JPH0564477B2 - - Google Patents
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- JPH0564477B2 JPH0564477B2 JP58196327A JP19632783A JPH0564477B2 JP H0564477 B2 JPH0564477 B2 JP H0564477B2 JP 58196327 A JP58196327 A JP 58196327A JP 19632783 A JP19632783 A JP 19632783A JP H0564477 B2 JPH0564477 B2 JP H0564477B2
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- layer
- substrate
- active layer
- mesa
- semiconductor
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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装置に関するものであ
る。
る。
従来例の構成とその問題点
近年、DADや光デイスクフアイルなどへの情
報の書き込み、読み出し用の光源として、あるい
は光通信用の光源として低しきい値で基本横モー
ド発振する半導体レーザが要求されている。これ
を実現するための有効な手段の１つとして、２回
成長を用いてつくりつけの電流狭搾機構（内部ス
トライプ）を半導体レーザの構造の中に取り入れ
る方法がある。第１図は内部ストライプを利用し
た従来の半導体レーザを一例の断面図を示す。以
下図面を参照しながらこの従来の半導体レーザに
ついて説明する。
報の書き込み、読み出し用の光源として、あるい
は光通信用の光源として低しきい値で基本横モー
ド発振する半導体レーザが要求されている。これ
を実現するための有効な手段の１つとして、２回
成長を用いてつくりつけの電流狭搾機構（内部ス
トライプ）を半導体レーザの構造の中に取り入れ
る方法がある。第１図は内部ストライプを利用し
た従来の半導体レーザを一例の断面図を示す。以
下図面を参照しながらこの従来の半導体レーザに
ついて説明する。
第１図において、１はｐ型GaAs基板、２はｎ
型GaAs電流狭搾層、３はｐ型Ga1-xAlxAsクラツ
ド層、４はノンドープGa1-yAlyAs活性層、５は
ｎ型Ga1-xAlxAsクラツド層、６はｎ型GaAsキヤ
ツプ層、７はｎ側オーミツク電極、８はｐ側オー
ミツク電極である。
型GaAs電流狭搾層、３はｐ型Ga1-xAlxAsクラツ
ド層、４はノンドープGa1-yAlyAs活性層、５は
ｎ型Ga1-xAlxAsクラツド層、６はｎ型GaAsキヤ
ツプ層、７はｎ側オーミツク電極、８はｐ側オー
ミツク電極である。
以上のように構成された半導体レーザ装置につ
いて、以下その動作について説明する。
いて、以下その動作について説明する。
ｐ側電極より基板に注入された電流は溝部以外
の部分では電流狭搾層２の働きで阻止されるため
に溝部直上の活性層４に集中的に流れ込む。この
注入された電流によつて活性層内に生じた光はク
ラツド層にしみ出すが、第１クラツド層３にしみ
出した光は溝部以外の部分では基板上の電流狭搾
層２に吸収されるため、光は溝部上の活性層のみ
に閉じ込められ、ここで安定な基本横モード発振
が得られる。
の部分では電流狭搾層２の働きで阻止されるため
に溝部直上の活性層４に集中的に流れ込む。この
注入された電流によつて活性層内に生じた光はク
ラツド層にしみ出すが、第１クラツド層３にしみ
出した光は溝部以外の部分では基板上の電流狭搾
層２に吸収されるため、光は溝部上の活性層のみ
に閉じ込められ、ここで安定な基本横モード発振
が得られる。
ところで半導体レーザの利用分野が広がるあつ
れて、低しきい値、基本横モード発振だけでなく
高出力も達成しうる半導体レーザに対する要求が
急速に高まつてきた。半導体レーザを高出力化す
る非常に有効な手段の１つは、活性層を非常に薄
く（0.05μｍ程度）成長し、クラツド層へのもれ
出しを多くすることにより、半導体レーザの断面
における発光面積を大きくして、単位面積当りの
光出力密度を減少させる方法である。
れて、低しきい値、基本横モード発振だけでなく
高出力も達成しうる半導体レーザに対する要求が
急速に高まつてきた。半導体レーザを高出力化す
る非常に有効な手段の１つは、活性層を非常に薄
く（0.05μｍ程度）成長し、クラツド層へのもれ
出しを多くすることにより、半導体レーザの断面
における発光面積を大きくして、単位面積当りの
光出力密度を減少させる方法である。
第２図に理論計算の結果を示す。第２図におい
て横軸は活性層の膜厚、従軸は端面破壊に至る光
出力密度を一定pd＝2MW／cm3としたときの、レ
ーザ端面から出射され最大光出力を示したもので
ある。図から明らかなように、活性層膜厚が0.1
〜0.2μｍ付近から薄くなるに従つて得られる光出
力は著しく増大する。ところが、第１図に示すよ
うな構造では、平坦な基板上に平坦な活性層を成
長させるために、活性層を薄膜化したときの制御
が難しく、0.1μｍ程度が限界である。このことか
ら第１図の構造は、低しきい値、基本横モード発
振には有利でも、高出力化には非常に不利であ
り、現在のところ数ｍＷの出力のものしか実現し
ていない。
て横軸は活性層の膜厚、従軸は端面破壊に至る光
出力密度を一定pd＝2MW／cm3としたときの、レ
ーザ端面から出射され最大光出力を示したもので
ある。図から明らかなように、活性層膜厚が0.1
〜0.2μｍ付近から薄くなるに従つて得られる光出
力は著しく増大する。ところが、第１図に示すよ
うな構造では、平坦な基板上に平坦な活性層を成
長させるために、活性層を薄膜化したときの制御
が難しく、0.1μｍ程度が限界である。このことか
ら第１図の構造は、低しきい値、基本横モード発
振には有利でも、高出力化には非常に不利であ
り、現在のところ数ｍＷの出力のものしか実現し
ていない。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み、内部ストライプを利
用して低しきい値、基本横モード発振を維持しつ
つ、活性層の薄膜化を可能にして高出力を実現さ
せる新構造の半導体レーザ装置を提供することを
目的とするものである。
用して低しきい値、基本横モード発振を維持しつ
つ、活性層の薄膜化を可能にして高出力を実現さ
せる新構造の半導体レーザ装置を提供することを
目的とするものである。
発明の構成
この目的を達成するため、本発明の半導体レー
ザ装置は、メサを有する基板上に、その伝導型が
交互に変化するように少なくとも一層の半導体層
が形成され、半導体表面より基板メサ部に達する
溝が形成され、その半導体表面に活性層を含む各
層が前記半導体表面層とは異なる伝導型を有する
層を第１層として形成されたことを特徴としてい
る。
ザ装置は、メサを有する基板上に、その伝導型が
交互に変化するように少なくとも一層の半導体層
が形成され、半導体表面より基板メサ部に達する
溝が形成され、その半導体表面に活性層を含む各
層が前記半導体表面層とは異なる伝導型を有する
層を第１層として形成されたことを特徴としてい
る。
この構成によつて、内部ストライプの利点を維
持しつつ、結晶成長の異方性を利用して再現性良
く活性層の薄膜化を達成することができる。
持しつつ、結晶成長の異方性を利用して再現性良
く活性層の薄膜化を達成することができる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
第３図ａ〜ｃは本発明の一実施例における半導
体レーザ装置の作製方法の各工程における断面図
である。
体レーザ装置の作製方法の各工程における断面図
である。
まずｐ型GaAs基板１（100）面上にエツチン
グにより、第３図ａに示すような高さ3μｍ幅15μ
ｍのメサを形成する。その基板上に液相エピタキ
シヤル法により、ｎ型GaAs電流狭搾層２をメサ
上で0.8μｍ、メサ以外の基板平坦部の最も薄い所
で1μｍの厚さになるように成長を行なう（第３
図ａ）。
グにより、第３図ａに示すような高さ3μｍ幅15μ
ｍのメサを形成する。その基板上に液相エピタキ
シヤル法により、ｎ型GaAs電流狭搾層２をメサ
上で0.8μｍ、メサ以外の基板平坦部の最も薄い所
で1μｍの厚さになるように成長を行なう（第３
図ａ）。
この１回目の成長が終わつたウエハーの表面に
＜011＞方向に溝を形成する。溝の位置は基板上
のメサの直上とし、溝の底は基板に達しているよ
うにする。
＜011＞方向に溝を形成する。溝の位置は基板上
のメサの直上とし、溝の底は基板に達しているよ
うにする。
溝を設けた基板表面に再び液相エピタキシヤル
法により、第１層ｐ型Ga0.57Al0.43Asクラツド層
３を溝近傍のメサ上で約0.2μｍ、第２層ノンドー
プGa0.92Al0.08As活性層４を同じ場所で0.05μｍ、
第３層ｎ型Ga0.57Al0.43Asクラツド層５を同じ場
所で約1.5μｍ、第４層ｎ型GaAsキヤツプ層６を
約2μｍの厚さになるように連続成長を行なう。
その後、ｎ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行
なつて、ｎ側オーミツク電極７を形成する。基板
側にはｐ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行な
つてｐ側オーミツク電極８を形成する。（第３図
ｃ）。
法により、第１層ｐ型Ga0.57Al0.43Asクラツド層
３を溝近傍のメサ上で約0.2μｍ、第２層ノンドー
プGa0.92Al0.08As活性層４を同じ場所で0.05μｍ、
第３層ｎ型Ga0.57Al0.43Asクラツド層５を同じ場
所で約1.5μｍ、第４層ｎ型GaAsキヤツプ層６を
約2μｍの厚さになるように連続成長を行なう。
その後、ｎ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行
なつて、ｎ側オーミツク電極７を形成する。基板
側にはｐ側電極用金属を蒸着し、合金処理を行な
つてｐ側オーミツク電極８を形成する。（第３図
ｃ）。
このようにして作製した半導体ウエハーをへき
開し、Siブロツクにマウントして完成する。
開し、Siブロツクにマウントして完成する。
以上のように構成された半導体レーザ装置につ
いて、以下その動作について説明する。１回目の
エピタキシヤル成長で形成した電流狭搾層の働き
で、基板側より注入された電流は溝部上の活性層
に集中的に注入される。その結果、低しきい値で
基本横モード発振がここで得られる。またあらか
じめ基板に形成した突起の効果で、第３図ａに示
すように１回目のエピタキシヤル成長で形成する
電流狭搾層はメサの両側に裾を引く形状となる。
そのためこの上に２回目の成長を行なうと、結晶
成長の異方性により、メサ上部の成長はそれ以外
の裾の部分よりも抑制されるために、メサ上部に
は極めて薄い活性層を再現性良く形成することが
できる。
いて、以下その動作について説明する。１回目の
エピタキシヤル成長で形成した電流狭搾層の働き
で、基板側より注入された電流は溝部上の活性層
に集中的に注入される。その結果、低しきい値で
基本横モード発振がここで得られる。またあらか
じめ基板に形成した突起の効果で、第３図ａに示
すように１回目のエピタキシヤル成長で形成する
電流狭搾層はメサの両側に裾を引く形状となる。
そのためこの上に２回目の成長を行なうと、結晶
成長の異方性により、メサ上部の成長はそれ以外
の裾の部分よりも抑制されるために、メサ上部に
は極めて薄い活性層を再現性良く形成することが
できる。
以上のように本実施例によれば、基板上に成長
に先立つてメサを形成しておくことにより、基本
横モード発振、しきい値30ｍＡ、光出力30ｍＷの
安定した高出力が実現できた。
に先立つてメサを形成しておくことにより、基本
横モード発振、しきい値30ｍＡ、光出力30ｍＷの
安定した高出力が実現できた。
なお、本実施例でｐ型基板の場合を示したがｎ
型基板の場合も全く同様の効果が期待できる。
型基板の場合も全く同様の効果が期待できる。
発明の効果
以上のように本発明は、メサを有する基板上に
内部ストライプ型のレーザを構成することにより
低しきい値、基本横モード発振を維持しつつ、高
出力を実現させることができ、その実用的効果は
大なるものがある。
内部ストライプ型のレーザを構成することにより
低しきい値、基本横モード発振を維持しつつ、高
出力を実現させることができ、その実用的効果は
大なるものがある。
第１図は内部ストライプを利用した従来の半導
体レーザの一例の断面図、第２図は活性層膜厚と
最大光出力の関係の理論計算の結果を示す図、第
３図ａ〜ｃは本発明の一実施例の作製方法の各工
程における断面図である。 １……ｐ型GaAs基板、２……ｎ型GaAs電流
狭搾層、３……ｐ型Ga1-xAlxAsクラツド層、４
……ノンドープGa1-yAlyAs活性層、５……ｎ型
Ga1-xAlxAsクラツド層、６……ｎ型GaAsキヤツ
プ層、７……ｎ側オーミツク電極、８……ｐ側オ
ーミツク電極。
体レーザの一例の断面図、第２図は活性層膜厚と
最大光出力の関係の理論計算の結果を示す図、第
３図ａ〜ｃは本発明の一実施例の作製方法の各工
程における断面図である。 １……ｐ型GaAs基板、２……ｎ型GaAs電流
狭搾層、３……ｐ型Ga1-xAlxAsクラツド層、４
……ノンドープGa1-yAlyAs活性層、５……ｎ型
Ga1-xAlxAsクラツド層、６……ｎ型GaAsキヤツ
プ層、７……ｎ側オーミツク電極、８……ｐ側オ
ーミツク電極。
Claims (1)
- １ メサを有する基板上に、伝導型が交互に変化
するように少なくとも一層の半導体層が形成さ
れ、前記半導体層表面より基板メサ部に達する溝
が形成され、前記の半導体層表面に活性層を含む
各層が前記半導体層の表面層とは異なる伝導型を
有する層を第一層として形成されたことを特徴と
する半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196327A JPS6088487A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196327A JPS6088487A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6088487A JPS6088487A (ja) | 1985-05-18 |
| JPH0564477B2 true JPH0564477B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=16355973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196327A Granted JPS6088487A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6088487A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4839900A (en) * | 1985-08-21 | 1989-06-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Buried type semiconductor laser device |
| JPS62296583A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58196327A patent/JPS6088487A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6088487A (ja) | 1985-05-18 |
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