JPH0546115B2 - - Google Patents
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- JPH0546115B2 JPH0546115B2 JP164384A JP164384A JPH0546115B2 JP H0546115 B2 JPH0546115 B2 JP H0546115B2 JP 164384 A JP164384 A JP 164384A JP 164384 A JP164384 A JP 164384A JP H0546115 B2 JPH0546115 B2 JP H0546115B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体レーザ特にグレイデツドイン
デツクスウエイブセパレイト−コンフアイメント
ヘテロストラクチヤー（Graded Index
Waveguide Separate−Confinement
Heterostructure（GRIN−SCH））構造半導体レ
ーザ（アプライドフイジツクスレターズ誌
（（Appl.phys.Lett.、vol 40、No.３、P.217、
1982））の改良に関する。
デツクスウエイブセパレイト−コンフアイメント
ヘテロストラクチヤー（Graded Index
Waveguide Separate−Confinement
Heterostructure（GRIN−SCH））構造半導体レ
ーザ（アプライドフイジツクスレターズ誌
（（Appl.phys.Lett.、vol 40、No.３、P.217、
1982））の改良に関する。
（従来技術とその問題点）
従来のGRIN−SCH構造半導体レーザにおいて
は活性層とクラツド層の中間の屈折率を有し、し
かも屈折率が活性層からクラツド層に近づくにつ
れて乗分布で小さくなる様なグレイデツドガイド
層を活性層とクラツド層の間に備えており、これ
が光ガイド層の役目を果たしている。したがつ
て、活性層を200A以下の超薄膜にした場合にも
活性層からの光のしみ出しを抑えることが出来る
ためこの種の半導体レーザは数百Ａ／cm2の超低閾
値電流で発振する。しかしながら、活性層を接す
るグレイデツドガイド層の結晶性がまだ不充分で
特にフオトルミネツセンス等の評価方法での発光
効率等が低かつた。このためこの種の半導体レー
ザの閾値電流密度はまだ充分低くなつておらず改
善の必要があつた。
は活性層とクラツド層の中間の屈折率を有し、し
かも屈折率が活性層からクラツド層に近づくにつ
れて乗分布で小さくなる様なグレイデツドガイド
層を活性層とクラツド層の間に備えており、これ
が光ガイド層の役目を果たしている。したがつ
て、活性層を200A以下の超薄膜にした場合にも
活性層からの光のしみ出しを抑えることが出来る
ためこの種の半導体レーザは数百Ａ／cm2の超低閾
値電流で発振する。しかしながら、活性層を接す
るグレイデツドガイド層の結晶性がまだ不充分で
特にフオトルミネツセンス等の評価方法での発光
効率等が低かつた。このためこの種の半導体レー
ザの閾値電流密度はまだ充分低くなつておらず改
善の必要があつた。
（発明の目的）
本発明の目的は、現在のCRIN−SCH構造半導
体レーザよりもさらに低い閾値電流密度で発振す
る良好な半導体レーザを提供することにある。
体レーザよりもさらに低い閾値電流密度で発振す
る良好な半導体レーザを提供することにある。
（発明の構成）
本発明の半導体レーザは、活性層とこの活性層
を上下にはさむ２つのグレイデツドガイド層を少
なくとも有する多層構造を備え、これらグレイデ
ツドガイド層がポテンシヤル井戸とポテンシヤル
障壁が交互に積み重なつた超格子構造を有し、前
記ポテンシヤル障壁の高さが前記活性層から遠ざ
かるにつれて大きくなつている構成になつてい
る。
を上下にはさむ２つのグレイデツドガイド層を少
なくとも有する多層構造を備え、これらグレイデ
ツドガイド層がポテンシヤル井戸とポテンシヤル
障壁が交互に積み重なつた超格子構造を有し、前
記ポテンシヤル障壁の高さが前記活性層から遠ざ
かるにつれて大きくなつている構成になつてい
る。
（実施例）
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施例の断面図を第１図に示す。図
中、１はｎ−GaAs基板、２はバツフアー層（ｎ
−GaAs）、３はｎ型クラツド層（ｎ−AlX3
Ga1-X3As、0.3≦X3＜１）、４は第１グレイデツ
ドガイド層（超格子構造からなる、厚さ300〜
5000A）、５は活性層（AlX5Ga1-X5As、X5＜X3、
厚さ≦500A）、６は第２グレイデツドガイド層
（超格子構造からなる、厚さ300〜5000A）、７は
Ｐ型クラツド層（Ｐ−AlX7Ga1-X7As、0.3≦X7＜
１、x7＞x5）、８はキヤツプ層（P+GaAs）、９は
SiO2膜、１０はＰ型電極、１１はｎ型電極、１
２ストライプ部分である。本実施例ではSiO2膜
９を絶縁膜として用い、ストライプ部分１２にの
み電極を形成したいわゆるSiO2ストライプ型の
電流狭窄構造を採用している。
本発明の一実施例の断面図を第１図に示す。図
中、１はｎ−GaAs基板、２はバツフアー層（ｎ
−GaAs）、３はｎ型クラツド層（ｎ−AlX3
Ga1-X3As、0.3≦X3＜１）、４は第１グレイデツ
ドガイド層（超格子構造からなる、厚さ300〜
5000A）、５は活性層（AlX5Ga1-X5As、X5＜X3、
厚さ≦500A）、６は第２グレイデツドガイド層
（超格子構造からなる、厚さ300〜5000A）、７は
Ｐ型クラツド層（Ｐ−AlX7Ga1-X7As、0.3≦X7＜
１、x7＞x5）、８はキヤツプ層（P+GaAs）、９は
SiO2膜、１０はＰ型電極、１１はｎ型電極、１
２ストライプ部分である。本実施例ではSiO2膜
９を絶縁膜として用い、ストライプ部分１２にの
み電極を形成したいわゆるSiO2ストライプ型の
電流狭窄構造を採用している。
第２図に本実施例の主要部分のエネルギーバン
ド図を示す。第１グレイデツドガイド層４はポテ
ンシヤル井戸層２０（ｎ型あるいはノンドープ
AlX20Ga1-X20As、典型的にはX20＝０）とポテン
シヤル障壁層２１（ｎ型あるいはノンドープ
AlX21Ga1-X21As、X20＜X21≦１、X21は膜厚方向
でグレイデツドに変化）が交互に積み重なつた超
格子構造となつている。ポテンシヤル障壁層２１
の厚さは電子のドブロイ波長以下（＜40A）に設
定されているためこの超格子の量子化準位はミニ
バンドを形成しており電子は容易にポテンシヤル
障壁をトンネルで通過することが出来る。又、ポ
テンシヤル障壁層２１のAl組成比X21は活性層５
に近づくにつれ小さくなる様に変化している。一
例としポテンシヤル井戸層２０及びポテンシヤル
障壁層２１の厚さをそれぞれ１０Ａ，１０Ａとし
X21の大きさを１から0.4まで変化させた場合には
第１グレイデツドガイド層４の等価的なAl組成
比は内部で0.5から0.2まで変化していることにな
る。この様に本実施例の半導体レーザにおいては
ポテンシヤル障壁層２１のAl組成比X21をグレイ
デツドに変化させることにより等価的にグレイデ
ツドガイド層を形成している。第２グレイデツド
ガイド層６も同様にポテンシヤル井戸層２２（Ｐ
型あるいはnondope AlX22Ga1-X22As、典型的に
はX22＝０）とポテンシヤル障壁層２３（Ｐ型あ
るいはnondope AlX23Ga1-X23As、X22＜X23≦
１、X23は膜厚方向でグレイデツドに変化）の周
期構造となつている。
ド図を示す。第１グレイデツドガイド層４はポテ
ンシヤル井戸層２０（ｎ型あるいはノンドープ
AlX20Ga1-X20As、典型的にはX20＝０）とポテン
シヤル障壁層２１（ｎ型あるいはノンドープ
AlX21Ga1-X21As、X20＜X21≦１、X21は膜厚方向
でグレイデツドに変化）が交互に積み重なつた超
格子構造となつている。ポテンシヤル障壁層２１
の厚さは電子のドブロイ波長以下（＜40A）に設
定されているためこの超格子の量子化準位はミニ
バンドを形成しており電子は容易にポテンシヤル
障壁をトンネルで通過することが出来る。又、ポ
テンシヤル障壁層２１のAl組成比X21は活性層５
に近づくにつれ小さくなる様に変化している。一
例としポテンシヤル井戸層２０及びポテンシヤル
障壁層２１の厚さをそれぞれ１０Ａ，１０Ａとし
X21の大きさを１から0.4まで変化させた場合には
第１グレイデツドガイド層４の等価的なAl組成
比は内部で0.5から0.2まで変化していることにな
る。この様に本実施例の半導体レーザにおいては
ポテンシヤル障壁層２１のAl組成比X21をグレイ
デツドに変化させることにより等価的にグレイデ
ツドガイド層を形成している。第２グレイデツド
ガイド層６も同様にポテンシヤル井戸層２２（Ｐ
型あるいはnondope AlX22Ga1-X22As、典型的に
はX22＝０）とポテンシヤル障壁層２３（Ｐ型あ
るいはnondope AlX23Ga1-X23As、X22＜X23≦
１、X23は膜厚方向でグレイデツドに変化）の周
期構造となつている。
（発明の効果）
これらのAlGaAs／GaAs超格子は、結晶性特
に発光効率等が従来のランダムにAlとGaが混ざ
りあつたAlGaAs液晶に比べて良好であることが
実験的に確かめられている。従がつて本発明の半
導体レーザはこの様な発光効率の優れた超格子構
造をグレイデツドガイド層に用いているため従来
のAlGaAs液晶を用いたグレイデツドガイド層を
有する半導体レーザに比べより低閾値で発振する
ことが可能となつた。
に発光効率等が従来のランダムにAlとGaが混ざ
りあつたAlGaAs液晶に比べて良好であることが
実験的に確かめられている。従がつて本発明の半
導体レーザはこの様な発光効率の優れた超格子構
造をグレイデツドガイド層に用いているため従来
のAlGaAs液晶を用いたグレイデツドガイド層を
有する半導体レーザに比べより低閾値で発振する
ことが可能となつた。
次に製造方法について簡単に述べる。まず最初
にｎ−GaAs基板１上にバツフアー層２、ｎ型ク
ラツド層３、第１グレイデツドガイド層４、活性
層５、第２グレイデツドガイド層６、Ｐ型クラツ
ド層７、キヤツプ層８を順次結晶成長する。この
結晶成長の際第１グレイデツドガイド層４及び第
２グレイデツドガイド層６の超格子構造が形成さ
れる。結晶成長法はMBE法、MO−CVD法、
HT−VPE法等のいずれの方法を用いても良い。
次にSiO2膜９を形成しフオトエツチング法等を
用いてストライプ部分１２のSiO2膜を除去する。
次にＰ型電極１０及びｎ型電極１１を形成する。
最後に劈開等を用いてペレツトに切出しヒートシ
ンクに融着及びリード線付けを行なつて完成す
る。
にｎ−GaAs基板１上にバツフアー層２、ｎ型ク
ラツド層３、第１グレイデツドガイド層４、活性
層５、第２グレイデツドガイド層６、Ｐ型クラツ
ド層７、キヤツプ層８を順次結晶成長する。この
結晶成長の際第１グレイデツドガイド層４及び第
２グレイデツドガイド層６の超格子構造が形成さ
れる。結晶成長法はMBE法、MO−CVD法、
HT−VPE法等のいずれの方法を用いても良い。
次にSiO2膜９を形成しフオトエツチング法等を
用いてストライプ部分１２のSiO2膜を除去する。
次にＰ型電極１０及びｎ型電極１１を形成する。
最後に劈開等を用いてペレツトに切出しヒートシ
ンクに融着及びリード線付けを行なつて完成す
る。
本実施例においては、グレイデツドガイド層の
超格子において禁制帯幅の小さい方の半導体とし
てGaAsを用いたがこれに限らずAlGaAsを用い
ても良い。本実施例ではグレイデツドガイド層の
超格子のポテンシヤル井戸層及びポテンシヤル障
壁層の厚さは膜厚方向で一定としたが、これに限
らずこれらの厚さを膜厚方向で変化させても良
い。本実施例ではグレイデツドガイド層が膜厚方
向で一様にｎ型あるいはＰ型ドーピングあるいは
nondopeとしたがこれに限らず超格子の一部分に
のみドーピングする選択ドープされた超格子を用
いても良い。又、本実施例においては、電流狭窄
構造としてSiO2ストライプ構造を用いたがこれ
に限らずプレーナーストライプ構造、リツヂウエ
イブガイド構造埋め込み構造等どの構造を用いて
も本発明が適用出来ることは明らかである。本実
施例ではｎ型基板を用いたがこれと反対にＰ型基
板を用いて導電型を全て反対にした構造にしても
良い。
超格子において禁制帯幅の小さい方の半導体とし
てGaAsを用いたがこれに限らずAlGaAsを用い
ても良い。本実施例ではグレイデツドガイド層の
超格子のポテンシヤル井戸層及びポテンシヤル障
壁層の厚さは膜厚方向で一定としたが、これに限
らずこれらの厚さを膜厚方向で変化させても良
い。本実施例ではグレイデツドガイド層が膜厚方
向で一様にｎ型あるいはＰ型ドーピングあるいは
nondopeとしたがこれに限らず超格子の一部分に
のみドーピングする選択ドープされた超格子を用
いても良い。又、本実施例においては、電流狭窄
構造としてSiO2ストライプ構造を用いたがこれ
に限らずプレーナーストライプ構造、リツヂウエ
イブガイド構造埋め込み構造等どの構造を用いて
も本発明が適用出来ることは明らかである。本実
施例ではｎ型基板を用いたがこれと反対にＰ型基
板を用いて導電型を全て反対にした構造にしても
良い。
又、本実施例では、グレイデツドガイド層全部
が超格子構造となつていたが、低閾値実現に効果
のある活性層近傍のみに超格子構造を用いて活性
層から遠い部分はAlGaAs液晶によるグレイデツ
ドガイド層を用いても良い。又、本実施例では活
性層単相構造となつていたがこれに限らず多重量
子井戸構造等の多層構造となつていても良い。
又、本実施例では材料としてAlGaAs／GaAs系
を用いたがこれに限らずInGaAlAs／InP系、
GaAlSb／GaSb系、InGaAsP／InP系等他の材料
においても本発明が適用出来ることは明らかであ
る。
が超格子構造となつていたが、低閾値実現に効果
のある活性層近傍のみに超格子構造を用いて活性
層から遠い部分はAlGaAs液晶によるグレイデツ
ドガイド層を用いても良い。又、本実施例では活
性層単相構造となつていたがこれに限らず多重量
子井戸構造等の多層構造となつていても良い。
又、本実施例では材料としてAlGaAs／GaAs系
を用いたがこれに限らずInGaAlAs／InP系、
GaAlSb／GaSb系、InGaAsP／InP系等他の材料
においても本発明が適用出来ることは明らかであ
る。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。第
２図は本発明の一実施例の主要部分のエネルギー
バンド図である。 図中、１はｎ−GaAs基板、２はバツフアー
層、３はｎ型クラツド層、４は第１グレイデツド
ガイド層、５は活性層、６は第２グレイデツドガ
イド層、７はＰ型クラツド層、８はキヤツプ層、
９はSiO2膜、１０はＰ型電極、１１はｎ型電極、
１２はストライプ部分、２０はポテンシヤル井戸
層、２１はポテンシヤル障壁層、２２はポテンシ
ヤル井戸層、２３はポテンシヤル障壁層である。
２図は本発明の一実施例の主要部分のエネルギー
バンド図である。 図中、１はｎ−GaAs基板、２はバツフアー
層、３はｎ型クラツド層、４は第１グレイデツド
ガイド層、５は活性層、６は第２グレイデツドガ
イド層、７はＰ型クラツド層、８はキヤツプ層、
９はSiO2膜、１０はＰ型電極、１１はｎ型電極、
１２はストライプ部分、２０はポテンシヤル井戸
層、２１はポテンシヤル障壁層、２２はポテンシ
ヤル井戸層、２３はポテンシヤル障壁層である。
Claims (1)
- １ 活性層とこの活性層を上下にはさむこのグレ
イデツドガイド層を少なくとも具備する多層構造
を備え、これらグレイデツドガイド層が、ポテン
シヤル井戸とポテンシヤル障壁が交互に積み重な
つた超格子構造を有し、前記ポテンシヤル障壁の
高さが前記活性層から遠ざかるにつれて大きくな
つていることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP164384A JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP164384A JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145686A JPS60145686A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0546115B2 true JPH0546115B2 (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=11507199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP164384A Granted JPS60145686A (ja) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145686A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61154191A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS62193192A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-08-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH01264286A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-20 | Omron Tateisi Electron Co | 半導体量子井戸レーザ |
| JPH0334591A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子井戸半導体レーザ素子 |
| KR100589622B1 (ko) | 1998-03-12 | 2006-09-27 | 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 소자 |
| AU2001266663A1 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-17 | Agility Communications, Inc. | High-power, manufacturable sampled grating distributed bragg reflector lasers |
| EP1883119B1 (de) | 2006-07-27 | 2015-11-04 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Halbleiter-Schichtstruktur mit Übergitter |
| DE102006046237A1 (de) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiter-Schichtstruktur mit Übergitter |
| EP1883140B1 (de) | 2006-07-27 | 2013-02-27 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | LD oder LED mit Übergitter-Mantelschicht und Dotierungsgradienten |
| EP1883141B1 (de) | 2006-07-27 | 2017-05-24 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | LD oder LED mit Übergitter-Mantelschicht |
-
1984
- 1984-01-09 JP JP164384A patent/JPS60145686A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60145686A (ja) | 1985-08-01 |
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