JPH07202340A

JPH07202340A - 可視光半導体レーザ

Info

Publication number: JPH07202340A
Application number: JP34992293A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Yoshimoto; 芳和好本; Toshiyuki Okumura; 敏之奥村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】格子不整合による転位などの欠陥や残留応力
の発生がなく、しかも再現性よく製造できる高出力、高
寿命の半導体レーザを提供する【構成】周期律表II−VI族半導体よりなる活性層３お
よびクラッド層２、４でダブルヘテロ構造部が構成さ
れ、活性層３直上のクラッド層４に形成されたリッジ部
１０がＺｎＳ_xＴｅ_1-x（０＜Ｘ≦０.７）で形成された
電流ブロック層５で埋め込まれている。電流ブロック層
５のエネルギーギャップは活性層３のエネルギーギャッ
プに比して小さいので、活性層３直上のクラッド層４に
滲み出した光を吸収するのに十分な低さである。また、
クラッド層２、４および電流ブロック層５はＧａＡｓ基
板１の格子定数と一致し、劣化しにくい高品質なものと
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周期律表II−VI族化合
物半導体を用いたロスガイド型のダブルヘテロ構造部を
有する半導体レーザに関し、特に、基本横モード発振を
し、低閾値電流において発振可能である青色ないし青緑
色の半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】周期律表II−VI族化合物でなる半導体層
を複数積層してダブルヘテロ構造を形成した青色ないし
青緑色の光を発する半導体レーザが作製されている。そ
の半導体レーザとして、例えばＧａＡｓ又はＺｎＳｅを
基板材料に用い、ダブルヘテロ構造のクラッド層の材料
にＺｎＭｇＳＳｅ又はＺｎＳＳｅを用いた半導体レーザ
等が該当する。

【０００３】上記ＺｎＭｇＳＳｅ系の材料でクラッド層
を形成する場合には、このＺｎＭｇＳＳｅ系の材料とほ
ぼ格子整合し、ＺｎＭｇＳＳｅ系の材料よりエネルギー
ギャップの小さなＺｎＣｄＳｅを用いて活性層を形成し
た半導体レーザが知られている。（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ
ＣＳＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏ１２９，Ｎｏ９，７６６−
７６８（１９９３））。一方、上記ＺｎＳＳｅ系の材料
でクラッド層を形成する場合には、このＺｎＳＳｅ系材
料のクラッド層よりエネルギーギャップを小さくするた
め、クラッド層に用いるＺｎＳＳｅよりＳ組成の小さい
ＺｎＳＳｅまたはＺｎＣｄＳｅを活性層に用いてダブル
ヘテロ構造部を構成した半導体レーザが知られている
（電子情報通信学会誌、１９９３年７月号８１８頁）。

【０００４】その他に、基板にＩｎＰを用い、ＺｎＭｇ
ＣｄＳｅをクラッド層及び活性層に用いてダブルヘテロ
構造部を構成した半導体レーザが提案されている（特開
平５−２１８９２号）。

【０００５】しかしながら、上記各半導体レーザにおい
ては、活性層の水平方向（基板表面に沿った方向）にお
ける電流および光の閉じ込めが十分ではない。これに対
して、周期律表III−V族系材料を用いる混晶半導体レー
ザで行われている埋め込みヘテロ構造を、II−VI族半導
体系の半導体レーザに適用できることが報告されている
（１９９３年６月ＤｅｖｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ａｂｓｔｒａｃｔｓ）。その例
を図８および図９に示す。

【０００６】図８に示す半導体レーザにおいては、ｎ型
ＧａＡｓ基板８１上に、ＺｎＣｄＳｅ活性層８３の両側
をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅからなるｎ型クラッド層８２およ
びｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層８４で挟んだダブルヘ
テロ構造部が形成されている。上記ｐ型クラッド層８４
はメサストライプ形状に形成され、そのリッジ部８００
が多結晶ＺｎＳ層８５にて埋め込まれている。上記リッ
ジ部８００の上にはコンタクト層８６と、Ｔｉ−Ａｕ層
８７とが形成されており、そのＴｉ−Ａｕ層８７を覆っ
てｐ型電極８９が形成され、ｎ型ＧａＡｓ基板８１側に
はｎ型電極８８が形成されている。

【０００７】一方、図９に示す半導体レーザは、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板９１の上に、ＺｎＳＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ活性
層９３の両側をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層９２とｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層９４とで挟んだダブルヘテ
ロ構造部が形成されている。クラッド層９４はメサスト
ライプ形状に形成され、そのリッジ部９００がポリイミ
ド層９５にて埋め込まれている。図９中、９６はｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層であり、９７はＡｕ／ＺｎＴｅコン
タクト層、９８はｐ型電極、９９はｎ型電極である。

【０００８】以上のような図８、図９に示した半導体レ
ーザにおいては、電流は多結晶ＺｎＳ層８５あるいはポ
リイミド層９５により阻止され、メサストライプ部のみ
に注入される。すなわち、多結晶ＺｎＳ層８５やポリイ
ミド層９５は電流ブロック層の働きをする。また、リッ
ジ部をエッチングで形成する際、リッジ部以外のクラッ
ド層８４あるいはクラッド層９４の厚みを光の閉じ込め
には不十分な厚みにまでエッチングしているので、埋め
込み層である多結晶ＺｎＳ層８５あるいはポリイミド層
９５に光が吸収され、メサストライプ部においてのみ光
が導波される。このように、図８および図９に示した半
導体レーザにおいては、電流狭窄機構と光導波機構とを
共に有する状態に作製されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８及
び図９に示したような、電流ブロック層にポリイミドあ
るいは多結晶ＺｎＳを用いたリッジ型素子構造は、以下
の様な基本的問題を有している。

【００１０】図８に示した半導体レーザにおいては、電
流ブロック層にＺｎＳを多結晶化したものを用いている
ため、その多結晶化のための処理故に、高抵抗の多結晶
ＺｎＳを再現性良く得ることは困難である。単結晶化し
ても高抵抗のＺｎＳは得られるが、この場合には約４.
３％の格子不整合が生じるという問題がある。

【００１１】一方、図９に示したようなポリイミドを電
流ブロック層に用いた半導体レーザの場合、ポリイミド
を重合させるには最低でも４５０℃という高温を必要と
するが、この温度下では各部での熱膨張係数の差により
大きな歪みが誘起され、残留応力が発生する。従って、
転位等の欠陥が生じ易い。また、ポリイミドを重合させ
るための温度は、周期律表II−VI族半導体の製造温度で
ある２５０〜３５０℃を遥かに越えているので、ドーパ
ント等の拡散が生じ易い。

【００１２】さらに、両者の半導体レーザとも、熱伝導
率が低い材料を使用しているので熱抵抗が高い。そのた
め半導体レーザの温度上昇を引き起こし易く、高出力、
高寿命の半導体レーザが得られにくい。

【００１３】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、格子不整合による転位などの欠
陥や残留応力の発生がなく、しかも再現性よく製造でき
る高出力、高寿命の半導体レーザを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、基板上に、活性層の両側をクラッド層で挟んだダブ
ルヘテロ構造部が設けられ、該クラッド層の一方がリッ
ジ部を有すると共にそのリッジ部の両側を電流ブロック
層にて挟まれている半導体レーザであって、該ダブルヘ
テロ構造部が周期律表II−VI族半導体材料からなり、該
電流ブロック層がＺｎＳ_xＴｅ_1-x（０＜ｘ≦０.７）か
らなるので、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】ある実施例では、前記活性層が２.３ｅＶ
以上のバンドギャップエネルギーを有するＺｎＣｄＳｅ
化合物、ＺｎＳＳｅ化合物、ＺｎＣｄＳ化合物、ＺｎＳ
ｅ化合物、ＭｇＺｎＣｄＳ化合物またはＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ化合物からなる構成としている。

【００１６】ある実施例では、前記基板がＧａＡｓから
なり、前記活性層が２.６ｅＶ以上のバンドギャップエ
ネルギーを有し、かつ、ＧａＡｓ基板との格子不整合が
０.３％以内である組成のＺｎＳＳｅ化合物、ＺｎＣｄ
Ｓ化合物、ＺｎＳｅ化合物またはＭｇＺｎＣｄＳ化合物
からなる構成としている。

【００１７】ある実施例では、前記基板がＩｎＰからな
り、前記活性層が２.３ｅＶ以上のバンドギャップエネ
ルギーを有し、かつ、ＩｎＰ基板に格子整合する組成の
ＭｇＺｎＣｄＳｅ化合物からなる構成としている。

【００１８】

【作用】本発明において電流ブロック層に用いるＺｎＳ
_xＴｅ_1-x（０＜ｘ≦０.７）は、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、
ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等の化合物半導体基板に格子整
合する。また、青色ないし青緑色に発光する、即ちバン
ドギャップエネルギーが２.３ｅＶ以上のＺｎＳＳｅ、
ＺｎＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＣｄＳ、ＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅ等の活性層に対して、その活性層における水平方向
の電流及び光の閉じ込め機能を十分に発揮できる程度に
低いバンドギャップエネルギーと高抵抗を有する。以下
に、その理由を説明する。

【００１９】図７に、そのＺｎＳ_xＴｅ_1-xにおけるエネ
ルギーギャップと格子定数のＳ組成_x依存性を示す。

【００２０】ここで、ＧａＡｓ基板に対してほぼ格子整
合する組成のＺｎＭｇＳＳｅとＺｎＳｅとを、各々クラ
ッド層と活性層とに使用し、電流ブロック層に用いるＺ
ｎＳ_xＴｅ_1-xする場合を考える。ＺｎＳ_xＴｅ_1-x電流ブ
ロック層は、Ｓ組成_xがｘ＝０.６５であるとき、ＧａＡ
ｓ基板およびＺｎＭｇＳＳｅクラッド層に格子整合す
る。また、このＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35の組成の電流ブロッ
ク層はエネルギーギャップＥgが２.６ｅＶであり、Ｚｎ
Ｓｅ活性層のエネルギーギャップ（Ｅg＝２.７ｅＶ）よ
り小さい。

【００２１】したがって、活性層の直上に存在するクラ
ッド層のリッジ部を、上記ＺｎＳ_0. ₆₅Ｔｅ_0.35電流ブロ
ック層で埋め込めば、ここで光は吸収される。また、こ
の電流ブロック層は、上述したように、ＺｎＭｇＳＳｅ
クラッド層に格子整合しているので、格子不整合による
転位、あるいは残留応力等の発生を抑制できる。また、
電流狭窄機能については、高抵抗のＺｎＳ_xＴｅ_1-x電流
ブロック層を用いるか、或は発振領域のｐ−ｎ接合の順
方向とは逆方向の電圧がかかるように基板或は活性層の
下方クラッド層と同じ導電型のＺｎＳ_xＴｅ_1-x電流ブロ
ック層を用いれば、従来と同一の機構で実現できる。

【００２２】上述したように、本発明は、電流ブロック
層としてＺｎＳ_xＴｅ_1-xを用いるものであるが、クラッ
ド層及び活性層が、上記ＧａＡｓ基板に比べ格子定数の
大きなＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等で形成された基板にも
格子整合する。また、活性層のエネルギーギャップＥg
が２.３ｅＶ以上で青色ないし青緑色発光する構成に対
しても、ＺｎＳ_xＴｅ_1-xにおけるＳ組成_xのｘの値を０
＜ｘ≦０.７の範囲において特定すれば、これらとほぼ
格子整合する格子定数を得ることができる。また、その
組成において、ＺｎＳ_xＴｅ_1-xのバンドギャップエネル
ギーは常に活性層のバンドギャップエネルギー以下であ
る。更に、その組成において、ＺｎＳ_xＴｅ₁ _-x（０＜ｘ
≦０.７）の導電型制御、あるいは高抵抗化は容易に行
えるという特徴を有する。

【００２３】以上の理由により、本発明にあっては、電
流狭窄機構と光導波機構とを共に備えた格子整合系で、
青色ないし青緑色の半導体レーザの構成が可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
によって本発明が限定されるものではない。

【００２５】（実施例１）図１に本発明の実施例１に係
る青色発光の半導体レーザを示す。この半導体レーザは
図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ｍｇ_x
Ｚｎ_yＣｄ_1-x-yＳからなるｎ型クラッド層２が形成され
ている。このｎ型クラッド層２は、その元素組成を０.
２２＜ｘ≦０.９０、０＜ｙ≦０.３２に選定され、その
格子定数はｎ型ＧａＡｓ基板１の格子定数（＝０.５６
５ｎｍ）と一致する。

【００２６】このｎ型クラッド層２上には、Ｍｇ_xＺｎ_y
Ｃｄ_1-x-yＳ（０＜ｘ≦０.６４、０.１１≦ｙ≦０.５
０）からなる活性層３が形成されている。このようにｘ
とｙの組成を選定することによって、この活性層３の格
子定数はｎ型ＧａＡｓ基板１の格子定数とほぼ一致す
る。

【００２７】上記活性層３の上には、ｐ型Ｍｇ_xＺｎ_yＣ
ｄ_1-x-yＳ（０.２２＜ｘ≦０.９０、０＜ｙ≦０.３２）
からなるｐ型クラッド層４が形成されている。このよう
にｘとｙの組成を選定することによって、このｐ型クラ
ッド層４の格子定数はｎ型ＧａＡｓ基板１の格子定数と
ほぼ一致する。このｐ型クラッド層４は、両サイドがエ
ッチングされた、リッジ部１０を有する構成となってい
る。

【００２８】このｐ型クラッド層４のリッジ部１０を挟
んでｎ型ＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35からなる電流ブロック層５
が形成されている。このｎ型ＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35電流ブ
ロック層５のエネルギーギャップＥg₃は２.６０ｅＶで
あり、格子定数は０.５６５ｎｍでＧａＡｓ基板１の格
子定数と一致する。なお、このリッジ部１０と、リッジ
部を埋め込む電流ブロック層５および活性層３とを有す
ることにより、ロスガイド型の半導体レーザーが構成さ
れる。

【００２９】上記リッジ部１０の上には、電流ブロック
層５の上表面と同じ高さに、例えばｐ型ＺｎＳｅからな
るコンタクト層６が形成され、更に、そのコンタクト層
６と電流ブロック層５との上に、例えばｐ型ＺｎＳｅか
らなるコンタクト層７が形成されている。このコンタク
ト層７の上にはｐ型電極９が形成され、前記ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１側にはｎ型電極８が形成されている。

【００３０】次に、このように構成された本実施例の半
導体レーザの作製について説明する。なお、本実施例に
おいては、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）を用いた。

【００３１】ｎ型層についてはＣｌ（塩素）をドープ
し、ｐ型層についてはＮ（窒素）をドープすることによ
り、それぞれをｎ型、ｐ型としたコンタクト層６まで
を、基板用ウェハの上に順次積層した。

【００３２】次に、こうして成長させたウェハに、フォ
トリソグラフィによりストライプ状のＳｉＯ₂マスクを
形成した。

【００３３】次に、このＳｉＯ₂マスクにて覆われてい
ないｐ型コンタクト層６部分を、エッチング液によりを
メサ状にエッチングし、続いて、上部のｐ型クラッド層
４の所定の厚み位置までメサ状にエッチングしてリッジ
部１０を形成した。

【００３４】次に、ＳｉＯ₂マスクをつけたまま、ＭＢ
Ｅ法により２回目の成長を行い電流ブロック層５として
ｎ型ＺｎＳＴｅ層を形成した。

【００３５】次に、ＳｉＯ₂マスクをエッチングで除去
し、３回目の成長を行ってｐ型コンタクト層７を形成し
た。２回目、３回目のＭＢＥ法の成長条件は１回目の成
長条件とほぼ同一である。

【００３６】最後に、ｐ型、ｎ型の両電極８、９を形成
し、キャビティ長２５０μｍに劈開して個々のチップに
分離した。ｎ型ＧａＡｓ基板１のオーミック性電極８は
Ｉｎ、ｐ型コンタクト層７のオーミック性電極９はＡｕ
−Ｃｒとし、それぞれ真空蒸着によって形成した。

【００３７】本実施例１の半導体レーザは、活性層３の
エネルギーギャップＥgが３.０ｅＶから３.９ｅＶであ
るのに対して、両クラッド層２、４のエネルギーギャッ
プＥgは活性層のＥgより０.３ｅＶ以上高い３.３ｅＶか
ら４.２ｅＶである。この差はレーザ発振のための十分
なバンドの不連続を確保できる値であり、約３２０〜４
１３ｎｍの発振波長が得られた。また、電流ブロック層
５のエネルギーギャップＥgは２.６０ｅＶであり、活性
層３のエネルギーギャップＥg（＝３.０ｅＶ〜３.９ｅ
Ｖ）に比して小さく、活性層３直上のｐ型クラッド層４
に滲み出した光を十分に吸収する。更に、ｎ型、ｐ型の
各クラッド層２、４及び電流ブロック層５の格子定数は
ＧａＡｓ基板１の格子定数と一致し、活性層３の格子定
数もＧａＡｓ基板１によく格子整合するので、劣化しに
くい高品質なリッジ型のダブルヘテロ構造部が得られ
る。

【００３８】（実施例２）実施例２においては、活性層
に、エネルギーギャップが２.８ｅＶであり、ＧａＡｓ
基板と格子整合するＺｎ_0.42Ｃｄ_0.58Ｓを用い、他の層
の構成や作製方法は実施例１と同様にした。また、同一
部分には、同一の番号を付しており、以下の他の実施例
においても同様である。

【００３９】図２に本実施例２の半導体レーザを示す。
この半導体レーザにおいて、ｎ型、ｐ型の各クラッド層
１２、１４は、実施例１と同じくＭｇ_xＺｎ_yＣｄ_1-x-y
Ｓで形成したが、その元素組成は、エネルギーギャップ
Ｅg₂がＥg₂≧３.１ｅＶとなるように、かつ、その格子
定数がＧａＡＳ基板１１の格子定数に一致するように
ｘ、ｙを選定した。

【００４０】活性層１３は、そのエネルギーギャップＥ
g₁を２.８ｅＶとし、クラッド層１２、１４のエネルギ
ーギャップＥg₂（≧３.１ｅＶ）より０.３ｅＶ以上小さ
くした。電流ブロック層１５のエネルギーギャップＥg₃
（＝２.６０ｅＶ）は活性層１３のエネルギーギャップ
Ｅg₁（＝２.８ｅＶ）に比して小さくした。

【００４１】このように構成された本実施例２の半導体
レーザにおいては、上述したように両クラッド層１２、
１４、活性層１３および電流ブロック層１５の各格子定
数がＧａＡｓ基板１の格子定数と一致し、格子整合す
る。また、活性層１３のエネルギーギャップＥg₁（２.
８ｅＶ）は、クラッド層１２、１４のエネルギーギャッ
プＥg₂（≧３.１ｅＶ）より０.３ｅＶ以上小さく、レー
ザ発振を起こすに十分なバンドの不連続が確保できる値
であり、約４６０ｎｍの発振波長を得た。また、電流ブ
ロック層１５のエネルギーギャップＥg₃（＝２.６０ｅ
Ｖ）は活性層１３のエネルギーギャップＥg₁（＝２.８
ｅＶ）に比して小さく、活性層１３上部のｐ型クラッド
層１４に滲み出した光を吸収するのに十分な値であっ
た。更に、両クラッド層１２、１４および電流ブロック
層１５の格子定数は、ＧａＡｓ基板１１の格子定数（＝
０.５６５ｎｍ）と一致するので、素子が劣化しにくい
高品質なものとなる。

【００４２】（実施例３）実施例３は、ＩｎＰ基板を使
用する場合である。

【００４３】図３に本実施例３の半導体レーザを示す。
この半導体レーザを実施例１と同様のプロセスにより製
造した。

【００４４】図３において、図中の２１がＩｎＰ基板で
ある。このＩｎＰ基板２１上には、ＩｎＰの格子定数と
一致するｎ型Ｍｇ_xＺｎ_yＣｄ_1-x-yＳｅ（０.２３＜ｘ≦
０.９５、０.０５≦ｙ≦０.３７）からなるｎ型クラッ
ド層（障壁層）２２が形成されている。ｎ型クラッド層
２２の上には、ＩｎＰの格子定数とほぼ一致するＭｇ_x
Ｚｎ_yＣｄ_1-x-yＳｅ（０＜ｘ≦０.６９、０.１８≦ｙ≦
０.５０）からなる活性層２３が形成されている。活性
層２３の上には、ＩｎＰの格子定数と一致するｐ型のＭ
ｇ_xＺｎ_yＣｄ_1-x-yＳｅ（０.２３＜ｘ≦０.９５、０.０
５≦ｙ≦０.３７）からなるｐ型クラッド層（障壁層）
２４が形成されている。なお、ｎ型、ｐ型のクラッド層
２２、２４および活性層２３については、上述したよう
に、いずれもＭｇ_xＺｎ_yＣｄ_1-x-yＳｅを使用し、活性
層２３の元素組成については０＜ｘ≦０.６９、０.１８
≦ｙ≦０.５０とし、クラッド層の元素組成については
０.２３＜ｘ≦０.９５、０.０５≦ｙ≦０.３７とした。
このような組成においては、クラッド層２２、２４およ
び活性層２３の各層はＩｎＰ基板２１によく格子整合す
る。

【００４５】また、クラッド層２４のリッジ部を埋め込
む電流ブロック層２５は、ｎ型ＺｎＳ_0.34Ｔｅ_0.66から
なり、その格子定数は０.５８６９ｎｍで、ＩｎＰ基板
２１の格子定数と一致する。

【００４６】このように構成された本実施例３の半導体
レーザーにおいては、クラッド層２２、２４のエネルギ
ーギャップＥg₂は２.６ｅＶから３.５ｅＶで、活性層２
３のエネルギーギャップＥg₁（２.３ｅＶから３.２ｅ
Ｖ）より０.３ｅＶ以上高い。この差は、レーザ発振に
十分なバンドの不連続を確保するものであり、約３８７
〜５４０ｎｍの発振波長が得られた。また、電流ブロッ
ク層２５のエネルギーギャップＥg₃は２.１２ｅＶであ
り、活性層２３のエネルギーギャップＥg₁（２.３ｅＶ
から３.２ｅＶ）に比して小さく、活性層２３上のｐ型
クラッド層２４に滲み出した光を吸収するのに十分な低
さである。更に、ｎ型、ｐ型の両クラッド層２２、２４
及び電流ブロック層２５の格子定数がＩｎＰの格子定数
と一致しているので、素子が劣化しにくい高品質なもの
となる。

【００４７】（実施例４）図４に本実施例４の半導体レ
ーザを示す。この半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板３１の上に、ＧａＡｓの格子定数０.５６５ｎｍ
と一致するｎ型Ｚｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳｅ_1-y（０.８５＜ｘ
≦１.０、０.０６≦ｙ≦０.３５）からなるｎ型クラッ
ド層（障壁層）３２が形成されている。このｎ型クラッ
ド層３２の上には、ＧａＡｓの格子定数とほぼ一致する
ＺｎＳｅ活性層３３が形成されている。更に、活性層３
３の上には、ｐ型Ｚｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳｅ_1-y（０.８５＜
ｘ≦１.０、０.０６≦ｙ≦０.３５）からなるｐ型クラ
ッド層（障壁層）３４が形成されている。ｐ型クラッド
層３４のリッジ部を埋め込む電流ブロック層３５はＺｎ
Ｓ_0.65Ｔｅ_0.35からなる。このＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35のエ
ネルギーギャップＥg₃は２.６０ｅＶ、格子定数は０.５
６５ｎｍでＧａＡｓ基板３１の格子定数と一致する。

【００４８】このように構成された本実施例４の半導体
レーザー素子においては、ｎ型、ｐ型の両クラッド層３
２、３４、活性層３３および電流ブロック層３５の各格
子定数は、ＧａＡｓ基板３１の格子定数と一致し、格子
整合する。また、ｎ型、ｐ型の両クラッド層３２、３４
のエネルギーギャップＥg₂は３.０ｅｖから３.５ｅＶ
で、ＺｎＳｅ活性層３３のエネルギーギャップＥg₁（＝
２.７ｅＶ）より０.３ｅＶ以上高く、レーザ発振に十分
なバンドの不連続を確保でき、約４６０ｎｍの発振波長
が得られた。また、電流ブロック層３５のエネルギーギ
ャップＥg₃（＝２.６０ｅＶ）は活性層３３のエネルギ
ーギャップＥg₁に比して小さく、活性層３３上のｐ型ク
ラッド層３４に滲み出した光を吸収するのに十分な大き
さである。更に、ｎ型、ｐ型の両クラッド層３２、３４
及び電流ブロック層３５の格子定数がＧａＡｓ基板３１
のそれと一致しているので、劣化しにくい高品質なもの
となる。

【００４９】（実施例５）図５に本実施例５の半導体レ
ーザを示す。実施例５では、活性層に、エネルギーギャ
ップＥg₁が２.８ｅＶであり、ＧａＡｓ基板と格子整合
する組成のＺｎＳ₀ _.06Ｓｅ_0.94またはＺｎ_0.42Ｃｄ_0.58
Ｓを用いている。

【００５０】本実施例５の半導体レーザーは、ｎ型、ｐ
型クラッド層４２、４４は実施例４の素子と同じく、Ｚ
ｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳｅ_1-y化合物で形成したが、その組成
は、このｎ型、ｐ型クラッド層４２、４４のエネルギー
ギャップＥg₂がＥg₂≧３.１ｅＶとなるようにｘ、ｙの
値を選定した。活性層４３は、エネルギーギャップＥg₁
が２.８ｅＶであり、ＧａＡｓ基板４１と格子整合する
組成のＺｎＳ_0.06Ｓｅ_0.9 ₄またはＺｎ_0.42Ｃｄ_0.58Ｓを
用いている。

【００５１】このような本実施例５の半導体レーザーに
おいては、クラッド層４２、４４、活性層４３および電
流ブロック層４５の各層はｎ型ＧａＡｓ基板４１によく
格子整合する。また、活性層４３のエネルギーギャップ
Ｅg₁はｎ型、ｐ型の各クラッド層４２、４４のエネルギ
ーギャップＥg₂より０.３ｅＶ以上小さく、レーザ発振
に十分なバンドの不連続を確保でき、約４４０ｎｍの発
振波長が得られた。また、電流ブロック層４５のエネル
ギーギャップＥg₃（＝２.６０ｅＶ）は活性層４３のエ
ネルギーギャップＥg₁に比して小さいので、活性層４３
直上のｐ型クラッド層４４に滲み出した光を吸収するの
に十分な低さである。また、クラッド層４２、４４およ
び電流ブロック層４５の各層はｎ型ＧａＡｓ基板４１の
格子定数と一致し、劣化しにくい高品質なものとなる。

【００５２】（実施例６）図６に本実施例６の半導体レ
ーザを示す。この実施例６においては、実施例１と同様
のプロセスにて製造を行った。

【００５３】この半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板５１の上に、ＧａＡｓの格子定数（０.５６５ｎ
ｍ）と一致するｎ型Ｚｎ_0.42Ｃｄ_0.58Ｓからなるｎ型ク
ラッド層（障壁層）５２が形成されている。このｎ型ク
ラッド層５２のエネルギーギャップＥgは約２.８ｅＶで
ある。

【００５４】ｎ型クラッド層５２上には、ＧａＡｓの格
子定数とほぼ一致するＺｎＳｅ活性層５３が形成されて
いる。ＺｎＳｅ活性層５３のエネルギーギャップＥgは
約２.７ｅＶである。

【００５５】活性層５３の上には、ＧａＡｓの格子定数
と一致するｐ型Ｃｕ₅Ａｌ（Ｓ_0.06Ｓｅ_0.94）₄からなる
ｐ型クラッド層（障壁層）５４が形成されている。ｐ型
クラッド層５４のエネルギーギャップＥgは約３.３ｅＶ
である。

【００５６】ｐ型クラッド層５４のリッジ部を埋め込む
電流ブロック層５５は、高抵抗のＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35で
形成されている。この高抵抗のＺｎＳ_0.65Ｔｅ_0.35電流
ブロック層５５のエネルギーギャップＥgは２.６ｅＶで
あり、格子定数は０.５６５ｎｍで、ＧａＡｓ基板５１
と一致する。

【００５７】このように構成された本実施例６の半導体
レーザにおいては、クラッド層５２、５４、活性層５３
および電流ブロック層５５の各層はｎ型ＧａＡｓ基板５
１によく格子整合する。また、電流ブロック層５５のエ
ネルギーギャップＥg₃は２.６０ｅＶであり、活性層５
３のエネルギーギャップＥg₁（＝２.７ｅＶ）に比して
小さく、活性層５３上部のｐ型クラッド層５４に滲み出
した光を吸収するのに十分である。また、ｎ型クラッド
層５２、ｐ型クラッド層５４のエネルギーギャップＥg
はそれぞれ２.８ｅＶと３.３ｅＶで、ＺｎＳｅ活性層５
３のエネルギーギャップＥg（＝２.７ｅＶ）より高く、
レーザ発振に十分なバンドの不連続が確保でき、約４６
０ｎｍの発振波長が得られた。また、ｎ型、ｐ型の両ク
ラッド層５２、５４及び電流ブロック層５５の格子定数
はＧａＡｓ基板５１のそれと一致しており、素子が劣化
しにくい高品質なものとなる。

【００５８】上述した各実施例ではｎ型基板を用いた構
成を示したが、ｐ型基板を用いた場合には、当然のこと
ながら、ｐ型基板上にｐ型クラッド層、活性層、ｎ型ク
ラッド層、ｐ型又は高抵抗電流ブロック層の順に積層し
た構成となり、この場合においても上記した本発明の効
果がもたらされる。

【００５９】本発明は、ｎ型ドーパントとしてＣｌ（塩
素）に替えてＧａを用い、ｐ型ドーパントとしてＮ（窒
素）に替えてＯ（酸素）を用いることも可能である。

【００６０】また、本発明は、光励起型のダブルヘテロ
接合型の構成半導体レーザ素子にも適用可能である。

【００６１】上記実施例では基板にＩｎＰ、ＧａＡｓを
選定したが、本発明はこれに限らずＩｎＧａＡｓＰ基板
等を用いることができる。ＩｎＧａＡｓＰ基板等を用い
る場合は、本発明の要件を満たす範囲でＺｎＳ_xＴｅ_1-x
電流ブロック層のＳ元素の組成を選定できる。

【００６２】また、本発明は、作製法についても、ＭＢ
Ｅ法と同様に組成制御性、及び結晶性に優れた誘起金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いることも可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば周期
律表II−VI族半導体を用いた半導体レーザー素子におい
て、以下のような効果を奏する。

【００６４】（１）リッジ部を埋め込む電流ブロック層
に用いたＺｎＳ_xＴｅ_1-x（０＜Ｘ≦０.７）は、青色発
振領域を形成するII−VI族半導体活性層と比べて小さな
エネルギーギャップを有するので、ロスガイドによる光
導波が可能であり、安定した基本横モードが実現でき
る。

【００６５】（２）ＺｎＳ_xＴｅ_1-x層（０＜Ｘ≦０.
７）は、周期律表II−VI族半導体で形成された活性層、
クラッド層及び基板と格子整合するので、従来問題であ
った格子不整合による転位等の欠陥や、残留応力の発生
が生じない。従って、長時間レーザ発振をさせても劣化
することが殆どなく、長寿命、高信頼性の半導体レーザ
素子を得ることができる。

【００６６】（３）電流ブロック層を含め、素子を構成
する各半導体層がすべて、ＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法
によりほぼ同一の温度で一貫して作製可能である。従
来、ポリイミドの重合工程やＺｎＳの多結晶化工程のた
め、作製工程の途中で条件変更をしなければならない場
合のように生産性が悪く、それに伴う発光層の劣化をも
たらすようなことがない。従って、素子の有効面積の広
い範囲にわたって、良質で均一な特性を有する信頼生の
高い半導体レーザー素子が量産性高く、低コストで作製
できる。

【００６７】（４）ＺｎＳ_xＴｅ_1-x層（０＜Ｘ≦０.
７）は極めて高い抵抗を有するので、発振領域外への漏
れ電流が殆どなく、低い閾値電流で発振可能である。従
って、半導体レーザの発熱が少なく、ヒートシンクへの
実装等が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の半導体レーザー素子の断面
図である。

【図２】実施例２の半導体レーザー素子の断面図であ
る。

【図３】実施例３の半導体レーザー素子の断面図であ
る。

【図４】実施例４の半導体レーザー素子の断面図であ
る。

【図５】実施例５の半導体レーザー素子の断面図であ
る。

【図６】実施例６の半導体レーザー素子の断面図であ
る。

【図７】ＺｎＳ_xＴｅ_1-xにおける、エネルギーギャップ
と格子定数の元素組成依存性を示す図である。

【図８】一従来例を示す図である。

【図９】他の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１、１１、３１、４１、５１ＧａＡｓ基板２１ＩｎＰ基板２、４、１２、１４ＭｇＺｎＣｄＳクラッド層２２、２４ＭｇＺｎＣｄＳｅクラッド層３２、３４、４２、４４ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層５２ＺｎＣｄＳクラッド層５４ＣｕＡｌ（ＳＳｅ）クラッド層３ＭｇＺｎＣｄＳ活性層１３ＺｎＣｄＳ活性層４３ＺｎＳＳｅまたはＺｎＣｄＳ活性層２３ＭｇＺｎＣｄＳｅ活性層３３、５３ＺｎＳｅ活性層５、１５、２５、３５、４５、５５ＺｎＳＴｅ電流ブ
ロック層６、７コンタクト層８、９電極１０リッジ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、活性層の両側をクラッド層で
挟んだダブルヘテロ構造部が設けられ、該クラッド層の
一方がリッジ部を有すると共にそのリッジ部の両側を電
流ブロック層にて挟まれている半導体レーザであって、該ダブルヘテロ構造部が周期律表II−VI族半導体材料か
らなり、該電流ブロック層がＺｎＳ_xＴｅ_1-x（０＜ｘ≦
０.７）からなる半導体レーザ。
【請求項２】前記活性層が２.３ｅＶ以上のバンドギ
ャップエネルギーを有するＺｎＣｄＳｅ化合物、ＺｎＳ
Ｓｅ化合物、ＺｎＣｄＳ化合物、ＺｎＳｅ化合物、Ｍｇ
ＺｎＣｄＳ化合物またはＭｇＺｎＣｄＳｅ化合物からな
る請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】前記基板がＧａＡｓからなり、前記活性
層が２.６ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーを有
し、かつ、ＧａＡｓ基板との格子不整合が０.３％以内
である組成のＺｎＳＳｅ化合物、ＺｎＣｄＳ化合物、Ｚ
ｎＳｅ化合物またはＭｇＺｎＣｄＳ化合物からなる請求
項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】前記基板がＩｎＰからなり、前記活性層
が２.３ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーを有し、
かつ、ＩｎＰ基板に格子整合する組成のＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ化合物からなる請求項１に記載の半導体レーザ。