JPH0770782B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH0770782B2 JPH0770782B2 JP3036540A JP3654091A JPH0770782B2 JP H0770782 B2 JPH0770782 B2 JP H0770782B2 JP 3036540 A JP3036540 A JP 3036540A JP 3654091 A JP3654091 A JP 3654091A JP H0770782 B2 JPH0770782 B2 JP H0770782B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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- H—ELECTRICITY
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、混晶系材料より成る量
子井戸層とこれを挟んでその両側に設けられた障壁層と
で構成された活性層を備える半導体レーザ装置に係り、
特に、その高効率化、短波長化が図れる半導体レーザ装
置の改良に関するものである。
子井戸層とこれを挟んでその両側に設けられた障壁層と
で構成された活性層を備える半導体レーザ装置に係り、
特に、その高効率化、短波長化が図れる半導体レーザ装
置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ装置において多用さ
れている波長帯は純GaAsを活性層とする800nm台のもの
が主であった。しかし、この波長帯のレーザ光は全く目
に見えず取扱い難いという欠点があり、かつ、光ディス
クやレーザプリンタ用感光体への光源として適用された
場合、光ディスクの高密度化や感光体(特に有機感光体)
の感光特性に合わせるためその短波長化や可視化が求め
られている。
れている波長帯は純GaAsを活性層とする800nm台のもの
が主であった。しかし、この波長帯のレーザ光は全く目
に見えず取扱い難いという欠点があり、かつ、光ディス
クやレーザプリンタ用感光体への光源として適用された
場合、光ディスクの高密度化や感光体(特に有機感光体)
の感光特性に合わせるためその短波長化や可視化が求め
られている。
【０００３】ところで、半導体レーザ装置の出力光を短
波長化するには発光部(活性層)のバンドギャップを広げ
ればよく、その方法として次の2つが考えられている。
その1つは活性層を混晶化(例えば、GaAs→AlGaAs)する
方法でこの方法によって700nm台のレーザ光が得られ、7
80nm付近の波長を有する半導体レーザ装置が製品化され
ている。もう一方の方法は、活性層の厚さを量子サイズ
効果が現れる程度(約200Å)以下に薄くすることにより
発光に寄与する200量子化準位間のギャップを広げる方
法(すなわち量子井戸化)である。
波長化するには発光部(活性層)のバンドギャップを広げ
ればよく、その方法として次の2つが考えられている。
その1つは活性層を混晶化(例えば、GaAs→AlGaAs)する
方法でこの方法によって700nm台のレーザ光が得られ、7
80nm付近の波長を有する半導体レーザ装置が製品化され
ている。もう一方の方法は、活性層の厚さを量子サイズ
効果が現れる程度(約200Å)以下に薄くすることにより
発光に寄与する200量子化準位間のギャップを広げる方
法(すなわち量子井戸化)である。
【０００４】そして、後者の方法は発光に寄与する電子
を正孔の有効状態密度を増加させレーザ光の高効率化に
も有効であるため盛んに研究が行われている。しかし、
活性層の厚さが薄過ぎると後述する不純物誘起混晶化の
熱処理に対する安定性や信頼性が悪くなるため、実用可
能と目されているのは100Å程度までである。従って、
充分な短波長化・高効率化を図るためには活性層の混晶
化と量子井戸化の併用が望ましいことになり、従来、上
記活性層を混晶系材料より成る量子井戸層とこれを挟ん
でその両側に設けられた障壁層とで構成している。
を正孔の有効状態密度を増加させレーザ光の高効率化に
も有効であるため盛んに研究が行われている。しかし、
活性層の厚さが薄過ぎると後述する不純物誘起混晶化の
熱処理に対する安定性や信頼性が悪くなるため、実用可
能と目されているのは100Å程度までである。従って、
充分な短波長化・高効率化を図るためには活性層の混晶
化と量子井戸化の併用が望ましいことになり、従来、上
記活性層を混晶系材料より成る量子井戸層とこれを挟ん
でその両側に設けられた障壁層とで構成している。
【０００５】一方、半導体レーザ装置の高効率化には活
性層における横方向の電流狭窄と光閉じ込めが必要であ
り、そのための手段として各種の構造が提案され実用化
されている。その中の有力な手段として不純物誘起混晶
化(Impurity Induced Disor-dering)を用いた方法が
知られている。この方法はレーザ装置用結晶成長層の表
面からSiやZn等の不純物を発光部以外の部位に熱的に拡
散させ、その部位の量子井戸層とその上下の障壁層間で
相互拡散を誘起させてその間の混晶化を行う方法であ
る。そして、この拡散によってその領域に電流狭窄がで
きると共にその部位の量子井戸層のバンドギャップが広
がるため屈折率が小さくなって光閉じ込めも可能とな
る。
性層における横方向の電流狭窄と光閉じ込めが必要であ
り、そのための手段として各種の構造が提案され実用化
されている。その中の有力な手段として不純物誘起混晶
化(Impurity Induced Disor-dering)を用いた方法が
知られている。この方法はレーザ装置用結晶成長層の表
面からSiやZn等の不純物を発光部以外の部位に熱的に拡
散させ、その部位の量子井戸層とその上下の障壁層間で
相互拡散を誘起させてその間の混晶化を行う方法であ
る。そして、この拡散によってその領域に電流狭窄がで
きると共にその部位の量子井戸層のバンドギャップが広
がるため屈折率が小さくなって光閉じ込めも可能とな
る。
【０００６】以下、拡散不純物としてSi元素を用いた場
合を例に挙げて従来の半導体レーザ装置を説明すると、
図5に示すように、まずn型のGaAs基板aにn型クラッド層
c、n型障壁層d、GaAsの量子井戸層e、p型障壁層d'、p型
クラッド層c'、及び、その酸化を防止するためのGaAsの
p型キャップ層fを順次成膜し、次いで、図6に示すよう
にその表面から発光部以外の部位にSi元素をその量子井
戸層eを十分横切るまで拡散させて量子井戸層eと上下の
障壁層d、d'間で混晶化を誘起させる。これによってこ
の部位の量子井戸層eのバンドギャップが広がるためキ
ャリア(電子、正孔)がこの部位に注入されなくなり、発
光部gを限定して発光効率の向上に寄与すると共にレー
ザ光の閉じ込めも行い、半導体レーザ装置の高効率化を
可能にしている。尚、図7に示すように上記p型キャップ
層f上にp型電極hをn型GaAs基板a面にn型電極bを形成し
て従来の半導体レーザ装置は成るものである。
合を例に挙げて従来の半導体レーザ装置を説明すると、
図5に示すように、まずn型のGaAs基板aにn型クラッド層
c、n型障壁層d、GaAsの量子井戸層e、p型障壁層d'、p型
クラッド層c'、及び、その酸化を防止するためのGaAsの
p型キャップ層fを順次成膜し、次いで、図6に示すよう
にその表面から発光部以外の部位にSi元素をその量子井
戸層eを十分横切るまで拡散させて量子井戸層eと上下の
障壁層d、d'間で混晶化を誘起させる。これによってこ
の部位の量子井戸層eのバンドギャップが広がるためキ
ャリア(電子、正孔)がこの部位に注入されなくなり、発
光部gを限定して発光効率の向上に寄与すると共にレー
ザ光の閉じ込めも行い、半導体レーザ装置の高効率化を
可能にしている。尚、図7に示すように上記p型キャップ
層f上にp型電極hをn型GaAs基板a面にn型電極bを形成し
て従来の半導体レーザ装置は成るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Si
元素の拡散には850℃・10時間といった高温・長時間の
熱処理が必要となるため、短波長化を図るためにAlを混
ぜAlGaAsとして混晶化させた量子井戸層eを適用した場
合、上記熱処理により量子井戸層eとその上下の障壁層
d、d'間での相互拡散が大幅に加速され、Si元素が拡散
されてない部位の発光部gにおいても量子井戸層eとその
上下の障壁層d、d'とが混合してしまうことがあった。
そして、量子井戸層eと障壁層d、d'とが混合してしまう
と、量子井戸層eの形状が変化して発光効率が低下する
と共に目標波長より更に短波長側へシフトしてしまう問
題点があった。尚、上記Si元素に変えてZn元素を適用し
た場合、高温・長時間の熱処理は緩和されるが、その反
面Zn元素の拡散距離の制御が難しくなるためその適用は
困難であった。
元素の拡散には850℃・10時間といった高温・長時間の
熱処理が必要となるため、短波長化を図るためにAlを混
ぜAlGaAsとして混晶化させた量子井戸層eを適用した場
合、上記熱処理により量子井戸層eとその上下の障壁層
d、d'間での相互拡散が大幅に加速され、Si元素が拡散
されてない部位の発光部gにおいても量子井戸層eとその
上下の障壁層d、d'とが混合してしまうことがあった。
そして、量子井戸層eと障壁層d、d'とが混合してしまう
と、量子井戸層eの形状が変化して発光効率が低下する
と共に目標波長より更に短波長側へシフトしてしまう問
題点があった。尚、上記Si元素に変えてZn元素を適用し
た場合、高温・長時間の熱処理は緩和されるが、その反
面Zn元素の拡散距離の制御が難しくなるためその適用は
困難であった。
【０００８】本発明は以上の問題点に着目してなされた
もので、その課題とするところは、目標波長より短波長
側へシフトすることがなく、しかも、高効率化、短波長
化が図れる半導体レーザ装置を提供することにある。
もので、その課題とするところは、目標波長より短波長
側へシフトすることがなく、しかも、高効率化、短波長
化が図れる半導体レーザ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、混晶
系材料より成る量子井戸層とこれを挟んでその両側に設
けられた障壁層とで構成された活性層を備える半導体レ
ーザ装置を前提とし、上記活性層の一部にGe元素を熱拡
散させその部位の量子井戸層と障壁層とをGe元素を介し
混晶化させて屈折率の低い非発光領域にする一方、Ge元
素が拡散されてない部位の量子井戸層と障壁層とを発光
領域である屈折率導波路にすることを特徴とするもので
ある。
系材料より成る量子井戸層とこれを挟んでその両側に設
けられた障壁層とで構成された活性層を備える半導体レ
ーザ装置を前提とし、上記活性層の一部にGe元素を熱拡
散させその部位の量子井戸層と障壁層とをGe元素を介し
混晶化させて屈折率の低い非発光領域にする一方、Ge元
素が拡散されてない部位の量子井戸層と障壁層とを発光
領域である屈折率導波路にすることを特徴とするもので
ある。
【００１０】このような技術的手段において、上記量子
井戸層とは量子サイズ効果(すなわち、電子・正孔のド
・ブロイ波長より小さい幅を持つ伝導帯端や価電子帯端
によって形成されたポテンシャルの井戸に電子・正孔が
閉じ込められることにより生ずる出力光の短波長化や高
効率化が図れる効果)が現れる程度(約100Å)以下に成膜
された薄膜層を意味し、例えば、AlGaAs、GaInP、AlGaI
nP等の混晶系材料で構成された薄膜層がこれに該当す
る。
井戸層とは量子サイズ効果(すなわち、電子・正孔のド
・ブロイ波長より小さい幅を持つ伝導帯端や価電子帯端
によって形成されたポテンシャルの井戸に電子・正孔が
閉じ込められることにより生ずる出力光の短波長化や高
効率化が図れる効果)が現れる程度(約100Å)以下に成膜
された薄膜層を意味し、例えば、AlGaAs、GaInP、AlGaI
nP等の混晶系材料で構成された薄膜層がこれに該当す
る。
【００１１】尚、この技術的手段は単一の発光点を有す
る半導体レーザ装置に適用できる以外に複数の発光点を
有する半導体レーザ装置にも当然のことながら適用可能
である。
る半導体レーザ装置に適用できる以外に複数の発光点を
有する半導体レーザ装置にも当然のことながら適用可能
である。
【００１２】
【作用】この様な技術的手段によれば、高温・長時間の
熱処理を必要とするSi元素や拡散距離の制御が困難なZn
元素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件
が緩いGe元素を拡散不純物として適用し、活性層の一部
に上記Ge元素を熱拡散させその部位の量子井戸層と障壁
層とをGe元素を介し混晶化させて屈折率の低い非発光領
域にする一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸
層と障壁層とを発光領域である屈折率導波路としている
ため、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層とその
上下の障壁層との熱処理時における混合を防止すること
が可能となる。
熱処理を必要とするSi元素や拡散距離の制御が困難なZn
元素に変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件
が緩いGe元素を拡散不純物として適用し、活性層の一部
に上記Ge元素を熱拡散させその部位の量子井戸層と障壁
層とをGe元素を介し混晶化させて屈折率の低い非発光領
域にする一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸
層と障壁層とを発光領域である屈折率導波路としている
ため、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層とその
上下の障壁層との熱処理時における混合を防止すること
が可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】◎第一実施例 この実施例に係る半導体レーザ装置は、図1に示すよう
に裏面側にn側電極11を備えるn型GaAs基板1と、この基
板1上に厚さ0.2μmでn型Al0.3Ga0.7As組成のバッファ層
(図示せず)を介し積層された厚さ1μmでn型Al0.7Ga0.3A
s組成のクラッド層21と、このクラッド層21上に積層さ
れ活性層5の一部を形成し厚さ2000Åでバンドギャップ
が大きいAl0.3Ga0.7As組成の障壁層31と、この上に積層
され活性層5の一部を形成する厚さ100ÅでAl0.1Ga0.9As
組成の量子井戸層4と、この量子井戸層4上に積層され活
性層5の一部を形成し厚さ2000Åでバンドギャップが大
きいAl0.3Ga0.7As組成の障壁層32と、この障壁層32上に
積層された厚さ1μmでp型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド
層22と、このクラッド層22上に積層されAl組成比が高い
クラッド層22の酸化を防止すると共にオーミック接合を
とるためのp型GaAsキャップ層6と、このキャップ層6上
に設けられたp側電極12とでその主要部が構成されてお
り、かつ、上記n型クラッド層21、障壁層31、量子井戸
層4、障壁層32、p型クラッド層22、及び、キャップ層6
の両側には830℃、3時間の条件でGe元素が熱拡散されこ
のGe元素を介し混晶化されて非発光領域7を形成してい
る一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層4と
障壁層31、32とで発光領域8である屈折率導波路を形成
して成るものである。
に裏面側にn側電極11を備えるn型GaAs基板1と、この基
板1上に厚さ0.2μmでn型Al0.3Ga0.7As組成のバッファ層
(図示せず)を介し積層された厚さ1μmでn型Al0.7Ga0.3A
s組成のクラッド層21と、このクラッド層21上に積層さ
れ活性層5の一部を形成し厚さ2000Åでバンドギャップ
が大きいAl0.3Ga0.7As組成の障壁層31と、この上に積層
され活性層5の一部を形成する厚さ100ÅでAl0.1Ga0.9As
組成の量子井戸層4と、この量子井戸層4上に積層され活
性層5の一部を形成し厚さ2000Åでバンドギャップが大
きいAl0.3Ga0.7As組成の障壁層32と、この障壁層32上に
積層された厚さ1μmでp型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド
層22と、このクラッド層22上に積層されAl組成比が高い
クラッド層22の酸化を防止すると共にオーミック接合を
とるためのp型GaAsキャップ層6と、このキャップ層6上
に設けられたp側電極12とでその主要部が構成されてお
り、かつ、上記n型クラッド層21、障壁層31、量子井戸
層4、障壁層32、p型クラッド層22、及び、キャップ層6
の両側には830℃、3時間の条件でGe元素が熱拡散されこ
のGe元素を介し混晶化されて非発光領域7を形成してい
る一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層4と
障壁層31、32とで発光領域8である屈折率導波路を形成
して成るものである。
【００１５】ここで、上記活性層5の一部を構成する量
子井戸層4には電子・正孔が縦方向に閉じ込められ、発
光再結合が起こり易い。また、上記活性層5は一対のク
ラッド層21、22により挟まれ、縦方向の光の閉じ込め効
果を有している。
子井戸層4には電子・正孔が縦方向に閉じ込められ、発
光再結合が起こり易い。また、上記活性層5は一対のク
ラッド層21、22により挟まれ、縦方向の光の閉じ込め効
果を有している。
【００１６】一方、Ge元素が熱拡散された領域は混晶化
された領域で、かつ、Al組成比が高いためバンドギャッ
プエネルギーは量子井戸層4のそれより大きい。従っ
て、この領域では、電流が流れ始める“Turn On Volt
age”が高いため、横方向の電流狭窄効果を有してい
る)。また、この領域の屈折率は、量子井戸層4や障壁層
31、32より小さいため光の閉じ込め効果を有しており、
光導波路の役割も果たしている。
された領域で、かつ、Al組成比が高いためバンドギャッ
プエネルギーは量子井戸層4のそれより大きい。従っ
て、この領域では、電流が流れ始める“Turn On Volt
age”が高いため、横方向の電流狭窄効果を有してい
る)。また、この領域の屈折率は、量子井戸層4や障壁層
31、32より小さいため光の閉じ込め効果を有しており、
光導波路の役割も果たしている。
【００１７】従って、これ等電流狭窄と光閉じ込め効果
により実施例に係る半導体レーザ装置はその発光効率が
高く、消費電力の低減と活性層5での発熱量の減少が図
れる利点を有している。
により実施例に係る半導体レーザ装置はその発光効率が
高く、消費電力の低減と活性層5での発熱量の減少が図
れる利点を有している。
【００１８】しかも、高温・長時間の熱処理を必要とす
るSi元素や拡散距離の制御が困難なZn元素に変えて拡散
距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩いGe元素を拡
散不純物として適用しており、Ge元素が拡散されてない
部位の量子井戸層4とその上下の障壁層31、32との熱処
理時における混合を防止することが可能となるため、そ
の波長帯が目標波長より短波長側へシフトすることもな
い利点を有している。
るSi元素や拡散距離の制御が困難なZn元素に変えて拡散
距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩いGe元素を拡
散不純物として適用しており、Ge元素が拡散されてない
部位の量子井戸層4とその上下の障壁層31、32との熱処
理時における混合を防止することが可能となるため、そ
の波長帯が目標波長より短波長側へシフトすることもな
い利点を有している。
【００１９】『半導体レーザ装置の製造工程』次に、こ
の実施例に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する
と、まず、図2に示すようにn型GaAs基板1上にMOCVD(有
機金属気相堆積)法によりn型Al0.3Ga0.7As組成のバッフ
ァ層(図示せず)を積層してその結晶性を良くした後、同
様の方法にてn型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド層21、Al
0.3Ga0.7As組成の障壁層31、Al0.1Ga0.9As組成の量子井
戸層4、Al0.3Ga0.7As組成の障壁層32、p型Al0.7Ga0.3As
組成のクラッド層22、及び、p型GaAsキャップ層6とを順
次積層し、かつ、スパッタリング法にて上記p型キャッ
プ層6上に厚さ1000ÅのSi3N4(図示せず)を一様に成膜す
る。
の実施例に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する
と、まず、図2に示すようにn型GaAs基板1上にMOCVD(有
機金属気相堆積)法によりn型Al0.3Ga0.7As組成のバッフ
ァ層(図示せず)を積層してその結晶性を良くした後、同
様の方法にてn型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド層21、Al
0.3Ga0.7As組成の障壁層31、Al0.1Ga0.9As組成の量子井
戸層4、Al0.3Ga0.7As組成の障壁層32、p型Al0.7Ga0.3As
組成のクラッド層22、及び、p型GaAsキャップ層6とを順
次積層し、かつ、スパッタリング法にて上記p型キャッ
プ層6上に厚さ1000ÅのSi3N4(図示せず)を一様に成膜す
る。
【００２０】次いで、フォトリゾグラフィー/ドライエ
ッチング処理を施しSi3N4をパターニングした後、これ
をマスクにしGe元素を図3のように熱拡散させて発光領
域8以外の領域の不純物誘起混晶化を行い非発光領域7を
形成する。
ッチング処理を施しSi3N4をパターニングした後、これ
をマスクにしGe元素を図3のように熱拡散させて発光領
域8以外の領域の不純物誘起混晶化を行い非発光領域7を
形成する。
【００２１】尚、この熱拡散・混晶化処理は、各層が積
層された装置前駆体と、Ge、及びこのGe元素の熱拡散を
助長するAsとを石英管中に真空封入し、830℃、3時間の
加熱条件により行った。
層された装置前駆体と、Ge、及びこのGe元素の熱拡散を
助長するAsとを石英管中に真空封入し、830℃、3時間の
加熱条件により行った。
【００２２】そして、上記マスクを除去し、かつ、キャ
ップ層6表面から再度Znを拡散させ、上記Ge元素の拡散
によりn型となった表面領域をp型に変えた後、p型電極
を形成する。最後にn型電極11をn型GaAs基板1側に形成
して図1に示す半導体レーザ装置を求めた。
ップ層6表面から再度Znを拡散させ、上記Ge元素の拡散
によりn型となった表面領域をp型に変えた後、p型電極
を形成する。最後にn型電極11をn型GaAs基板1側に形成
して図1に示す半導体レーザ装置を求めた。
【００２３】尚、上記Zn元素の拡散処理は、Geを拡散さ
せた上記装置前駆体と、Zn、及びこのZnの融点をZn-Ga
合金にして下げるGaとを炭素製ボックス内に入れ、水素
雰囲気下で600℃、20分間保持することにより行った。
せた上記装置前駆体と、Zn、及びこのZnの融点をZn-Ga
合金にして下げるGaとを炭素製ボックス内に入れ、水素
雰囲気下で600℃、20分間保持することにより行った。
【００２４】◎第二実施例 この実施例に係る半導体レーザ装置は、発光領域を2つ
備えている点を除き第一実施例に係る半導体レーザ装置
と略同一である。
備えている点を除き第一実施例に係る半導体レーザ装置
と略同一である。
【００２５】すなわち、この実施例に係る半導体レーザ
装置は、図4に示すように裏面側にn側共通電極11を備え
るn型GaAs基板1と、この基板1上に厚さ0.2μmでn型Al
0.3Ga0.7As組成のバッファ層(図示せず)を介し積層され
た厚さ1μmでn型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド層21と、
このクラッド層21上に積層され活性層5の一部を形成し
厚さ2000Åでバンドギャップが大きいAl0.3Ga0.7As組成
の障壁層31と、この上に積層され活性層5の一部を形成
する厚さ100ÅでAl0.1Ga0.9As組成の量子井戸層4と、こ
の量子井戸層4上に積層され活性層5の一部を形成し厚さ
2000Åでバンドギャップが大きいAl0.3Ga0.7As組成の障
壁層32と、この障壁層32上に積層された厚さ1μmでp型A
l0.7Ga0.3As組成のクラッド層22と、このクラッド層22
上に積層されAl組成比が高いクラッド層22の酸化を防止
すると共にオーミック接合をとるためのp型GaAsキャッ
プ層6と、このキャップ層6上に設けられたp側個別電極1
2、13とでその主要部が構成されており、かつ、上記n型
クラッド層21、障壁層31、量子井戸層4、障壁層32、p型
クラッド層22、及び、キャップ層6の両側並びに中央に
は830℃、3時間の条件でGe元素が熱拡散されこのGe元素
を介し混晶化されて3つの非発光領域7、7、7を形成して
いる一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層4
と障壁層31、32とで2つの発光領域8、8である屈折率導
波路を形成して成るものである。
装置は、図4に示すように裏面側にn側共通電極11を備え
るn型GaAs基板1と、この基板1上に厚さ0.2μmでn型Al
0.3Ga0.7As組成のバッファ層(図示せず)を介し積層され
た厚さ1μmでn型Al0.7Ga0.3As組成のクラッド層21と、
このクラッド層21上に積層され活性層5の一部を形成し
厚さ2000Åでバンドギャップが大きいAl0.3Ga0.7As組成
の障壁層31と、この上に積層され活性層5の一部を形成
する厚さ100ÅでAl0.1Ga0.9As組成の量子井戸層4と、こ
の量子井戸層4上に積層され活性層5の一部を形成し厚さ
2000Åでバンドギャップが大きいAl0.3Ga0.7As組成の障
壁層32と、この障壁層32上に積層された厚さ1μmでp型A
l0.7Ga0.3As組成のクラッド層22と、このクラッド層22
上に積層されAl組成比が高いクラッド層22の酸化を防止
すると共にオーミック接合をとるためのp型GaAsキャッ
プ層6と、このキャップ層6上に設けられたp側個別電極1
2、13とでその主要部が構成されており、かつ、上記n型
クラッド層21、障壁層31、量子井戸層4、障壁層32、p型
クラッド層22、及び、キャップ層6の両側並びに中央に
は830℃、3時間の条件でGe元素が熱拡散されこのGe元素
を介し混晶化されて3つの非発光領域7、7、7を形成して
いる一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層4
と障壁層31、32とで2つの発光領域8、8である屈折率導
波路を形成して成るものである。
【００２６】尚、2つの上記発光領域8、8間の間隔は中
心間距離で10μmである。
心間距離で10μmである。
【００２７】そして、この実施例に係る半導体レーザ装
置においても電流狭窄と光閉じ込め効果により第一実施
例と同様にその発光効率が高く、消費電力の低減と活性
層5での発熱量の減少が図れ、かつ、発熱量の減少に伴
ってマルチビーム光間の熱的クロストークが減少する利
点を有している。
置においても電流狭窄と光閉じ込め効果により第一実施
例と同様にその発光効率が高く、消費電力の低減と活性
層5での発熱量の減少が図れ、かつ、発熱量の減少に伴
ってマルチビーム光間の熱的クロストークが減少する利
点を有している。
【００２８】しかも、拡散不純物として熱処理条件が緩
いGe元素を適用しており、Ge元素が拡散されてない部位
の量子井戸層4とその上下の障壁層31、32との熱処理時
における混合を防止することが可能となるため、その波
長帯が目標波長より短波長側へシフトすることもない利
点を有している。
いGe元素を適用しており、Ge元素が拡散されてない部位
の量子井戸層4とその上下の障壁層31、32との熱処理時
における混合を防止することが可能となるため、その波
長帯が目標波長より短波長側へシフトすることもない利
点を有している。
【００２９】尚、第一実施例と第二実施例においては共
に量子井戸層としてAlGaAsの混晶系材料が適用されてい
るが、これに変えてGaInPの混晶系材料を用い波長600nm
台の半導体レーザ装置に適用してもよく、また、これに
Alを加えてAlGaInPとし更に短波長化した半導体レーザ
装置に適用しても当然のことながらよい。
に量子井戸層としてAlGaAsの混晶系材料が適用されてい
るが、これに変えてGaInPの混晶系材料を用い波長600nm
台の半導体レーザ装置に適用してもよく、また、これに
Alを加えてAlGaInPとし更に短波長化した半導体レーザ
装置に適用しても当然のことながらよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、高温・長時間の熱処理
を必要とするSi元素や拡散距離の制御が困難なZn元素に
変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩い
Ge元素を拡散不純物として適用しているため、Ge元素が
拡散されてない部位の量子井戸層とその上下の障壁層と
の熱処理時における混合を防止することが可能となる。
従って、本発明による半導体レーザ装置はその発光効率
が高く、しかも、その波長帯が目標波長より短波長側へ
シフトしない効果を有している。
を必要とするSi元素や拡散距離の制御が困難なZn元素に
変えて拡散距離の制御が容易でしかも熱処理条件が緩い
Ge元素を拡散不純物として適用しているため、Ge元素が
拡散されてない部位の量子井戸層とその上下の障壁層と
の熱処理時における混合を防止することが可能となる。
従って、本発明による半導体レーザ装置はその発光効率
が高く、しかも、その波長帯が目標波長より短波長側へ
シフトしない効果を有している。
【図１】第一実施例に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】第一実施例に係る半導体レーザ装置の製造途上
の断面図である。
の断面図である。
【図３】第一実施例に係る半導体レーザ装置の製造途上
の断面図である。
の断面図である。
【図４】第二実施例に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の半導体レーザ装置の製造途上の断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の半導体レーザ装置の製造途上の断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の半導体レーザ装置の断面図である。
4 量子井戸層 5 活性層 7 非発光領域 8 発光領域 31 障壁層 32 障壁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 秀樹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 植木 伸明 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社 海老名事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 混晶系材料より成る量子井戸層とこれを
挟んでその両側に設けられた障壁層とで構成された活性
層を備える半導体レーザ装置において、上記活性層の一
部にGe元素を熱拡散させその部位の量子井戸層と障壁層
とをGe元素を介し混晶化させて屈折率の低い非発光領域
にする一方、Ge元素が拡散されてない部位の量子井戸層
と障壁層とを発光領域である屈折率導波路にすることを
特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036540A JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
| US07/832,053 US5253265A (en) | 1991-02-07 | 1992-02-06 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036540A JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255286A JPH04255286A (ja) | 1992-09-10 |
| JPH0770782B2 true JPH0770782B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12472616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036540A Expired - Lifetime JPH0770782B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5253265A (ja) |
| JP (1) | JPH0770782B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5383213A (en) * | 1992-05-08 | 1995-01-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor device with current confinement structure |
| FR2695761B1 (fr) * | 1992-09-11 | 1994-12-30 | Slimane Loualiche | Procédé de fabrication de dispositifs électro-optiques à ruban, notamment de lasers, et dispositifs ainsi obtenus. |
| JPH07235733A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-09-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH0878776A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP3369101B2 (ja) * | 1998-03-11 | 2003-01-20 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザ記録装置 |
| JP2002141604A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-05-17 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| JP2005175295A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体光素子及び光モジュール |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4727556A (en) * | 1985-12-30 | 1988-02-23 | Xerox Corporation | Semiconductor lasers fabricated from impurity induced disordering |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3036540A patent/JPH0770782B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-06 US US07/832,053 patent/US5253265A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04255286A (ja) | 1992-09-10 |
| US5253265A (en) | 1993-10-12 |
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