JPH05283797A - ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザ装置 - Google Patents
ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザ装置Info
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- JPH05283797A JPH05283797A JP4081174A JP8117492A JPH05283797A JP H05283797 A JPH05283797 A JP H05283797A JP 4081174 A JP4081174 A JP 4081174A JP 8117492 A JP8117492 A JP 8117492A JP H05283797 A JPH05283797 A JP H05283797A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力での動作によって高いバイアスが加わ
る場合でも、リッジ部以外の部分における電流リークが
小さく、電流狭窄効果が高い半導体レーザ装置を提供す
る。 【構成】 リッジ部１１１の上方部分１１２を混晶化す
ることにより、コンタクト層１８を形成するｐ型ＧａＡ
ｓ層とｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる
中間層１６との間に、ｐ型ＧａＡｓの価電子帯端エネル
ギーとｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギー
の中間の大きさの価電子帯端エネルギーを有するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓが形成される。よって、これら混晶どう
しの界面におけるバンド不連続の大きさが小さくなるた
め、電流は該コンタクト層１８からｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層１１２、該中間層１６へと流れやすくなり、該リッ
ジ部１１１に集中する。
る場合でも、リッジ部以外の部分における電流リークが
小さく、電流狭窄効果が高い半導体レーザ装置を提供す
る。 【構成】 リッジ部１１１の上方部分１１２を混晶化す
ることにより、コンタクト層１８を形成するｐ型ＧａＡ
ｓ層とｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる
中間層１６との間に、ｐ型ＧａＡｓの価電子帯端エネル
ギーとｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギー
の中間の大きさの価電子帯端エネルギーを有するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓが形成される。よって、これら混晶どう
しの界面におけるバンド不連続の大きさが小さくなるた
め、電流は該コンタクト層１８からｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層１１２、該中間層１６へと流れやすくなり、該リッ
ジ部１１１に集中する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流狭窄効果を有する
屈折率導波型の短波長帯ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
装置に関する。
屈折率導波型の短波長帯ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ結晶を用いた半導体レー
ザ装置は、ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた半導体レーザ装置
に比べて１００ｎｍ以上短波長側に発光波長帯を有し、
光ディスクなどの記録密度を向上させたり、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザの代替となり得るという特性をもつことから、実
用化に向けて研究が進められている。
ザ装置は、ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた半導体レーザ装置
に比べて１００ｎｍ以上短波長側に発光波長帯を有し、
光ディスクなどの記録密度を向上させたり、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザの代替となり得るという特性をもつことから、実
用化に向けて研究が進められている。
【０００３】実用的な半導体レーザ装置を作製するため
には、活性層で発光した光の横方向の閉じ込め構造、す
なわち光導波路構造を形成することが必要である。
には、活性層で発光した光の横方向の閉じ込め構造、す
なわち光導波路構造を形成することが必要である。
【０００４】図６は、従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザ装置の一例を示した縦断面図である。この装置は、
ｎ型ＧａＡｓ基板６１の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
６２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６３、ＡｌＧａＩ
ｎＰ活性層６４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５、
ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６６が順次積層形成されている。
この中間層６６は、クラッド層６５の上に形成された後
に、クラッド層６５とともにエッチングしてリッジ部６
１１を残すことによりパターン化されている。かかる状
態の上に、再成長されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層６８
が形成され、その上と基板６１の下に、電極６１０およ
び６９がそれぞれ形成されている。
ーザ装置の一例を示した縦断面図である。この装置は、
ｎ型ＧａＡｓ基板６１の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層
６２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６３、ＡｌＧａＩ
ｎＰ活性層６４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５、
ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６６が順次積層形成されている。
この中間層６６は、クラッド層６５の上に形成された後
に、クラッド層６５とともにエッチングしてリッジ部６
１１を残すことによりパターン化されている。かかる状
態の上に、再成長されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層６８
が形成され、その上と基板６１の下に、電極６１０およ
び６９がそれぞれ形成されている。
【０００５】上記構成の半導体レーザ装置においては、
通常、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５のＡｌ組成比
は０．６以上と大きく、そのためｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ接合においては、価電子帯の不連続性が大
きいために、スパイク状の大きなヘテロバリアが形成さ
れ、キャリアの移動が妨げられる。
通常、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５のＡｌ組成比
は０．６以上と大きく、そのためｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ接合においては、価電子帯の不連続性が大
きいために、スパイク状の大きなヘテロバリアが形成さ
れ、キャリアの移動が妨げられる。
【０００６】また、リッジ部６１１の上部では、上記ｐ
型ＧａＩｎＰ中間層６６をｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
８が挟み込んでいる。よって、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層６８とｐ型ＧａＩｎＰ中間層６６とｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層６５とで形成されるｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ｇ
ａＩｎＰ／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ接合の各界面におけるバ
ンド不連続の大きさが軽減され、これによりヘテロバリ
アが縮小するため、この領域での電圧降下は減少する。
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５のリッジ部６１１の
上部以外の部分においては、ｐ型ＧａＡｓ／ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ接合であるため、上記リッジ部６１１上部とで
は、電流の流れ易さが異なる。よって、電極６９、６１
０にバイアスを印加すると電流は上記リッジ部６１１に
集中する。これによって、電流狭窄が行われる。
型ＧａＩｎＰ中間層６６をｐ型ＧａＡｓコンタクト層６
８が挟み込んでいる。よって、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層６８とｐ型ＧａＩｎＰ中間層６６とｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層６５とで形成されるｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ｇ
ａＩｎＰ／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ接合の各界面におけるバ
ンド不連続の大きさが軽減され、これによりヘテロバリ
アが縮小するため、この領域での電圧降下は減少する。
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６５のリッジ部６１１の
上部以外の部分においては、ｐ型ＧａＡｓ／ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ接合であるため、上記リッジ部６１１上部とで
は、電流の流れ易さが異なる。よって、電極６９、６１
０にバイアスを印加すると電流は上記リッジ部６１１に
集中する。これによって、電流狭窄が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザ装置の上記ｐ型ＧａＡｓ／ｐ型ＧａＩｎＰ
／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ構造では、リッジ部上部における
電圧降下はそれ以外の接合部と比較して軽減されるもの
の十分ではないため、電流狭窄効果は不十分である。特
に、高出力での動作等によって高いバイアスが半導体レ
ーザ装置に加わる場合には、リッジ部以外の部分におけ
る電流リークが大きくなるため、素子の特性および信頼
性が劣るという欠点がある。
半導体レーザ装置の上記ｐ型ＧａＡｓ／ｐ型ＧａＩｎＰ
／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ構造では、リッジ部上部における
電圧降下はそれ以外の接合部と比較して軽減されるもの
の十分ではないため、電流狭窄効果は不十分である。特
に、高出力での動作等によって高いバイアスが半導体レ
ーザ装置に加わる場合には、リッジ部以外の部分におけ
る電流リークが大きくなるため、素子の特性および信頼
性が劣るという欠点がある。
【０００８】本発明は、上記欠点を解決しようとするも
のであり、電流狭窄効果が高い半導体レーザ装置を提供
することを目的とする。
のであり、電流狭窄効果が高い半導体レーザ装置を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰ
（０＜ｓ≦１）からなるクラッド層、ＡｌtＧａ1-tＩｎ
Ｐ（０≦ｔ＜１）からなる活性層、ストライプ状のリッ
ジ部を有するｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰからなるクラッド
層、および該リッジ部の上部に設けられたｐ型ＡｌuＧ
ａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる中間層がこの順に
積層形成されているとともに、該中間層を覆った状態で
該ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰクラッド層の上に、さらにＧ
ａＡｓ層とＡｌmＧａ1-mＡｓ（０＜ｍ≦１）層からなる
多層膜と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層がこの順に形成さ
れ、該リッジ部の上方部分が混晶化されてなり、そのこ
とにより、上記目的が達成される。
置は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰ
（０＜ｓ≦１）からなるクラッド層、ＡｌtＧａ1-tＩｎ
Ｐ（０≦ｔ＜１）からなる活性層、ストライプ状のリッ
ジ部を有するｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰからなるクラッド
層、および該リッジ部の上部に設けられたｐ型ＡｌuＧ
ａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる中間層がこの順に
積層形成されているとともに、該中間層を覆った状態で
該ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰクラッド層の上に、さらにＧ
ａＡｓ層とＡｌmＧａ1-mＡｓ（０＜ｍ≦１）層からなる
多層膜と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層がこの順に形成さ
れ、該リッジ部の上方部分が混晶化されてなり、そのこ
とにより、上記目的が達成される。
【００１０】
【作用】本発明によれば、リッジ部の上方部分を混晶化
することにより、コンタクト層を形成するｐ型ＧａＡｓ
層とｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる中
間層との間に、ｐ型ＧａＡｓの価電子帯端エネルギーと
ｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーの中間
の大きさの価電子帯端エネルギーを有するｐ型ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓが形成される。よって、これら混晶どうしの
界面におけるバンド不連続の大きさが小さくなるため、
電流は該コンタクト層から該ｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓから
なる層、該中間層へと流れやすくなり、該リッジ部に集
中する。混晶化されない部分、すなわち上記リッジ部以
外の部分では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層は、混晶
化されないＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層からなる多層膜
でおおわれているため、この部分では電流が流れない。
することにより、コンタクト層を形成するｐ型ＧａＡｓ
層とｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる中
間層との間に、ｐ型ＧａＡｓの価電子帯端エネルギーと
ｐ型ＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーの中間
の大きさの価電子帯端エネルギーを有するｐ型ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓが形成される。よって、これら混晶どうしの
界面におけるバンド不連続の大きさが小さくなるため、
電流は該コンタクト層から該ｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓから
なる層、該中間層へと流れやすくなり、該リッジ部に集
中する。混晶化されない部分、すなわち上記リッジ部以
外の部分では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層は、混晶
化されないＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層からなる多層膜
でおおわれているため、この部分では電流が流れない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。以下の実施例においては、結晶成長の手段として
分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）を用いた。
する。以下の実施例においては、結晶成長の手段として
分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）を用いた。
【００１２】図１は本発明の第１実施例を示す縦断面図
である。
である。
【００１３】この装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ型ＡｌＩｎＰクラ
ッド層１３、ＧａＩｎＰ活性層１４、ｐ型ＡｌＩｎＰク
ラッド層１５およびｐ型ＧａＩｎＰ中間層１６がこの順
序で積層形成されている。上記中間層１６は、クラッド
層１５の上に積層形成された後に、クラッド層１５とと
もにフォトリソグラフによりエッチングしてリッジ部１
１１を残すことによりパターン化されている。かかる状
態の上に、多層膜１７とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８
が積層形成されている。
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ型ＡｌＩｎＰクラ
ッド層１３、ＧａＩｎＰ活性層１４、ｐ型ＡｌＩｎＰク
ラッド層１５およびｐ型ＧａＩｎＰ中間層１６がこの順
序で積層形成されている。上記中間層１６は、クラッド
層１５の上に積層形成された後に、クラッド層１５とと
もにフォトリソグラフによりエッチングしてリッジ部１
１１を残すことによりパターン化されている。かかる状
態の上に、多層膜１７とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８
が積層形成されている。
【００１４】上記多層膜１７は、図１に示すように、Ｇ
ａＡｓ層１７ａとＡｌＡｓ層１７ｂとを複数積層して形
成される。多層膜１７は、コンタクト層１８とクラッド
層１５との間にトンネリングが起きないように、かつ後
述する混晶化によって形成されるｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
１２におけるＡｌ組成比が０．６より小さくなるような
厚みに形成されている。すなわち、上記ＧａＡｓ層１７
ａおよびＡｌＡｓ層１７ｂの厚みは、ＧａＡｓ層１７ａ
が３００オングストローム、ＡｌＡｓ層１７ｂが１００
オングストロームであり、これらが交互に１０層ずつ積
層形成されている。
ａＡｓ層１７ａとＡｌＡｓ層１７ｂとを複数積層して形
成される。多層膜１７は、コンタクト層１８とクラッド
層１５との間にトンネリングが起きないように、かつ後
述する混晶化によって形成されるｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
１２におけるＡｌ組成比が０．６より小さくなるような
厚みに形成されている。すなわち、上記ＧａＡｓ層１７
ａおよびＡｌＡｓ層１７ｂの厚みは、ＧａＡｓ層１７ａ
が３００オングストローム、ＡｌＡｓ層１７ｂが１００
オングストロームであり、これらが交互に１０層ずつ積
層形成されている。
【００１５】なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に積層形成
した上記各層は、それぞれｎ型ＧａＡｓ基板と格子整合
するように組成が設定されている。
した上記各層は、それぞれｎ型ＧａＡｓ基板と格子整合
するように組成が設定されている。
【００１６】上記多層膜１７とコンタクト層１８を積層
後、図１中、破線で囲んだ部分１１２、すなわち上記ｐ
型ＧａＩｎＰ中間層１６の多層膜１７側の一部と、上記
リッジ部１１１の上方にある該多層膜１７およびｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１８は、選択的にＺｎ拡散されるこ
とによって混晶化され、この部分（以下拡散領域とい
う）１１２はｐ型ＡｌＧａＡｓ層となる。これにより、
リッジ部１１１の上方部分にはｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ／ｐ型ＧａＩｎＰ／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ接合が
形成される。本実施例においては、中間層におけるＡｌ
組成比は、上記多層膜１７の各層厚の比から算出して
０．２５程度である。
後、図１中、破線で囲んだ部分１１２、すなわち上記ｐ
型ＧａＩｎＰ中間層１６の多層膜１７側の一部と、上記
リッジ部１１１の上方にある該多層膜１７およびｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１８は、選択的にＺｎ拡散されるこ
とによって混晶化され、この部分（以下拡散領域とい
う）１１２はｐ型ＡｌＧａＡｓ層となる。これにより、
リッジ部１１１の上方部分にはｐ型ＧａＡｓ／ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ／ｐ型ＧａＩｎＰ／ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ接合が
形成される。本実施例においては、中間層におけるＡｌ
組成比は、上記多層膜１７の各層厚の比から算出して
０．２５程度である。
【００１７】Ｚｎ拡散後、蒸着によってコンタクト層１
８側にはＡｕ−Ｚｎからなる電極１１０が、基板１１側
にはＧｅ−Ｎｉからなる電極１９がそれぞれ形成され、
半導体レーザ装置が形成される。
８側にはＡｕ−Ｚｎからなる電極１１０が、基板１１側
にはＧｅ−Ｎｉからなる電極１９がそれぞれ形成され、
半導体レーザ装置が形成される。
【００１８】混晶化によって形成される上記ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層のＡｌ組成比が０．６より小さくなるように設
定としたのは、以下の理由による。
ａＡｓ層のＡｌ組成比が０．６より小さくなるように設
定としたのは、以下の理由による。
【００１９】図３は、ＧａＡｓの価電子帯端のエネルギ
ーと、ＡｌxＧａ1-xＡｓおよびＡｌuＧａ1-uＩｎＰのＡ
ｌ組成比との関係を示したグラフである。結晶を表す式
中、ｘ、ｕはそれぞれＡｌ組成比を表す。グラフの縦軸
は、ＧａＡｓと各混晶との価電子端エネルギーの差を示
す。このグラフに示されるように、ＡｌxＧａ1-xＡｓお
よびＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーは、混
晶中のＡｌ組成比に依存する。ＡｌxＧａ1-xＡｓのＡｌ
組成比がＡｌuＧａ1-uＩｎＰのＡｌ組成比より小さいと
き、ＡｌxＧａ1-xＡｓの価電子帯端エネルギーは、Ａｌ
uＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーよりＧａＡｓの
価電子帯端エネルギーに近づく。
ーと、ＡｌxＧａ1-xＡｓおよびＡｌuＧａ1-uＩｎＰのＡ
ｌ組成比との関係を示したグラフである。結晶を表す式
中、ｘ、ｕはそれぞれＡｌ組成比を表す。グラフの縦軸
は、ＧａＡｓと各混晶との価電子端エネルギーの差を示
す。このグラフに示されるように、ＡｌxＧａ1-xＡｓお
よびＡｌuＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーは、混
晶中のＡｌ組成比に依存する。ＡｌxＧａ1-xＡｓのＡｌ
組成比がＡｌuＧａ1-uＩｎＰのＡｌ組成比より小さいと
き、ＡｌxＧａ1-xＡｓの価電子帯端エネルギーは、Ａｌ
uＧａ1-uＩｎＰの価電子帯端エネルギーよりＧａＡｓの
価電子帯端エネルギーに近づく。
【００２０】そのことにより、図４（ａ）および同図
（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓとの接合面における
価電子帯端エネルギーの不連続は、ＧａＡｓ／ＧａＩｎ
Ｐの接合面４１よりＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの接合面４
２のほうが小さくなり、電流が流れやすくなる。よっ
て、ＡｌxＧａ1-xＡｓのＡｌ組成比がＡｌuＧａ1-uＩｎ
ＰのＡｌ組成比より小さいことが好ましい。
（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓとの接合面における
価電子帯端エネルギーの不連続は、ＧａＡｓ／ＧａＩｎ
Ｐの接合面４１よりＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの接合面４
２のほうが小さくなり、電流が流れやすくなる。よっ
て、ＡｌxＧａ1-xＡｓのＡｌ組成比がＡｌuＧａ1-uＩｎ
ＰのＡｌ組成比より小さいことが好ましい。
【００２１】第１実施例では、中間層１６を形成するＡ
ｌuＧａ1-uＩｎＰとして、Ａｌ組成比が０の結晶、すな
わちＧａＩｎＰを用いている。図３のグラフからわかる
ように、ＡｌxＧａ1-xＡｓ中のＡｌ組成比が０．６より
小さい場合は、価電子帯端エネルギーは、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓの方が、ＧａＩｎＰよりも常にＧａＡｓに近くな
る。そのため、混晶化によって形成されるＡｌＧａＡｓ
層のＡｌ組成比が０．６より小さくなるような厚みに多
層構造１７を形成することが好ましい。このようなＡｌ
ＧａＡｓ層が、コンタクト層１８を形成するｐ型ＧａＡ
ｓと中間層を形成するｐ型ＧａＩｎＡｓ１６との間に介
在することによって価電子帯端エネルギーの間にバンド
不連続が緩和されることになる。その結果、図５のグラ
フ中実線で示すように、この部分での電流−電圧特性
は、図５に破線で示される上記従来例と比べて電流が流
れやすくなるように改善される。
ｌuＧａ1-uＩｎＰとして、Ａｌ組成比が０の結晶、すな
わちＧａＩｎＰを用いている。図３のグラフからわかる
ように、ＡｌxＧａ1-xＡｓ中のＡｌ組成比が０．６より
小さい場合は、価電子帯端エネルギーは、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓの方が、ＧａＩｎＰよりも常にＧａＡｓに近くな
る。そのため、混晶化によって形成されるＡｌＧａＡｓ
層のＡｌ組成比が０．６より小さくなるような厚みに多
層構造１７を形成することが好ましい。このようなＡｌ
ＧａＡｓ層が、コンタクト層１８を形成するｐ型ＧａＡ
ｓと中間層を形成するｐ型ＧａＩｎＡｓ１６との間に介
在することによって価電子帯端エネルギーの間にバンド
不連続が緩和されることになる。その結果、図５のグラ
フ中実線で示すように、この部分での電流−電圧特性
は、図５に破線で示される上記従来例と比べて電流が流
れやすくなるように改善される。
【００２２】一方、上記拡散領域１１２以外の領域で
は、混晶化されていない多層膜１７で覆われているた
め、電流が流れる妨げとなり、電流リークが低減され
る。
は、混晶化されていない多層膜１７で覆われているた
め、電流が流れる妨げとなり、電流リークが低減され
る。
【００２３】図２は本発明の第２実施例を示す縦断面図
である。
である。
【００２４】この装置は、上記第１実施例と同様に、ｎ
型ＧａＡｓバッファ層２２、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層
２３、ＧａＩｎＰ活性層２４、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド
層２５およびｐ型ＧａＩｎＰ中間層２６がこの順序で積
層形成され、リッジ部２１１がエッチング形成され、そ
の上に、多層膜２７とｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８が
それぞれ積層形成されている。第２実施例おいても、基
板２１上に積層形成した上記各層は、それぞれ基板２１
と格子整合するように組成を設定してある。
型ＧａＡｓバッファ層２２、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層
２３、ＧａＩｎＰ活性層２４、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド
層２５およびｐ型ＧａＩｎＰ中間層２６がこの順序で積
層形成され、リッジ部２１１がエッチング形成され、そ
の上に、多層膜２７とｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８が
それぞれ積層形成されている。第２実施例おいても、基
板２１上に積層形成した上記各層は、それぞれ基板２１
と格子整合するように組成を設定してある。
【００２５】Ｚｎ拡散後、第１実施例と同様にしてコン
タクト層２８側にはＡｕ−Ｚｎからなる電極２１０が、
基板２１側にはＧｅ−Ｎｉからなる電極２９が形成さ
れ、半導体レーザ装置が形成される。
タクト層２８側にはＡｕ−Ｚｎからなる電極２１０が、
基板２１側にはＧｅ−Ｎｉからなる電極２９が形成さ
れ、半導体レーザ装置が形成される。
【００２６】第２実施例の上記多層膜２７も、ＧａＡｓ
層２７ａとＡｌＡｓ層２７ｂとを積層してなる。本実施
例においては、図２に示すように、ＧａＡｓ層２７ａお
よび上記ＡｌＡｓ層２７ｂの厚みが１層毎に異なるよう
に、ＧａＡｓ層２７ａとＡｌＡｓ層２７ｂが交互に８層
ずつ積層形成されている。各層の厚みは、最も下側では
ＧａＡｓ層２７ａが１６０オングストローム、ＡｌＡｓ
層２７ｂが２４０オングストロームであり、それから上
側に向かって１層毎に、ＧａＡｓ層２７ａが２０オング
ストロームずつ厚く、一方ＡｌＡｓ層２７Ｂが２０オン
グストロームずつ薄く形成され、最も上側では、ＧａＡ
ｓ層２７ａが３６０オングストローム、ＡｌＡｓ層２７
ｂが４０オングストロームに形成される。そして、図２
中、破線で囲んだ拡散領域２１２を、第１実施例と同様
にＺｎ拡散によって混晶化して形成されるＡｌＧａＡｓ
層のＡｌ組成が、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層２５側（下
側とする）からｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８側（上側
とする）に向けて０．６から０に逐次減少するように形
成されている。
層２７ａとＡｌＡｓ層２７ｂとを積層してなる。本実施
例においては、図２に示すように、ＧａＡｓ層２７ａお
よび上記ＡｌＡｓ層２７ｂの厚みが１層毎に異なるよう
に、ＧａＡｓ層２７ａとＡｌＡｓ層２７ｂが交互に８層
ずつ積層形成されている。各層の厚みは、最も下側では
ＧａＡｓ層２７ａが１６０オングストローム、ＡｌＡｓ
層２７ｂが２４０オングストロームであり、それから上
側に向かって１層毎に、ＧａＡｓ層２７ａが２０オング
ストロームずつ厚く、一方ＡｌＡｓ層２７Ｂが２０オン
グストロームずつ薄く形成され、最も上側では、ＧａＡ
ｓ層２７ａが３６０オングストローム、ＡｌＡｓ層２７
ｂが４０オングストロームに形成される。そして、図２
中、破線で囲んだ拡散領域２１２を、第１実施例と同様
にＺｎ拡散によって混晶化して形成されるＡｌＧａＡｓ
層のＡｌ組成が、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層２５側（下
側とする）からｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８側（上側
とする）に向けて０．６から０に逐次減少するように形
成されている。
【００２７】第２実施例では、上記拡散領域２１２のＡ
ｌＧａＡｓ層のＡｌ組成が、上述のように０．６〜０と
逐次減少するように形成されているので、ＡｌＧａＡｓ
の価電子帯端エネルギーが徐々にＧａＡｓに近づく。こ
のように構成すると、図４（ｃ）に示すように、接合面
４４、４５のバンド不連続は第１実施例の接合面４２、
４３よりさらに緩和され、ポテンシャルバリアがほぼ消
失し、この部分での電流−電圧特性はさらに改善され、
電流がより流れやすくなるので、さらに好ましい。
ｌＧａＡｓ層のＡｌ組成が、上述のように０．６〜０と
逐次減少するように形成されているので、ＡｌＧａＡｓ
の価電子帯端エネルギーが徐々にＧａＡｓに近づく。こ
のように構成すると、図４（ｃ）に示すように、接合面
４４、４５のバンド不連続は第１実施例の接合面４２、
４３よりさらに緩和され、ポテンシャルバリアがほぼ消
失し、この部分での電流−電圧特性はさらに改善され、
電流がより流れやすくなるので、さらに好ましい。
【００２８】上記第１実施例および第２実施例において
は、中間層１６、２６をｐ型ＧａＩｎＰで形成したが、
中間層をｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成してもよい。この場
合は、価電子帯端エネルギーの関係から、中間層を構成
するｐ型ＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比を、接合するｐ型
混晶でなるクラッド層よりも小さくすることが好まし
い。
は、中間層１６、２６をｐ型ＧａＩｎＰで形成したが、
中間層をｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成してもよい。この場
合は、価電子帯端エネルギーの関係から、中間層を構成
するｐ型ＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比を、接合するｐ型
混晶でなるクラッド層よりも小さくすることが好まし
い。
【００２９】中間層にｐ型ＡｌＧａＩｎＰを使用する場
合は、ＡｌＧａＩｎＰがＧａＩｎＰよりも酸化しやすい
ため、１回目の結晶成長工程を終了してリッジ部を形成
した後、２回目の結晶成長を行うまで、電流狭窄部とな
るリッジ上部に保護層を形成する。この保護層として
は、ＧａＩｎＰあるいはＧａＡｓの薄膜を、例えば５０
オングストローム程度に形成すればよい。
合は、ＡｌＧａＩｎＰがＧａＩｎＰよりも酸化しやすい
ため、１回目の結晶成長工程を終了してリッジ部を形成
した後、２回目の結晶成長を行うまで、電流狭窄部とな
るリッジ上部に保護層を形成する。この保護層として
は、ＧａＩｎＰあるいはＧａＡｓの薄膜を、例えば５０
オングストローム程度に形成すればよい。
【００３０】上記第１実施例および第２実施例において
は、クラッド層１５、２５はｐ型ＡｌＩｎＰで形成した
が、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成してもよい。また、多層
膜をＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層で構成した場合でも本
発明が適用できる。
は、クラッド層１５、２５はｐ型ＡｌＩｎＰで形成した
が、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成してもよい。また、多層
膜をＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層で構成した場合でも本
発明が適用できる。
【００３１】本発明は、結晶成長法として、ＭＢＥ法の
他に、例えば、有機金属熱分解法（ＭＯ−ＣＶＤ法）な
どを用いて場合でも適用することができる。
他に、例えば、有機金属熱分解法（ＭＯ−ＣＶＤ法）な
どを用いて場合でも適用することができる。
【００３２】また、これら実施例においては、Ｚｎ拡散
によって混晶化を行ったが、Ｚｎ以外のアクセプターを
用いることも可能である。
によって混晶化を行ったが、Ｚｎ以外のアクセプターを
用いることも可能である。
【００３３】上記実施例はいずれも活性層が通常のＧａ
ＩｎＰバルク結晶でなる半導体レーザ装置を示したが、
量子井戸活性層からなるダブルヘテロ構造、あるいは活
性層がＡｌＧａＩｎＰ混晶で構成される場合において
も、本発明が適用できる。
ＩｎＰバルク結晶でなる半導体レーザ装置を示したが、
量子井戸活性層からなるダブルヘテロ構造、あるいは活
性層がＡｌＧａＩｎＰ混晶で構成される場合において
も、本発明が適用できる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、電流のリークを防止
し、電流狭窄を確実に行うことができ、しきい値が低
く、高出力動作を行う場合にも信頼性の高いＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザ装置を提供することができる。
し、電流狭窄を確実に行うことができ、しきい値が低
く、高出力動作を行う場合にも信頼性の高いＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザ装置を提供することができる。
【００３５】本発明のＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ装置
は、特別の装置を備えることなく、かつ２回の結晶成長
で作製することができる。
は、特別の装置を備えることなく、かつ２回の結晶成長
で作製することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す模式図である。
【図３】ＡｌＧａＡｓ結晶およびＡｌＧａＩｎＰ結晶の
Ａｌ組成比と、価電子帯端エネルギーの関係を示すグラ
フである。
Ａｌ組成比と、価電子帯端エネルギーの関係を示すグラ
フである。
【図４】リッジ部を構成する混晶のヘテロ接合部分のエ
ネルギーバンド構造を示す図である。
ネルギーバンド構造を示す図である。
【図５】半導体レーザ装置のリッジ部およびそれ以外の
部分における電流−電圧特性を示すグラフである。
部分における電流−電圧特性を示すグラフである。
【図６】従来の半導体レーザ装置の縦断面図である。
１１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １３ ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層 １４ ＧａＩｎＰ活性層 １５ ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層 １６ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層 １７ 多層膜 １８ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １１１ リッジ部 １１２ 拡散領域 ２１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２３ ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層 ２４ ＧａＩｎＰ活性層 ２５ ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層 ２６ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層 ２７ 多層膜 ２８ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２１１ リッジ部 ２１２ 拡散領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 篤勇 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 谷 健太郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌsＧａ1-s
ＩｎＰ（０＜ｓ≦１）からなるクラッド層、ＡｌtＧａ
1-tＩｎＰ（０≦ｔ＜１）からなる活性層、ストライプ
状のリッジ部を有するｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰからなる
クラッド層、および該リッジ部の上部に設けられたｐ型
ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ＜１）からなる中間層がこ
の順に積層形成されているとともに、該中間層を覆った
状態で該ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰクラッド層の上に、さ
らにＧａＡｓ層とＡｌmＧａ1-mＡｓ（０＜ｍ≦１）層か
らなる多層膜と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層がこの順に
形成され、該リッジ部の上方部分が混晶化された半導体
レーザ装置。 - 【請求項２】前記多層膜の前記リッジ部の上方部分を混
晶化して形成されるｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ＜
１）層のＡｌ組成比ｘが、前記基板側から前記コンタク
ト層側に向けて０．６〜０の範囲で逐次減少するよう
に、該多層膜のＧａＡｓ層およびＡｌmＧａ1-mＡｓ層の
厚みが設定された請求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記中間層が、前記ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎ
Ｐクラッド層に比較してＡｌ組成比が小さいｐ型Ａｌu
Ｇａ1-uＩｎＰからなる請求項１または請求項２に記載
の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081174A JP3053955B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081174A JP3053955B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283797A true JPH05283797A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3053955B2 JP3053955B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=13739105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4081174A Expired - Fee Related JP3053955B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | ＡｌＧａＡｓＰ半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053955B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017813A (ja) * | 2000-10-04 | 2003-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP2008294444A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 半導体チップおよび半導体チップの製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170652A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | 山崎 慶市郎 | 各種建築用部材の固定方法及び該固定方法に用いられる支持部材 |
| JPS62190044U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-03 |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP4081174A patent/JP3053955B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170652A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | 山崎 慶市郎 | 各種建築用部材の固定方法及び該固定方法に用いられる支持部材 |
| JPS62190044U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-03 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017813A (ja) * | 2000-10-04 | 2003-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP2008294444A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 半導体チップおよび半導体チップの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053955B2 (ja) | 2000-06-19 |
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|---|---|---|---|
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