JPH04159787A - ガリウム・インジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子 - Google Patents
ガリウム・インジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子Info
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- JPH04159787A JPH04159787A JP21468390A JP21468390A JPH04159787A JP H04159787 A JPH04159787 A JP H04159787A JP 21468390 A JP21468390 A JP 21468390A JP 21468390 A JP21468390 A JP 21468390A JP H04159787 A JPH04159787 A JP H04159787A
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- 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、光増幅用のエルビウムドープファイバ等の励
起光源などに用いられる、半導体レーザ素子に関するも
のである。
起光源などに用いられる、半導体レーザ素子に関するも
のである。
活性層にガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ヒ素
（Ａｓ）を含む半導体レーザ素子としては、第３図の素
子断面図に示されているものか用いられている。同図（
ａ）に示される様に、裏面にｎ型電極］が形成されたＧ
ａＡｓ基板２の上面にはｎ型ＧａＡｓからなるバッファ
層３が形成され、この上にレーザ索子が構成されている
。
（Ａｓ）を含む半導体レーザ素子としては、第３図の素
子断面図に示されているものか用いられている。同図（
ａ）に示される様に、裏面にｎ型電極］が形成されたＧ
ａＡｓ基板２の上面にはｎ型ＧａＡｓからなるバッファ
層３が形成され、この上にレーザ索子が構成されている
。
即ち、この半導体レーザ素子は、Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ、
ｓ活性層６が、アンドープＧａＡｓ層５の間に挟み込
まれ、それらがさらに、ＡΩ （アルミニウム）、Ｇａ
、Ａｓを含むｎ型及びｎ型クラッド層、４及び７の間に
挟み込まれた構造を有している。また、同図（ｂ）に示
されている様に、ＧａＩｎＡｓ活性層６、及びアンドー
プＧａＡｓ層５を挟んでいるｎ型、及びｐ型の両クラッ
ド層４３、及び７３が、Ｇ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ Ｐ
（リン）を含むものも用いられている。
ｓ活性層６が、アンドープＧａＡｓ層５の間に挟み込
まれ、それらがさらに、ＡΩ （アルミニウム）、Ｇａ
、Ａｓを含むｎ型及びｎ型クラッド層、４及び７の間に
挟み込まれた構造を有している。また、同図（ｂ）に示
されている様に、ＧａＩｎＡｓ活性層６、及びアンドー
プＧａＡｓ層５を挟んでいるｎ型、及びｐ型の両クラッ
ド層４３、及び７３が、Ｇ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ Ｐ
（リン）を含むものも用いられている。
しかしこれらの結晶層を有機金属気相成長法（ＯＭＶＰ
Ｅ）によって形成する場合、結晶層に様々な現象が生し
やすい。例えば第３図（ａ）の様に、クラッド層がＡΩ
ＧａＡｓである場合、ＡΩＧａＡｓ結晶層の最適成長温
度は、活性層であるＧａ１ｎＡｓ結晶層の成長温度より
も高いため、Ｗｕ性層を成長させる際には温度を下げな
ければならない。ところがこの温度差は通常１００℃程
度もあり、工程中の昇降温のために結晶層に歪みか入り
やすかった。また、Ａ、Ｑ ＧａＡｓ層をｐ型に高濃度
にドープするのは容易ではなく、特に、１０１８ｃｍ−
”以上の高濃度のｐ型ＡΩＧａＡｓ層を得ようとすると
、結晶性か悪化することが多かった。
Ｅ）によって形成する場合、結晶層に様々な現象が生し
やすい。例えば第３図（ａ）の様に、クラッド層がＡΩ
ＧａＡｓである場合、ＡΩＧａＡｓ結晶層の最適成長温
度は、活性層であるＧａ１ｎＡｓ結晶層の成長温度より
も高いため、Ｗｕ性層を成長させる際には温度を下げな
ければならない。ところがこの温度差は通常１００℃程
度もあり、工程中の昇降温のために結晶層に歪みか入り
やすかった。また、Ａ、Ｑ ＧａＡｓ層をｐ型に高濃度
にドープするのは容易ではなく、特に、１０１８ｃｍ−
”以上の高濃度のｐ型ＡΩＧａＡｓ層を得ようとすると
、結晶性か悪化することが多かった。
一方、第３図（ｂ）の様にクラッド層がＧａＩｎＰであ
る場合、ＧａｌｎＰ層を成長させた後にアンドープＧａ
Ａｓ層やＧａ Ｉ ｎＡｓ活性層を成長させると、モフ
ォロジーが悪化して、それに伴いレーザ特性も悪化しや
すかった。
る場合、ＧａｌｎＰ層を成長させた後にアンドープＧａ
Ａｓ層やＧａ Ｉ ｎＡｓ活性層を成長させると、モフ
ォロジーが悪化して、それに伴いレーザ特性も悪化しや
すかった。
本発明は上記の問題点を解決し、特性の優れたＧａＩｎ
Ａｓ活性層半導体レーザを提供するものである。
Ａｓ活性層半導体レーザを提供するものである。
本発明によるＧａ１ｎＡｓ活性層半導体レーザ素子は、
Ｇａ１ｎＡｓ活性層が、ｎ型クラッド層、及びｎ型クラ
ッド層により挟まれた構造を有する半導体レーザ素子で
あって、ｎ型クラッド層は活性層よりも基板側にあり、
その基板と活性層との間にはリン化合物は含まれず、一
方、前述のｎ型クラッド層は、活性層から遠い側にあっ
て、ｎ型クラッド層の少なくとも一部はＧａ１ｎＰ、又
はＡΩＧａ Ｉ ｎＰであることを特徴とする。
Ｇａ１ｎＡｓ活性層が、ｎ型クラッド層、及びｎ型クラ
ッド層により挟まれた構造を有する半導体レーザ素子で
あって、ｎ型クラッド層は活性層よりも基板側にあり、
その基板と活性層との間にはリン化合物は含まれず、一
方、前述のｎ型クラッド層は、活性層から遠い側にあっ
て、ｎ型クラッド層の少なくとも一部はＧａ１ｎＰ、又
はＡΩＧａ Ｉ ｎＰであることを特徴とする。
本発明に係るＧａ１ｎＡｓ活性層半導体レーザ素丁ては
、活性層と基板との間にリン化合物を含まないため、活
性層を成長させる段階まではＰとＡｓの混晶は起こらな
い。従って、結晶層のモフォロジーは良好になる。
、活性層と基板との間にリン化合物を含まないため、活
性層を成長させる段階まではＰとＡｓの混晶は起こらな
い。従って、結晶層のモフォロジーは良好になる。
一方、ｎ型クラッド層の少なくとも一部はＧａＩｎＰ、
あるいはＡΩＧ ａ Ｉ ｎ Ｐであることから高濃度
にドープしやすく、レーザの直列抵抗を小さくすること
ができる。
あるいはＡΩＧ ａ Ｉ ｎ Ｐであることから高濃度
にドープしやすく、レーザの直列抵抗を小さくすること
ができる。
また、ＧａｌｎＰ層の最適成長温度はＡΩＧａＡｓの成
長温度よりも低いために、Ｇａ Ｉ ｎＡｓ活性層の成
長段階から温度変化を少なくすることかできる。
長温度よりも低いために、Ｇａ Ｉ ｎＡｓ活性層の成
長段階から温度変化を少なくすることかできる。
以下、本発明の実施例について第１図及び第２図を参照
しつつ、説明する。
しつつ、説明する。
＝ ５−
第１図（ａ）は、本発明が適用されたＧａ１ｎＡｓ活性
層半導体レーザ素子の第１の実施例を示す基本構造の断
面図である。まず、底面にｎ型電極１か形成されたＧａ
Ａｓ等の基板２の」二面に、ＧａＡｓ等のｎ型のバッフ
ァ層３か形成され、このバッファ層３の上に、ｎ型クラ
ッド層４１、アンドープＧａＡｓ層５、活性層６］、ア
ンドープＧａＡｓ層５、ｐ型クラッド層７１、ＧａＡｓ
等からなるコンタクト層９、及びｐ型電極が順次積層さ
れている。
層半導体レーザ素子の第１の実施例を示す基本構造の断
面図である。まず、底面にｎ型電極１か形成されたＧａ
Ａｓ等の基板２の」二面に、ＧａＡｓ等のｎ型のバッフ
ァ層３か形成され、このバッファ層３の上に、ｎ型クラ
ッド層４１、アンドープＧａＡｓ層５、活性層６］、ア
ンドープＧａＡｓ層５、ｐ型クラッド層７１、ＧａＡｓ
等からなるコンタクト層９、及びｐ型電極が順次積層さ
れている。
ここで基板２として、（１００）面から（０１１，）方
向に２°ずれた面方位のＧａＡｓ基板を用いた。この基
板２上に各結晶層を成長させる際には、６０Ｔｏｒｒの
減圧ＯＭＶＰＥ法を用い、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、トリメチルアルミニウム、アルシン、
フォスフイン、セレン化水素、ジエチル亜鉛を原料とし
て使用した。また、バッファ層３上に形成されたｎ型ク
ラッド層４１はＡΩ： Ｇａ ；Ａｓ＝０．４ ： ０
．６ ：Ｇａ： Ｉｎ：Ａｓ＝０．８５＋屹１５：１、
そしてｐ型りラット層７１はＧａ：Ｉｎ：Ｐ＝０．５＋
０． ５＋１ （添加濃度２ Ｘ ］、 Ｏ”’ｃｍ
”）の組成比を何している。
向に２°ずれた面方位のＧａＡｓ基板を用いた。この基
板２上に各結晶層を成長させる際には、６０Ｔｏｒｒの
減圧ＯＭＶＰＥ法を用い、トリエチルガリウム、トリメ
チルインジウム、トリメチルアルミニウム、アルシン、
フォスフイン、セレン化水素、ジエチル亜鉛を原料とし
て使用した。また、バッファ層３上に形成されたｎ型ク
ラッド層４１はＡΩ： Ｇａ ；Ａｓ＝０．４ ： ０
．６ ：Ｇａ： Ｉｎ：Ａｓ＝０．８５＋屹１５：１、
そしてｐ型りラット層７１はＧａ：Ｉｎ：Ｐ＝０．５＋
０． ５＋１ （添加濃度２ Ｘ ］、 Ｏ”’ｃｍ
”）の組成比を何している。
」二連の構造の他にも、ｎ型クラッド層として別の組成
を持つものも可能であり、第１図（ｂ）にその構成を示
す。ここでは、ｐ型りラット層７１（厚さ屹 ８μＭ）
内に、組成が（Ａｇ３．４Ｇａ ） Ｉｎ
Ｐの層７１１ （厚さ０．０ ０．５
０．５ ０．６μｍ）を有する。
を持つものも可能であり、第１図（ｂ）にその構成を示
す。ここでは、ｐ型りラット層７１（厚さ屹 ８μＭ）
内に、組成が（Ａｇ３．４Ｇａ ） Ｉｎ
Ｐの層７１１ （厚さ０．０ ０．５
０．５ ０．６μｍ）を有する。
以上の方法により作製された第１図（ａ）、及び（ｂ）
の構造において、結晶層のモフォロジーは極めて良好で
、層の表面には何の模様も観察されなかった。
の構造において、結晶層のモフォロジーは極めて良好で
、層の表面には何の模様も観察されなかった。
この実施例かられかる様に、同じバンドギャップを持つ
ｌ’導体の中でもＡρＧａＡｓとは異なってＧａ１ｎＰ
やＡＩＧａＩｎＰの場合は、濃度２Ｘ １．０１８ｃｍ
−３以上にまで容易に添加することかできる。このため
レーザの直列抵抗を小さくすることかできる。
ｌ’導体の中でもＡρＧａＡｓとは異なってＧａ１ｎＰ
やＡＩＧａＩｎＰの場合は、濃度２Ｘ １．０１８ｃｍ
−３以上にまで容易に添加することかできる。このため
レーザの直列抵抗を小さくすることかできる。
さらに、ＧａｌｎＰ層の最適成長温度はＡｆｉＣ； ａ
Ａ、 ｓより低いため、Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ ｌ
汚性層形成後大きな温度変化を生じさせることなく、即
ち、これら結晶層形成工程における温度昇降回数を最小
限に抑え、良好な結晶状態のｎ型クラッド層を形成する
ことができる。仮に、はぼ−様な温度で結晶成長させた
場合においても、少なくともｎ型クラッド層の結晶性は
良好に保たれるので、レーザ特性は悪化することがない
。
Ａ、 ｓより低いため、Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ ｌ
汚性層形成後大きな温度変化を生じさせることなく、即
ち、これら結晶層形成工程における温度昇降回数を最小
限に抑え、良好な結晶状態のｎ型クラッド層を形成する
ことができる。仮に、はぼ−様な温度で結晶成長させた
場合においても、少なくともｎ型クラッド層の結晶性は
良好に保たれるので、レーザ特性は悪化することがない
。
次に第２図を用いて、本発明に係る半導体レーザ素子の
第２の実施例について説明する。第２図はその第２の実
施例の構造断面図である。
第２の実施例について説明する。第２図はその第２の実
施例の構造断面図である。
まず、同図（ａ）に示される様に、第１の実施例同様、
ｎ型電極１が形成されたＧａＡｓ基板２」−に０型クラ
ッド層４］、活性層６］、ｐ型クラッド層７１等を順次
形成させる。その後、窒化ケイ素によるマスキング、及
び硫酸：水：過酸化水素水−５：１：１のエラチャンＩ
−（６０’Ｃ）によるエツチングを行い、ｐ型クラッド
層７１に光導波路を形成させる。その後、ＧａＡｓでｎ
型ブロック層１０を形成し、さらにコンタクト層９、及
びｐ種電極８を順次積層させる。この結果、同図（ｂ）
に示される屈折率導波構造のレーザ素子をｉする事かで
き、このレーザは良好な特性で発振した。
ｎ型電極１が形成されたＧａＡｓ基板２」−に０型クラ
ッド層４］、活性層６］、ｐ型クラッド層７１等を順次
形成させる。その後、窒化ケイ素によるマスキング、及
び硫酸：水：過酸化水素水−５：１：１のエラチャンＩ
−（６０’Ｃ）によるエツチングを行い、ｐ型クラッド
層７１に光導波路を形成させる。その後、ＧａＡｓでｎ
型ブロック層１０を形成し、さらにコンタクト層９、及
びｐ種電極８を順次積層させる。この結果、同図（ｂ）
に示される屈折率導波構造のレーザ素子をｉする事かで
き、このレーザは良好な特性で発振した。
同様の構造において、ｎ型クラッド層をＧａＩｎＰとし
た同様の構造のエビは表面モフォロジーが悪く、レーザ
発振には至らなかった。ｐ型りラットをＡΩＧａＡｓと
した同様の構造のエビは表面モフォロジーは良かったが
、レーザの直列抵抗は第１の実施例のレーザの直列抵抗
の約２倍と高く、発振しきい値も、約１，３倍と高かっ
た。
た同様の構造のエビは表面モフォロジーが悪く、レーザ
発振には至らなかった。ｐ型りラットをＡΩＧａＡｓと
した同様の構造のエビは表面モフォロジーは良かったが
、レーザの直列抵抗は第１の実施例のレーザの直列抵抗
の約２倍と高く、発振しきい値も、約１，３倍と高かっ
た。
従って、第２図（ｂ）に示される構造においては、ｎ型
クラッド層にはＡβＧａＡｓ、ｎ型クラッド層にはＧａ
ＩｎＰを用いることか最適である。
クラッド層にはＡβＧａＡｓ、ｎ型クラッド層にはＧａ
ＩｎＰを用いることか最適である。
以上説明したように本発明によれば、モフォロジーが良
好でかつ直列抵抗か低いエビが得られ、そのため特性の
良いレーザが得られるという優れた効果をａするＧａ１
ｎＡｓ活性層半導体レーザ素ｊ′−を得ることかできる
。
好でかつ直列抵抗か低いエビが得られ、そのため特性の
良いレーザが得られるという優れた効果をａするＧａ１
ｎＡｓ活性層半導体レーザ素ｊ′−を得ることかできる
。
第１図は本発明によるＧａ１ｎＡｓ活性層士導体レーザ
素ｒ−の第１の実施例を示した断面図、第２図は本発明
によるＧａ ＩｎＡｓ活性層半導体レーザ素子の第２の
実施例を示した断面図、第３図は従来技術によるＧａ１
ｎＡｓ活性層半導体レーザ素子を示した断面図である。 １・・ｎ型電極、２・・・ＧａＡｓ基板、３・・バッフ
ァ層、４．４１．４Ｂ・・・ｎ型クラッド層、５・・・
アンド−プＧａＡｓ層、６．６１．−・・活性層、７．
７１．７１１．７３・・・ｎ型クラッド層、８・・・ｐ
型電極、９・・コンタクト層、１０・・・ｎ型ブロツク
層。 代理人弁理士 長谷用 芳 樹＝ ］ 〇
−
素ｒ−の第１の実施例を示した断面図、第２図は本発明
によるＧａ ＩｎＡｓ活性層半導体レーザ素子の第２の
実施例を示した断面図、第３図は従来技術によるＧａ１
ｎＡｓ活性層半導体レーザ素子を示した断面図である。 １・・ｎ型電極、２・・・ＧａＡｓ基板、３・・バッフ
ァ層、４．４１．４Ｂ・・・ｎ型クラッド層、５・・・
アンド−プＧａＡｓ層、６．６１．−・・活性層、７．
７１．７１１．７３・・・ｎ型クラッド層、８・・・ｐ
型電極、９・・コンタクト層、１０・・・ｎ型ブロツク
層。 代理人弁理士 長谷用 芳 樹＝ ］ 〇
−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガリウム・インジウム・ヒ素活性層が、ｎ型クラッ
ド層、及びｐ型クラッド層により挟まれた構造を基板上
に有する半導体レーザ素子において、 前記ｎ型クラッド層は、前記活性層よりも前記基板側に
あり、 前記基板と前記活性層との間にはリン化合物は含まれず
、 前記ｐ型クラッド層は、前記活性層から遠い側にあって
、前記ｐ型クラッド層の少なくとも一部はガリウム・イ
ンジウム・リン、又はアルミニウム・ガリウム・インジ
ウム・リンであることを特徴とする、ガリウム・インジ
ウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子。 ２、前記ｐ型クラッド層上にはｎ型ブロック層がパター
ンニングされて電流狭搾構造が形成された屈折率導波形
であることを特徴とする請求項１記載のガリウム・イン
ジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21468390A JPH04159787A (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | ガリウム・インジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21468390A JPH04159787A (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | ガリウム・インジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04159787A true JPH04159787A (ja) | 1992-06-02 |
Family
ID=16659856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21468390A Pending JPH04159787A (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | ガリウム・インジウム・ヒ素活性層半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04159787A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010062400A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子 |
-
1990
- 1990-08-14 JP JP21468390A patent/JPH04159787A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010062400A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体素子 |
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