JPH05335683A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH05335683A
JPH05335683A JP13923092A JP13923092A JPH05335683A JP H05335683 A JPH05335683 A JP H05335683A JP 13923092 A JP13923092 A JP 13923092A JP 13923092 A JP13923092 A JP 13923092A JP H05335683 A JPH05335683 A JP H05335683A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
active layer
semiconductor laser
ingaalp
Prior art date
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Pending
Application number
JP13923092A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Nitta
康一 新田
Minoru Watanabe
実 渡邊
Masasue Okajima
正季 岡島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子抵抗を小さくすることができ、温度特性
に優れた広ストライプ半導体レーザを提供すること。 【構成】 InGaAlP系半導体材料からなり、アン
ドープInGaP活性層15をp型及びn型のInGa
AlPクラッド層13,17で挟んだダブルヘテロ構造
部と、活性層15における発光領域をストライプ状に制
限する電流狭窄機構を備えた半導体レーザにおいて、活
性層15とp型クラッド層17との間に、p型クラッド
層17中の不純物が活性層15に拡散するのを防止す
る、p型クラッド層17よりもAlの組成比の小さいア
ンドープInGaAlP拡散防止層16とを設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ストライプ状の発光領
域を有する半導体レーザに係わり、特にInGaAlP
系材料を用いた半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスク等の光情報処理用光源
やバーコードを読み取るPOSスキャナの光源として、
0.6μm帯で発振するInGaAlP可視光半導体レ
ーザが使用されている。そして、光出力では20mW、
発振波長では650nmの可視光レーザが製品化され始
めている。
【0003】しかしながら、この種の半導体レーザは、
従来のGaAlAs系の半導体レーザに比べて熱抵抗や
素子抵抗が大きいという温度特性の問題を抱えており、
このため使用時には温度制御回路等が必要である。特
に、ストライプ幅が10μm以上の広ストライプレーザ
では、動作電流が数A以上になるので素子抵抗による発
熱が素子の光出力を制限していた。
【0004】素子抵抗を小さくする手段としては、クラ
ッド層のキャリア濃度を高くすることが考えられる。し
かし、クラッド層のキャリア濃度、特にInGaAlP
系材料を用いたp型クラッド層のキャリア濃度を高くす
ると、p型ドーパントであるZnが活性層に拡散し、素
子の信頼性を悪化させる。そして、活性層にZnが拡散
しない状態でのp型クラッド層のキャリア濃度は低く、
広ストライプレーザでの数A以上の動作電流による発熱
のため、光出力が制限されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、In
GaAlP系の半導体レーザにおいては、素子抵抗によ
る発熱により光出力が制限される問題があり、特にスト
ライプ幅の広いレーザでは高出力化を達成するのは困難
であった。
【0006】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、素子抵抗を小さくする
ことができ、温度特性に優れた広ストライプ半導体レー
ザを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、素子抵
抗を小さくするためにクラッド層中のキャリア濃度を高
めることと、クラッド層中の不純物濃度を高めても活性
層への不純物拡散を防止することにある。
【0008】即ち本発明は、化合物半導体材料からな
り、活性層をp型及びn型のクラッド層で挟んだダブル
ヘテロ構造部と、活性層における発光領域をストライプ
状に制限する電流狭窄手段とを有する半導体レーザにお
いて、活性層とp型クラッド層との間に、p型クラッド
層中の不純物が活性層に拡散するのを防止する拡散防止
層を設けたことを特徴とする。
【0009】ここで、化合物半導体材料としては II-VI
族や III-V族の半導体を用いることができるが、特にク
ラッド層及び拡散防止層をIny (Ga1-x Alx y
Pから形成した場合、拡散防止層のAl組成比xをクラ
ッド層のそれよりも小さく、拡散防止層のバンドギャッ
プをクラッド層のそれよりも小さくすればよい。
【0010】
【作用】本発明によれば、p型クラッド層と活性層との
間にp型クラッド層からのp型不純物の拡散を防止する
拡散防止層を設けることにより、活性層へのp型不純物
の拡散なしに、p型クラッド層のキャリア濃度を高くす
ることができる。拡散防止層としては、p型クラッド層
におけるp型ドーパントの拡散速度よりも遅いものを用
いればよい。例えば、InGaAlP系材料を用いた場
合、拡散防止層におけるAlの組成比をp型クラッド層
のそれよりも小さくすれば、p型ドーパントであるZn
の拡散速度がp型クラッド層よりも拡散防止層の方で遅
くなり、その結果としてp型クラッド層から活性層への
Znの拡散を防止できるのである。これにより、不純物
が拡散していない活性層による信頼性の向上と低い素子
抵抗による1W以上の安定した動作が実現できるように
なる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係わる半導体
レーザの素子構造を示す断面図である。図中11はn型
GaAs基板であり、この基板11上には、n型GaA
sバッファ層12,n型InGaAlPクラッド層1
3,アンドープInGaAlPクラッド層14,アンド
ープInGaP活性層15,アンドープInGaAlP
拡散防止層16,p型InGaAlPクラッド層17,
p型InGaPキャップ層18及びn型GaAs電流ブ
ロック層19が成長形成されている。
【0013】電流ブロック層19にはエッチングにより
ストライプ状の開口が形成され、この開口部を含んで電
流ブロック層19の上には、p型GaAsコンタクト層
20が形成されている。そして、基板11の裏面側にn
型電極AuGe21が形成され、コンタクト層20上に
p型電極AuZn22が形成されている。
【0014】このようなレーザ構造において、アンドー
プInGaAlP拡散防止層16のAlx1Ga1-x1組成
比x1をp型InGaAlPクラッド層17のAlx2Ga
1-x2組成比x2よりも小さくすることで、p型InGaA
lPクラッド層17の不純物Znの活性層15への拡散
を防止している。これは、InGaAlP層中における
Znの拡散速度はAlx Ga1-x 組成比xが大きいほど
速いためである。このため、アンドープInGaAlP
拡散防止層16成長後のプロセスにおいても、活性層1
5へのZnの拡散を防止することができる。
【0015】なお、この拡散防止効果は後述するよう
に、アンドープInGaAlP拡散防止層16の厚さが
40nm以上において現われ、それ以下では活性層15
への拡散による信頼性の低下が見られた。さらに、アン
ドープInGaAlP拡散防止層16の厚さが200n
m以上では活性層15に有効に注入したキャリアを閉じ
込めることが困難になりしきい値電流の上昇を招き、素
子特性を著しく劣化させることが明らかになった。
【0016】上記の条件にてアンドープInGaP活性
層15へのZnの拡散を招くことなく、p型InGaA
lPクラッド層17のキャリア濃度を3×1018cm-3
以上にすることができた。従来構造では5×1017cm
-3が最大であったことから、本実施例の効果は絶大であ
る。
【0017】活性層15はIn0.62Ga0.38Pからな
り、その厚さを7〜30(例えば10nm)とした。ク
ラッド層13,17の組成はp,n共に等しく、In
1-y (Ga1-x Alxy Pの表記でx=0.7,y=
0.5程度とした。また、アンドープ層14,16の組
成は共に等しく、In1-y (Ga1-x Alxy Pの表
記でx=0.6,y=0.5程度とした。つまり、拡散
防止層16のAl組成比xはp型クラッド層17のそれ
よりも小さくした。
【0018】上記構成のレーザにおいて、アンドープI
nGaAlP拡散防止層16の厚さを種々変えてその特
性を調べたところ、図2及び図3に示すような結果が得
られた。図2は拡散防止層16の厚さと活性層での温度
上昇とのとの関係を示す特性図、図3は拡散防止層16
の厚さと発振しきい値との関係を示す特性図である。図
2から、拡散防止層16の厚さが200nm以上になる
と、拡散防止層での発熱の影響が出始め、温度特性を劣
化させることが分かる。また、図3から、拡散防止層1
6の厚さが40nm以下では、活性層へpクラッド層か
ら不純物が拡散し、活性層の非発光センター等の増加に
より結晶性が悪くなり、しきい値が上昇する。200n
m以上では、注入したキャリアが有効に活性層に注入さ
れず、しきい値が上昇する。
【0019】つまり、拡散防止層の厚さとしては、40
〜200nmが望ましいことが分かる。なお、40〜2
00nmの規格化発振しきい値を1.0としたが、この
値は活性層の組成,厚さや拡散防止層の組成,厚さで若
干変化する。
【0020】このように本実施例によれば、活性層15
とp型クラッド層17との間に拡散防止層16を設け、
この拡散防止層16のAl組成比をp型クラッド層17
のそれよりも小さくしているので、p型クラッド層17
のp型ドーパントであるZnが活性層15内に拡散する
のを防止することができる。このため、p型クラッド層
17のキャリア濃度を高くすることができ、素子抵抗の
低減をはかることが可能となる。つまり、活性層15へ
の不純物拡散による素子特性の劣化を招くことなくp型
クラッド層17の抵抗を十分小さくすることができ、信
頼性の向上と共に高出力化をはかることができる。
【0021】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。バッファ層としてはn−GaAsに限
らず、n−InGaPでもよい。キャップ層としてはp
−InGaPに限らず、p−InGaAlP,p−Ga
AlAs若しくはp−GaAsを用いてもよい。電流ブ
ロック層としては、半絶縁性のGaAs,n型若しくは
半絶縁性のGaAlAsを用いてもよい。活性層として
は、In1-y (Ga1-x AlX y Pの表記でxを0〜
0.3,yを0.35〜0.65程度としてもよい。さ
らに、活性層が量子井戸層と障壁層からなる量子井戸構
造でも同様の効果が期待できる。
【0022】また、基板はGaAsに限るものではな
く、このGaAsの格子定数に比較的近い格子定数を有
するものやIn,Ga,Al,P,Zn,Se,Sを含
む二元混晶からなる化合物半導体基板を用いても実施可
能である。さらに、(100)面から〈011〉方向へ
16°以内の傾斜基板を用いても実施可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性層に不純物の拡散なしに、pクラッド層のキャリア濃
度を高くすることができるため、広ストライプ半導体レ
ーザでの数A以上の動作電流による発熱を抑制すること
ができ、光出力1W以上の安定した動作が実現できるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図、
【図2】拡散防止層の膜厚と活性層での温度上昇との関
係を示す特性図、
【図3】拡散防止層の膜厚と発振しきい値との関係を示
す特性図。
【符号の説明】
11…n型GaAs基板、 12…n型GaAsバッファ層、 13…n型InGaAlPクラッド層、 14…アンドープInGaAlPクラッド層、 15…アンドープInGaP活性層、 16…アンドープInGaAlP拡散防止層、 17…p型InGaAlPクラッド層、 18…p型InGaPキャップ層、 20…p型GaAsコンタクト層、 21…n型電極AuGe、 22…p型電極AuZn。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】化合物半導体材料からなり、活性層をp型
    及びn型のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、
    前記活性層とp型クラッド層との間に設けられ、p型ク
    ラッド層中の不純物が活性層に拡散するのを防止する拡
    散防止層と、前記活性層における発光領域をストライプ
    状に制限する電流狭窄手段とを具備してなることを特徴
    とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】前記クラッド層及び拡散防止層はIn
    y (Ga1-x Alx y Pからなり、拡散防止層のAl
    組成比xをクラッド層のそれよりも小さくしたことを特
    徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
JP13923092A 1992-05-29 1992-05-29 半導体レーザ Pending JPH05335683A (ja)

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JP13923092A JPH05335683A (ja) 1992-05-29 1992-05-29 半導体レーザ

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JP13923092A Pending JPH05335683A (ja) 1992-05-29 1992-05-29 半導体レーザ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100691623B1 (ko) * 2006-02-07 2007-03-12 삼성전기주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조 방법

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