JPH0378792B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0378792B2 JPH0378792B2 JP1027683A JP1027683A JPH0378792B2 JP H0378792 B2 JPH0378792 B2 JP H0378792B2 JP 1027683 A JP1027683 A JP 1027683A JP 1027683 A JP1027683 A JP 1027683A JP H0378792 B2 JPH0378792 B2 JP H0378792B2
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- Japan
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- layer
- semiconductor laser
- active layer
- layers
- gaas substrate
- Prior art date
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- Expired
Links
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 12
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Classifications
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は信頼性が高い可視光半導体レーザに関
するものである。従来可視光半導体レーザは−
族化合物半導体の枠内に材料を求める限り、信
頼性の点から良好な品質を有する基板結晶に格子
整合することを条件とすると、極めて限られたも
のとなり、GaAsに格子に整合しうるAlGaInP系
を用いても発振光エネルギーは2.15eV前後（〜
5800Å）が最高エネルギーであり、黄色又は橙色
を得ることが原理的な限界となる。
するものである。従来可視光半導体レーザは−
族化合物半導体の枠内に材料を求める限り、信
頼性の点から良好な品質を有する基板結晶に格子
整合することを条件とすると、極めて限られたも
のとなり、GaAsに格子に整合しうるAlGaInP系
を用いても発振光エネルギーは2.15eV前後（〜
5800Å）が最高エネルギーであり、黄色又は橙色
を得ることが原理的な限界となる。
本発明はこの限界を越えて緑色可視光レーザを
提供するものである。−族半導体はバンドギ
ヤツプが広く直接遷移エネルギーギヤツプを持つ
ものが多く存在するので、可視光半導体レーザ材
料として潜在的な重要性を有するが、大面積を有
する基板結晶が得にくく、現実性あるレーザへの
取り組みが遅れている。
提供するものである。−族半導体はバンドギ
ヤツプが広く直接遷移エネルギーギヤツプを持つ
ものが多く存在するので、可視光半導体レーザ材
料として潜在的な重要性を有するが、大面積を有
する基板結晶が得にくく、現実性あるレーザへの
取り組みが遅れている。
本発明によりGaAsを基板とし、それに格子整
合条件が極めて良く、バンドギヤツプが大きい
Zn Sw Te1-w（バンドギヤツプ〜3eV）をキヤリ
ア及び光閉じ込め層にし（AlxGa1-x）yIn1-yPz
As1-z（直接遷移バンドギヤツプの最大値約
2.2eV）をキヤリア発光層とする、信頼性の高い
短波長可視光半導体レーザを得ることが出来る。
合条件が極めて良く、バンドギヤツプが大きい
Zn Sw Te1-w（バンドギヤツプ〜3eV）をキヤリ
ア及び光閉じ込め層にし（AlxGa1-x）yIn1-yPz
As1-z（直接遷移バンドギヤツプの最大値約
2.2eV）をキヤリア発光層とする、信頼性の高い
短波長可視光半導体レーザを得ることが出来る。
本発明の原理は、数10Åからその数倍程度まで
の極薄膜（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z活性層を高
いエネルギーギヤツプを有するZn Sw Te1-wで
両側から挾んでキヤリア閉じ込め層として用いる
と、活性層厚の減少と共に活性層中のキヤリアの
量子化されたエネルギーレベルが上昇し、最大約
2.8eVまでのレベルが形成されることに基づく。
このエネルギーの増分を第１図に示す。従つて活
性層厚及び活性層組成を制御することにより、活
性層での発光波長を制御することが出来、赤外か
ら青色（〜4400Å）に至るまでの任意の波長の半
導体レーザを製作することが可能となる。この
際、基板結晶はGaAsを使用するため良質な結晶
が安定に供給される有利さがある。
の極薄膜（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z活性層を高
いエネルギーギヤツプを有するZn Sw Te1-wで
両側から挾んでキヤリア閉じ込め層として用いる
と、活性層厚の減少と共に活性層中のキヤリアの
量子化されたエネルギーレベルが上昇し、最大約
2.8eVまでのレベルが形成されることに基づく。
このエネルギーの増分を第１図に示す。従つて活
性層厚及び活性層組成を制御することにより、活
性層での発光波長を制御することが出来、赤外か
ら青色（〜4400Å）に至るまでの任意の波長の半
導体レーザを製作することが可能となる。この
際、基板結晶はGaAsを使用するため良質な結晶
が安定に供給される有利さがある。
又、エピタキシヤル層がGaAs基板結晶に厳密
に又は非常によく格子整合しているため、エピタ
キシヤル膜に働く応力が小さくて済み、信頼性の
高い長寿命半導体レーザが期待できる。
に又は非常によく格子整合しているため、エピタ
キシヤル膜に働く応力が小さくて済み、信頼性の
高い長寿命半導体レーザが期待できる。
発振に要する利得を大きくし、光の閉じ込め効
率を向上させるには（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z
層１層からなる活性層の替りに（AlxGa1-x）y
In1-yPz As1-z層とZn Sw Te1-w層を交互に形成
して成る複合層を活性層として形成することが有
効である。次に本発明を実施例に基づき説明す
る。第２図はGaAs基板上のZn Sw Te1-w′、
（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z′及びGaAsより成る複
合層で形成されたプレナーストライブ型半導体レ
ーザであり本発明の最も典型的な実施例である。
ｎ型GaAs基板１上に、２〜3μmの厚さのｎ型Zn
Sw Te1-w２を結晶成長し、その上に約0.01μm厚
以下の極薄膜（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z層３を
分子線エピタキシヤル法により形成する。
率を向上させるには（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z
層１層からなる活性層の替りに（AlxGa1-x）y
In1-yPz As1-z層とZn Sw Te1-w層を交互に形成
して成る複合層を活性層として形成することが有
効である。次に本発明を実施例に基づき説明す
る。第２図はGaAs基板上のZn Sw Te1-w′、
（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z′及びGaAsより成る複
合層で形成されたプレナーストライブ型半導体レ
ーザであり本発明の最も典型的な実施例である。
ｎ型GaAs基板１上に、２〜3μmの厚さのｎ型Zn
Sw Te1-w２を結晶成長し、その上に約0.01μm厚
以下の極薄膜（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z層３を
分子線エピタキシヤル法により形成する。
しかる後、２〜3μm厚のZn Sw Te1-w層４を
形成したのち、ｎ型GaAs基板層５を約1μm形成
しストライプ状にｐ型不純物、例えばカドミウム
を巾5μmに拡散層６を形成することにより、横方
向の電流閉じ込め構造を形成し、この後ｎ型、ｐ
型のオーミツク電極７，８を形成して半導体レー
ザが出来上がる。Zn Sw Te1-wで挾まれた活性
層厚を薄くしていくと、第１図に示すように、活
性層厚が、キヤリアのドブロイ波長より充分厚い
ときの活性層禁制帯エネルギーに、エネルギーの
増分ΔEが加わり発光波長の短波長化が計られる。
GaAs基板に格子整合したZn Sw Te1-w層の禁制
帯巾を約3eVとすると、キヤリア閉じ込め効率を
高めるため活性層とのエネルギーギヤツプ差を
0.2eV程度取るならば、発振光エネルギー2.8eV
（発振波長4400Å）の半導体レーザを得る。な
お、単層の（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-zのかわり
にZn Sw Te1-wと（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-zと
の繰り返し複合層を形成すると、利得が向上し、
光の閉じ込め効果が向上するため発振閾値の低減
に有益である。
形成したのち、ｎ型GaAs基板層５を約1μm形成
しストライプ状にｐ型不純物、例えばカドミウム
を巾5μmに拡散層６を形成することにより、横方
向の電流閉じ込め構造を形成し、この後ｎ型、ｐ
型のオーミツク電極７，８を形成して半導体レー
ザが出来上がる。Zn Sw Te1-wで挾まれた活性
層厚を薄くしていくと、第１図に示すように、活
性層厚が、キヤリアのドブロイ波長より充分厚い
ときの活性層禁制帯エネルギーに、エネルギーの
増分ΔEが加わり発光波長の短波長化が計られる。
GaAs基板に格子整合したZn Sw Te1-w層の禁制
帯巾を約3eVとすると、キヤリア閉じ込め効率を
高めるため活性層とのエネルギーギヤツプ差を
0.2eV程度取るならば、発振光エネルギー2.8eV
（発振波長4400Å）の半導体レーザを得る。な
お、単層の（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-zのかわり
にZn Sw Te1-wと（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-zと
の繰り返し複合層を形成すると、利得が向上し、
光の閉じ込め効果が向上するため発振閾値の低減
に有益である。
第１図は活性層の厚さと発光エネルギーの増分
との関係を示す図、第２図は本発明の一実施例を
示す図である。 図中、１はGaAs基板、２はｎ型Zn Sw Te1-w
層、３は（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z活性層、４
はｐ型Zn Sw Te1-w層、５はｎ型GaAs層、６は
不純物拡散層、７，８は電極である。
との関係を示す図、第２図は本発明の一実施例を
示す図である。 図中、１はGaAs基板、２はｎ型Zn Sw Te1-w
層、３は（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-z活性層、４
はｐ型Zn Sw Te1-w層、５はｎ型GaAs層、６は
不純物拡散層、７，８は電極である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 膜厚がキヤリアのドブロイ波長程度の直接遷
移型（AlxGa1-x）yIn1-yPzAs1-z（０≦ｘ、ｙ、ｚ
≦１）よりなる活性層を、導電性が互いに異なる
Zn Sw Te1-w層で挾み込んで成る多層構造を、
GaAs基板上に格子整合させて形成したことを特
徴とする半導体レーザ。 ２ それぞれキヤリアのドブロイ波長程度の膜厚
を有する（AlxGa1-x）yIn1-yPz As1-zとZn Sw
Te1-w層とを交互に積層した複合層から成る活性
層を、導電性が互いに異なるZn Sw Te1-w層で
挾み込んだ多層構造をGaAs基板上に格子整合さ
せて形成し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 |
|---|---|---|---|
| JP1027683A JPS59135788A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027683A JPS59135788A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59135788A JPS59135788A (ja) | 1984-08-04 |
| JPH0378792B2 true JPH0378792B2 (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=11745785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1027683A Granted JPS59135788A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59135788A (ja) |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP1027683A patent/JPS59135788A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59135788A (ja) | 1984-08-04 |
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