ　０，７μｍ）が順次成長形成されている。電流
阻止層１５にはストライプ状の開口が設けられ、この開
口を埋め込むように電流阻止層１５上にｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層１６（ｐ＝　２　Ｘ　１０１８ｃｍ−３，厚
さ３μｍ）が成長形成されている。そして、基板１０の
裏面にｎ側電極１７、コンタクト層１６上にｐ側電極１
８が形０ 成されている。

このように構成された半導体レーザにおいては、活性層
１３に接して屈折率がクラッド層１１．１４よりも高い
光ガイド層１２が存在するため、光は主として光ガイド
層１２中を導波される。このため、同一の活性層厚さを
持つ光ガイド層の無い通常のダブルヘテロ構造の場合と
比較して、本実施例では活性層Ｊ３の光密度は約４０％
低減され、ＣＯＤ光出力は約１．５倍向上した。また、
活性層１３外への光のしみ出しは、光ガイド層１２及び
ｎクラッド層１１側に伸びるので、ＧａＡｓ基板１０で
の吸収損失の増加を防ぐために、ｎ側の光ガイド層１２
とクラッド層１１の厚さの総和を１．５μｍと厚くする
必要がある。しかし、ｎ−１ｎＧａＡＩＰの抵抗率は、
ｐ−１ｎＧａＡＩＰの抵抗率の約１７１Ｏ程度なので、
これによる素子抵抗の増加は無視し得る程度であった。

また、活性層１３と光ガイド層１２とのバンドギャップ
差も十分大きいため、このレーザの温度特性は劣化する
こ１ となく、最高発振温度は７０℃以上であり、実用上十分
な値が得られた。

なお、上記光ガイド層１２によりｎクラッド層１１側へ
の光のしみ出し量を増やすことは、結果としてｐクララ
ド層１４側への光のしみ出し距離の増加を抑制すること
になる。このため、活性層１３の膜厚をより薄くしても
（例えば、０．０４μｍ）、ｐクラッド層１４を厚くす
る必要がない。従って、活性層１３の厚さをより薄くし
て光出力の一層の向上を図ることもできる。

第２図は本発明の第２の実施例の概略構造を示す断面図
である。この実施例は、本発明をリッジストライプ構造
の横モード制御型 Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐレーザに適用したものである。

図中２０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板２０上に
は、 ｎ　　Ｉ　ｎ０．５（Ｇａ０．：＋　Ａ　Ｉ　０．ｙ　
）　０．ｑ　Ｐクララド層２１　　（ｎ　ｗ４　Ｘ１０
１７ｃｍ−１厚さ１μｍ）、ｎ　　Ｉ　ｎ０．（Ｇａ０
．Ａ　１０．５　）’０．５　Ｐ光ガイド層２２　（ｎ
　＝　４　ｘ　１０”ａｍ−３，厚さ　０．５μｍ）、
２ アンドープＩ　ｎ、５Ｇａ、、、Ｐ活性層２３（厚さ０
．０６μｍ）、及び ｐ　　Ｉ　ｎ０．５　　（Ｇ　ａ０．３　Ａ　Ｉ　０．
７）０．ｓ　Ｐクララド層２４　（ｎ　＝４　Ｘ１０１
７ｃｍ−、厚さ　０．８μｍ）が順次成長形成されてい
る。ｐクララド層２４には、その一部を途中までエツチ
ングしてストライプ状のリッジ部が形成されている。こ
のリッジ部の底部幅は５μｍである。

リッジ部の側面にはｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２５　（ｎ
＝２Ｘ１０Ｉ８ｃｍ−、厚さ１μｍ）が成長形成され、
またリッジ部の上部及び電流阻止層２５上には、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層２６（ｐ　＝　２　Ｘ　１０１８ｃ
ｍ−３，厚さ３μｍ）が成長形成されている。そして、
基板２０の裏面にｎ側電極２７、コンタクト層２６上に
ｐ側電極２８が形成されている。

この実施例のレーザも先の実施例の場合と同様に、同一
活性層厚の通常のダブルヘテロ構造の場合と比較して、
ＣＯＤ光出力は約１．５倍向上し、２０ｍＷ以上の最大
出力が得られた。また、３ このレーザの最高発振温度は８０℃以上と良好であった
。

リッジストライプ構造のレーザでは、通常この実施例に
示すように、ＧａＡｓ電流阻止層がｎ型となるように、
ｎ型基板上に形成される。

これは、ｎ型ＧａＡｓでは、光吸収によって生じる少数
キャリアである正孔の拡散係数を電流阻止層の厚さより
も小さくできるため、少数キャリアが電流阻止層外に流
出して電流阻止層の電位が低下し、電流阻止効果が失わ
れることがないためである。このような構成では、抵抗
率の高いｐ型クラッド層からなるリッジ中に電流が閉じ
られて流れるため、ｐ型クラッド層の厚さの増加による
素子抵抗の増加はより顕著である。このため、ｎ型クラ
ッド層側に光ガイド層を設けることによって、ｐ型クラ
ッド層の厚さを増やすことなく活性層の光密度の低減を
図ることは、良好な温度特性と高出力動作を実現する上
で特に重要である。

ところで、Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐからなる能動部を　４ 持つ半導体装置に対し、ＧａＡｓを介してオミック接触
を得ようとする場合、Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　ＰとＧａＡｓ
との良好なオーミック接触が得られず、素子の動作電圧
の上’ｙｌ−，Ａ４＋特性の恕化をＩＨく虞れがある。

そこで、以下の本実施例では、ＧａＡｓ層と接するＩｎ
ＧａＡｌＰ層の少なくとも一部に、キャリア濃度か５　
Ｘ　１０１７ｃｍ−３以上で厚さが４００〜８００人の
高キヤリア濃度領域を設けることにより、良好なオーミ
ック接触を実現している。

第３図は本発明の第３の実施例を示す概念図である。図
中３０（はＩ　ｒｌ＋−ｘ−ｙ　Ｇ＜ｙ　Ａ　ＬＸ　Ｐ
層、３０２はＩｎＧａＡｌＰ層３０１中の高ギヤリア濃
度領域、３０３はＧａＡｓ層である。いずれの層も同一
の導電型を有しており、ここではｐ型について示しであ
る。ＩｎＧａＡｌＰ層３０１はＧａＡｓに格子整合して
いることが、エピタキシャル成長層として、結晶性を損
なわずに済むため、特に発光素子などでは重要である。

これらの条件を満たず組成ｘ’、　　ｙの一例は、５ ｘ＋ｙ＝０．５ である。

さて、ＧａＡｓ層３０３とＩｎＧａＡｌＰ層３０１の間
が良好な電流−電圧特性になるには、高キヤリア濃度領
域３０２のキャリア濃度ｐ及び厚さｄに大きく依存する
ことが実験的に得られた。第４図は、高キヤリア濃度領
域３０２のキャリア濃度ｐに対するＧａＡｓ層３０３と
高キヤリア濃度領域３０２の界面での、注入電流密度１
　ｋ　Ａ　／　ｃｍ−２時の電圧降下の大きさを示した
ものである。ｐ≧５　Ｘ　１０１７ｃｔｔＶ”　　のと
き電圧降下の影響は全くなく動作電圧の増加、発熱の増
加は問題とならない。但し、ｐ＞　３　Ｘ　１０１９ｃ
ｍ−３の高キャリア濃度とすると高キヤリア濃度層中に
形成される欠陥が急激に１曽え、５０℃、３ｍＷでの連
続動作試験で、１００時間程度で劣化し、ｐ≦３　Ｘ　
１．０１９ｃｍ−’　　のときに得られる１０００時間
以上という値に対し、信頼性の面で大きく劣った。Ｔ）
　＜　３　Ｘ　１０”ｃｍ　’のとき電圧降下の影響は
大きく、過剰な動作電圧の上昇、発熱を引起こ６ した。

また、さらにこのような電圧降下は、高キヤリア濃度領
域３０２の厚さｄが非常に薄い場合にも起こることか判
った。第５図は高キヤリア濃度領域３０２のキャリア濃
度をＩ　Ｘ　１０１８ｃｍ−３とした場合の高キヤリア
濃度領域３０２の厚さｄに刻するＧａＡｓ層３０３とＩ
ｎＧａＡ１！Ｐ層３０１の間での、注入電流密度１ｋＡ
／ｃｍ−２時の電圧降下の大きさを示したものである。

ｄ　＜　４００Åの時、急激に電圧降下が大きくなる。

また、ｄ≧４００λでも、層厚の増加による直列抵抗の
増加により電圧降下は漸増する。

以上のようにＧａＡｓ層３０３と］　ｎＧａＡ　］　Ｐ
層Ｐ層１との間での電流−電圧特性は、Ｉ　ｎＧａＡ　
Ｉ　Ｐ層ＳＱＬ中でＧａＡｓ層３０３との界面近傍に形
成された高キヤリア濃度領域３０２のキャリア濃度ｐ及
びその領域の厚さｄに大きく影響され、キャリア濃度ｐ
がｐ≧５Ｘｉ［ｌ”ｃｍ−３で厚さｄがｄ≧４００λで
あることが必要である。また、キャリア濃度ｐに関して
は、ｐ≧７ ３　Ｘ　１０１９ｃｍ　’では上記の問題が生じるので
、ｐは５　Ｘ　１０”ｃｍ−３≦ｐ≦３　Ｘ　］−０”
Ｃｍ−３であることが望ましい。

第６図は本発明の第４の実施例であり、ＧａＡｓ層をオ
ーミックコンタクト層、ＩｎＧａＡｌＰ層をクラッド層
とする半導体レザの概略構造を示す断面図である。図中
６０（はｎ−ＧａＡｓ基板であり、基板６０１上にはｎ
Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐクララド層６０２．１ｎＧａＡＩ
Ｐ活性層８Ｈ、ｐ−１ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐクラッド層６０
４からなり発光能動部となるダブルヘテロ接合部か形成
されている。Ｉ）−Ｉ　ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐクララド層８
０４上には、ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層６０５、ｎ−Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層６０６が形成されている。

ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層６０６はストライプ状に選択除
去されており、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層６０．６が除去
された部分のｐ−１ｎＧａＰキャップ層８０５及びｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層６０６上にはｐ−ＧａＡｓオーミッ
クコンタクト層６０７が形成されている。ダブルヘテロ
接合部の各層及８ びｐ−１ｎＧａＰキャップ層６０５の格子定数は、基板
とほぼ等しくかつクラッド層８０２，６０４のバンドギ
ャップエネルギーは活性層６０３のそれより大きくなる
ように、Ｉｎ、Ｇａ、ＡＩの組成が設定されている。

ストライプ状に選択除去されたｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
６０６の幅は７μｍ１共振器長は３００μｍである。こ
こで、ｐ　　Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ｐキャラプ層６０５のキ
ャリア濃度をＩ　Ｘ　１０１１０ｌ８’、厚さを５００
λに設定した場合、この半導体レーザのパルス動作での
発振しきい値電流は７０ｍ　Ａであり、さらに素子の連
続動作での発振しきい値電流は７２ｍ　Ａと、発熱によ
るパルス動作に対するしきい値電流の変化は非常に小さ
かった。また最高連続発振温度も９０℃が得られた。こ
れは、ｐ−ＧａＡｓ層　ｐ−１ｎＧａＰ　／　ｐ−１ｎ
ＧａＡＩＰ　ヘテロ界面での過剰な電圧降下がなく、し
きい値での動作電圧が２．３Ｖと低く抑えられたことに
よる。

これに対し、ｐ−１ｎＧａＰキー１”７プ層６０５のキ
ャリア濃度を４Ｘ１０１７ＣＩ１１−３としたものでは
、９ 動作電圧は非常に大きくなり、３Ｖであり、それに伴い
連続動作での発熱も大きく、しきい値電流は７７ｍ　Ａ
と大きな値となった。また最高連続発振温度も６０℃と
低かった。これは、ｐ−ＧａＡｓ層　ｐ−１ｎＧａＰ　
／　ｐ−１ｎＧａＡＩＰヘテロ界面での過剰な電圧降下
によると考えられる。

また、ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層６０５のキャリア濃度
をＩ　Ｘ　１０１８ｃ＋Ｉｌ−’とした場合でも、キャ
ップ層６０５の厚さを２５０大としたものでは動作電圧
は非常に大きくなり、３ｖであり、それに伴い、連続動
作での発熱も大きく、しきい値電流は７７ｍ　Ａと大き
な値となった。また最高連続発振温度も６０℃と低かっ
た。逆に、ｐ−１ｎＧａＰキャップ層６０５の厚さが１
０００λ程度と厚い場合、直列抵抗の増加による発熱の
増加のほか、電流の広がりによるしきい値電流の増加や
、熱抵抗の増加により、最高連続発振温度は３０℃と低
かった。

第７図にｐ−１ｎＧａＰキャップ層６０５の厚さｄに対
する最高連続発振温度の依存性を示す。

０ ４００λ≦ｄ≦８００人のとき、最高連続発振温度は８
０℃以上と高い値が得られ、その範回外では最高連続発
振温度は急激に低下した。また、特に４００λ≦ｄ≦６
００λでは、最高連続発振温度は８５℃以上となり、非
常に良好な熱特性を示した。

第８図は本発明の第５の実施例であり、ＧａＡｓ層をオ
ーミックコンタクト層、ＩｎＧａＡｌＰ層をクラッド層
とする半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図
中８０１はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板８０１上
にはｎ−１ｎＧａＡＩＰクラッド層８０２゜Ｉ　ｎＧａ
Ａ　Ｉ　Ｐ活性層８０３　、　ｐ−１ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ
第１クラッド層８０４　、　　ｐ　−１ｎＧａＡ　Ｉ　
Ｐエツチング停止層８０５．ストライプ状で凸形状をし
たｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層８０６からなり発
光能動部となるダブルヘテロ接合部が形成されている。

ｐ　−１ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ｐ第２クラッド層８０６
の凸部上にはｐ−ＩｎＧａＰキャップ層８０７が形成さ
れている。ｐ−１ｎＧａＡＩＰ１ クラッド層８０６の凸部以外の部分ではｎＧａＡｓ電流
狭窄層８０８が形成されている。ｐＩｎＧａＰＩｎＧａ
Ｐキャラ及びｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８０８上にはｐ−
ＧａＡｓオーミックコンタクト層８０９が形成されてい
る。ダブルヘテロ接合部の各層及びｐ−１ｎＧａＰキャ
ップ層８０７の光子定数は基板と略等しくかつクラッド
層８０２，８０４，８０８のバンドギャップエネルギー
は活性層８０３のそれより大きくなるようにＩｎ。

Ｇａ、ＡＩの組成が設定されている。

ストライプ幅は５μｍ１共振器長は３００μｍとした。

この半導体レーザの最高連続発振温度はｐ−ＩｎＧａＰ
キャップ層８０７のキャリア濃度及び厚さに依存し、そ
れは、第６図に示した第４の実施例の構造の素子と略同
等であった。

また、本構造の素子では、ストライプ状で凸形状をした
ｐ−１ｎＧａＡＩＰクラッド層８０６を形成する際、ｐ
−１ｎＧａＰキャップ層８０７を凸部以外で選択的に除
去することが必要である。

このとき、ｐ−１ｎＧａＰキャップ層８０７を工２ ツチングする方法として、Ｂｒ２とＨＢｒとＨ２Ｏの混
合液等を用いる場合、ストライブ近傍でｐ−ＩｎＧａＰ
キーｔ”ｙプ層８０７とｐＩ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ、　ｌ　
Ｐクララド層８０６のエツチングレートが部分的に大き
くなり易い。そのため平坦で、良好なエツチングをする
には、ｐ−１ｎＧａＰキャップ層８０７の厚さを薄くし
、ｐ−１ｎＧａＰキャップ層８０７を除去するためのエ
ツチング時間を極力短くすることが望ましい。このとき
、平坦で、良好なエツチングが可能なｐ−１ｎＧａＰキ
ャップ層８０７の厚さは６００Å以下であった。

なお、第４〜第５の実施例では、キャップ層としてｐ−
１ｎＧａＰを用いた場合の半導体レーザについて述べた
が、キャップ層は一般にＩｎＧａＡｌＰでも構わない。

このとき、キャップ層のエネルギーギャップがクラッド
層に比べて小さいと、ＧａＡｓ層とのエネルギーギャッ
プさが小さくなり、オーミックな特性が得られ易い。さ
らに、第３〜第５の実施例に第１又は第２の実施例を組
み合わせることにより、そ３ れぞれの利点を兼ね備えた半導体レーザを実現すること
ができる。また、本発明は、上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、活性層とｎ型クラ
ッド層との間に光ガイド層を設けたことにより、抵抗率
の高いｐ型１ｎＧａＡＩＰクラッド層への光のしみ出し
距離を増やすことなく、抵抗率の低いｎ型クラッド層側
への光のしみ出し量のみを増して、活性層の光密度の低
減を図ることができる。従って、良好な温度特性を備え
た高出力ＩｎＧａＡｌＰ系赤色半導体レーザを実現する
ことができ、その産業上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わるＩｎＧａＡｌＰ
系半導体レーザの概略構造を示す断面図、第２図は本発
明の第２の実施例の概４ 略構造を示す断面図、第３図乃至第５図は本発明の第３
の実施例を説明するための図、第６図及び第７図は本発
明の第４の実施例を説明するための図、第８図は本発明
の第５の実施例を説明するための図、第９図は従来構造
の横モード制御型１ｎＧａＡＩＰ半導体レーザの概略構
造を示す断面図である。 １０．２Ｏ−ｎ−ＧａＡｓ基板、 １１．２ｌ−ｎ−１ｎＧａＡＩＰ光クラッド層、コ−２
，２２−ｎ−１ｎＧａＡ　Ｉ　Ｐ光ガイド層、１３　、
　２３−−−１　ｎ　Ｇ　ａ　Ｐ活性層、１４、　２４
−ｐ−１ｎＧａＡＩＰクラッド層、１５．２５・−ｎ−
ＧａＡｓ電流阻止層、１６．２６−＝ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層、１７．２７・・・ｎ−電極、 １８．２８・・・ｐ−電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＧａＡｓ基板上に、ＧａＡｓと格子整合するＩｎ
   ＧａＡｌＰ又はＩｎＧａＰからなる活性層をｐ型及びｎ
   型のＩｎＧａＡｌＰクラッド層で挟んだダブルヘテロ構
   造部を設け、この上にＧａＡｓ又はＩｎＧａＰからなる
   キャップ層を設けた半導体レーザ装置において、 前記活性層とｎ型のクラッド層との間に、活性層よりも
   屈折率が小さくクラッド層よりも屈折率が大きいＩｎＧ
   ａＡｌＰ光ガイド層を形成し、且つｐ型のクラッド層を
   ｎ型のクラッド層よりも薄く形成してなることを特徴と
   する半導体レーザ装置。
2. （２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に設けられたｎ型Ｉｎ＿０＿
   ．＿５（Ｇａ＿１＿−＿ｚＡｌ＿ｚ）＿０＿．＿５Ｐク
   ラッド層（０＜ｚ≦１）と、このクラッド層上に設けら
   れたｎ型Ｉｎ＿０＿．＿５（Ｇａ＿１＿−＿ｗＡｌ＿ｗ
   ）＿０＿．＿５Ｐ光ガイド層（０＜ｗ＜ｚ）と、この光
   ガイド層上に設けられたＩｎ＿０＿．＿５（Ｇａ＿１＿
   −＿ｘＡｌ＿ｘ）＿０＿．＿５Ｐ活性層（０≦ｘ＜ｗ）
   と、この活性層上に設けられ且つストライプ状のリッジ
   が形成されたｐ型Ｉｎ＿０＿．＿５（Ｇａ＿１＿−＿ｙ
   Ａｌ＿ｙ）＿０＿．＿５Ｐクラッド層（ｗ＜ｙ≦１）と
   、このｐ型クラッド層のストライプ状リッジの側面に形
   成されたｎ型 ＧａＡｓ電流阻止層と、前記ｐ型クラッド層のストライ
   プ状リッジの上部に設けられたｐ型のＧａＡｓ若しくは
   ＩｎＧａＰからなるキャップ層とを具備してなることを
   特徴とする半導体レーザ装置。