JPH0732280B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0732280B2 JPH0732280B2 JP60213030A JP21303085A JPH0732280B2 JP H0732280 B2 JPH0732280 B2 JP H0732280B2 JP 60213030 A JP60213030 A JP 60213030A JP 21303085 A JP21303085 A JP 21303085A JP H0732280 B2 JPH0732280 B2 JP H0732280B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- laser device
- semiconductor
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は４元系混晶半導体と同じ禁制帯幅，及び屈折
率を有する活性層、光またはキャリアー閉じ込め層を超
格子型積層構造で構成したヘテロ接合半導体レーザ装置
に関する。
率を有する活性層、光またはキャリアー閉じ込め層を超
格子型積層構造で構成したヘテロ接合半導体レーザ装置
に関する。
従来、ヘテロ接合半導体レーザ装置は、基本構成要素で
ある３つの半導体、即ち、所定の発振波長を得るために
必要な禁制帯幅を有する活性層半導体、それと格子整合
条件を満足する、活性層半導体よりも禁制帯幅が大き
く、屈折率の小さい第２のクラッド層半導体、およびそ
れらの半導体を高品質にエピタキシャル成長させるため
の基板からなっている。所定の発振波長帯を有するヘテ
ロ接合半導体レーザ装置を製造する場合は、現実の問題
としてまず基板結晶が決まれば、それと格子定数を合わ
せる必要上、混晶半導体の次元が３以下と低ければ、禁
制帯幅の選択の余地は少ない（ケイシーアンドパニッシ
ュ ヘテロストラクチャレーザーズ、1978,アカデミッ
クプレス（Gasey＆Panish,Heterostructure Lasers,197
8,Academic Press））。一方、混晶半導体の次元が４以
上と高くなると、禁制帯幅の選択の余地が生じるが、基
板結晶と格子整合させるための混晶半導体の組成制御が
容易でなくなるという一般的な困難さが存在する。
ある３つの半導体、即ち、所定の発振波長を得るために
必要な禁制帯幅を有する活性層半導体、それと格子整合
条件を満足する、活性層半導体よりも禁制帯幅が大き
く、屈折率の小さい第２のクラッド層半導体、およびそ
れらの半導体を高品質にエピタキシャル成長させるため
の基板からなっている。所定の発振波長帯を有するヘテ
ロ接合半導体レーザ装置を製造する場合は、現実の問題
としてまず基板結晶が決まれば、それと格子定数を合わ
せる必要上、混晶半導体の次元が３以下と低ければ、禁
制帯幅の選択の余地は少ない（ケイシーアンドパニッシ
ュ ヘテロストラクチャレーザーズ、1978,アカデミッ
クプレス（Gasey＆Panish,Heterostructure Lasers,197
8,Academic Press））。一方、混晶半導体の次元が４以
上と高くなると、禁制帯幅の選択の余地が生じるが、基
板結晶と格子整合させるための混晶半導体の組成制御が
容易でなくなるという一般的な困難さが存在する。
第２図は一例としてIn0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As/In
P系長波長半導体レーザ装置の基本構成を示す。第２図
において、１はｎ型金属電極、２はｎ型InP基板、３は
下部クラッド層であるｎ型In0・52Al0.48As、４は活性層
であるアンドープIn0.53Ga0.47As、５は上部クラッド層
であるｐ型In0.52Al0.48As、６はキャップコンタクト層
であるｐ型In0.53Ga0.47As、７はｐ型金属電極である。
P系長波長半導体レーザ装置の基本構成を示す。第２図
において、１はｎ型金属電極、２はｎ型InP基板、３は
下部クラッド層であるｎ型In0・52Al0.48As、４は活性層
であるアンドープIn0.53Ga0.47As、５は上部クラッド層
であるｐ型In0.52Al0.48As、６はキャップコンタクト層
であるｐ型In0.53Ga0.47As、７はｐ型金属電極である。
第２図に示した従来の半導体レーザ装置においては、ク
ラッド層と活性層の３元混晶半導体組成はInP基板２と
格子定数を一致させるためには、一意的に決まる。従っ
て、クラッド層3,5および活性層４の禁制帯幅および屈
折率も一意的に決まってしまう。このために、禁制帯幅
などの物理定数を変化させるためには、４元系などの次
元数の高い、製造が困難な４元またはそれ以上の多元系
混晶半導体を用いる必要があるなどの問題点があった。
また、上記例では、クラッド層半導体In0.52Al0.48Asの
Al組成が大きいために、酸化による劣化を起こし易いと
云う欠点があった。
ラッド層と活性層の３元混晶半導体組成はInP基板２と
格子定数を一致させるためには、一意的に決まる。従っ
て、クラッド層3,5および活性層４の禁制帯幅および屈
折率も一意的に決まってしまう。このために、禁制帯幅
などの物理定数を変化させるためには、４元系などの次
元数の高い、製造が困難な４元またはそれ以上の多元系
混晶半導体を用いる必要があるなどの問題点があった。
また、上記例では、クラッド層半導体In0.52Al0.48Asの
Al組成が大きいために、酸化による劣化を起こし易いと
云う欠点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、４元系の混晶半導体と素子機能上同等または
それよりも優れた物理定数が得られるとともに、発振波
長などの素子機能に関連した物理定数選択の自由度を高
くできる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
たもので、４元系の混晶半導体と素子機能上同等または
それよりも優れた物理定数が得られるとともに、発振波
長などの素子機能に関連した物理定数選択の自由度を高
くできる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、InP基板上に複数の半
導体層が積層されてなるレーザ構造を有する半導体レー
ザ装置において、上記基板と格子整合するInGaAs層及び
InAlAs層を交互に三層以上積層して、上記レーザ構造を
構成する光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層ある
いは活性層として所望される禁制帯幅，及び屈折率を有
するものであって、上記基板と格子整合する単層のInGa
AlAs層と同じ禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構造
を上記光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あるい
は活性層として備えたものである。
導体層が積層されてなるレーザ構造を有する半導体レー
ザ装置において、上記基板と格子整合するInGaAs層及び
InAlAs層を交互に三層以上積層して、上記レーザ構造を
構成する光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層ある
いは活性層として所望される禁制帯幅，及び屈折率を有
するものであって、上記基板と格子整合する単層のInGa
AlAs層と同じ禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構造
を上記光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あるい
は活性層として備えたものである。
本発明においては、InP基板上に複数の半導体層が積層
されてなるレーザ構造を有する半導体レーザ装置におい
て、上記基板と格子整合するInGaAs層及びInAlAs層を交
互に三層以上積層して、上記レーザ構造を構成する光閉
じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層と
して所望される禁制帯幅，及び屈折率を有するものであ
って、上記基板と格子整合する単層のInGaAlAs層と同じ
禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構造を上記光閉じ
込め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層とし
て備えた構成としたから、４元系の混晶半導体であるIn
GaAlAsの製造上の困難さ、および物理定数選択上の制約
を解決できる。上記の如き積層構造は、分子線エピタキ
シー法あるいは有機金属CVD（Chemical Vapor Depositi
on）法あるいはそれ等の類似の方法によって、容易に作
製できる。
されてなるレーザ構造を有する半導体レーザ装置におい
て、上記基板と格子整合するInGaAs層及びInAlAs層を交
互に三層以上積層して、上記レーザ構造を構成する光閉
じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層と
して所望される禁制帯幅，及び屈折率を有するものであ
って、上記基板と格子整合する単層のInGaAlAs層と同じ
禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構造を上記光閉じ
込め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層とし
て備えた構成としたから、４元系の混晶半導体であるIn
GaAlAsの製造上の困難さ、および物理定数選択上の制約
を解決できる。上記の如き積層構造は、分子線エピタキ
シー法あるいは有機金属CVD（Chemical Vapor Depositi
on）法あるいはそれ等の類似の方法によって、容易に作
製できる。
以下、この発明の一実施例を図を用いて説明する。第１
図はIn0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As/InP系長波長半導
体レーザ装置に、この発明を施した一実施例を示す。
図はIn0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As/InP系長波長半導
体レーザ装置に、この発明を施した一実施例を示す。
第１図において、第２図と同一符号は同一部分を示し、
3aおよび5aは各々ｎ型およびｐ型の超格子構造からなる
クラッド層であり、このクラッド層3aおよび5aには、In
P基板２と格子整合した極薄膜In0.52Al0.48Asバリアー
層８とIn0.53Ga0.47As井戸層９からなる、即ち４元系の
混晶半導体を構成する３元系の組成の異なった２種類以
上の化合物半導体極薄膜からなる超格子構造を用いてい
る。
3aおよび5aは各々ｎ型およびｐ型の超格子構造からなる
クラッド層であり、このクラッド層3aおよび5aには、In
P基板２と格子整合した極薄膜In0.52Al0.48Asバリアー
層８とIn0.53Ga0.47As井戸層９からなる、即ち４元系の
混晶半導体を構成する３元系の組成の異なった２種類以
上の化合物半導体極薄膜からなる超格子構造を用いてい
る。
In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超格子構造からなるク
ラッド層を用いると、InPと格子整合したIn1-x-yGaxAly
As（ｘ＜0.47,y＜0.48）４元混晶半導体を用いることな
く、またAl含有量の大きく、酸化され易いIn0.52Al0.48
As厚膜を用いることなく、半導体レーザ装置を構成する
ことが可能となる。In0.53Ga0.47AsとIn0.52Al0.48Asの
禁制帯幅は0.77eVと1.7eVであり、その差は約0.9eVと十
分大きいので、In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超格子
構造をクラッド層として用いても、半導体レーザ装置と
しての機能に差しさわりのない禁制帯幅の差を得ること
ができ、しかもクラッド層のAl平均組成を小さくして、
酸化され易い等の欠点を克服することができる。
ラッド層を用いると、InPと格子整合したIn1-x-yGaxAly
As（ｘ＜0.47,y＜0.48）４元混晶半導体を用いることな
く、またAl含有量の大きく、酸化され易いIn0.52Al0.48
As厚膜を用いることなく、半導体レーザ装置を構成する
ことが可能となる。In0.53Ga0.47AsとIn0.52Al0.48Asの
禁制帯幅は0.77eVと1.7eVであり、その差は約0.9eVと十
分大きいので、In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超格子
構造をクラッド層として用いても、半導体レーザ装置と
しての機能に差しさわりのない禁制帯幅の差を得ること
ができ、しかもクラッド層のAl平均組成を小さくして、
酸化され易い等の欠点を克服することができる。
第３図はIn0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超格子構造に
おける実効的な禁制帯幅をクレーニヒ・ペニーモデルを
用いて計算した結果を示す。In0.53Ga0.47As井戸層９の
厚さとして、15Å程度の大きさを採用すれば、ヘテロ接
合半導体レーザとして機能させるのに必要な活性層とク
ラッド層間の禁制帯幅差0.3eVが容易に得られることが
わかる。
おける実効的な禁制帯幅をクレーニヒ・ペニーモデルを
用いて計算した結果を示す。In0.53Ga0.47As井戸層９の
厚さとして、15Å程度の大きさを採用すれば、ヘテロ接
合半導体レーザとして機能させるのに必要な活性層とク
ラッド層間の禁制帯幅差0.3eVが容易に得られることが
わかる。
また、In0.53Al0.48Asバリアー層８の厚さとして30Å程
度の値を用いれば、クラッド層の平均的Al組成を48パー
セントから32パーセントまで減少させることができ、酸
化されにくいクラッド層を提供することが可能である。
度の値を用いれば、クラッド層の平均的Al組成を48パー
セントから32パーセントまで減少させることができ、酸
化されにくいクラッド層を提供することが可能である。
以上に述べたように、４元系の混晶半導体を用いる代わ
りに、格子整合をとるための組成制御が容易な３元系の
組成が異なる二種類の混晶半導体からなる超格子構造を
用いると、物理定数選択上の自由度を確保しながら、ヘ
テロ接合半導体レーザを構成するために必要な活性層、
クラッド層をつくることができ、半導体レーザ製造上有
利な方法を提供することが可能となる。
りに、格子整合をとるための組成制御が容易な３元系の
組成が異なる二種類の混晶半導体からなる超格子構造を
用いると、物理定数選択上の自由度を確保しながら、ヘ
テロ接合半導体レーザを構成するために必要な活性層、
クラッド層をつくることができ、半導体レーザ製造上有
利な方法を提供することが可能となる。
なお、上記の実施例ではクラッド層に二種類の３元系混
晶半導体からなる超格子構造を用いたが、これらの超格
子構造は必要とされる素子の機能に応じて、活性層、コ
ンタクト層に用いることも可能である。
晶半導体からなる超格子構造を用いたが、これらの超格
子構造は必要とされる素子の機能に応じて、活性層、コ
ンタクト層に用いることも可能である。
以上のように、この発明によれば、InP基板上に複数の
半導体層が積層されてなるレーザ構造を有する半導体レ
ーザ装置において、上記基板と格子整合するInGaAs層及
びInAlAs層を交互に三層以上積層して、上記レーザ構造
を構成する光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あ
るいは活性層として所望される禁制帯幅，及び屈折率を
有するものであって、上記基板と格子整合する単層のIn
GaAlAs層と同じ禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構
造を上記光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層ある
いは活性層として備えた構成としたから、装置が容易に
でき、また信頼性、特性の優れた装置が得られる効果が
ある。
半導体層が積層されてなるレーザ構造を有する半導体レ
ーザ装置において、上記基板と格子整合するInGaAs層及
びInAlAs層を交互に三層以上積層して、上記レーザ構造
を構成する光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層あ
るいは活性層として所望される禁制帯幅，及び屈折率を
有するものであって、上記基板と格子整合する単層のIn
GaAlAs層と同じ禁制帯幅，及び屈折率を実現した積層構
造を上記光閉じ込め層またはキャリアー閉じ込め層ある
いは活性層として備えた構成としたから、装置が容易に
でき、また信頼性、特性の優れた装置が得られる効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置の
構造を示す図、第２図は従来の半導体レーザ装置の構造
を示す図、第３図は本発明実施例の井戸層厚さと禁制帯
幅の関係の計算結果を示す図である。 １はｎ型金属電極、２はｎ型基板、３と3aはｎ型クラッ
ド層、４は活性層、５と5aはｐ型クラッド層、６はｐ型
キャップコンタクト層、７はｐ型金属電極、８は超格子
バリアー層、９は超格子井戸層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
構造を示す図、第２図は従来の半導体レーザ装置の構造
を示す図、第３図は本発明実施例の井戸層厚さと禁制帯
幅の関係の計算結果を示す図である。 １はｎ型金属電極、２はｎ型基板、３と3aはｎ型クラッ
ド層、４は活性層、５と5aはｐ型クラッド層、６はｐ型
キャップコンタクト層、７はｐ型金属電極、８は超格子
バリアー層、９は超格子井戸層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】InP基板上に複数の半導体層が積層されて
なるレーザ構造を有する半導体レーザ装置において、 上記基板と格子整合するInGaAs層及びInAlAs層を交互に
三層以上積層して、上記レーザ構造を構成する光閉じ込
め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層として
所望される禁制帯幅，及び屈折率を有するものであっ
て、上記基板と格子整合する単層のInGaAlAs層と同じ禁
制帯幅，及び屈折率を実現した積層構造を上記光閉じ込
め層またはキャリアー閉じ込め層あるいは活性層として
備え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 |
|---|---|---|---|
| JP60213030A JPH0732280B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213030A JPH0732280B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273688A JPS6273688A (ja) | 1987-04-04 |
| JPH0732280B2 true JPH0732280B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16632344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213030A Expired - Lifetime JPH0732280B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732280B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2616272B1 (fr) * | 1987-06-02 | 1990-10-26 | Thomson Csf | Dispositif en materiaux semiconducteurs realise sur un substrat de parametre de maille different, application a un laser et procede de realisation |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152178A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting device with super lattice structure |
| JPS58225677A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 高出力半導体レ−ザ装置 |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60213030A patent/JPH0732280B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6273688A (ja) | 1987-04-04 |
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