JPH07162087A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH07162087A JPH07162087A JP31011893A JP31011893A JPH07162087A JP H07162087 A JPH07162087 A JP H07162087A JP 31011893 A JP31011893 A JP 31011893A JP 31011893 A JP31011893 A JP 31011893A JP H07162087 A JPH07162087 A JP H07162087A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- laser device
- semiconductor laser
- type
- carrier confinement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】４９０ｎｍ帯から５３０ｎｍ帯の波長領域で室
温連続発振を容易にするとともに高温動作が可能な半導
体レーザ素子を得る。 【構成】光ガイド層５に隣接してクラッド層７より禁制
帯幅の大きいMgZnSSe 層６を設け、クラッド層にはＭｇ
ＺｎＳＳｅ層より高濃度ドーピングが可能なZnSSe を用
いる。さらに、ＭｇＺｎＳＳｅ層を禁制帯幅が段階的に
変化する複数の層から構成し、ｎ型クラッド層２側及び
ｐ型クラッド層７側両層に設ける。 【効果】キャリア閉じ込め層により電子に対する実効的
なヘテロ障壁が向上し、電子の活性層への閉じ込めが格
段に向上したため、室温及びさらに高温での連続発振が
安定に得られるようになった。
温連続発振を容易にするとともに高温動作が可能な半導
体レーザ素子を得る。 【構成】光ガイド層５に隣接してクラッド層７より禁制
帯幅の大きいMgZnSSe 層６を設け、クラッド層にはＭｇ
ＺｎＳＳｅ層より高濃度ドーピングが可能なZnSSe を用
いる。さらに、ＭｇＺｎＳＳｅ層を禁制帯幅が段階的に
変化する複数の層から構成し、ｎ型クラッド層２側及び
ｐ型クラッド層７側両層に設ける。 【効果】キャリア閉じ込め層により電子に対する実効的
なヘテロ障壁が向上し、電子の活性層への閉じ込めが格
段に向上したため、室温及びさらに高温での連続発振が
安定に得られるようになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青緑色半導体レーザ素子
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の室温連続発振可能な青緑色半導体
レーザ素子は、アプライド・フィジクス・レター，１９
９３，第６３巻ｐｐ１８３４〜１８３６に論じられてい
るように、基板にＧａＡｓを用い、これに略格子整合す
るＭｇＺｎＳＳｅ層をクラッド層として用いていた。代
表的な素子構造を図６に示す。
レーザ素子は、アプライド・フィジクス・レター，１９
９３，第６３巻ｐｐ１８３４〜１８３６に論じられてい
るように、基板にＧａＡｓを用い、これに略格子整合す
るＭｇＺｎＳＳｅ層をクラッド層として用いていた。代
表的な素子構造を図６に示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、ＭｇＺｎＳＳｅ層の禁制帯幅は約３.０〜３.５ｅＶ
である。この値は発振波長が４９０〜５３０ｎｍ帯のレ
ーザにおいて、活性層にキャリアを閉じ込めるのに十分
な大きさである。しかし、ＭｇＺｎＳＳｅ層はｐ型高濃
度ドーピングが難しく、キャリア濃度は１×１０17／cm
3 程度に留まっている。このため、クラッド層と活性層
の実効的な伝導帯エネルギ差が小さくなり、室温で連続
発振しても、さらに高温動作をはかる場合、連続発振が
不可能であった。
て、ＭｇＺｎＳＳｅ層の禁制帯幅は約３.０〜３.５ｅＶ
である。この値は発振波長が４９０〜５３０ｎｍ帯のレ
ーザにおいて、活性層にキャリアを閉じ込めるのに十分
な大きさである。しかし、ＭｇＺｎＳＳｅ層はｐ型高濃
度ドーピングが難しく、キャリア濃度は１×１０17／cm
3 程度に留まっている。このため、クラッド層と活性層
の実効的な伝導帯エネルギ差が小さくなり、室温で連続
発振しても、さらに高温動作をはかる場合、連続発振が
不可能であった。
【０００４】本発明の目的は、クラッド層と活性層の実
効的な禁制帯幅の差を保ったまま、クラッド層のキャリ
ア濃度を向上させ、キャリアオーバフロー、特に電子の
オーバフローを低減させて、素子の温度特性を改善し、
室温連続発振を容易にするとともに、温度特性を向上さ
せることにある。
効的な禁制帯幅の差を保ったまま、クラッド層のキャリ
ア濃度を向上させ、キャリアオーバフロー、特に電子の
オーバフローを低減させて、素子の温度特性を改善し、
室温連続発振を容易にするとともに、温度特性を向上さ
せることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は従来のＭｇＺｎＳＳｅクラッド層を光ガ
イド層に隣接したキャリア閉じ込め層として用い、クラ
ッド層はMgZnSSe 層に比べて高いキャリア濃度が得られ
るＺｎＳＳｅ層とした。
めに、本発明は従来のＭｇＺｎＳＳｅクラッド層を光ガ
イド層に隣接したキャリア閉じ込め層として用い、クラ
ッド層はMgZnSSe 層に比べて高いキャリア濃度が得られ
るＺｎＳＳｅ層とした。
【０００６】
【作用】禁制帯幅の大きいＭｇＺｎＳＳｅ層をキャリア
閉じ込め層として光ガイド層に隣接して設け、ＭｇＺｎ
ＳＳｅ層よりキャリア濃度を高くできるＺｎＳＳｅをク
ラッド層として用いることにより、低キャリア濃度によ
るクラッド層と活性層の実効的な伝導帯エネルギ差の減
少が抑制され、禁制帯幅の差が直接キャリア閉じ込めに
寄与するようになった。このため、電子に対するポテン
シャル障壁が大きくできる。
閉じ込め層として光ガイド層に隣接して設け、ＭｇＺｎ
ＳＳｅ層よりキャリア濃度を高くできるＺｎＳＳｅをク
ラッド層として用いることにより、低キャリア濃度によ
るクラッド層と活性層の実効的な伝導帯エネルギ差の減
少が抑制され、禁制帯幅の差が直接キャリア閉じ込めに
寄与するようになった。このため、電子に対するポテン
シャル障壁が大きくできる。
【０００７】ＭｇＺｎＳＳｅキャリア閉じ込め層の膜厚
は電子のトンネリングが実効的に無視できる厚さである
ことが必要であり、２００ｎｍあれば十分である。この
時、臨界膜厚を考慮すると±０.３％ の格子不整が許容
される。格子不整を考慮してＭｇＺｎＳＳｅキャリア閉
じ込め層の組成を変えることにより、禁制帯幅はさらに
増大でき、約８０ｍｅＶの禁制帯幅差の実効的な増大が
得られ、キャリアを活性層に閉じ込める効果が増大す
る。これにより、キャリアのオーバフローが抑制され
て、閾値電流が下がり、温度特性の向上が図られる。こ
れにより従来室温でも困難であった連続発振が容易とな
った。
は電子のトンネリングが実効的に無視できる厚さである
ことが必要であり、２００ｎｍあれば十分である。この
時、臨界膜厚を考慮すると±０.３％ の格子不整が許容
される。格子不整を考慮してＭｇＺｎＳＳｅキャリア閉
じ込め層の組成を変えることにより、禁制帯幅はさらに
増大でき、約８０ｍｅＶの禁制帯幅差の実効的な増大が
得られ、キャリアを活性層に閉じ込める効果が増大す
る。これにより、キャリアのオーバフローが抑制され
て、閾値電流が下がり、温度特性の向上が図られる。こ
れにより従来室温でも困難であった連続発振が容易とな
った。
【０００８】一方、同時にＺｎＳＳｅクラッド層に対す
る禁制帯幅差も生じ、正孔に対する障壁となって活性層
への正孔の注入効率が低下する恐れがある。特に、禁制
帯幅の差が大きいほど正孔に対する障壁が大きくなる。
これを防ぐため、キャリア閉じ込め層を組成の異なる複
数のＭｇＺｎＳＳｅ層で構成し、光ガイド層からクラッ
ド層に向かって禁制帯幅を段階的に小さくすることとし
た。さらに、ｎ型クラッド層側にもキャリア閉じ込め層
を設けることにより、正孔を有効に活性層に閉じ込める
ことが可能となり、閾値電流の低減、温度特性の向上と
いった効果がより大きくなる。
る禁制帯幅差も生じ、正孔に対する障壁となって活性層
への正孔の注入効率が低下する恐れがある。特に、禁制
帯幅の差が大きいほど正孔に対する障壁が大きくなる。
これを防ぐため、キャリア閉じ込め層を組成の異なる複
数のＭｇＺｎＳＳｅ層で構成し、光ガイド層からクラッ
ド層に向かって禁制帯幅を段階的に小さくすることとし
た。さらに、ｎ型クラッド層側にもキャリア閉じ込め層
を設けることにより、正孔を有効に活性層に閉じ込める
ことが可能となり、閾値電流の低減、温度特性の向上と
いった効果がより大きくなる。
【０００９】
【実施例】（実施例１）図１は本発明の第一の実施例の
レーザ素子の断面を示す。（１００）ｎ型GaAs基板１に
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法により温度２８０℃にお
いて、１.０ μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一クラ
ッド層２（不純物，ＮD ＝５×１０17／cm3)、５０ｎｍ
のアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０ｎｍのア
ンドープＣｄ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ量子井戸層を１０ｎｍのア
ンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層した多重
量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第二
光ガイド層５，０.２μｍ のｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.2
Ｓｅ0.8キャリア閉じ込め層６(不純物Ｎ，ＮA＝１×１
０17／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第二
クラッド層７（不純物Ｎ，ＮA＝５×１０17／cm3）、２
０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅを０.
８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周期繰り返した超格
子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層１０を、順次、成長後、ｐ側コンタクト層上
にポリイミド１１を形成し、ホトレジストをマスクとし
て、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカルエッチング
する。さらに、基板の表面及び裏面にそれぞれＡｕ／Ｐ
ｔ／Ｐｄ ｐ側電極１２及びＡｕＧｅ／Ａｕ ｎ側電極
１３を蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６
００μｍの長さに劈開してチップ化したものである。
レーザ素子の断面を示す。（１００）ｎ型GaAs基板１に
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法により温度２８０℃にお
いて、１.０ μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一クラ
ッド層２（不純物，ＮD ＝５×１０17／cm3)、５０ｎｍ
のアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０ｎｍのア
ンドープＣｄ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ量子井戸層を１０ｎｍのア
ンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層した多重
量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第二
光ガイド層５，０.２μｍ のｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.2
Ｓｅ0.8キャリア閉じ込め層６(不純物Ｎ，ＮA＝１×１
０17／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第二
クラッド層７（不純物Ｎ，ＮA＝５×１０17／cm3）、２
０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅを０.
８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周期繰り返した超格
子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層１０を、順次、成長後、ｐ側コンタクト層上
にポリイミド１１を形成し、ホトレジストをマスクとし
て、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカルエッチング
する。さらに、基板の表面及び裏面にそれぞれＡｕ／Ｐ
ｔ／Ｐｄ ｐ側電極１２及びＡｕＧｅ／Ａｕ ｎ側電極
１３を蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６
００μｍの長さに劈開してチップ化したものである。
【００１０】図２は活性層近傍のバンド構造を示す。こ
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５０５ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯における実効的な
ヘテロ障壁が増大しており、電子が有効に活性層に閉じ
込められた結果、２５℃において連続発振し、その時の
閾値電流は９０ｍＡであり、発振波長は５２０ｎｍであ
った。
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５０５ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯における実効的な
ヘテロ障壁が増大しており、電子が有効に活性層に閉じ
込められた結果、２５℃において連続発振し、その時の
閾値電流は９０ｍＡであり、発振波長は５２０ｎｍであ
った。
【００１１】（実施例２）図３は本発明の第二の実施例
のレーザ素子の断面を示す。（１００）ｎ型ＧａＡｓ基
板１に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２８０℃
において、１.０μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一ク
ラッド層２（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm3)、５
０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０ｎ
ｍのアンドープＣｄ0.2ＳｅＺｎ0.8量子井戸層を１０ｎ
ｍのアンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層し
た多重量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープZnSe第
二光ガイド層５，５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1
Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ
0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0. 9と
５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからな
るキャリア閉じ込め層２６(不純物Ｎ，ＮA＝１×１０17
／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.9 2第二クラ
ッド層７(不純物Ｎ，ＮA＝２×１０17／cm3)、２０ｎｍ
のｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅを０.８ｎｍ
のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周期繰り返した超格子からな
るバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅコンタクト
層１０を順次成長後、ｐ側コンタクト層上にポリイミド
１１を形成し、ホトレジストをマスクとして、幅５μｍ
の溝状にポリイミドをケミカルエッチングする。
のレーザ素子の断面を示す。（１００）ｎ型ＧａＡｓ基
板１に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２８０℃
において、１.０μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一ク
ラッド層２（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm3)、５
０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０ｎ
ｍのアンドープＣｄ0.2ＳｅＺｎ0.8量子井戸層を１０ｎ
ｍのアンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層し
た多重量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープZnSe第
二光ガイド層５，５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1
Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ
0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0. 9と
５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからな
るキャリア閉じ込め層２６(不純物Ｎ，ＮA＝１×１０17
／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.9 2第二クラ
ッド層７(不純物Ｎ，ＮA＝２×１０17／cm3)、２０ｎｍ
のｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅを０.８ｎｍ
のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周期繰り返した超格子からな
るバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅコンタクト
層１０を順次成長後、ｐ側コンタクト層上にポリイミド
１１を形成し、ホトレジストをマスクとして、幅５μｍ
の溝状にポリイミドをケミカルエッチングする。
【００１２】さらに、基板の表面及び裏面にそれぞれＡ
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
【００１３】図２は活性層近傍のバンド構造を示す。こ
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５１０ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯における実行的な
ヘテロ障壁が実効的に増大しており、電子が有効に活性
層に閉じ込められた結果、３０℃において連続発振し、
その時の閾値電流は１０５ｍＡであり、発振波長は５３
０ｎｍであった。
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５１０ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とｐ型クラッド層との間の伝導帯における実行的な
ヘテロ障壁が実効的に増大しており、電子が有効に活性
層に閉じ込められた結果、３０℃において連続発振し、
その時の閾値電流は１０５ｍＡであり、発振波長は５３
０ｎｍであった。
【００１４】（実施例３）図４は本発明の第三の実施例
のレーザ素子の断面図を示す。ｎ型の（５１１）ＡＧａ
Ａｓ基板１に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２
８０℃において、１.０μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92
第一クラッド層２（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm
3)、５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５
０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍ
のｎ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ0. 9と５０ｎｍのｎ型
Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからなる第一キャリア閉
じ込め層３７（不純物Ｃｌ，ＮD＝２×１０17／cm3）、
５０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０
ｎｍのアンドープＣｄ0.2ＳｅＺｎ0.8量子井戸層を１０
ｎｍのアンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層
した多重量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープＺｎ
Ｓｅ第二光ガイド層５，５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9
Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1
Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ
0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9と
からなる第二キャリア閉じ込め層３６（不純物Ｎ，ＮA
＝１×１０17／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ
0.92第二クラッド層７(不純物Ｎ，ＮA＝２×１０17／cm
3)、２０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ
を０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで３周期繰り返した
超格子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層１０を順次成長後、ｐ側コンタクト層上
にポリイミド１１を形成し、ホトレジストをマスクとし
て、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカルエッチング
する。
のレーザ素子の断面図を示す。ｎ型の（５１１）ＡＧａ
Ａｓ基板１に分子線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２
８０℃において、１.０μｍのｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92
第一クラッド層２（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm
3)、５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５
０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍ
のｎ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ0. 9と５０ｎｍのｎ型
Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからなる第一キャリア閉
じ込め層３７（不純物Ｃｌ，ＮD＝２×１０17／cm3）、
５０ｎｍのアンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層３，１０
ｎｍのアンドープＣｄ0.2ＳｅＺｎ0.8量子井戸層を１０
ｎｍのアンドープＺｎＳｅ量子障壁層で挟んで三層積層
した多重量子井戸活性層４，５０ｎｍのアンドープＺｎ
Ｓｅ第二光ガイド層５，５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9
Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1
Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ
0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97Ｓ0.1Ｓｅ0.9と
からなる第二キャリア閉じ込め層３６（不純物Ｎ，ＮA
＝１×１０17／cm3)、１.０μｍのｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ
0.92第二クラッド層７(不純物Ｎ，ＮA＝２×１０17／cm
3)、２０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ８，２ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ
を０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで３周期繰り返した
超格子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層１０を順次成長後、ｐ側コンタクト層上
にポリイミド１１を形成し、ホトレジストをマスクとし
て、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカルエッチング
する。
【００１５】さらに、基板の表面及び裏面にそれぞれＡ
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
【００１６】図２は活性層近傍のバンド構造を示す。こ
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５１０ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とクラッド層との間の伝導帯における実効的なヘテ
ロ障壁が実効的に増大しており、電子及び正孔が有効に
活性層に閉じ込められた結果、４０℃において連続発振
し、その時の閾値電流は１２０ｍＡであり、発振波長は
５３０ｎｍであった。
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５１０ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とクラッド層との間の伝導帯における実効的なヘテ
ロ障壁が実効的に増大しており、電子及び正孔が有効に
活性層に閉じ込められた結果、４０℃において連続発振
し、その時の閾値電流は１２０ｍＡであり、発振波長は
５３０ｎｍであった。
【００１７】（実施例４）本発明の第四の実施例を図５
により説明する。（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１に分子
線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２８０℃において、
１.０μｍ のｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一クラッド層２
（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm3）、５０ｎｍの
ｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ
0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ
0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1
Ｓｅ0.9とからなる第一キャリア閉じ込め層４７（不純
物Ｃｌ，ＮD ＝２×１０17／cm3 ）、５０ｎｍのアンド
ープＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一光ガイド層４３，１０ｎｍ
のアンドープCd0.2Zn0.8Se量子井戸層を１０ｎｍのアン
ドープＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92 量子障壁層で挟んで三層積
層した多重量子井戸活性層４４，５０ｎｍのアンドープ
ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第二光ガイド層４５，５０ｎｍのｐ
型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ
0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚ
ｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97
Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからなる第二キャリア閉じ込め層４６
（不純物Ｎ，ＮA＝１×１０17／cm3）、１.０μｍのｐ
型ZnS0. 08Se0.92第二クラッド層８（不純物Ｎ，NA＝２
×１０17／cm3)、２０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ７，２ｎｍの
ｐ型ＺｎＳｅを０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周
期繰り返した超格子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ
のｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１０を順次成長後、ｐ側コ
ンタクト層上にポリイミド１１を形成し、ホトレジスト
をマスクとして、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカ
ルエッチングする。
により説明する。（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１に分子
線エピタキシ（ＭＢＥ）により温度２８０℃において、
１.０μｍ のｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一クラッド層２
（不純物Ｃｌ，ＮD ＝５×１０17／cm3）、５０ｎｍの
ｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ
0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ
0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1
Ｓｅ0.9とからなる第一キャリア閉じ込め層４７（不純
物Ｃｌ，ＮD ＝２×１０17／cm3 ）、５０ｎｍのアンド
ープＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第一光ガイド層４３，１０ｎｍ
のアンドープCd0.2Zn0.8Se量子井戸層を１０ｎｍのアン
ドープＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92 量子障壁層で挟んで三層積
層した多重量子井戸活性層４４，５０ｎｍのアンドープ
ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92第二光ガイド層４５，５０ｎｍのｐ
型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.9Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ
0.07Ｚｎ0.93Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.05Ｚ
ｎ0.95Ｓ0.1Ｓｅ0.9と５０ｎｍのｐ型Ｍｇ0.03Ｚｎ0.97
Ｓ0.1Ｓｅ0.9とからなる第二キャリア閉じ込め層４６
（不純物Ｎ，ＮA＝１×１０17／cm3）、１.０μｍのｐ
型ZnS0. 08Se0.92第二クラッド層８（不純物Ｎ，NA＝２
×１０17／cm3)、２０ｎｍのｐ型ＺｎＳｅ７，２ｎｍの
ｐ型ＺｎＳｅを０.８ｎｍ のｐ型ＺｎＴｅで挾んで三周
期繰り返した超格子からなるバッファ層９，０.８ｎｍ
のｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１０を順次成長後、ｐ側コ
ンタクト層上にポリイミド１１を形成し、ホトレジスト
をマスクとして、幅５μｍの溝状にポリイミドをケミカ
ルエッチングする。
【００１８】さらに、基板の表面及び裏面にそれぞれＡ
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
ｕ／Ｐｔ／Ｐｄ ｐ側電極及びAuGe／Ａｕ ｎ側電極を
蒸着し、２００℃で３分アニールを行った後、６００μ
ｍの長さに劈開してチップ化した。
【００１９】図２は活性層近傍のバンド構造を示す。こ
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５８５ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とクラッド層との間の伝導帯における実効的なヘテ
ロ障壁が実効的に増大しており、電子及び正孔が有効に
活性層に閉じ込められた結果、３０℃において連続発振
し、その時の閾値電流は１２０ｍＡであり、発振波長は
５００ｎｍであった。
の多重量子井戸活性層に対応するホトルミネセンス波長
は５８５ｎｍであった。こうして得られたレーザは、活
性層とクラッド層との間の伝導帯における実効的なヘテ
ロ障壁が実効的に増大しており、電子及び正孔が有効に
活性層に閉じ込められた結果、３０℃において連続発振
し、その時の閾値電流は１２０ｍＡであり、発振波長は
５００ｎｍであった。
【００２０】
【発明の効果】キャリア閉じ込め層により活性層とクラ
ッド層のバンドギャップ差が十分大きく取れていること
に加えて、クラッド層のキャリア濃度を向上させること
で禁制帯幅の差を有効にキャリア閉じ込めに活用できる
ため、活性層への電子の閉じ込めが向上して、ｐ型クラ
ッド層への電子の漏れ出しが抑制された。その結果、キ
ャリアが効果的に活性層に閉じ込められて、閾値電流の
増加が押さえられて温度特性が向上し、４９０ｎｍ帯か
ら５３０ｎｍ帯の室温連続発振が容易となり、さらに４
０℃までの高温動作が可能となった。
ッド層のバンドギャップ差が十分大きく取れていること
に加えて、クラッド層のキャリア濃度を向上させること
で禁制帯幅の差を有効にキャリア閉じ込めに活用できる
ため、活性層への電子の閉じ込めが向上して、ｐ型クラ
ッド層への電子の漏れ出しが抑制された。その結果、キ
ャリアが効果的に活性層に閉じ込められて、閾値電流の
増加が押さえられて温度特性が向上し、４９０ｎｍ帯か
ら５３０ｎｍ帯の室温連続発振が容易となり、さらに４
０℃までの高温動作が可能となった。
【図１】本発明の第一の実施例の断面図。
【図２】本発明の第一の実施例の活性層近傍のバンド構
造を示す説明図。
造を示す説明図。
【図３】本発明の第二の実施例の断面図。
【図４】本発明の第三の実施例の断面図。
【図５】本発明の第四の実施例の断面図。
【図６】従来の青緑色半導体レーザの構造を示す断面
図。
図。
１…ｎ型ＧａＡｓ基板、２…ｎ型ＺｅＳＳｅ第一クラッ
ド層、３…アンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層、４…Ｃ
ｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸活性層、５…アンド
ープＺｎＳｅ第二光ガイド層、６…ＭｇＺｎＳＳｅキャ
リア閉じ込め層、７…ｐ型ＺｎＳＳｅ第二クラッド層、
８…ｐ型ＺｎＳｅ層、９…バッファ層、１０…ｐ型Ｚｎ
Ｔｅコンタクト層、１１…ポリイミド、１２…ｎ側電
極。
ド層、３…アンドープＺｎＳｅ第一光ガイド層、４…Ｃ
ｄＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸活性層、５…アンド
ープＺｎＳｅ第二光ガイド層、６…ＭｇＺｎＳＳｅキャ
リア閉じ込め層、７…ｐ型ＺｎＳＳｅ第二クラッド層、
８…ｐ型ＺｎＳｅ層、９…バッファ層、１０…ｐ型Ｚｎ
Ｔｅコンタクト層、１１…ポリイミド、１２…ｎ側電
極。
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板上に、前記半導体基板に格子整
合する第一クラッド層，第一光ガイド層，活性層，第二
光ガイド層，第二クラッド層を有する半導体レーザ素子
で、前記第一又は第二クラッド層の少なくとも一部が前
記半導体基板に格子整合するＺｎＳy1Ｓｅ1-y1(０＜ｙ1
＜１）層からなる半導体レーザ素子において、少なくと
も一つの光ガイド層に隣接して前記第一又は第二クラッ
ド層より禁制帯幅の大きい(Ｍｇ1-xＺｎx)(Ｓy2Ｓｅ
1-y2)(０＜ｘ，ｙ2＜１）キャリア閉じ込め層が設けら
れていることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】請求項１において、前記（Ｍｇ1-xＺｎx)
(Ｓy2Ｓｅ1-y2）キャリア閉じ込め層の膜厚が、１０ｎ
ｍ以上２００ｎｍ以下である半導体レーザ素子。 - 【請求項３】請求項１または２において、(Ｍｇ1-xＺｎ
x)(Ｓy2Ｓｅ1-y2)キャリア閉じ込め層の前記半導体基板
に対する格子不整量が−０.３％以上＋０.３％以下であ
る半導体レーザ素子。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記（Ｍ
ｇ1-xＺｎx)(Ｓy2Ｓｅ1-y2）キャリア閉じ込め層がＭｇ
組成又はＳ組成の異なる複数の層から構成されており、
隣接する光ガイド層から遠ざかるにつれて段階的に禁制
帯幅が小さくなっている半導体レーザ素子。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
（Ｍｇ1-xＺｎx)(Ｓy2Ｓｅ1-y2）キャリア閉じ込め層
が、隣接するクラッド層と同じ伝導型にドーピングされ
ている半導体レーザ素子。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
前記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、その面方向が
（１００）方向から〔０１１〕又は〔０−１−１〕方向
に０度以上５５度以下傾いている半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31011893A JPH07162087A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31011893A JPH07162087A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162087A true JPH07162087A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18001398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31011893A Pending JPH07162087A (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162087A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755621B1 (ko) * | 2002-10-17 | 2007-09-06 | 삼성전기주식회사 | 반도체 광전 소자 |
| CN116780337A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-09-19 | 常州承芯半导体有限公司 | 垂直腔面发射激光器及其形成方法 |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP31011893A patent/JPH07162087A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755621B1 (ko) * | 2002-10-17 | 2007-09-06 | 삼성전기주식회사 | 반도체 광전 소자 |
| CN116780337A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-09-19 | 常州承芯半导体有限公司 | 垂直腔面发射激光器及其形成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5488233A (en) | Semiconductor light-emitting device with compound semiconductor layer | |
| US7613220B2 (en) | Two-wavelength semiconductor laser device and method for fabricating the same | |
| US5406574A (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2002374040A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| US5475700A (en) | Laser diode with electron and hole confinement and barrier layers | |
| JP4288030B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物４元材料系を用いた半導体構造体 | |
| JPH0529713A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2003519931A (ja) | 相分離が抑制されたｉｉｉ族窒化物半導体構造 | |
| JP2001148540A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2661576B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH07162087A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2001144375A (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR100302642B1 (ko) | 반도체레이저 | |
| JPH11307880A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH07202346A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| JP3403915B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3505780B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3494461B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3193087B2 (ja) | ＡｌＧａＩｎＰ半導体発光装置 | |
| JPH07122817A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0697572A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0897518A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH11145553A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製法 | |
| JP2001251015A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH06268331A (ja) | 半導体発光装置 |