JPH0653599A - 面発光レーザダイオード - Google Patents
面発光レーザダイオードInfo
- Publication number
- JPH0653599A JPH0653599A JP20338392A JP20338392A JPH0653599A JP H0653599 A JPH0653599 A JP H0653599A JP 20338392 A JP20338392 A JP 20338392A JP 20338392 A JP20338392 A JP 20338392A JP H0653599 A JPH0653599 A JP H0653599A
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- gaas
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- surface emitting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏波選択性を有すると共に小さい体積で十分
に大きな利得を持つ活性層の面発光レーザダイオードと
する。 【構成】 基板１１上にｎ−ＤＢＲミラー１２及びＧａ
Ａｓスペーサ１３を形成した後、量子細線構造１４を形
成し、その上にＧａＡｓスペーサ１５、ｐ−ＤＢＲミラ
ー１６及びｐ+ コンタクト層１７を順次形成する。
に大きな利得を持つ活性層の面発光レーザダイオードと
する。 【構成】 基板１１上にｎ−ＤＢＲミラー１２及びＧａ
Ａｓスペーサ１３を形成した後、量子細線構造１４を形
成し、その上にＧａＡｓスペーサ１５、ｐ−ＤＢＲミラ
ー１６及びｐ+ コンタクト層１７を順次形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理、光伝送等
に用いられる面発光型半導体レーザダイオード（面発光
レーザダイオードという）に関する。
に用いられる面発光型半導体レーザダイオード（面発光
レーザダイオードという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光レーザダイオードは、導波型の半
導体レーザダイオードでは原理的に困難である二次元集
積化が可能であり、また、共振器長が数μｍ程度と著し
く短くなるため低消費電力であり且つレーザ光の回折に
よるひろがり角が小さいなどの際立った特長を有してい
る。そして、これらの特長により、面発光レーザダイオ
ードは、特に二次元光処理におけるキーデバイスとして
多くの期待を集めている。
導体レーザダイオードでは原理的に困難である二次元集
積化が可能であり、また、共振器長が数μｍ程度と著し
く短くなるため低消費電力であり且つレーザ光の回折に
よるひろがり角が小さいなどの際立った特長を有してい
る。そして、これらの特長により、面発光レーザダイオ
ードは、特に二次元光処理におけるキーデバイスとして
多くの期待を集めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、面発光レーザ
ダイオードでは活性層が非常に薄くなるため、利用でき
る活性層の光利得が必然的に低くなる。したがって、面
発光レーザで発振を実現するためには共振器の光損失を
下げると共に両端面の反射率を非常に高くしなければな
らず、その製作において、導波型レーザダイオードに比
べて厳格な条件をクリアする必要があるという問題があ
る。
ダイオードでは活性層が非常に薄くなるため、利用でき
る活性層の光利得が必然的に低くなる。したがって、面
発光レーザで発振を実現するためには共振器の光損失を
下げると共に両端面の反射率を非常に高くしなければな
らず、その製作において、導波型レーザダイオードに比
べて厳格な条件をクリアする必要があるという問題があ
る。
【０００４】面発光レーザダイオード共振器を発振波長
と同じ長さで構成し、その中央に薄い活性層を配置する
λキャビティー型とよばれる配置では、活性層が薄くて
も利得が有効に利用され上記問題がある程度克服できつ
つあるが、それでも導波型レーザダイオードに比べると
製作が困難であることは変わりない。
と同じ長さで構成し、その中央に薄い活性層を配置する
λキャビティー型とよばれる配置では、活性層が薄くて
も利得が有効に利用され上記問題がある程度克服できつ
つあるが、それでも導波型レーザダイオードに比べると
製作が困難であることは変わりない。
【０００５】一方、導波型レーザダイオードは、通常Ｔ
Ｅ偏波で発振し、安定した偏波が得られるが、面発光レ
ーザは、構造自体に偏波を選択する機能がなく、したが
って、どのような偏波で発振するか予測することが極め
て困難であるという問題がある。
Ｅ偏波で発振し、安定した偏波が得られるが、面発光レ
ーザは、構造自体に偏波を選択する機能がなく、したが
って、どのような偏波で発振するか予測することが極め
て困難であるという問題がある。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑み、偏波選択
性を有すると共に小さい体積で十分に大きな利得を持つ
活性層により構成される面発光レーザダイオードを提供
することを目的とする。
性を有すると共に小さい体積で十分に大きな利得を持つ
活性層により構成される面発光レーザダイオードを提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る面発光レーザダイオードは、量子細線構造を活
性層に有してその面内方向に光偏波面選択性を有するこ
とを特徴とする。
明に係る面発光レーザダイオードは、量子細線構造を活
性層に有してその面内方向に光偏波面選択性を有するこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】半導体のバルクや量子薄膜構造では面内方向に
等方的であり偏波面異方性を持たないが、量子細線構造
では、面内方向に量子閉じ込めが存在するために強い偏
波面特性を有する。また、量子細線では状態密度スペク
トルがシャープなスパイク状になるために単位体積当た
りの利得が大きくなる。したがって、活性層として量子
細線構造をもつ面発光レーザダイオードでは、活性層が
偏波面選択性を持ち且つ小さい体積で十分に大きな利得
を有するようになる。
等方的であり偏波面異方性を持たないが、量子細線構造
では、面内方向に量子閉じ込めが存在するために強い偏
波面特性を有する。また、量子細線では状態密度スペク
トルがシャープなスパイク状になるために単位体積当た
りの利得が大きくなる。したがって、活性層として量子
細線構造をもつ面発光レーザダイオードでは、活性層が
偏波面選択性を持ち且つ小さい体積で十分に大きな利得
を有するようになる。
【０００９】かかる本発明の面発光レーザダイオード
は、（００１）面に対して数度傾斜した基板を用い、傾
斜基板上に存在する原子オーダのステップのエッジより
成長が始まることを利用して容易に作製できる。
は、（００１）面に対して数度傾斜した基板を用い、傾
斜基板上に存在する原子オーダのステップのエッジより
成長が始まることを利用して容易に作製できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】（実施例１）図１は本実施例に係る面発光
レーザダイオードの模式図、図２はその要部拡大図であ
る。両図に示すように、基板１１上に、ｎ−ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１２、ＧａＡｓスペーサ層１
３、活性層としてのＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子細線構
造１４、ＧａＡｓスペーサ層１５、ｐ−ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓＤＢＲミラー１６及びｐ+ コンタクト層１７が
順次形成されている。
レーザダイオードの模式図、図２はその要部拡大図であ
る。両図に示すように、基板１１上に、ｎ−ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１２、ＧａＡｓスペーサ層１
３、活性層としてのＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子細線構
造１４、ＧａＡｓスペーサ層１５、ｐ−ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓＤＢＲミラー１６及びｐ+ コンタクト層１７が
順次形成されている。
【００１２】次に、一作製法を説明しながら、さらに詳
細に説明する。基板１１は（００１）面に対して（１１
０）方向に２度傾斜したＧａＡｓ基板であり、該基板１
１には約６ｎｍおきに原子層ステップが存在する。ｎ−
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１２及びＧａＡｓ
スペーサ層１３は、基板１１上に有機金属気相成長を用
いて成長されている。これらの成長では、基板１１のも
つ原子層ステップは保存されている。次に、ＧａＡｓス
ペーサ層１３上に厚さ８ｎｍの活性層を成長する際に、
１原子層成長する間にＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを交互
に成長すると、成長がステップエッジから始まる性質が
あるので、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子細線構造１４が
形成される。
細に説明する。基板１１は（００１）面に対して（１１
０）方向に２度傾斜したＧａＡｓ基板であり、該基板１
１には約６ｎｍおきに原子層ステップが存在する。ｎ−
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１２及びＧａＡｓ
スペーサ層１３は、基板１１上に有機金属気相成長を用
いて成長されている。これらの成長では、基板１１のも
つ原子層ステップは保存されている。次に、ＧａＡｓス
ペーサ層１３上に厚さ８ｎｍの活性層を成長する際に、
１原子層成長する間にＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを交互
に成長すると、成長がステップエッジから始まる性質が
あるので、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子細線構造１４が
形成される。
【００１３】この過程の詳細は図３に示される。同図に
示すように、ＧａＡｓ基板１１に存在するステップはｎ
−ＤＢＲミラー１２の成長する過程で保存されるため、
ｎ−ＤＢＲミラー１２の最上面にもステップが存在す
る。また、ｎ−ＤＢＲミラー１２上にＧａＡｓスペーサ
層１３を成長する過程でも同様にステップが保存される
ので、ＧａＡｓスペーサ層１３の最上面にもステップが
存在する。そして、このＧａＡｓスペーサ層１３上に、
ＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを２分の１単位原子層ずつ計
８ｎｍ分成長すると、この際の成長はステップエッジか
ら始まるため、ＩｎＧａＡｓ細線１４ａとＧａＡｓ細線
１４ｂとにより量子細線構造１４が形成される。量子細
線構造１４形成後、ＧａＡｓスペーサ層１５、ｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１６及びｐ+ コンタク
ト層１７を成長することにより面発光レーザダイオード
とする。
示すように、ＧａＡｓ基板１１に存在するステップはｎ
−ＤＢＲミラー１２の成長する過程で保存されるため、
ｎ−ＤＢＲミラー１２の最上面にもステップが存在す
る。また、ｎ−ＤＢＲミラー１２上にＧａＡｓスペーサ
層１３を成長する過程でも同様にステップが保存される
ので、ＧａＡｓスペーサ層１３の最上面にもステップが
存在する。そして、このＧａＡｓスペーサ層１３上に、
ＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを２分の１単位原子層ずつ計
８ｎｍ分成長すると、この際の成長はステップエッジか
ら始まるため、ＩｎＧａＡｓ細線１４ａとＧａＡｓ細線
１４ｂとにより量子細線構造１４が形成される。量子細
線構造１４形成後、ＧａＡｓスペーサ層１５、ｐ−Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲミラー１６及びｐ+ コンタク
ト層１７を成長することにより面発光レーザダイオード
とする。
【００１４】ここで、各スペーサ層１３，１５の厚さは
それぞれ発振波長の半分であり、活性層である量子細線
構造１４がその中心に位置しており、所謂λキャビティ
ーの構成となっている。
それぞれ発振波長の半分であり、活性層である量子細線
構造１４がその中心に位置しており、所謂λキャビティ
ーの構成となっている。
【００１５】本実施例のレーザ構造について、レーザ作
製プロセス前に、活性層である量子細線構造１４につい
てのバンド付近における面内方向の偏波特性を、フォト
ルミネッセンス（ＰＬ）及びフォトルミネッセンス・エ
キサイテーション（ＰＬＥ）測定によって調べた結果、
量子細線に平行な偏波が強いという特性を有しているこ
とが確かめられた。
製プロセス前に、活性層である量子細線構造１４につい
てのバンド付近における面内方向の偏波特性を、フォト
ルミネッセンス（ＰＬ）及びフォトルミネッセンス・エ
キサイテーション（ＰＬＥ）測定によって調べた結果、
量子細線に平行な偏波が強いという特性を有しているこ
とが確かめられた。
【００１６】比較のため、図４に示す構造を有する面発
光レーザを作製した。なお、図４において４４はＩｎＧ
ａＡｓ量子薄膜の活性層を示し、図１と同一作用を示す
部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
光レーザを作製した。なお、図４において４４はＩｎＧ
ａＡｓ量子薄膜の活性層を示し、図１と同一作用を示す
部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１７】図１に示す本実施例の量子細線面発光レー
ザでは量子細線１４ａ，１４ｂに平行な偏波で発振し、
また、そのときのしきい値電流は１．２ｍＡ〜２．０ｍ
Ａであった。一方、図４に示す従来型の量子薄膜面発光
レーザでは、偏波は各チップによってばらばらであり、
また、そのときのしきい値電流は２．０ｍＡ〜３．０ｍ
Ａであった。このように、本実施例の面発光レーザで
は、量子細線における横方向閉じ込めによって、量子細
線に平行な方向の偏波の利得が増大したために、量子細
線に平行な偏波で発振し、また、その利得も量子薄膜に
比べて量子細線の方が大きいためにしきい値電流が小さ
くなっている。
ザでは量子細線１４ａ，１４ｂに平行な偏波で発振し、
また、そのときのしきい値電流は１．２ｍＡ〜２．０ｍ
Ａであった。一方、図４に示す従来型の量子薄膜面発光
レーザでは、偏波は各チップによってばらばらであり、
また、そのときのしきい値電流は２．０ｍＡ〜３．０ｍ
Ａであった。このように、本実施例の面発光レーザで
は、量子細線における横方向閉じ込めによって、量子細
線に平行な方向の偏波の利得が増大したために、量子細
線に平行な偏波で発振し、また、その利得も量子薄膜に
比べて量子細線の方が大きいためにしきい値電流が小さ
くなっている。
【００１８】（実施例２）図３には実施例２に係る面発
光レーザの要部拡大を示す。なお、活性層以外の部分の
構成は実施例１と同じであり、図４には活性層付近のみ
を示す。
光レーザの要部拡大を示す。なお、活性層以外の部分の
構成は実施例１と同じであり、図４には活性層付近のみ
を示す。
【００１９】本実施例でも基板として（００１）面に対
して（１１０）方向に２度傾斜したＧａＡｓ基板を用い
ているので、この上に成長したｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
ＡｓＤＢＲミラー３１及びＧａＡｓスペーサ層３２の上
面にはステップが存在する。本実施例では、ＧａＡｓス
ペーサ層３２の上に、厚さ８ｎｍのＩｎＧａＡｓ量子薄
膜３３を成長する際、その中央において成長モードを変
えて、ＩｎＧａＡｓとＡｌＡｓとをそれぞれ２分の１原
子層ずつ計３原子層挿入し、ＡｌＡｓ量子細線３４を形
成している。そして、ＩｎＧａＡｓ量子薄膜３３形成
後、ＧａＡｓスペーサ層３５及びｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓＤＢＲミラー３６を成長させている。
して（１１０）方向に２度傾斜したＧａＡｓ基板を用い
ているので、この上に成長したｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
ＡｓＤＢＲミラー３１及びＧａＡｓスペーサ層３２の上
面にはステップが存在する。本実施例では、ＧａＡｓス
ペーサ層３２の上に、厚さ８ｎｍのＩｎＧａＡｓ量子薄
膜３３を成長する際、その中央において成長モードを変
えて、ＩｎＧａＡｓとＡｌＡｓとをそれぞれ２分の１原
子層ずつ計３原子層挿入し、ＡｌＡｓ量子細線３４を形
成している。そして、ＩｎＧａＡｓ量子薄膜３３形成
後、ＧａＡｓスペーサ層３５及びｐ−ＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓＤＢＲミラー３６を成長させている。
【００２０】本実施例の面発光レーザでは、ＡｌＡｓ細
線３４がＩｎＧａＡｓ量子薄膜３３中の面内方向の閉じ
込めポテンシャルとして働き、キャリアはＡｌＡｓ細線
３４間に閉じ込められるので、実施例１と同様に量子細
線面発光レーザダイオードが実現されている。なお、本
実施例の面発光レーザダイオードを評価した結果、実施
例１と同じ効果が確認された。
線３４がＩｎＧａＡｓ量子薄膜３３中の面内方向の閉じ
込めポテンシャルとして働き、キャリアはＡｌＡｓ細線
３４間に閉じ込められるので、実施例１と同様に量子細
線面発光レーザダイオードが実現されている。なお、本
実施例の面発光レーザダイオードを評価した結果、実施
例１と同じ効果が確認された。
【００２１】また、上記実施例２のＡｌＡｓ細線３４を
ＧａＡｓ細線に変えると、キャリアはＧａＡｓ細線の付
近に閉じ込められるようになるが、この場合においても
量子細線面発光レーザダイオードが実現され、同じ効果
が確認できた。
ＧａＡｓ細線に変えると、キャリアはＧａＡｓ細線の付
近に閉じ込められるようになるが、この場合においても
量子細線面発光レーザダイオードが実現され、同じ効果
が確認できた。
【００２２】なお、以上説明した実施例では、材料系と
してＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓを用いた
が、勿論、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ系などを用いても同じ効果が期待できることは言う
までもない。
してＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓを用いた
が、勿論、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓやＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ系などを用いても同じ効果が期待できることは言う
までもない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る面発
光レーザダイオードでは、活性層として量子細線構造を
有するので、面内偏波選択性を有すると共に、小さな体
積で十分に大きな利得を有するものである。
光レーザダイオードでは、活性層として量子細線構造を
有するので、面内偏波選択性を有すると共に、小さな体
積で十分に大きな利得を有するものである。
【図１】実施例１に係る面発光レーザダイオードの模式
図である。
図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】実施例２の面発光レーザダイオードの要部拡大
図である。
図である。
【図４】従来技術に係る面発光レーザダイオードの模式
図である。
図である。
１１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＤＢＲミラー １３ ＧａＡｓスペーサ １４ 量子細線構造 １４ａ ＩｎＧａＡｓ細線 １４ｂ ＧａＡｓ細線 １５ ＧａＡｓスペーサ １６ ｐ−ＤＢＲミラー １７ ｐ+ コンタクト層 ３１ ｎ−ＤＢＲミラー ３２ ＧａＡｓスペーサ ３３ ＩｎＧａＡｓ層 ３４ ＡｌＡｓ層 ３５ ｐ−ＤＢＲミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 量子細線構造を活性層に有してその面内
方向に光偏波面選択性を有することを特徴とする面発光
レーザダイオード。 - 【請求項２】 請求項１において、（００１）面に対し
てわずかに傾斜した基板を用いて活性層を成長させたも
のであることを特徴とする面発光レーザダイオード。 - 【請求項３】 請求項１において、（００１）面に対し
てわずかに傾いたＧａＡｓ基板を用い、ＩｎＧａＡｓ歪
み量子井戸中にＡｌＡｓ又はＧａＡｓ細線構造が周期的
に挿入された構造によって活性層が構成されていること
を特徴とする面発光レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20338392A JPH0653599A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 面発光レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20338392A JPH0653599A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 面発光レーザダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653599A true JPH0653599A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16473132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20338392A Withdrawn JPH0653599A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 面発光レーザダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653599A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7580436B2 (en) | 2003-09-18 | 2009-08-25 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting type semiconductor laser and method for manufacturing the same |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20338392A patent/JPH0653599A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7580436B2 (en) | 2003-09-18 | 2009-08-25 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting type semiconductor laser and method for manufacturing the same |
| US7983319B2 (en) | 2003-09-18 | 2011-07-19 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting type semiconductor laser that controls polarization directions of laser light and method for manufacturing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |