JPH0746745B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPH0746745B2 JPH0746745B2 JP61140688A JP14068886A JPH0746745B2 JP H0746745 B2 JPH0746745 B2 JP H0746745B2 JP 61140688 A JP61140688 A JP 61140688A JP 14068886 A JP14068886 A JP 14068886A JP H0746745 B2 JPH0746745 B2 JP H0746745B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- active layer
- laser device
- carrier supply
- Prior art date
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はストライプ構造の半導体レーザ装置に関するも
のである。
のである。
従来の技術 半導体レーザの実用化により、コンパクトディスク，ビ
デオディスク等が実現され、普及段階に入っている。こ
れらに用いられる半導体レーザは主にAlGaAs系の材料が
用いられるている。また発振波長の短波長化についても
多くの試みがなされている。
デオディスク等が実現され、普及段階に入っている。こ
れらに用いられる半導体レーザは主にAlGaAs系の材料が
用いられるている。また発振波長の短波長化についても
多くの試みがなされている。
発明が解決しようとする問題点 発振波長を短波長化するには活性層のバンドギャップを
大きくすることが必要で、それに伴なって活性層へのキ
ャリアの閉じ込めを効率よくするためにクラッド層のバ
ンドギャップも大きくしなくてはならない。しかし例え
ばｎ型クラッド層のAlAs混晶比を50％程度にすると、高
濃度ドーピングが難しくなり、キャリア供給がしにくく
なる。これはドープされたドナーがＶ族元素の空孔とペ
アになって伝導帯の底から約100meV下にDXセンターと呼
ばれる準位を形成し、キャリアを放出しないばかりか、
キャリアトラップになるためにキャリア濃度は実際にド
ープした原子数よりはるかに少なくなる。（例としてド
ーパント〜１×1018/cm３でキャリア濃度〜２×1017/cm
３）また、レーザデバイスにAlAs混晶比の高い結晶を用
いると酸化され易く、信頼性に悪影響を与えるといった
事も生じる。本発明は活性層に光を十分に閉じ込めるこ
とができ、キャリアの注入も十分にできる半導体レーザ
装置を提供するものである。
大きくすることが必要で、それに伴なって活性層へのキ
ャリアの閉じ込めを効率よくするためにクラッド層のバ
ンドギャップも大きくしなくてはならない。しかし例え
ばｎ型クラッド層のAlAs混晶比を50％程度にすると、高
濃度ドーピングが難しくなり、キャリア供給がしにくく
なる。これはドープされたドナーがＶ族元素の空孔とペ
アになって伝導帯の底から約100meV下にDXセンターと呼
ばれる準位を形成し、キャリアを放出しないばかりか、
キャリアトラップになるためにキャリア濃度は実際にド
ープした原子数よりはるかに少なくなる。（例としてド
ーパント〜１×1018/cm３でキャリア濃度〜２×1017/cm
３）また、レーザデバイスにAlAs混晶比の高い結晶を用
いると酸化され易く、信頼性に悪影響を与えるといった
事も生じる。本発明は活性層に光を十分に閉じ込めるこ
とができ、キャリアの注入も十分にできる半導体レーザ
装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザ装
置は、一導電性半導体基板上に活性層と同活性層の上下
に形成された一導電型と逆導電型のクラッド層を含むダ
ブルヘテロ構造のレーザに、少くとも一方のクラッド層
が活性層に隣接する側にバンドギャップの大きい第１の
層と、同第１の層に隣接して第１の層よりもバンドギャ
ップの小さなキャリア供給用の第２の層を含む２層で構
成されている。
置は、一導電性半導体基板上に活性層と同活性層の上下
に形成された一導電型と逆導電型のクラッド層を含むダ
ブルヘテロ構造のレーザに、少くとも一方のクラッド層
が活性層に隣接する側にバンドギャップの大きい第１の
層と、同第１の層に隣接して第１の層よりもバンドギャ
ップの小さなキャリア供給用の第２の層を含む２層で構
成されている。
作 用 半導体レーザの活性層にキャリアを効率よく閉じ込める
ためには、活性層と活性層両側のｎ型,p型各クラッド層
とのバンドギャップの差ΔEgが大きい方がよい。しか
し、クラッド層にAlGaAsを用いた場合、AlAs混晶比を高
くしてバンドギャップを大きくするとｎ型ドーピングが
難しくなる。そこで活性層両側には高いバリアがあり
（ΔEgが大）、キャリアも注入しやすいようにクラッド
層を２層構造とするために、活性層に隣接した第１の層
は本来のキャリア閉じ込めのためのクラッド層とし、第
２の層は上記クラッド層よりもバンドギャップの小さな
キャリア供給層としたので十分なキャリアの供給と閉じ
込めができるようになる。
ためには、活性層と活性層両側のｎ型,p型各クラッド層
とのバンドギャップの差ΔEgが大きい方がよい。しか
し、クラッド層にAlGaAsを用いた場合、AlAs混晶比を高
くしてバンドギャップを大きくするとｎ型ドーピングが
難しくなる。そこで活性層両側には高いバリアがあり
（ΔEgが大）、キャリアも注入しやすいようにクラッド
層を２層構造とするために、活性層に隣接した第１の層
は本来のキャリア閉じ込めのためのクラッド層とし、第
２の層は上記クラッド層よりもバンドギャップの小さな
キャリア供給層としたので十分なキャリアの供給と閉じ
込めができるようになる。
本発明は上記の原理に基づくものであり、キャリアを活
性層に十分供給でき、閉じ込める事ができるものであ
る。
性層に十分供給でき、閉じ込める事ができるものであ
る。
実施例 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。
明する。
第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の断
面図を示すものである。第１図において１はｎ側電極、
２はｎ型GaAs基板、３はｎ型GaAsバッファ層、４はｎ型
AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層、５はｎ型AlｙGa１−ｙ
Asクラッド層、６はAlｘGa１−ｘAs活性層、７はｐ型Al
ｙGa１−ｙAsクラッド層、８はｐ型AlｚGa１−ｚAsキャ
リア供給層、９はｎ型GaAsブロック層、10はｐ型GaAsキ
ャップ層、11はＰ側電極である。なお、クラッド層とそ
れに隣接したキャリア供給層により２層のクラッド層が
形成されている。
面図を示すものである。第１図において１はｎ側電極、
２はｎ型GaAs基板、３はｎ型GaAsバッファ層、４はｎ型
AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層、５はｎ型AlｙGa１−ｙ
Asクラッド層、６はAlｘGa１−ｘAs活性層、７はｐ型Al
ｙGa１−ｙAsクラッド層、８はｐ型AlｚGa１−ｚAsキャ
リア供給層、９はｎ型GaAsブロック層、10はｐ型GaAsキ
ャップ層、11はＰ側電極である。なお、クラッド層とそ
れに隣接したキャリア供給層により２層のクラッド層が
形成されている。
次に本発明の具体的な作製方法について説明する。
まずｎ型GaAs基板２上にMOCVD法を用いてｎ型GaAsバッ
ファ層３（〜0.5μｍ）を成長し、続けてｎ型AlｚGa
１−ｚAsキャリア供給層（ｚ＝0.3）４（〜0.4μｍ）、
ｎ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層（ｙ＝0.5）５（〜0.6μ
ｍ）、AlｘGa１−ｘAs活性層（ｘ＝0.1）６（〜0.1μ
ｍ）ｐ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層（ｙ＝0.5）７（〜
0.3μｍ）、ｐ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層（ｚ＝
0.15）８（〜0.1μｍ）、ｎ型GaAsブロック層９を順次
成長させる。次にｎ型GaAsブロック層９に５μｍ幅のス
トライプ構造を化学エッチング（Ｈ２SO４:H２Ｏ２:H２
Ｏ＝1:8:1）により形成する。その後再びMOCVD法によっ
てｐ型GaAsキャップ層10（〜1.2μｍ）を成長させ、最
後にｎ側電極1,p側電極を形成する。以上のようにして
作製したレーザにおいて、しきい値電流約30mAの低しき
い値レーザが得られた。
ファ層３（〜0.5μｍ）を成長し、続けてｎ型AlｚGa
１−ｚAsキャリア供給層（ｚ＝0.3）４（〜0.4μｍ）、
ｎ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層（ｙ＝0.5）５（〜0.6μ
ｍ）、AlｘGa１−ｘAs活性層（ｘ＝0.1）６（〜0.1μ
ｍ）ｐ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層（ｙ＝0.5）７（〜
0.3μｍ）、ｐ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層（ｚ＝
0.15）８（〜0.1μｍ）、ｎ型GaAsブロック層９を順次
成長させる。次にｎ型GaAsブロック層９に５μｍ幅のス
トライプ構造を化学エッチング（Ｈ２SO４:H２Ｏ２:H２
Ｏ＝1:8:1）により形成する。その後再びMOCVD法によっ
てｐ型GaAsキャップ層10（〜1.2μｍ）を成長させ、最
後にｎ側電極1,p側電極を形成する。以上のようにして
作製したレーザにおいて、しきい値電流約30mAの低しき
い値レーザが得られた。
ここで理論計算を以下の条件で行なった。まずｐ側のAl
ｙGa１−ｙAsクラッド層７のAlAs混晶比をｙ＝0.5,厚さ
0.3μｍとし、AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層８のAlAs
混晶比をｚ＝0.15,厚さ0.1μｍとし、ｎ側AlｙGa１−ｙ
Asクラッド層５のAlAs混晶比をｙ＝0.5,厚さを0.6μｍ
とした時、キャリア供給層厚としきい電流値の関係を第
２図に示す。この時、ｎ型のクラッド層厚とキャリア供
給層厚の合計が１μｍになるようにした。実施例の実験
値も同時に示しておく。
ｙGa１−ｙAsクラッド層７のAlAs混晶比をｙ＝0.5,厚さ
0.3μｍとし、AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層８のAlAs
混晶比をｚ＝0.15,厚さ0.1μｍとし、ｎ側AlｙGa１−ｙ
Asクラッド層５のAlAs混晶比をｙ＝0.5,厚さを0.6μｍ
とした時、キャリア供給層厚としきい電流値の関係を第
２図に示す。この時、ｎ型のクラッド層厚とキャリア供
給層厚の合計が１μｍになるようにした。実施例の実験
値も同時に示しておく。
次にｎ側のAlｙGa１−ｙAsクラッド層５のAlAs混晶比を
ｙ＝0.5,厚さを2.0μｍとし、AlｚGa１−ｚAsキャリア
供給層４のAlAs混晶比をｚ＝0.3,厚さを0.4μｍとし、
ｐ側AlｙGa１−ｙAsクラッド層７のAlAs混晶比をｙ＝0.
5,厚さを0.3μｍとした時、キャリア供給層厚としきい
電流値の関係を第３図に示す。これらの計算結果と実施
例の実験値とは比較的よく一致している。
ｙ＝0.5,厚さを2.0μｍとし、AlｚGa１−ｚAsキャリア
供給層４のAlAs混晶比をｚ＝0.3,厚さを0.4μｍとし、
ｐ側AlｙGa１−ｙAsクラッド層７のAlAs混晶比をｙ＝0.
5,厚さを0.3μｍとした時、キャリア供給層厚としきい
電流値の関係を第３図に示す。これらの計算結果と実施
例の実験値とは比較的よく一致している。
以上のように、活性層を含むDH構造を本発明のようにす
ることでAlAs混晶比を〜50％程度にしても十分な低しき
い電流値によるレーザ発振が実現できる。
ることでAlAs混晶比を〜50％程度にしても十分な低しき
い電流値によるレーザ発振が実現できる。
なお、実施例ではAlGaAs系レーザを示したが、InP系レ
ーザに本発明を適用することもできる。
ーザに本発明を適用することもできる。
発明の効果 以上のように、本発明の特徴は活性層の少なくとも一方
にクラッド層とキャリア供給層の２層を形成したところ
にある。作製に際しては特に複雑な工程があるわけでは
ない。本発明の構造にすることで、クラッド層のバンド
ギャップを大きくすることが出来（ｙ0.5）しかもキ
ャリアも十分活性層に供給することができる。このこと
はレーザの発振波長の短波長化するにあたっては大変有
利なことになる。さらにMOCVD法によって作製するため
に本発明の構造において膜厚制御が簡単に行うことがで
きる。
にクラッド層とキャリア供給層の２層を形成したところ
にある。作製に際しては特に複雑な工程があるわけでは
ない。本発明の構造にすることで、クラッド層のバンド
ギャップを大きくすることが出来（ｙ0.5）しかもキ
ャリアも十分活性層に供給することができる。このこと
はレーザの発振波長の短波長化するにあたっては大変有
利なことになる。さらにMOCVD法によって作製するため
に本発明の構造において膜厚制御が簡単に行うことがで
きる。
第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の断
面図、第２図はｎ型キャリア供給層厚に対するしきい電
流値Ithの計算結果を示す特性図、第３図はｐ型キャリ
ア供給層厚に対するしきい電流値Ithの計算結果を示す
特性図である。 １……ｎ側電極、２……ｎ型GaAs基板、３……ｎ型GaAs
バッファ層、４……ｎ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給
層、５……ｎ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層、６……Alｘ
Ga１−ｘAs活性層、７……ｐ型AlｙGa１−ｙAsクラッド
層、８……ｐ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層、９……
ｎ型GaAsブロック層、10……ｐ型GaAsキャップ層、11…
…Ｐ側電極。
面図、第２図はｎ型キャリア供給層厚に対するしきい電
流値Ithの計算結果を示す特性図、第３図はｐ型キャリ
ア供給層厚に対するしきい電流値Ithの計算結果を示す
特性図である。 １……ｎ側電極、２……ｎ型GaAs基板、３……ｎ型GaAs
バッファ層、４……ｎ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給
層、５……ｎ型AlｙGa１−ｙAsクラッド層、６……Alｘ
Ga１−ｘAs活性層、７……ｐ型AlｙGa１−ｙAsクラッド
層、８……ｐ型AlｚGa１−ｚAsキャリア供給層、９……
ｎ型GaAsブロック層、10……ｐ型GaAsキャップ層、11…
…Ｐ側電極。
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 国雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 広瀬 正則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型の半導体基板上に活性層と同活性
層の上下に形成された一導電型と逆導電型のクラッド層
を含むダブルヘテロ構造が形成されるとともに、少なく
とも一方の前記クラッド層が、前記活性層に隣接する側
にバンドギャップの大きい第１の層と、前記活性層に隣
接しない側に前記第１の層よりもバンドギャップの小さ
いキャリア供給用の第２の層を含む２層以上の層から構
成されている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 |
|---|---|---|---|
| JP61140688A JPH0746745B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61140688A JPH0746745B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296582A JPS62296582A (ja) | 1987-12-23 |
| JPH0746745B2 true JPH0746745B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=15274440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61140688A Expired - Lifetime JPH0746745B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746745B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07235733A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-09-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| US5646412A (en) * | 1995-07-19 | 1997-07-08 | Eastman Kodak Company | Coated radiographic phosphors and radiographic phosphor panels |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50153592A (ja) * | 1974-05-29 | 1975-12-10 | ||
| CA1137605A (en) * | 1979-01-15 | 1982-12-14 | Donald R. Scifres | High output power laser |
| US4438446A (en) * | 1981-05-29 | 1984-03-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Double barrier double heterostructure laser |
| JPS5834987A (ja) * | 1981-08-18 | 1983-03-01 | ゼロツクス・コ−ポレ−シヨン | 注入形レ−ザ |
| CA1211394A (en) * | 1983-07-11 | 1986-09-16 | Atlantic Research Corporation | Mutant microorganism and its use in removing organic sulfur compounds |
| JPS60189986A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS6115385A (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-23 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH0632340B2 (ja) * | 1985-02-07 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| JPH0732285B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1995-04-10 | 株式会社東芝 | 半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP61140688A patent/JPH0746745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62296582A (ja) | 1987-12-23 |
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