JPH0758409A - 面発光半導体レーザ素子 - Google Patents
面発光半導体レーザ素子Info
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- JPH0758409A JPH0758409A JP22378993A JP22378993A JPH0758409A JP H0758409 A JPH0758409 A JP H0758409A JP 22378993 A JP22378993 A JP 22378993A JP 22378993 A JP22378993 A JP 22378993A JP H0758409 A JPH0758409 A JP H0758409A
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- Japan
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- semiconductor
- distributed bragg
- electrode
- bragg reflector
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- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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-
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-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 しきい値電流が低い面発光半導体レーザ素子
を提供する。 【構成】 半導体基板１１と、該半導体基板１１上に設
けられた活性層１３を含む半導体層と、該半導体層上に
設けられた半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡１
９とを備え、前記分布ブラッグ反射鏡１９には垂直方向
にレーザ光を出射する光出射部を有し、光出射部側に設
けられた第１電極２０と、前記半導体基板１１側に設け
られた第２電極２１とを備えた面発光半導体レーザ素子
において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡１９との
間に電流拡散層１７を設け、第１電極２０は前記電流拡
散層１７上に分布ブラッグ反射鏡１９を介さずに設け
る。
を提供する。 【構成】 半導体基板１１と、該半導体基板１１上に設
けられた活性層１３を含む半導体層と、該半導体層上に
設けられた半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡１
９とを備え、前記分布ブラッグ反射鏡１９には垂直方向
にレーザ光を出射する光出射部を有し、光出射部側に設
けられた第１電極２０と、前記半導体基板１１側に設け
られた第２電極２１とを備えた面発光半導体レーザ素子
において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡１９との
間に電流拡散層１７を設け、第１電極２０は前記電流拡
散層１７上に分布ブラッグ反射鏡１９を介さずに設け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などの光源に用
いる分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型面発光半導体レーザ
素子に関する。
いる分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型面発光半導体レーザ
素子に関する。
【０００２】
【従来技術】基板より垂直方向にレーザ光を出射する垂
直共振器型面発光半導体レーザ素子においては、低しき
い値動作を行うために高反射率反射鏡を形成することが
重要である。半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡
（ＤＢＲ）は、この高反射率反射鏡として有望視されて
いる。
直共振器型面発光半導体レーザ素子においては、低しき
い値動作を行うために高反射率反射鏡を形成することが
重要である。半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡
（ＤＢＲ）は、この高反射率反射鏡として有望視されて
いる。
【０００３】従来の垂直共振器型面発光半導体レーザ素
子は、例えば図４に示すような構造をしている。図中、
１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＤＢＲ層、３はＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層、４はｐ−ＩｎＰクラッド層、５はｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、６はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、７はｐ−
ＤＢＲ層、８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９は
ｐ電極、１０はｎ電極である。半導体多層膜からなるｎ
−ＤＢＲ層２およびｐ−ＤＢＲ層７は、相対的に屈折率
が高く、バンドギャップエネルギーが小さいＧａＩｎＡ
ｓＰ層と、相対的に屈折率が低く、バンドギャップエネ
ルギーが大きいＩｎＰ層のペアの繰り返しで構成されて
おり、高い反射率を有する。層厚は、各々発振波長に対
して１／４光学波長である。
子は、例えば図４に示すような構造をしている。図中、
１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＤＢＲ層、３はＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層、４はｐ−ＩｎＰクラッド層、５はｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、６はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、７はｐ−
ＤＢＲ層、８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９は
ｐ電極、１０はｎ電極である。半導体多層膜からなるｎ
−ＤＢＲ層２およびｐ−ＤＢＲ層７は、相対的に屈折率
が高く、バンドギャップエネルギーが小さいＧａＩｎＡ
ｓＰ層と、相対的に屈折率が低く、バンドギャップエネ
ルギーが大きいＩｎＰ層のペアの繰り返しで構成されて
おり、高い反射率を有する。層厚は、各々発振波長に対
して１／４光学波長である。
【０００４】ところで、半導体多層膜ＤＢＲはヘテロ構
造特有なバンド構造を有するため、ヘテロ障壁の繰り返
しにより、素子抵抗が高くなるという問題がある。そこ
で、この抵抗を下げるためには、半導体多層膜の不純物
濃度を高める必要があり、特に、移動度の低いｐ−ＤＢ
Ｒにおいては、ｎ−ＤＢＲ以上に不純物濃度を高める必
要がある。また、他の抵抗を下げる方法としては、半導
体多層膜のバンドギャップエネルギーが大きい方の層の
みにドープして、部分的に不純物濃度を高めるモジュレ
ーションドーピングを施してもよく、こうすると一層抵
抗を下げることができる。
造特有なバンド構造を有するため、ヘテロ障壁の繰り返
しにより、素子抵抗が高くなるという問題がある。そこ
で、この抵抗を下げるためには、半導体多層膜の不純物
濃度を高める必要があり、特に、移動度の低いｐ−ＤＢ
Ｒにおいては、ｎ−ＤＢＲ以上に不純物濃度を高める必
要がある。また、他の抵抗を下げる方法としては、半導
体多層膜のバンドギャップエネルギーが大きい方の層の
みにドープして、部分的に不純物濃度を高めるモジュレ
ーションドーピングを施してもよく、こうすると一層抵
抗を下げることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように半導体多層膜ＤＢＲの不純物濃度を高めても、ｐ
−ＤＢＲの場合には抵抗の低減に限界があるため、ｐ−
ＤＢＲを用いると、それによる発熱の影響を避けること
ができない。更に、不純物濃度が高くなると、光の吸収
損失も高くなるため、しきい値電流が増加するという問
題があった。
ように半導体多層膜ＤＢＲの不純物濃度を高めても、ｐ
−ＤＢＲの場合には抵抗の低減に限界があるため、ｐ−
ＤＢＲを用いると、それによる発熱の影響を避けること
ができない。更に、不純物濃度が高くなると、光の吸収
損失も高くなるため、しきい値電流が増加するという問
題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した面発光半導体レーザ素子を提供するもので、半導
体基板と、該半導体基板上に設けられた活性層を含む半
導体層と、該半導体層上に設けられた半導体多層膜から
なる分布ブラッグ反射鏡とを備え、前記分布ブラッグ反
射鏡には垂直方向にレーザ光を出射する光出射部を有
し、光出射部側に設けられた第１電極と、前記半導体基
板側に設けられた第２電極とを備えた面発光半導体レー
ザ素子において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡と
の間に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡散層上
に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けたことを特徴とす
るものである。
決した面発光半導体レーザ素子を提供するもので、半導
体基板と、該半導体基板上に設けられた活性層を含む半
導体層と、該半導体層上に設けられた半導体多層膜から
なる分布ブラッグ反射鏡とを備え、前記分布ブラッグ反
射鏡には垂直方向にレーザ光を出射する光出射部を有
し、光出射部側に設けられた第１電極と、前記半導体基
板側に設けられた第２電極とを備えた面発光半導体レー
ザ素子において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡と
の間に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡散層上
に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けたことを特徴とす
るものである。
【０００７】
【作用】上述のように、半導体層の分布ブラッグ反射鏡
に接する側に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡
散層上に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けると、注入
電流は、分布ブラッグ反射鏡を通らずに、第１電極から
電流拡散層を通って活性層に注入することができる。従
って、素子の注入電流に対する抵抗が低下し、発熱を防
ぐことができるとともに、分布ブラッグ反射鏡に抵抗を
下げるための不純物を注入する必要がないので、光の吸
収損失は低減し、従って、しきい値電流が低減する。
に接する側に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡
散層上に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けると、注入
電流は、分布ブラッグ反射鏡を通らずに、第１電極から
電流拡散層を通って活性層に注入することができる。従
って、素子の注入電流に対する抵抗が低下し、発熱を防
ぐことができるとともに、分布ブラッグ反射鏡に抵抗を
下げるための不純物を注入する必要がないので、光の吸
収損失は低減し、従って、しきい値電流が低減する。
【０００８】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる面発光半導
体レーザ素子の一実施例の断面図である。図中、１１は
ｎ−ＩｎＰ基板、１２はｎ−ＤＢＲ層、１３はＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層（λg ＝１．３〜１．６μｍ）、１４はｐ
−ＩｎＰクラッド層、１５はｐ−ＩｎＰ埋め込み層、１
６はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、１７はｐ+ −ＩｎＰ電流拡
散層、１８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１９は
光吸収損を減らすためにノンドーピングであるノンドー
プＤＢＲ層、２０はｐ電極、２１はｎ電極である。ｎ−
ＤＢＲ層１２およびノンドープＤＢＲ層１９は、２５〜
３０ペアのＧａＩｎＡｓＰ井戸層とＩｎＰ障壁層から構
成され、井戸層と障壁層の厚さはそれぞれ１／４光学波
長である。また、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡散層１７は、厚さ
が０．１μｍ以下であり、不純物濃度が５×１０18ｃｍ
-3以上である。
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる面発光半導
体レーザ素子の一実施例の断面図である。図中、１１は
ｎ−ＩｎＰ基板、１２はｎ−ＤＢＲ層、１３はＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層（λg ＝１．３〜１．６μｍ）、１４はｐ
−ＩｎＰクラッド層、１５はｐ−ＩｎＰ埋め込み層、１
６はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、１７はｐ+ −ＩｎＰ電流拡
散層、１８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１９は
光吸収損を減らすためにノンドーピングであるノンドー
プＤＢＲ層、２０はｐ電極、２１はｎ電極である。ｎ−
ＤＢＲ層１２およびノンドープＤＢＲ層１９は、２５〜
３０ペアのＧａＩｎＡｓＰ井戸層とＩｎＰ障壁層から構
成され、井戸層と障壁層の厚さはそれぞれ１／４光学波
長である。また、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡散層１７は、厚さ
が０．１μｍ以下であり、不純物濃度が５×１０18ｃｍ
-3以上である。
【０００９】本実施例は、図２に示す工程で作製した。
即ち、 １）先ず、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＤＢＲ層１
２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１３、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１４を順次積層する（図２（ａ））。 ２）次いで、円形または矩形状のメサを形成後、ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層１５、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層１６で埋め
込む（図２（ｂ））。 ３）次いで、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ+ −ＩｎＰ
電流拡散層１７、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８
を順次積層する（図２（ｃ））。 ４）次いで、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡散層１７を利用して、
メサ上部のコンタクト層１８を選択エッチングで除去し
た後、ノンドープＤＢＲ層１９を積層する（図２
（ｄ））。 ５）次いで、活性層１３上部以外のＤＢＲ層１９をエッ
チングで除いて、コンタクト層１８を表面に現し、その
上にｐ電極２０を形成する。また、基板１１の裏面にｎ
電極２１を形成する（図２（ｅ））。
即ち、 １）先ず、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＤＢＲ層１
２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１３、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１４を順次積層する（図２（ａ））。 ２）次いで、円形または矩形状のメサを形成後、ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層１５、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層１６で埋め
込む（図２（ｂ））。 ３）次いで、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ+ −ＩｎＰ
電流拡散層１７、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８
を順次積層する（図２（ｃ））。 ４）次いで、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡散層１７を利用して、
メサ上部のコンタクト層１８を選択エッチングで除去し
た後、ノンドープＤＢＲ層１９を積層する（図２
（ｄ））。 ５）次いで、活性層１３上部以外のＤＢＲ層１９をエッ
チングで除いて、コンタクト層１８を表面に現し、その
上にｐ電極２０を形成する。また、基板１１の裏面にｎ
電極２１を形成する（図２（ｅ））。
【００１０】本実施例では、ｐ電極２０から注入された
電流は、ＤＢＲ層１９を通らずに、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡
散層１７で拡散し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４を通って
活性層１３に入る。活性層１３の周りは、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層１５、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層１６で埋め込まれ
ているので、電流は活性層１３のみに流れる。本実施例
では、図４に示した従来例に比較して、しきい値電圧が
約半減した。
電流は、ＤＢＲ層１９を通らずに、ｐ+ −ＩｎＰ電流拡
散層１７で拡散し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４を通って
活性層１３に入る。活性層１３の周りは、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層１５、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層１６で埋め込まれ
ているので、電流は活性層１３のみに流れる。本実施例
では、図４に示した従来例に比較して、しきい値電圧が
約半減した。
【００１１】図３は、他の実施例の断面図である。本実
施例では、ｎ−ＩｎＰ基板１１の活性層１３下部に相当
する部分を除去し、そこに誘電体多層膜ミラー２５を形
成したものである。２３はｎ−ＩｎＰクラッド層、２４
はｎ−ＧａＩｎＡｓａＰエッチングストップ層である。
本実施例では、前記実施例のように基板１１側のＤＢＲ
層１２を電流が通らないため、より一層素子抵抗が減少
する。
施例では、ｎ−ＩｎＰ基板１１の活性層１３下部に相当
する部分を除去し、そこに誘電体多層膜ミラー２５を形
成したものである。２３はｎ−ＩｎＰクラッド層、２４
はｎ−ＧａＩｎＡｓａＰエッチングストップ層である。
本実施例では、前記実施例のように基板１１側のＤＢＲ
層１２を電流が通らないため、より一層素子抵抗が減少
する。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板と、該半導体基板上に設けられた活性層を含む
半導体層と、該半導体層上に設けられた半導体多層膜か
らなる分布ブラッグ反射鏡とを備え、前記分布ブラッグ
反射鏡には垂直方向にレーザ光を出射する光出射部を有
し、光出射部側に設けられた第１電極と、前記半導体基
板側に設けられた第２電極とを備えた面発光半導体レー
ザ素子において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡と
の間に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡散層上
に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けてあるため、素子
抵抗が低減し、しきい値電流が低減するという優れた効
果がある。
導体基板と、該半導体基板上に設けられた活性層を含む
半導体層と、該半導体層上に設けられた半導体多層膜か
らなる分布ブラッグ反射鏡とを備え、前記分布ブラッグ
反射鏡には垂直方向にレーザ光を出射する光出射部を有
し、光出射部側に設けられた第１電極と、前記半導体基
板側に設けられた第２電極とを備えた面発光半導体レー
ザ素子において、前記半導体層と分布ブラッグ反射鏡と
の間に電流拡散層を設け、第１電極は前記電流拡散層上
に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設けてあるため、素子
抵抗が低減し、しきい値電流が低減するという優れた効
果がある。
【図１】本発明に係る面発光半導体レーザ素子の一実施
例の断面図である。
例の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、上記実施例の製作工程の説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の他の実施例の断面図である。
【図４】従来の面発光半導体レーザ素子の断面図であ
る。
る。
１１ 基板 １２ ｎ−ＤＢＲ層 １３ 活性層 １４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＰ埋め込み層 １６ ｎ−ＩｎＰ埋め込み層 １７ 電流拡散層 １８ コンタクト層 １９ ノンドープＤＢＲ層 ２０ ｐ電極 ２１ ｎ電極 ２３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２４ ｎ−ＧａＩｎＡｓａＰエッチングストップ層 ２５ 誘電体多層膜ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板と、該半導体基板上に設けら
れた活性層を含む半導体層と、該半導体層上に設けられ
た半導体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡とを備え、
前記分布ブラッグ反射鏡には垂直方向にレーザ光を出射
する光出射部を有し、光出射部側に設けられた第１電極
と、前記半導体基板側に設けられた第２電極とを備えた
面発光半導体レーザ素子において、前記半導体層と分布
ブラッグ反射鏡との間に電流拡散層を設け、第１電極は
前記電流拡散層上に分布ブラッグ反射鏡を介さずに設け
たことを特徴とする面発光半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22378993A JPH0758409A (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 面発光半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22378993A JPH0758409A (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 面発光半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758409A true JPH0758409A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16803741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22378993A Pending JPH0758409A (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | 面発光半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758409A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0748007A3 (en) * | 1995-06-08 | 1997-12-17 | Hewlett-Packard Company | Surface-emitting lasers |
| KR100269145B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2000-10-16 | 윤종용 | 표면광레이저다이오드및그제조방법 |
| JP2009246051A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Kyocera Corp | 発光デバイスおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-17 JP JP22378993A patent/JPH0758409A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0748007A3 (en) * | 1995-06-08 | 1997-12-17 | Hewlett-Packard Company | Surface-emitting lasers |
| KR100269145B1 (ko) * | 1997-12-29 | 2000-10-16 | 윤종용 | 표면광레이저다이오드및그제조방법 |
| JP2009246051A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Kyocera Corp | 発光デバイスおよびその製造方法 |
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