JPH04255286A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04255286A JPH04255286A JP3036540A JP3654091A JPH04255286A JP H04255286 A JPH04255286 A JP H04255286A JP 3036540 A JP3036540 A JP 3036540A JP 3654091 A JP3654091 A JP 3654091A JP H04255286 A JPH04255286 A JP H04255286A
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Classifications
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、混晶系材料より成る量
子井戸層とこれを挟んでその両側に設けられた障壁層と
で構成された活性層を備える半導体レーザ装置に係り、
特に、その高効率化、短波長化が図れる半導体レーザ装
置の改良に関するものである。
子井戸層とこれを挟んでその両側に設けられた障壁層と
で構成された活性層を備える半導体レーザ装置に係り、
特に、その高効率化、短波長化が図れる半導体レーザ装
置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ装置において多用さ
れている波長帯は純ＧａＡｓを活性層とする８００ｎｍ
台のものが主であった。しかし、この波長帯のレーザ光
は全く目に見えず取扱い難いという欠点があり、かつ、
光ディスクやレーザプリンタ用感光体への光源として適
用された場合、光ディスクの高密度化や感光体（特に有
機感光体）の感光特性に合わせるためその短波長化や可
視化が求められている。
れている波長帯は純ＧａＡｓを活性層とする８００ｎｍ
台のものが主であった。しかし、この波長帯のレーザ光
は全く目に見えず取扱い難いという欠点があり、かつ、
光ディスクやレーザプリンタ用感光体への光源として適
用された場合、光ディスクの高密度化や感光体（特に有
機感光体）の感光特性に合わせるためその短波長化や可
視化が求められている。
【０００３】ところで、半導体レーザ装置の出力光を短
波長化するには発光部（活性層）のバンドギャップを広
げればよく、その方法として次の２つが考えられている
。 その１つは活性層を混晶化（例えば、ＧａＡｓ→ＡｌＧ
ａＡｓ）する方法でこの方法によって７００ｎｍ台のレ
ーザ光が得られ、７８０ｎｍ付近の波長を有する半導体
レーザ装置が製品化されている。もう一方の方法は、活
性層の厚さを量子サイズ効果が現れる程度（約２００Å
）以下に薄くすることにより発光に寄与する２００量子
化準位間のギャップを広げる方法（すなわち量子井戸化
）である。
波長化するには発光部（活性層）のバンドギャップを広
げればよく、その方法として次の２つが考えられている
。 その１つは活性層を混晶化（例えば、ＧａＡｓ→ＡｌＧ
ａＡｓ）する方法でこの方法によって７００ｎｍ台のレ
ーザ光が得られ、７８０ｎｍ付近の波長を有する半導体
レーザ装置が製品化されている。もう一方の方法は、活
性層の厚さを量子サイズ効果が現れる程度（約２００Å
）以下に薄くすることにより発光に寄与する２００量子
化準位間のギャップを広げる方法（すなわち量子井戸化
）である。
【０００４】そして、後者の方法は発光に寄与する電子
を正孔の有効状態密度を増加させレーザ光の高効率化に
も有効であるため盛んに研究が行われている。しかし、
活性層の厚さが薄過ぎると後述する不純物誘起混晶化の
熱処理に対する安定性や信頼性が悪くなるため、実用可
能と目されているのは１００Å程度までである。従って
、充分な短波長化・高効率化を図るためには活性層の混
晶化と量子井戸化の併用が望ましいことになり、従来、
上記活性層を混晶系材料より成る量子井戸層とこれを挟
んでその両側に設けられた障壁層とで構成している。
を正孔の有効状態密度を増加させレーザ光の高効率化に
も有効であるため盛んに研究が行われている。しかし、
活性層の厚さが薄過ぎると後述する不純物誘起混晶化の
熱処理に対する安定性や信頼性が悪くなるため、実用可
能と目されているのは１００Å程度までである。従って
、充分な短波長化・高効率化を図るためには活性層の混
晶化と量子井戸化の併用が望ましいことになり、従来、
上記活性層を混晶系材料より成る量子井戸層とこれを挟
んでその両側に設けられた障壁層とで構成している。
【０００５】一方、半導体レーザ装置の高効率化には活
性層における横方向の電流狭窄と光閉じ込めが必要であ
り、そのための手段として各種の構造が提案され実用化
されている。その中の有力な手段として不純物誘起混晶
化（Ｉｍｐｕｒｉｔｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｉｓｏ
ｒ−ｄｅｒｉｎｇ）を用いた方法が知られている。この
方法はレーザ装置用結晶成長層の表面からＳｉやＺｎ等
の不純物を発光部以外の部位に熱的に拡散させ、その部
位の量子井戸層とその上下の障壁層間で相互拡散を誘起
させてその間の混晶化を行う方法である。そして、この
拡散によってその領域に電流狭窄ができると共にその部
位の量子井戸層のバンドギャップが広がるため屈折率が
小さくなって光閉じ込めも可能となる。
性層における横方向の電流狭窄と光閉じ込めが必要であ
り、そのための手段として各種の構造が提案され実用化
されている。その中の有力な手段として不純物誘起混晶
化（Ｉｍｐｕｒｉｔｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｉｓｏ
ｒ−ｄｅｒｉｎｇ）を用いた方法が知られている。この
方法はレーザ装置用結晶成長層の表面からＳｉやＺｎ等
の不純物を発光部以外の部位に熱的に拡散させ、その部
位の量子井戸層とその上下の障壁層間で相互拡散を誘起
させてその間の混晶化を行う方法である。そして、この
拡散によってその領域に電流狭窄ができると共にその部
位の量子井戸層のバンドギャップが広がるため屈折率が
小さくなって光閉じ込めも可能となる。
【０００６】以下、拡散不純物としてＳｉ元素を用いた
場合を例に挙げて従来の半導体レーザ装置を説明すると
、図５に示すように、まずｎ型のＧａＡｓ基板ａにｎ型
クラッド層ｃ、ｎ型障壁層ｄ、ＧａＡｓの量子井戸層ｅ
、ｐ型障壁層ｄ’、ｐ型クラッド層ｃ’、及び、その酸
化を防止するためのＧａＡｓのｐ型キャップ層ｆを順次
成膜し、次いで、図６に示すようにその表面から発光部
以外の部位にＳｉ元素をその量子井戸層ｅを十分横切る
まで拡散させて量子井戸層ｅと上下の障壁層ｄ、ｄ’間
で混晶化を誘起させる。これによってこの部位の量子井
戸層ｅのバンドギャップが広がるためキャリア（電子、
正孔）がこの部位に注入されなくなり、発光部ｇを限定
して発光効率の向上に寄与すると共にレーザ光の閉じ込
めも行い、半導体レーザ装置の高効率化を可能にしてい
る。尚、図７に示すように上記ｐ型キャップ層ｆ上にｐ
型電極ｈをｎ型ＧａＡｓ基板ａ面にｎ型電極ｂを形成し
て従来の半導体レーザ装置は成るものである。
場合を例に挙げて従来の半導体レーザ装置を説明すると
、図５に示すように、まずｎ型のＧａＡｓ基板ａにｎ型
クラッド層ｃ、ｎ型障壁層ｄ、ＧａＡｓの量子井戸層ｅ
、ｐ型障壁層ｄ’、ｐ型クラッド層ｃ’、及び、その酸
化を防止するためのＧａＡｓのｐ型キャップ層ｆを順次
成膜し、次いで、図６に示すようにその表面から発光部
以外の部位にＳｉ元素をその量子井戸層ｅを十分横切る
まで拡散させて量子井戸層ｅと上下の障壁層ｄ、ｄ’間
で混晶化を誘起させる。これによってこの部位の量子井
戸層ｅのバンドギャップが広がるためキャリア（電子、
正孔）がこの部位に注入されなくなり、発光部ｇを限定
して発光効率の向上に寄与すると共にレーザ光の閉じ込
めも行い、半導体レーザ装置の高効率化を可能にしてい
る。尚、図７に示すように上記ｐ型キャップ層ｆ上にｐ
型電極ｈをｎ型ＧａＡｓ基板ａ面にｎ型電極ｂを形成し
て従来の半導体レーザ装置は成るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ｉ元素の拡散には８５０℃・１０時間といった高温・長
時間の熱処理が必要となるため、短波長化を図るために
Ａｌを混ぜＡｌＧａＡｓとして混晶化させた量子井戸層
ｅを適用した場合、上記熱処理により量子井戸層ｅとそ
の上下の障壁層ｄ、ｄ’間での相互拡散が大幅に加速さ
れ、Ｓｉ元素が拡散されてない部位の発光部ｇにおいて
も量子井戸層ｅとその上下の障壁層ｄ、ｄ’とが混合し
てしまうことがあった。 そして、量子井戸層ｅと障壁層ｄ、ｄ’とが混合してし
まうと、量子井戸層ｅの形状が変化して発光効率が低下
すると共に目標波長より更に短波長側へシフトしてしま
う問題点があった。尚、上記Ｓｉ元素に変えてＺｎ元素
を適用した場合、高温・長時間の熱処理は緩和されるが
、その反面Ｚｎ元素の拡散距離の制御が難しくなるため
その適用は困難であった。
ｉ元素の拡散には８５０℃・１０時間といった高温・長
時間の熱処理が必要となるため、短波長化を図るために
Ａｌを混ぜＡｌＧａＡｓとして混晶化させた量子井戸層
ｅを適用した場合、上記熱処理により量子井戸層ｅとそ
の上下の障壁層ｄ、ｄ’間での相互拡散が大幅に加速さ
れ、Ｓｉ元素が拡散されてない部位の発光部ｇにおいて
も量子井戸層ｅとその上下の障壁層ｄ、ｄ’とが混合し
てしまうことがあった。 そして、量子井戸層ｅと障壁層ｄ、ｄ’とが混合してし
まうと、量子井戸層ｅの形状が変化して発光効率が低下
すると共に目標波長より更に短波長側へシフトしてしま
う問題点があった。尚、上記Ｓｉ元素に変えてＺｎ元素
を適用した場合、高温・長時間の熱処理は緩和されるが
、その反面Ｚｎ元素の拡散距離の制御が難しくなるため
その適用は困難であった。
【０００８】本発明は以上の問題点に着目してなされた
もので、その課題とするところは、目標波長より短波長
側へシフトすることがなく、しかも、高効率化、短波長
化が図れる半導体レーザ装置を提供することにある。
もので、その課題とするところは、目標波長より短波長
側へシフトすることがなく、しかも、高効率化、短波長
化が図れる半導体レーザ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、混晶
系材料より成る量子井戸層とこれを挟んでその両側に設
けられた障壁層とで構成された活性層を備える半導体レ
ーザ装置を前提とし、上記活性層の一部にＧｅ元素を熱
拡散させその部位の量子井戸層と障壁層とをＧｅ元素を
介し混晶化させて屈折率の低い非発光領域にする一方、
Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層と障壁層と
を発光領域である屈折率導波路にすることを特徴とする
ものである。
系材料より成る量子井戸層とこれを挟んでその両側に設
けられた障壁層とで構成された活性層を備える半導体レ
ーザ装置を前提とし、上記活性層の一部にＧｅ元素を熱
拡散させその部位の量子井戸層と障壁層とをＧｅ元素を
介し混晶化させて屈折率の低い非発光領域にする一方、
Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層と障壁層と
を発光領域である屈折率導波路にすることを特徴とする
ものである。
【００１０】このような技術的手段において、上記量子
井戸層とは量子サイズ効果（すなわち、電子・正孔のド
・ブロイ波長より小さい幅を持つ伝導帯端や価電子帯端
によって形成されたポテンシャルの井戸に電子・正孔が
閉じ込められることにより生ずる出力光の短波長化や高
効率化が図れる効果）が現れる程度（約１００Å）以下
に成膜された薄膜層を意味し、例えば、ＡｌＧａＡｓ、
ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等の混晶系材料で構成され
た薄膜層がこれに該当する。
井戸層とは量子サイズ効果（すなわち、電子・正孔のド
・ブロイ波長より小さい幅を持つ伝導帯端や価電子帯端
によって形成されたポテンシャルの井戸に電子・正孔が
閉じ込められることにより生ずる出力光の短波長化や高
効率化が図れる効果）が現れる程度（約１００Å）以下
に成膜された薄膜層を意味し、例えば、ＡｌＧａＡｓ、
ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等の混晶系材料で構成され
た薄膜層がこれに該当する。
【００１１】尚、この技術的手段は単一の発光点を有す
る半導体レーザ装置に適用できる以外に複数の発光点を
有する半導体レーザ装置にも当然のことながら適用可能
である。
る半導体レーザ装置に適用できる以外に複数の発光点を
有する半導体レーザ装置にも当然のことながら適用可能
である。
【００１２】
【作用】この様な技術的手段によれば、高温・長時間の
熱処理を必要とするＳｉ元素や拡散距離の制御が困難な
Ｚｎ元素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理
条件が緩いＧｅ元素を拡散不純物として適用し、活性層
の一部に上記Ｇｅ元素を熱拡散させその部位の量子井戸
層と障壁層とをＧｅ元素を介し混晶化させて屈折率の低
い非発光領域にする一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部
位の量子井戸層と障壁層とを発光領域である屈折率導波
路としているため、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量
子井戸層とその上下の障壁層との熱処理時における混合
を防止することが可能となる。
熱処理を必要とするＳｉ元素や拡散距離の制御が困難な
Ｚｎ元素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理
条件が緩いＧｅ元素を拡散不純物として適用し、活性層
の一部に上記Ｇｅ元素を熱拡散させその部位の量子井戸
層と障壁層とをＧｅ元素を介し混晶化させて屈折率の低
い非発光領域にする一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部
位の量子井戸層と障壁層とを発光領域である屈折率導波
路としているため、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量
子井戸層とその上下の障壁層との熱処理時における混合
を防止することが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】◎第一実施例
この実施例に係る半導体レーザ装置は、図１に示すよう
に裏面側にｎ側電極１１を備えるｎ型ＧａＡｓ基板１と
、この基板１上に厚さ０．２μｍでｎ型Ａｌ０．３Ｇａ
０．７Ａｓ組成のバッファ層（図示せず）を介し積層さ
れた厚さ１μｍでｎ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成の
クラッド層２１と、このクラッド層２１上に積層され活
性層５の一部を形成し厚さ２０００Åでバンドギャップ
が大きいＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３１と
、この上に積層され活性層５の一部を形成する厚さ１０
０ÅでＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ組成の量子井戸層４と
、この量子井戸層４上に積層され活性層５の一部を形成
し厚さ２０００Åでバンドギャップが大きいＡｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３２と、この障壁層３２上
に積層された厚さ１μｍでｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａ
ｓ組成のクラッド層２２と、このクラッド層２２上に積
層されＡｌ組成比が高いクラッド層２２の酸化を防止す
ると共にオーミック接合をとるためのｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層６と、このキャップ層６上に設けられたｐ側電極
１２とでその主要部が構成されており、かつ、上記ｎ型
クラッド層２１、障壁層３１、量子井戸層４、障壁層３
２、ｐ型クラッド層２２、及び、キャップ層６の両側に
は８３０℃、３時間の条件でＧｅ元素が熱拡散されこの
Ｇｅ元素を介し混晶化されて非発光領域７を形成してい
る一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層４
と障壁層３１、３２とで発光領域８である屈折率導波路
を形成して成るものである。
に裏面側にｎ側電極１１を備えるｎ型ＧａＡｓ基板１と
、この基板１上に厚さ０．２μｍでｎ型Ａｌ０．３Ｇａ
０．７Ａｓ組成のバッファ層（図示せず）を介し積層さ
れた厚さ１μｍでｎ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成の
クラッド層２１と、このクラッド層２１上に積層され活
性層５の一部を形成し厚さ２０００Åでバンドギャップ
が大きいＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３１と
、この上に積層され活性層５の一部を形成する厚さ１０
０ÅでＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ組成の量子井戸層４と
、この量子井戸層４上に積層され活性層５の一部を形成
し厚さ２０００Åでバンドギャップが大きいＡｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３２と、この障壁層３２上
に積層された厚さ１μｍでｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａ
ｓ組成のクラッド層２２と、このクラッド層２２上に積
層されＡｌ組成比が高いクラッド層２２の酸化を防止す
ると共にオーミック接合をとるためのｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層６と、このキャップ層６上に設けられたｐ側電極
１２とでその主要部が構成されており、かつ、上記ｎ型
クラッド層２１、障壁層３１、量子井戸層４、障壁層３
２、ｐ型クラッド層２２、及び、キャップ層６の両側に
は８３０℃、３時間の条件でＧｅ元素が熱拡散されこの
Ｇｅ元素を介し混晶化されて非発光領域７を形成してい
る一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層４
と障壁層３１、３２とで発光領域８である屈折率導波路
を形成して成るものである。
【００１５】ここで、上記活性層５の一部を構成する量
子井戸層４には電子・正孔が縦方向に閉じ込められ、発
光再結合が起こり易い。また、上記活性層５は一対のク
ラッド層２１、２２により挟まれ、縦方向の光の閉じ込
め効果を有している。
子井戸層４には電子・正孔が縦方向に閉じ込められ、発
光再結合が起こり易い。また、上記活性層５は一対のク
ラッド層２１、２２により挟まれ、縦方向の光の閉じ込
め効果を有している。
【００１６】一方、Ｇｅ元素が熱拡散された領域は混晶
化された領域で、かつ、Ａｌ組成比が高いためバンドギ
ャップエネルギーは量子井戸層４のそれより大きい。従
って、この領域では、電流が流れ始める“Ｔｕｒｎ
Ｏｎ Ｖｏｌｔａｇｅ”が高いため、横方向の電流狭
窄効果を有している）。また、この領域の屈折率は、量
子井戸層４や障壁層３１、３２より小さいため光の閉じ
込め効果を有しており、光導波路の役割も果たしている
。
化された領域で、かつ、Ａｌ組成比が高いためバンドギ
ャップエネルギーは量子井戸層４のそれより大きい。従
って、この領域では、電流が流れ始める“Ｔｕｒｎ
Ｏｎ Ｖｏｌｔａｇｅ”が高いため、横方向の電流狭
窄効果を有している）。また、この領域の屈折率は、量
子井戸層４や障壁層３１、３２より小さいため光の閉じ
込め効果を有しており、光導波路の役割も果たしている
。
【００１７】従って、これ等電流狭窄と光閉じ込め効果
により実施例に係る半導体レーザ装置はその発光効率が
高く、消費電力の低減と活性層５での発熱量の減少が図
れる利点を有している。
により実施例に係る半導体レーザ装置はその発光効率が
高く、消費電力の低減と活性層５での発熱量の減少が図
れる利点を有している。
【００１８】しかも、高温・長時間の熱処理を必要とす
るＳｉ元素や拡散距離の制御が困難なＺｎ元素に変えて
拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩いＧｅ元
素を拡散不純物として適用しており、Ｇｅ元素が拡散さ
れてない部位の量子井戸層４とその上下の障壁層３１、
３２との熱処理時における混合を防止することが可能と
なるため、その波長帯が目標波長より短波長側へシフト
することもない利点を有している。
るＳｉ元素や拡散距離の制御が困難なＺｎ元素に変えて
拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩いＧｅ元
素を拡散不純物として適用しており、Ｇｅ元素が拡散さ
れてない部位の量子井戸層４とその上下の障壁層３１、
３２との熱処理時における混合を防止することが可能と
なるため、その波長帯が目標波長より短波長側へシフト
することもない利点を有している。
【００１９】『半導体レーザ装置の製造工程』次に、こ
の実施例に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する
と、まず、図２に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板１上にＭ
ＯＣＶＤ（有機金属気相堆積）法によりｎ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成のバッファ層（図示せず）を積層し
てその結晶性を良くした後、同様の方法にてｎ型Ａｌ０
．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２１、Ａｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３１、Ａｌ０．１Ｇａ０．
９Ａｓ組成の量子井戸層４、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ
組成の障壁層３２、ｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成
のクラッド層２２、及び、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６と
を順次積層し、かつ、スパッタリング法にて上記ｐ型キ
ャップ層６上に厚さ１０００ÅのＳｉ３Ｎ４（図示せず
）を一様に成膜する。
の実施例に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する
と、まず、図２に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板１上にＭ
ＯＣＶＤ（有機金属気相堆積）法によりｎ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成のバッファ層（図示せず）を積層し
てその結晶性を良くした後、同様の方法にてｎ型Ａｌ０
．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２１、Ａｌ０．３
Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁層３１、Ａｌ０．１Ｇａ０．
９Ａｓ組成の量子井戸層４、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ
組成の障壁層３２、ｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成
のクラッド層２２、及び、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６と
を順次積層し、かつ、スパッタリング法にて上記ｐ型キ
ャップ層６上に厚さ１０００ÅのＳｉ３Ｎ４（図示せず
）を一様に成膜する。
【００２０】次いで、フォトリゾグラフィー／ドライエ
ッチング処理を施しＳｉ３Ｎ４をパターニングした後、
これをマスクにしＧｅ元素を図３のように熱拡散させて
発光領域８以外の領域の不純物誘起混晶化を行い非発光
領域７を形成する。
ッチング処理を施しＳｉ３Ｎ４をパターニングした後、
これをマスクにしＧｅ元素を図３のように熱拡散させて
発光領域８以外の領域の不純物誘起混晶化を行い非発光
領域７を形成する。
【００２１】尚、この熱拡散・混晶化処理は、各層が積
層された装置前駆体と、Ｇｅ、及びこのＧｅ元素の熱拡
散を助長するＡｓとを石英管中に真空封入し、８３０℃
、３時間の加熱条件により行った。
層された装置前駆体と、Ｇｅ、及びこのＧｅ元素の熱拡
散を助長するＡｓとを石英管中に真空封入し、８３０℃
、３時間の加熱条件により行った。
【００２２】そして、上記マスクを除去し、かつ、キャ
ップ層６表面から再度Ｚｎを拡散させ、上記Ｇｅ元素の
拡散によりｎ型となった表面領域をｐ型に変えた後、ｐ
型電極を形成する。最後にｎ型電極１１をｎ型ＧａＡｓ
基板１側に形成して図１に示す半導体レーザ装置を求め
た。
ップ層６表面から再度Ｚｎを拡散させ、上記Ｇｅ元素の
拡散によりｎ型となった表面領域をｐ型に変えた後、ｐ
型電極を形成する。最後にｎ型電極１１をｎ型ＧａＡｓ
基板１側に形成して図１に示す半導体レーザ装置を求め
た。
【００２３】尚、上記Ｚｎ元素の拡散処理は、Ｇｅを拡
散させた上記装置前駆体と、Ｚｎ、及びこのＺｎの融点
をＺｎ−Ｇａ合金にして下げるＧａとを炭素製ボックス
内に入れ、水素雰囲気下で６００℃、２０分間保持する
ことにより行った。
散させた上記装置前駆体と、Ｚｎ、及びこのＺｎの融点
をＺｎ−Ｇａ合金にして下げるＧａとを炭素製ボックス
内に入れ、水素雰囲気下で６００℃、２０分間保持する
ことにより行った。
【００２４】◎第二実施例
この実施例に係る半導体レーザ装置は、発光領域を２つ
備えている点を除き第一実施例に係る半導体レーザ装置
と略同一である。
備えている点を除き第一実施例に係る半導体レーザ装置
と略同一である。
【００２５】すなわち、この実施例に係る半導体レーザ
装置は、図４に示すように裏面側にｎ側共通電極１１を
備えるｎ型ＧａＡｓ基板１と、この基板１上に厚さ０．
２μｍでｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成のバッファ
層（図示せず）を介し積層された厚さ１μｍでｎ型Ａｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２１と、このク
ラッド層２１上に積層され活性層５の一部を形成し厚さ
２０００Åでバンドギャップが大きいＡｌ０．３Ｇａ０
．７Ａｓ組成の障壁層３１と、この上に積層され活性層
５の一部を形成する厚さ１００ÅでＡｌ０．１Ｇａ０．
９Ａｓ組成の量子井戸層４と、この量子井戸層４上に積
層され活性層５の一部を形成し厚さ２０００Åでバンド
ギャップが大きいＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁
層３２と、この障壁層３２上に積層された厚さ１μｍで
ｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２２と
、このクラッド層２２上に積層されＡｌ組成比が高いク
ラッド層２２の酸化を防止すると共にオーミック接合を
とるためのｐ型ＧａＡｓキャップ層６と、このキャップ
層６上に設けられたｐ側個別電極１２、１３とでその主
要部が構成されており、かつ、上記ｎ型クラッド層２１
、障壁層３１、量子井戸層４、障壁層３２、ｐ型クラッ
ド層２２、及び、キャップ層６の両側並びに中央には８
３０℃、３時間の条件でＧｅ元素が熱拡散されこのＧｅ
元素を介し混晶化されて３つの非発光領域７、７、７を
形成している一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量
子井戸層４と障壁層３１、３２とで２つの発光領域８、
８である屈折率導波路を形成して成るものである。
装置は、図４に示すように裏面側にｎ側共通電極１１を
備えるｎ型ＧａＡｓ基板１と、この基板１上に厚さ０．
２μｍでｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成のバッファ
層（図示せず）を介し積層された厚さ１μｍでｎ型Ａｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２１と、このク
ラッド層２１上に積層され活性層５の一部を形成し厚さ
２０００Åでバンドギャップが大きいＡｌ０．３Ｇａ０
．７Ａｓ組成の障壁層３１と、この上に積層され活性層
５の一部を形成する厚さ１００ÅでＡｌ０．１Ｇａ０．
９Ａｓ組成の量子井戸層４と、この量子井戸層４上に積
層され活性層５の一部を形成し厚さ２０００Åでバンド
ギャップが大きいＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ組成の障壁
層３２と、この障壁層３２上に積層された厚さ１μｍで
ｐ型Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ組成のクラッド層２２と
、このクラッド層２２上に積層されＡｌ組成比が高いク
ラッド層２２の酸化を防止すると共にオーミック接合を
とるためのｐ型ＧａＡｓキャップ層６と、このキャップ
層６上に設けられたｐ側個別電極１２、１３とでその主
要部が構成されており、かつ、上記ｎ型クラッド層２１
、障壁層３１、量子井戸層４、障壁層３２、ｐ型クラッ
ド層２２、及び、キャップ層６の両側並びに中央には８
３０℃、３時間の条件でＧｅ元素が熱拡散されこのＧｅ
元素を介し混晶化されて３つの非発光領域７、７、７を
形成している一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量
子井戸層４と障壁層３１、３２とで２つの発光領域８、
８である屈折率導波路を形成して成るものである。
【００２６】尚、２つの上記発光領域８、８間の間隔は
中心間距離で１０μｍである。
中心間距離で１０μｍである。
【００２７】そして、この実施例に係る半導体レーザ装
置においても電流狭窄と光閉じ込め効果により第一実施
例と同様にその発光効率が高く、消費電力の低減と活性
層５での発熱量の減少が図れ、かつ、発熱量の減少に伴
ってマルチビーム光間の熱的クロストークが減少する利
点を有している。
置においても電流狭窄と光閉じ込め効果により第一実施
例と同様にその発光効率が高く、消費電力の低減と活性
層５での発熱量の減少が図れ、かつ、発熱量の減少に伴
ってマルチビーム光間の熱的クロストークが減少する利
点を有している。
【００２８】しかも、拡散不純物として熱処理条件が緩
いＧｅ元素を適用しており、Ｇｅ元素が拡散されてない
部位の量子井戸層４とその上下の障壁層３１、３２との
熱処理時における混合を防止することが可能となるため
、その波長帯が目標波長より短波長側へシフトすること
もない利点を有している。
いＧｅ元素を適用しており、Ｇｅ元素が拡散されてない
部位の量子井戸層４とその上下の障壁層３１、３２との
熱処理時における混合を防止することが可能となるため
、その波長帯が目標波長より短波長側へシフトすること
もない利点を有している。
【００２９】尚、第一実施例と第二実施例においては共
に量子井戸層としてＡｌＧａＡｓの混晶系材料が適用さ
れているが、これに変えてＧａＩｎＰの混晶系材料を用
い波長６００ｎｍ台の半導体レーザ装置に適用してもよ
く、また、これにＡｌを加えてＡｌＧａＩｎＰとし更に
短波長化した半導体レーザ装置に適用しても当然のこと
ながらよい。
に量子井戸層としてＡｌＧａＡｓの混晶系材料が適用さ
れているが、これに変えてＧａＩｎＰの混晶系材料を用
い波長６００ｎｍ台の半導体レーザ装置に適用してもよ
く、また、これにＡｌを加えてＡｌＧａＩｎＰとし更に
短波長化した半導体レーザ装置に適用しても当然のこと
ながらよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、高温・長時間の熱処理
を必要とするＳｉ元素や拡散距離の制御が困難なＺｎ元
素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が
緩いＧｅ元素を拡散不純物として適用しているため、Ｇ
ｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層とその上下の
障壁層との熱処理時における混合を防止することが可能
となる。 従って、本発明による半導体レーザ装置はその発光効率
が高く、しかも、その波長帯が目標波長より短波長側へ
シフトしない効果を有している。
を必要とするＳｉ元素や拡散距離の制御が困難なＺｎ元
素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が
緩いＧｅ元素を拡散不純物として適用しているため、Ｇ
ｅ元素が拡散されてない部位の量子井戸層とその上下の
障壁層との熱処理時における混合を防止することが可能
となる。 従って、本発明による半導体レーザ装置はその発光効率
が高く、しかも、その波長帯が目標波長より短波長側へ
シフトしない効果を有している。
【図１】第一実施例に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】第一実施例に係る半導体レーザ装置の製造途上
の断面図である。
の断面図である。
【図３】第一実施例に係る半導体レーザ装置の製造途上
の断面図である。
の断面図である。
【図４】第二実施例に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の半導体レーザ装置の製造途上の断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の半導体レーザ装置の製造途上の断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の半導体レーザ装置の断面図である。
４ 量子井戸層
５ 活性層
７ 非発光領域
８ 発光領域
３１ 障壁層
３２ 障壁層
Claims (1)
- 【請求項１】 混晶系材料より成る量子井戸層とこれ
を挟んでその両側に設けられた障壁層とで構成された活
性層を備える半導体レーザ装置において、上記活性層の
一部にＧｅ元素を熱拡散させその部位の量子井戸層と障
壁層とをＧｅ元素を介し混晶化させて屈折率の低い非発
光領域にする一方、Ｇｅ元素が拡散されてない部位の量
子井戸層と障壁層とを発光領域である屈折率導波路にす
ることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036540A JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
| US07/832,053 US5253265A (en) | 1991-02-07 | 1992-02-06 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036540A JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255286A true JPH04255286A (ja) | 1992-09-10 |
| JPH0770782B2 JPH0770782B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12472616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036540A Expired - Lifetime JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5253265A (ja) |
| JP (1) | JPH0770782B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5383213A (en) * | 1992-05-08 | 1995-01-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor device with current confinement structure |
| FR2695761B1 (fr) * | 1992-09-11 | 1994-12-30 | Slimane Loualiche | Procédé de fabrication de dispositifs électro-optiques à ruban, notamment de lasers, et dispositifs ainsi obtenus. |
| JPH07235733A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-09-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH0878776A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP3369101B2 (ja) * | 1998-03-11 | 2003-01-20 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザ記録装置 |
| JP2002141604A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-05-17 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| JP2005175295A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体光素子及び光モジュール |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4727556A (en) * | 1985-12-30 | 1988-02-23 | Xerox Corporation | Semiconductor lasers fabricated from impurity induced disordering |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3036540A patent/JPH0770782B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-06 US US07/832,053 patent/US5253265A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5253265A (en) | 1993-10-12 |
| JPH0770782B2 (ja) | 1995-07-31 |
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