JPH0410685A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH0410685A
JPH0410685A JP11457390A JP11457390A JPH0410685A JP H0410685 A JPH0410685 A JP H0410685A JP 11457390 A JP11457390 A JP 11457390A JP 11457390 A JP11457390 A JP 11457390A JP H0410685 A JPH0410685 A JP H0410685A
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Hitoshi Hotta
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、横モード制御構造のAlGaInP系半導体
レーザに関する。
(従来の技術) 近年、AlGaInP系半導体レーザは有機金属熱分解
法(以下MOVPE法と略す)という気相結晶成長法に
より形成され、長寿命可視光半導体レーザとして実現さ
れている[五明ら、エレクトロニクス レターズ 23
巻(1987年)85ページ;^、GOH’10 et
 al、ELEcTRONIcs LETTER323
(1987)85 ]。MOVPE法はトリメチルアル
ミニウム(TMAI)、)リエチルガリウム(TEGa
)、トリメチルインジウム(TMIn)などの有機金属
蒸気及びホスフィン(PH,)なとの水素化物ガスを原
料とした気相成長法であり、例えば、AlGaInPの
成長はこれらTMA ITEGa、TMIn蒸気及びP
H,ガスをGaAs基板の上に導入し、加熱してエピタ
キシャル成長を行うものである。この半導体レーザをレ
ーザプリンタや光ディスクに応用するためには、高いレ
ーザ光出力(20mW以上)まで単一横モードで発振す
ることが望ましい。単一横モードで発振させるために従
来のAlGaInP系半導体レーザでは、第5図に示す
ように、n型GaAs基板1上に、n型AIGaTnP
からなるクラッド層2と、AlGaInPまたはGaI
nPからなる活性層3と、p型AlGaInPからなる
メサストライプ状に厚いクラッド層4とが形成され、こ
のメサストライプの両脇にn型GaAs電流狭窄層11
が設けられていた[藤井ら、エレクトロニクス レター
ズ 23巻(1987年)938ページ; H,FUJ
ll et al、ELEcTRONIcs LETT
ER823(1987)938 ] 。n型GaAs電
流狭窄層11は光吸収層として働き、この光吸収層の作
用により第5図の半導体レーザは単一横モード発振をす
る。
(発明が解決しようとする課!!り しかしながら従来のAlGaInP系半導体レーザでは
、P型AlGaInPでなるクラッド層の比抵抗が高い
から、メサストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩や
かなときメサストライプ内周辺部への電流の広がりがあ
まり起こらなくなり、レーザ発振時にメサストライプ内
周辺部の活性層における発光が極端に小さくなる。この
ような発光状態では、n型GaAs電流狭窄層11が光
吸収層として働かなくなり、横モード安定性が悪くなっ
ていた。
本発明の目的は、横モード制御性に優れたA1GaIn
P系半導体レーザを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本願の第1の発明の半導体レーザは、n型GaAs基板
上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層と、
GaInPまたはAlGaInPからなる活性層と、p
型AlGaInPからなり、メサストライプ状に層の厚
さを部分的に厚くしてなるメサストライプ構造を有する
n型クラッド層とがこの順に積層され、このn型クラッ
ド層の前記メサストライプ構造の斜面にp型(A18G
a+−x )As (x=o〜0.8)層を有し、斜面
がそのp型(AtえG a +−え)Asで覆われてな
るメサストライプ構造の両脇にn型GaAs層を有する
ことを特徴とする。
本願の第2の発明の半導体レーザは、n型GaAs基板
上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層と、
GaInPまたはA I Ga T nPからなる活性
層と、P型AlGaInPからなり、メサストライプ状
に層の厚さを部分的に厚くしてなるメサストライプ構造
を有するP型りラッド層とがこの順に積層され、このn
型クラッド層の前記メサストライプ構造の斜面上にp型
GaInP屑及びp型(A l w G a 1−8)
AS(x=0〜0.8)層がこの順に積層されており、
斜面が前記p型GaInP層及びp型(A ] K G
 a +−* )As層で覆われてなるメサストライプ
構造の両脇にn型GaAs層を有することを特徴とする
(作用) P型(A1.Gap−x )As (x=O〜0.8)
層は、p型AlGaInP層に比べ比抵抗が小さい。そ
こで、p型AlGaInPクラッド層のメサストライプ
構造の斜面にP型(A IK Ga1−K )As (
x=O〜0.8)層を形成すると、電流はp型(AIK
 Gap−+c )As (x=o〜0.8)層を形成
すると、電流はp型(AlえG a 1−x )As 
(x=O〜0.8)[にかなり流れることになり、メサ
ストライプ構造の幅が広く斜面の角度が緩やかなときに
も、メサストライプ内周辺部へ電流が広がり、レーザ発
振時にメサストライプ内周辺部の活性層の発光が得られ
、安定した横モード制御が可能になる。
また第2の発明においては、P型(AtKG a 1−
K ) A s (x−0〜058)層とp型AlGa
 I nPクラッド層の間にP型Ga I nP層が挟
まれている。このp型GaInP層により、p型(A1
. Gap−、)As (x=0−0.8)1とP型A
lGaInPクラッド層の間のへテロ障壁が緩和され、
半導体レーザ装置に印加された電圧が低いときにもメサ
ストライプ内周辺部に電流が流れるようになり、低いレ
ーザ光出力で安定した横モード制御が可能になる。
(実施例) 次に、本発明について図面を参照して一層詳しく説明す
る。
第1図は本願の第1の発明の一実施例である半導体レー
ザのチップを示す断面図であり、第3図はこの半導体レ
ーザの製作行程図である。
この実施例の製作においては、まず−回目の減圧MOV
PE法による成長で、n型GaAs基板1上に、n型(
A I 0.6 0 a 0.4 ) o、5Ino 
 Pクラッド層2(厚さ1μm)Gao、s I no
、s P/ (A l o6Gao、+ ) o、5I
no5.P超格子活性13(厚さ0.07μm)、p型
(AIo、bGao、4 ) o、5 I no、s 
Pクラッド層4(厚さ1μm>、p型Gao、s I 
no、s P層5、p型GaAs−qギツプN6を順次
に形成した(第3図(a))。成長条件は、温度660
℃圧カフ 0torr、 V/I[[=200である。
原料としてはTMA] 、TEGa、TMI n、ホス
フィン、アルシンを用い、n型ドーパントとしてジシラ
ン、p型ドーパントとしてジメチルジンクを用いた。
こうして成長したウェハにフォトリソグラフィにより@
5μmのストライプ状のSiO□マスク9を形成しなく
第3図(b))。次にこのS i O2マスク9を用い
てP型(A I o、b G ao4)。
Ino、sPクラッド層4の途中までメサ状にエツチン
グしな(第3図(C))。その後、2回目のMOVPE
成長によりn型GaAs層8及びn型G’aAs層11
をメサストライプの両脇に選択的に形成した(第3図(
d) 、(e))、SiO2マスク9を除去した後、3
回目のMOVPE成長によりp型GaAsコンタクト層
7を形成した(第3図(f))。
第2図は本願の第2の発明の一実施例を示す断面図であ
る。この実施例は第1図とほぼ同じ構造であるが、メサ
ストライプ両脇のn型GaAs層8の成長前にP型Ga
o、s I no、s P層12を形成している点で第
1図の実施例とは異なる。
このようにして製作した本発明の半導体レーザ(第1図
の実施例)と従来の半導体レーザのレーザ光出力対電流
特性を第4図(こ示す。従来の半導体レーザでは、レー
ザ光出力と電流との比例関係が低出力で大きくずれ、横
モード制御が崩れていることを示している。他方、本発
明の半導体レーザ装置は20mW以上まで単一横モード
でレーザ発振した。
(発明の効果) 以上に説明してきたように、本発明では、p型AlGa
InPクラッド層のメサストライプ構造とそのメサスト
ライプ両脇のn型G a A s層の間にP型<A I
 、Ga、−、) A s (x=0〜Q 、 !3 
)層を有することにより、メサストライプ構造の幅が広
く斜面の角度が緩やかなときにも、メサストライプ内周
辺部へ電流が広がり、ひいてはその周辺部ヘレーザ光が
広がり、メサストライプ両脇のn型GaAs層による光
吸収を利用した安定した横モード制御AlGaInP系
半導体レーザ装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例である半導体レーザ
のチップを示す断面図であり、第3図は第1図の半導体
レーザの製作行程図である。第4図は本発明の半導体レ
ーザと従来のレーザのレーザ光出力対電流特性図である
。また、第5図は従来の半導体レーザのチップを示す断
面図である。 1−−・n型GaAs基板、2 ・−n型AlGaIn
Pクラッド層、3・・・GaInP活性層、4・・・p
型AlGaInPクラッド層、5−p型GaInP層、
6・・・P型GaAsキャップ層、7・・・P型GaA
sコンタクト層、 8− p型GaAs層、 9・・・ SiO2、 1・・・n型GaAs電流狭窄層、 ・・・P型GaI nP層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)n型GaAs基板上に、n型AlGaInPから
    なるn型クラッド層と、GaInPまたはAlGaIn
    Pからなる活性層と、p型AlGaInPからなり、メ
    サストライプ状に層の厚さを部分的に厚くしてなるメサ
    ストライプ構造を有するp型クラッド層とがこの順に積
    層され、このp型クラッド層の前記メサストライプ構造
    の斜面にp型(Al_xGa_1_−_x)As(x=
    0〜0.8)層を有し、斜面がそのp型(Al_xGa
    _1_−_x)Asで覆われてなるメサストライプ構造
    の両脇にn型GaAs層を有することを特徴とする半導
    体レーザ。
  2. (2)n型GaAs基板上に、n型AlGaInPから
    なるn型クラッド層と、GaInPまたはAlGaIn
    Pからなる活性層と、P型AlGaInPからなり、メ
    サストライプ状に層の厚さを部分的に厚くしてなるメサ
    ストライプ構造を有するp型クラッド層とがこの順に積
    層され、このp型クラッド層の前記メサストライプ構造
    の斜面上にp型GaInP層及びp型(Al_xGa_
    1_−_x)As(x=0〜0.8)層がこの順に積層
    されており、斜面が前記P型GaInP層及びp型(A
    l_xGa_1_−_x)As層で覆われてなるメサス
    トライプ構造の両脇にn型GaAs層を有することを特
    徴とする半導体レーザ。
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