JPH0435080A - 埋め込み型半導体レーザ - Google Patents
埋め込み型半導体レーザInfo
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- JPH0435080A JPH0435080A JP14223390A JP14223390A JPH0435080A JP H0435080 A JPH0435080 A JP H0435080A JP 14223390 A JP14223390 A JP 14223390A JP 14223390 A JP14223390 A JP 14223390A JP H0435080 A JPH0435080 A JP H0435080A
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- Japan
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- lattice
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Links
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Landscapes
- 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、可視光半導体レーザに関し、特に横モード制
御の埋め込み型半導体レーザに関する。
御の埋め込み型半導体レーザに関する。
（従来の技術）
ＧａＡｓ基板に格子整合したＡ、ＱＧａＩｎＰ系半導体
レーザは、波長５８０〜６９０ ｎ１１の可視光域で発
振するものであり、その重要性は近年特に増している。
レーザは、波長５８０〜６９０ ｎ１１の可視光域で発
振するものであり、その重要性は近年特に増している。
第３図に示したレーザ構造の模式図を用いて、従来技術
について説明する。ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、Ｈ（
Ａ、Ｉｌ Ｏ，６Ｇａｏ、＋ ）６．５ Ｉ ｎ６，５
Ｐクラッド層１０２、アンドープ（ＡＪＩ Ｏ，Ｉ７
Ｇ ａｏ、ａｉ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、５ Ｐ活性層
２０３、ｐ （Ａ、Ｉｌ Ｏ，６Ｇａｏ、４） （＋
、９１ ｎ、ｏ、ｓＰクラッド層１０４、ｐ −Ｇ ａ
Ａ ｓ層１０５からなるメサストライプの外側が鉄ド
ープ絶縁性Ｇａ。、ｒ Ｉ ｎｏ、ｉ Ｐ２Ｏ３により
埋め込まれた埋め込み型を有している。埋め込み層２０
８は活性層１０３よりもバンドギャップエネルギー（Ｅ
ｇ）か十分大きく、また、高抵抗であるので、埋め込み
層２０８には注入キャリアや光の閉じ込め効果がある。
について説明する。ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、Ｈ（
Ａ、Ｉｌ Ｏ，６Ｇａｏ、＋ ）６．５ Ｉ ｎ６，５
Ｐクラッド層１０２、アンドープ（ＡＪＩ Ｏ，Ｉ７
Ｇ ａｏ、ａｉ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、５ Ｐ活性層
２０３、ｐ （Ａ、Ｉｌ Ｏ，６Ｇａｏ、４） （＋
、９１ ｎ、ｏ、ｓＰクラッド層１０４、ｐ −Ｇ ａ
Ａ ｓ層１０５からなるメサストライプの外側が鉄ド
ープ絶縁性Ｇａ。、ｒ Ｉ ｎｏ、ｉ Ｐ２Ｏ３により
埋め込まれた埋め込み型を有している。埋め込み層２０
８は活性層１０３よりもバンドギャップエネルギー（Ｅ
ｇ）か十分大きく、また、高抵抗であるので、埋め込み
層２０８には注入キャリアや光の閉じ込め効果がある。
また、Ａ、０を含む４元混晶Ａ、ＱＧａＴｎＰで埋め込
んだ場合と比べ、第３図の埋め込み層２０８は３元であ
るから、第３図の層構造では熱抵抗が低減されるし、ま
たＡｊを含まないからＡｆＪに基づく素子劣化を避ける
ことができる（特願昭６１−１９８３２号）。
んだ場合と比べ、第３図の埋め込み層２０８は３元であ
るから、第３図の層構造では熱抵抗が低減されるし、ま
たＡｊを含まないからＡｆＪに基づく素子劣化を避ける
ことができる（特願昭６１−１９８３２号）。
（発明が解決しようとする課題）
上に述べた従来の半導体レーザでは、埋め込み層２０８
か基板１．０１と格子整合していないから、埋め込み界
面に格子欠陥などの欠陥を導入しやすく、この欠陥は半
導体レーザの素子特性および素子信頼性を損なうもので
あった。また、活性層と埋め込み層とのエネルギーギャ
ップ差が大きいと、それに件って、屈折率差も大きくな
りストライプ幅が３〜１０μｍ程度と広い場合高次横モ
ードがたち易い。このことを防ぐべく屈折率差を小さく
するために活性層と埋め込み層の組成差を小さくしよう
とすると、製作上組成制御の困難が生ずる。
か基板１．０１と格子整合していないから、埋め込み界
面に格子欠陥などの欠陥を導入しやすく、この欠陥は半
導体レーザの素子特性および素子信頼性を損なうもので
あった。また、活性層と埋め込み層とのエネルギーギャ
ップ差が大きいと、それに件って、屈折率差も大きくな
りストライプ幅が３〜１０μｍ程度と広い場合高次横モ
ードがたち易い。このことを防ぐべく屈折率差を小さく
するために活性層と埋め込み層の組成差を小さくしよう
とすると、製作上組成制御の困難が生ずる。
本発明の目的は、埋め込みへテロ構造が本来もつ機能を
損わずに、従来の半導体レーザと同様に熱抵抗を低減き
゛、Ａｊに基づく劣化を回避できるとともに、埋め込み
界面に欠陥がなく、素子特性および信頼性に優れた半導
体レーザの提供にある。
損わずに、従来の半導体レーザと同様に熱抵抗を低減き
゛、Ａｊに基づく劣化を回避できるとともに、埋め込み
界面に欠陥がなく、素子特性および信頼性に優れた半導
体レーザの提供にある。
また、本発明は活性層と埋め込み層の相対屈折率差を１
０−２〜１０づの小さな値に制御性よく設定でき、基本
横モードの維持が容易な半導体レーザの提供をも目的と
する。
０−２〜１０づの小さな値に制御性よく設定でき、基本
横モードの維持が容易な半導体レーザの提供をも目的と
する。
（課題を解決するための手段）
上に述べた従来の技術に残された課題を解決するために
本発明が提供する手段は、（００１）面若しくは（００
１）面に等価な面、または（００１，）面から１０°以
内の角度だけ傾いた面若しくは該傾いた面に等価な面を
主面としたＧａＡｓ基板にほぼ格子整合するＧａＩｎＰ
を活性層とし、この活性層よりもエネルギーギャップの
大きなＡｌＧａＩｎＰ又はＡＪＴｎＰをクラッド層とす
るダブルヘテロ構造が前記ＧａＡｓ基板の主面上にスト
ライプ状に形成されており、前記ダブルヘテロ構造を含
むストライプ状のメサ側面に接して、前記ＧａＡｓ基板
とほぼ格子整合し、不純物濃度が１×１０１７（２）−
３以上である高抵抗Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ層か形成されて
いることを特徴とする埋め込み型半導体レーザである。
本発明が提供する手段は、（００１）面若しくは（００
１）面に等価な面、または（００１，）面から１０°以
内の角度だけ傾いた面若しくは該傾いた面に等価な面を
主面としたＧａＡｓ基板にほぼ格子整合するＧａＩｎＰ
を活性層とし、この活性層よりもエネルギーギャップの
大きなＡｌＧａＩｎＰ又はＡＪＴｎＰをクラッド層とす
るダブルヘテロ構造が前記ＧａＡｓ基板の主面上にスト
ライプ状に形成されており、前記ダブルヘテロ構造を含
むストライプ状のメサ側面に接して、前記ＧａＡｓ基板
とほぼ格子整合し、不純物濃度が１×１０１７（２）−
３以上である高抵抗Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ層か形成されて
いることを特徴とする埋め込み型半導体レーザである。
（作用）
Ｇ ａ Ｔ ｎ Ｐは１組成が一定であっても、成長条
件により異なるＥｇ値をもつ（第２図）。このようにＧ
ａＩｎＰのＥｇ値が成長条件により異なるのは、成長温
度、成長時のＶ族原料に対する■族原料の比、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比などの成長条件に依存して混晶中結晶の原子配列状
態が異なることによる。つまり、■族原子（Ｇａ、Ｉｎ
）か副格子上でランダムに配列している場合と、■族原
子が副格子上（１１，１）面或いは（１１１）面（等価
な面を含む）でＧａ面とＩｎ面か交互に並ぶ超格子配列
をもつ場合とでＥｇが異なる。ランダム状態で最大のＥ
ｇをもち、規則性をもつ超格子配列状態で、ランダムよ
りも約９０１＋ｌｅＶ迄Ｅｇが小さくなる。
件により異なるＥｇ値をもつ（第２図）。このようにＧ
ａＩｎＰのＥｇ値が成長条件により異なるのは、成長温
度、成長時のＶ族原料に対する■族原料の比、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比などの成長条件に依存して混晶中結晶の原子配列状
態が異なることによる。つまり、■族原子（Ｇａ、Ｉｎ
）か副格子上でランダムに配列している場合と、■族原
子が副格子上（１１，１）面或いは（１１１）面（等価
な面を含む）でＧａ面とＩｎ面か交互に並ぶ超格子配列
をもつ場合とでＥｇが異なる。ランダム状態で最大のＥ
ｇをもち、規則性をもつ超格子配列状態で、ランダムよ
りも約９０１＋ｌｅＶ迄Ｅｇが小さくなる。
この超格子配列状態は、炭素、鉄などの不純物をｌＸｌ
０”’（１）１以上の濃度にドーピングした場合、ラン
ダム化され、Ｅｇ値は最高値になる（第２図）。
０”’（１）１以上の濃度にドーピングした場合、ラン
ダム化され、Ｅｇ値は最高値になる（第２図）。
そこで、アンド−１でＧａＡｓ基板に格子整合する様に
成長され、ＧａＩｎＰと同一の組成であって、不純物濃
度か１×１０１７ＣＩ１１−３以上である高抵抗の結晶
でもって、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造をもつメサストラ
イプ側面を埋め込むことにより、ＤＨ活性層のＥｇより
も最高９０ ｍｅｖまで高いＥｇの層でＤＨ活性層を埋
め込んだ構造を得ることができる。本発明の構造では、
埋め込み層がＧａＡｓ基板と格子整合しており、しがも
ＡｆＪを含まない層であるから、埋込み界面等から欠陥
が導入されることがなく、レーザ素子特性および信頼性
の劣化を低減できた。
成長され、ＧａＩｎＰと同一の組成であって、不純物濃
度か１×１０１７ＣＩ１１−３以上である高抵抗の結晶
でもって、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造をもつメサストラ
イプ側面を埋め込むことにより、ＤＨ活性層のＥｇより
も最高９０ ｍｅｖまで高いＥｇの層でＤＨ活性層を埋
め込んだ構造を得ることができる。本発明の構造では、
埋め込み層がＧａＡｓ基板と格子整合しており、しがも
ＡｆＪを含まない層であるから、埋込み界面等から欠陥
が導入されることがなく、レーザ素子特性および信頼性
の劣化を低減できた。
（実施例）
以下、第１図に示した実施例により、本発明を説明する
。
。
第１図は、実施例を共振器端面側から見た側面図である
。ストライプは紙面に垂直な方向に伸びている。この実
施例の製作においては、まずｎＧａＡｓＭ板１０１上に
ｎ−（Ａ、Ｑ。
。ストライプは紙面に垂直な方向に伸びている。この実
施例の製作においては、まずｎＧａＡｓＭ板１０１上に
ｎ−（Ａ、Ｑ。
Ｇａｏ、＋ ） ｏ、ｓ Ｔ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層
１０２、アンドープ（ＡｆＪｏ、＋ｔＧａｏ、ａｉ）
ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、Ｐ活性層１０３、Ｐ （Ａ、ＯＯ
，６Ｇ ａｏ、４ ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層
１０４、ｐ−ＧａＡｓ層１０５を順次にエビタクシャル
成長する。成長は。
１０２、アンドープ（ＡｆＪｏ、＋ｔＧａｏ、ａｉ）
ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、Ｐ活性層１０３、Ｐ （Ａ、ＯＯ
，６Ｇ ａｏ、４ ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層
１０４、ｐ−ＧａＡｓ層１０５を順次にエビタクシャル
成長する。成長は。
ここでは量産性、再現性に優れたＭＯＣＶＤ法によった
。エビタクシャル層表面にＳＬ、２を付着させ、フォト
リングラフィ法により、ストライプ状にＳｉｎ、を残ず
。ＧａＡｓ層に対しては硫酸／過酸化水素水／水の混液
をエツチング液として、ＡＪＧａＴｎＰ層に対しては稀
塩酸をエツチング液として、ＳｉＯ□で被われていない
部分のエビタクシャル層をエツチングで除去し、メサ状
のストライプを形成する。続いて再びＭＯＣＶＤ法によ
り、不純物濃度１×１０１８ＣＩＩ１３鉄ドープのＧａ
ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ １０８を成長させる。第２
図から、Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐのエネルギーギ
ャップＥｇは１．９１ｅＶであり、活性層のアンドープ
Ｇａｏ、ｓ ｉ ｎｏ、ｓ Ｐの１．８３ｅＶと較べ
て０．０９ｅＶ大きいので、閉じ込めには十分な大きさ
のＥｇＯ差である。このとき、ＳｉＯ□の表面には、Ｇ
ａ ａ、 ５Ｉｎｏ、ｓＰは成長ぜず、ＳｉＯ□のな
い部分に鉄ドープ絶縁性Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ
１０８が成長してメサ状ストライプが埋め込まれて埋
め込みへテロ構造が形成される。この後ＳｉＯ□を沸酸
により除去し、Ｔ ｉ ／ Ｐ ｔ ／ Ａ ｕのｐ電
極１０６およびＡ ｕ ／ Ｇ ｅのｎ電極１０７を形
成して、素子とする。
。エビタクシャル層表面にＳＬ、２を付着させ、フォト
リングラフィ法により、ストライプ状にＳｉｎ、を残ず
。ＧａＡｓ層に対しては硫酸／過酸化水素水／水の混液
をエツチング液として、ＡＪＧａＴｎＰ層に対しては稀
塩酸をエツチング液として、ＳｉＯ□で被われていない
部分のエビタクシャル層をエツチングで除去し、メサ状
のストライプを形成する。続いて再びＭＯＣＶＤ法によ
り、不純物濃度１×１０１８ＣＩＩ１３鉄ドープのＧａ
ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ １０８を成長させる。第２
図から、Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐのエネルギーギ
ャップＥｇは１．９１ｅＶであり、活性層のアンドープ
Ｇａｏ、ｓ ｉ ｎｏ、ｓ Ｐの１．８３ｅＶと較べ
て０．０９ｅＶ大きいので、閉じ込めには十分な大きさ
のＥｇＯ差である。このとき、ＳｉＯ□の表面には、Ｇ
ａ ａ、 ５Ｉｎｏ、ｓＰは成長ぜず、ＳｉＯ□のな
い部分に鉄ドープ絶縁性Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ
１０８が成長してメサ状ストライプが埋め込まれて埋
め込みへテロ構造が形成される。この後ＳｉＯ□を沸酸
により除去し、Ｔ ｉ ／ Ｐ ｔ ／ Ａ ｕのｐ電
極１０６およびＡ ｕ ／ Ｇ ｅのｎ電極１０７を形
成して、素子とする。
本実施例は、ＧａＡｓ基板との格子不整合度の大きいＧ
ａｏ、７Ｉ ｎｏ、ｉ Ｐで埋め込んだ半導体レーザあ
るいはＡ、０を含んだ半導体層で埋め込んだ半導体レー
ザと比較すると素子特性および信頼性において優れてい
る。
ａｏ、７Ｉ ｎｏ、ｉ Ｐで埋め込んだ半導体レーザあ
るいはＡ、０を含んだ半導体層で埋め込んだ半導体レー
ザと比較すると素子特性および信頼性において優れてい
る。
なお、本実施例は、絶縁層で埋め込んだが、Ｐｎ反転層
で埋め込んでも同様の効果が得られる。
で埋め込んでも同様の効果が得られる。
また、メサストライプ側面にＩ Ｘ １０ ｌ７ａｎ−
’以上の不純物濃度をもつ高抵抗層を接触させ、その後
にさらにＥｇの高いＡ、０ＧａＩｎＰ層で埋め込んでも
同様の効果が得られる。
’以上の不純物濃度をもつ高抵抗層を接触させ、その後
にさらにＥｇの高いＡ、０ＧａＩｎＰ層で埋め込んでも
同様の効果が得られる。
（発明の効果）
このように本発明の構成をとることにより、素子劣化を
免かれ、ひいては素子特性および信頼性を従来の半導体
レーザに較べて著しく改善させることができた。
免かれ、ひいては素子特性および信頼性を従来の半導体
レーザに較べて著しく改善させることができた。
第１図は本発明の一実施例を共振器端面側から見た側面
図、第２図はアンドープＧａ。 Ｔｎｏ、ｓＰのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）の成
長温度、および成長時の原料のＶ族に対する■族の比、
ならびに不純Ｏ１濃度Ｉ Ｘ １０１７■−３以上ドー
ピングしなＧａｏ、ｓ Ｉ ｎａ、ｓ ＰのＥｇの関係
を示す図、第３図は従来の半導体レーザを示す側面図で
ある。 図中１０１はｎ−ＧａＡｓ基板、１０２はｎ（Ａｊ Ｏ
，６Ｇａｏ、＋ ） ｏ、Ｔ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層
、１０３はアンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活
性層、１０４はｐ （Ａ、ＯＯ，６Ｇａｏ、＜ ）
ｏ５１ ｎｏ、ｓＰクラッド層、１０５はｐ−ＧａＡｓ
キャップ層、１０６はＰ電極、１０７はｎ電極、１０８
は絶縁性Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ、１０９は絶縁
性（Ａ、ｌｌＯ，６Ｇ ａｏ、＋ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ
ｏ、ｓ Ｐ、２０３はアンドープ（Ａ、ｌｌｏ、＋ｙＧ
ａｏ、ａｉ） ｏ、ｓ Ｔ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層、２０
８は絶縁性Ｇａｏ７Ｉ ｎｏ、３Ｐをそれぞれ示す。
図、第２図はアンドープＧａ。 Ｔｎｏ、ｓＰのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）の成
長温度、および成長時の原料のＶ族に対する■族の比、
ならびに不純Ｏ１濃度Ｉ Ｘ １０１７■−３以上ドー
ピングしなＧａｏ、ｓ Ｉ ｎａ、ｓ ＰのＥｇの関係
を示す図、第３図は従来の半導体レーザを示す側面図で
ある。 図中１０１はｎ−ＧａＡｓ基板、１０２はｎ（Ａｊ Ｏ
，６Ｇａｏ、＋ ） ｏ、Ｔ ｎｏ、ｓ Ｐクラッド層
、１０３はアンドープＧａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ活
性層、１０４はｐ （Ａ、ＯＯ，６Ｇａｏ、＜ ）
ｏ５１ ｎｏ、ｓＰクラッド層、１０５はｐ−ＧａＡｓ
キャップ層、１０６はＰ電極、１０７はｎ電極、１０８
は絶縁性Ｇａｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ、１０９は絶縁
性（Ａ、ｌｌＯ，６Ｇ ａｏ、＋ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ
ｏ、ｓ Ｐ、２０３はアンドープ（Ａ、ｌｌｏ、＋ｙＧ
ａｏ、ａｉ） ｏ、ｓ Ｔ ｎｏ、ｓ Ｐ活性層、２０
８は絶縁性Ｇａｏ７Ｉ ｎｏ、３Ｐをそれぞれ示す。
Claims (1)
- （００１）面若しくは（００１）面に等価な面、または
（００１）面から１０゜以内の角度だけ傾いた面若しく
は該傾いた面に等価な面を主面としたＧａＡｓ基板にほ
ぼ格子整合するＧａＩｎＰを活性層とし、この活性層よ
りもエネルギーギャップの大きなＡｌＧａＩｎＰ又はＡ
ｌＩｎＰをクラッド層とするダブルヘテロ構造が前記Ｇ
ａＡｓ基板の主面上にストライプ状に形成されており、
前記ダブルヘテロ構造を含むストライプ状のメサ側面に
接して、前記ＧａＡｓ基板とほぼ格子整合し、不純物濃
度が１×１０＾１＾７ｃｍ＾−＾３以上である高抵抗Ｇ
ａＩｎＰ層が形成されていることを特徴とする埋め込み
型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223390A JPH0435080A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 埋め込み型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14223390A JPH0435080A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 埋め込み型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0435080A true JPH0435080A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15310523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14223390A Pending JPH0435080A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 埋め込み型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0435080A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14223390A patent/JPH0435080A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
| US6108361A (en) * | 1995-07-21 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
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