JPH077863B2 - 可視光半導体レーザ装置 - Google Patents
可視光半導体レーザ装置Info
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- JPH077863B2 JPH077863B2 JP1083107A JP8310789A JPH077863B2 JP H077863 B2 JPH077863 B2 JP H077863B2 JP 1083107 A JP1083107 A JP 1083107A JP 8310789 A JP8310789 A JP 8310789A JP H077863 B2 JPH077863 B2 JP H077863B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はAlGaInP系の可視光半導体レーザ装置に関す
る。
る。
（ロ）従来の技術 AlGaInPは0.6μｍ帯のバンドギャップを有し、可視光半
導体レーザ装置の材料として用いられている。
導体レーザ装置の材料として用いられている。
第６図は従来のAlGaInP系半導体レーザ装置を示し、例
えば昭和63年秋季応用物理学会予稿集、4p-ZC-10、836
頁に開示されている。
えば昭和63年秋季応用物理学会予稿集、4p-ZC-10、836
頁に開示されている。
図において（11）はｎ型GaAsからなる基板、（12）はｎ
型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるｎ型クラッド層、（1
3）はアンドープの(AlXGa1-X)0.5In0.5Pからなる活性
層、（14）はｐ型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるｐ型
クラッド層である。これらの層は周知のMOCVD法、MBE法
等を用いて基板（11）の一主面上に順次エピタキシャル
成長される。またｐ型クラッド層（14）にはエッチング
により幅５μｍのリッジが形成されている。
型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるｎ型クラッド層、（1
3）はアンドープの(AlXGa1-X)0.5In0.5Pからなる活性
層、（14）はｐ型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるｐ型
クラッド層である。これらの層は周知のMOCVD法、MBE法
等を用いて基板（11）の一主面上に順次エピタキシャル
成長される。またｐ型クラッド層（14）にはエッチング
により幅５μｍのリッジが形成されている。
（15）はｐ型クラッド層（14）上にエピタキシャル成長
されたｎ型GaAsからなるブロック層で、マスクによりｐ
型クラッド層（14）のリッジ頂部には積層されていな
い。（16）は露出したｐ型クラッド層（14）の頂部及び
ブロック層（15）上にエピタキシャル成長されたｐ型Ga
Asからなるキャップ層である。
されたｎ型GaAsからなるブロック層で、マスクによりｐ
型クラッド層（14）のリッジ頂部には積層されていな
い。（16）は露出したｐ型クラッド層（14）の頂部及び
ブロック層（15）上にエピタキシャル成長されたｐ型Ga
Asからなるキャップ層である。
（17）はキャップ層（16）上に形成されたAu/Zn/Auから
なるｐ型電極、（18）は基板（11）の他主面上に形成さ
れたAuGe/Auからなるｎ型電極である。
なるｐ型電極、（18）は基板（11）の他主面上に形成さ
れたAuGe/Auからなるｎ型電極である。
斯る装置では活性層（13）のAl組成比をｘ＝0.1とした
時、波長649nmのレーザ光が得られる。
時、波長649nmのレーザ光が得られる。
一方、現在、可視光レーザ光を用いた計測器やPOS（poi
nt of sales）システムに用いられるバーコードスキャ
ナの光源として波長632.8nmのHe-Neレーザが用いられて
いる。そこで、斯るHe-Neレーザと同じ波長が発振可能
であり、軽量、小型、低消費電力であるAlGaInP系半導
体レーザ装置は、He-Neレーザに代わる光源として望ま
れている。このために、上記従来装置をより短波長発振
させる必要がある。
nt of sales）システムに用いられるバーコードスキャ
ナの光源として波長632.8nmのHe-Neレーザが用いられて
いる。そこで、斯るHe-Neレーザと同じ波長が発振可能
であり、軽量、小型、低消費電力であるAlGaInP系半導
体レーザ装置は、He-Neレーザに代わる光源として望ま
れている。このために、上記従来装置をより短波長発振
させる必要がある。
AlGaInP系の半導体レーザ装置を短波長化する方法とし
て、 活性層のAl組成比を大きくする 活性層を超格子構造とする（Electronics Letters、V
ol.24、No.24（1988）、p.1489参照） 各層の成長温度を700℃より大とする（Japanese Jour
nal of Applied Physics、Vol.27、No.11（1988）、p.2
098参照） 活性層にZnを拡散させる（IEEE、Journal of Quantum
Electronics、QE-23、No.6（1987）、p.704参照） ことが考えられている。
て、 活性層のAl組成比を大きくする 活性層を超格子構造とする（Electronics Letters、V
ol.24、No.24（1988）、p.1489参照） 各層の成長温度を700℃より大とする（Japanese Jour
nal of Applied Physics、Vol.27、No.11（1988）、p.2
098参照） 活性層にZnを拡散させる（IEEE、Journal of Quantum
Electronics、QE-23、No.6（1987）、p.704参照） ことが考えられている。
しかし乍ら、の方法ではAl組成比率の増加と共に活性
層（13）の結晶性が低下するため、発振しきい値が大き
くなり、連続動作が困難となる。例えば、活性層（13）
のAl組成比をｘ＝0.2とすると、発振波長は630〜640nm
となり、He-Neレーザの波長と略等しくなるが、発振し
きい値電流密度は10kA/cm2以上となり、実用的でなくな
る。
層（13）の結晶性が低下するため、発振しきい値が大き
くなり、連続動作が困難となる。例えば、活性層（13）
のAl組成比をｘ＝0.2とすると、発振波長は630〜640nm
となり、He-Neレーザの波長と略等しくなるが、発振し
きい値電流密度は10kA/cm2以上となり、実用的でなくな
る。
また、、、の方法では、装置の発振動作が不安定
になり、活性層（13）の劣化が激しくなるため、装置の
製造歩留りが低く、寿命が短いといった問題が生じる。
になり、活性層（13）の劣化が激しくなるため、装置の
製造歩留りが低く、寿命が短いといった問題が生じる。
（ハ）発明が解決しようとする課題 したがって、本発明は装置の発振しきい値が低く、製造
歩留りが高く、且つ寿命が長いAlGaInP系の可視光半導
体レーザ装置を提供するものである。
歩留りが高く、且つ寿命が長いAlGaInP系の可視光半導
体レーザ装置を提供するものである。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、（100）面から［011］方向に５度以上傾斜し
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたことを特徴とする。
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたことを特徴とする。
（ホ）作用 本発明は、（100）面から［011］方向に５度以上傾斜し
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたので、この活性層のAl組成比を０
より大きく且つ0.15以下と極力小さくしつつ発振光の短
波長化が図れる。従って、所望の波長を得る場合従来よ
りもしきい値電流の増加を抑えることができる。しか
も、本発明の構成であれば、上記活性層は結晶性が向上
し、良結晶性となるので、本発明装置の製造歩留まりは
高くなり、寿命も長くなる。
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたので、この活性層のAl組成比を０
より大きく且つ0.15以下と極力小さくしつつ発振光の短
波長化が図れる。従って、所望の波長を得る場合従来よ
りもしきい値電流の増加を抑えることができる。しか
も、本発明の構成であれば、上記活性層は結晶性が向上
し、良結晶性となるので、本発明装置の製造歩留まりは
高くなり、寿命も長くなる。
（ヘ）実施例 本発明は、AlGaInP系の半導体層のバンドギャップがGaA
s基板の面方位に依存して変化するといった現象、即
ち、GaAs基板の成長面に（100）面から［011］方向に５
度以上傾斜した面を用いることによって、この上に形成
されるAlGaInP系半導体層のバンドギャップが広がる現
象を利用するものである。またこの現象は本発明者らに
よって初めて見いだされたものである。
s基板の面方位に依存して変化するといった現象、即
ち、GaAs基板の成長面に（100）面から［011］方向に５
度以上傾斜した面を用いることによって、この上に形成
されるAlGaInP系半導体層のバンドギャップが広がる現
象を利用するものである。またこの現象は本発明者らに
よって初めて見いだされたものである。
第２図に斯る現象の一例を示す。同図はGaAs基板の一主
面を（100）面から［011］方向に種々傾け、この上に形
成したGa0.5In0.5Pのフォトルミネッセンス（PL）から
ピークエネルギを測定したものである。また、このGa
0.5In0.5Pは成長温度710℃、成長圧力70Torrの減圧MOCV
D法を用いて形成されたものである。図から明らかな如
く、傾斜角の増加に伴いピークエネルギは増加してい
き、傾斜角が５°以上になると飽和していく。
面を（100）面から［011］方向に種々傾け、この上に形
成したGa0.5In0.5Pのフォトルミネッセンス（PL）から
ピークエネルギを測定したものである。また、このGa
0.5In0.5Pは成長温度710℃、成長圧力70Torrの減圧MOCV
D法を用いて形成されたものである。図から明らかな如
く、傾斜角の増加に伴いピークエネルギは増加してい
き、傾斜角が５°以上になると飽和していく。
第３図は基板の一主面上にGa0.5In0.5Pを形成し、この
上に(AlXGa1-X)0.5In0.5P（Ｘ≧０）を形成した時の(Al
XGa1-X)0.5In0.5PのAl組成比に対するフォトルミネッセ
ンスのピーク波長を示したものである。ここで基板の一
主面として、（100）面から［011］方向に０°、５°、
７°傾斜した面を夫々用いた。また一例として、Al組成
比ｘを0.15とし、基板の傾斜角を０°、５°とした時の
フォトルミネッセンスのスペクトルを第４図及び第５図
に示す。また、測定はいずれも室温で行った。
上に(AlXGa1-X)0.5In0.5P（Ｘ≧０）を形成した時の(Al
XGa1-X)0.5In0.5PのAl組成比に対するフォトルミネッセ
ンスのピーク波長を示したものである。ここで基板の一
主面として、（100）面から［011］方向に０°、５°、
７°傾斜した面を夫々用いた。また一例として、Al組成
比ｘを0.15とし、基板の傾斜角を０°、５°とした時の
フォトルミネッセンスのスペクトルを第４図及び第５図
に示す。また、測定はいずれも室温で行った。
第３図から明らかな如く、基板傾斜によるピーク波長の
変化量はAl組成比ｘにかかわらず略一定となっている。
例えば第４図及び第５図に示されるようにAl組成比ｘ＝
0.15の時、傾斜角０°、５°のピーク波長は夫々642.2n
m、622.0nmであり、その変化量は約20nmとなる。また、
基板の傾斜角に対するピーク波長は、Al組成比ｘにかか
わらず第２図に示したGa0.5In0.5Pの場合と同様に５°
以上で飽和していく傾向にあった。
変化量はAl組成比ｘにかかわらず略一定となっている。
例えば第４図及び第５図に示されるようにAl組成比ｘ＝
0.15の時、傾斜角０°、５°のピーク波長は夫々642.2n
m、622.0nmであり、その変化量は約20nmとなる。また、
基板の傾斜角に対するピーク波長は、Al組成比ｘにかか
わらず第２図に示したGa0.5In0.5Pの場合と同様に５°
以上で飽和していく傾向にあった。
以上より、AlGaInP系の半導体レーザ装置において、基
板の一主面に（100）面から［011］方向に傾斜した面を
用いることにより、短波長化が図れることは明らかであ
る。但し本発明における基板の一主面に（100）面から
［011］方向に５°以上、好ましくは５〜７°傾斜した
面が選択される。これは、傾斜角が５°以上で最大且つ
同程度の波長変化が得られることに加え、この面上に形
成されるGa0.5In0.5P及び(AlXGa1-X)0.5In0.5Pから結晶
欠陥が急激に減少し、結晶性が向上することによる。例
えば基板の（100）面上に形成されたGa0.5In0.5Pにはヒ
ロックと呼ばれる結晶欠陥が約10000個／cm2発生してい
たが、５°傾斜した面上では100個／cm2以下となる。即
ち、本発明は、基板の一主面に（100）面から［011］方
向へ５°以上の傾斜面を用いることによって、所望の短
波長化をするのに活性層のAl組成比を極力小さくし、活
性層の結晶性の低下を抑えることにとどまらず、活性層
の結晶性を向上させることができるものである。
板の一主面に（100）面から［011］方向に傾斜した面を
用いることにより、短波長化が図れることは明らかであ
る。但し本発明における基板の一主面に（100）面から
［011］方向に５°以上、好ましくは５〜７°傾斜した
面が選択される。これは、傾斜角が５°以上で最大且つ
同程度の波長変化が得られることに加え、この面上に形
成されるGa0.5In0.5P及び(AlXGa1-X)0.5In0.5Pから結晶
欠陥が急激に減少し、結晶性が向上することによる。例
えば基板の（100）面上に形成されたGa0.5In0.5Pにはヒ
ロックと呼ばれる結晶欠陥が約10000個／cm2発生してい
たが、５°傾斜した面上では100個／cm2以下となる。即
ち、本発明は、基板の一主面に（100）面から［011］方
向へ５°以上の傾斜面を用いることによって、所望の短
波長化をするのに活性層のAl組成比を極力小さくし、活
性層の結晶性の低下を抑えることにとどまらず、活性層
の結晶性を向上させることができるものである。
第１図に本発明装置の一実施例を示す。
図において、（１）はキャリア濃度２×1018cm-3のｎ型
GaAsからなる基板で、その一主面（1a）を研摩により
（100）面から［011］方向に５°以上、例えば５°傾斜
したものである。
GaAsからなる基板で、その一主面（1a）を研摩により
（100）面から［011］方向に５°以上、例えば５°傾斜
したものである。
（２）はバッファ層、（３）はｎ型クラッド層、（４）
は活性層、（５）はｐ型クラッド層、（６）はキャップ
層で、これらの層は成長温度620〜670℃例えば670℃、
反応室内圧力70Torrの減圧MOCVD法を用いて、基板
（１）の一主面（1a）上に順次積層される。下表にこれ
らの層の他の形成条件を示す。
は活性層、（５）はｐ型クラッド層、（６）はキャップ
層で、これらの層は成長温度620〜670℃例えば670℃、
反応室内圧力70Torrの減圧MOCVD法を用いて、基板
（１）の一主面（1a）上に順次積層される。下表にこれ
らの層の他の形成条件を示す。
（７）はキャップ層（６）上にスパッタ法を用いて積層
されたSiO2からなるブロック層で、キャップ層（６）に
達する幅６μｍのストライプ溝（８）がエッチング形成
されている。
されたSiO2からなるブロック層で、キャップ層（６）に
達する幅６μｍのストライプ溝（８）がエッチング形成
されている。
（９）は露出したキャップ層（６）上及びブロック層
（７）上にCr膜、Au膜がこの順に真空蒸着されたAu/Cr
電極からなるｐ型電極、（10）は基板（１）の他主面
（1b）上にCr膜、Sn膜、Au膜がこの順に真空蒸着された
Au/Sn/Cr電極からなるｎ型電極である。これらの電極は
400℃の熱処理によって、キャップ層（６）あるいは基
板（１）とオーミック接触する。
（７）上にCr膜、Au膜がこの順に真空蒸着されたAu/Cr
電極からなるｐ型電極、（10）は基板（１）の他主面
（1b）上にCr膜、Sn膜、Au膜がこの順に真空蒸着された
Au/Sn/Cr電極からなるｎ型電極である。これらの電極は
400℃の熱処理によって、キャップ層（６）あるいは基
板（１）とオーミック接触する。
また、装置の動作電圧の増加を抑える目的で、ｐ型クラ
ッド層（５）のキャップ層（６）の間にGa0.5In0.5Pか
らなる周知の中間層を設けてもよい。
ッド層（５）のキャップ層（６）の間にGa0.5In0.5Pか
らなる周知の中間層を設けてもよい。
以上、本実施例ではブロック層（７）にSiO2を用いた所
謂オキサイドストライプ構造のものについて説明した
が、本発明は第６図に示す従来装置の様なインナースト
ライプ構造等の他の構造にも容易に適用し得る。
謂オキサイドストライプ構造のものについて説明した
が、本発明は第６図に示す従来装置の様なインナースト
ライプ構造等の他の構造にも容易に適用し得る。
また、本実施例装置では活性層（４）のAl組成比ｘを0.
15としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
所望の波長を得るため、種々の値が選択されることは勿
論である。例えば、He-Neレーザの代用を目的として、6
30nm程度の波長を得る場合、例えば基板（１）の傾斜角
を５°として、活性層（４）のAl組成比ｘを0.1〜0.15
とすれば良い。
15としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
所望の波長を得るため、種々の値が選択されることは勿
論である。例えば、He-Neレーザの代用を目的として、6
30nm程度の波長を得る場合、例えば基板（１）の傾斜角
を５°として、活性層（４）のAl組成比ｘを0.1〜0.15
とすれば良い。
（ト）発明の効果 本発明は、（100）面から［011］方向に５度以上傾斜し
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたので、この活性層のAl組成比を０
より大きく且つ0.15以下と極力小さくしつつ発振光の短
波長化が図れる。従って、所望の波長を得る場合従来よ
りもしきい値電流の増加を抑えることができる。しか
も、本発明の構成であれば、上記活性層は結晶性が向上
し、良結晶性となるので、本発明装置の製造歩留まりは
高くなり、寿命も長くなる。
た面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成されたAl
GaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を備
え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大き
く且つ0.15以下としたので、この活性層のAl組成比を０
より大きく且つ0.15以下と極力小さくしつつ発振光の短
波長化が図れる。従って、所望の波長を得る場合従来よ
りもしきい値電流の増加を抑えることができる。しか
も、本発明の構成であれば、上記活性層は結晶性が向上
し、良結晶性となるので、本発明装置の製造歩留まりは
高くなり、寿命も長くなる。
第１図は本発明装置の一実施例を示す断面図、第２図は
基板傾斜角に対するPLピークエネルギを示す特性図、第
３図はAl組成比に対するピーク波長を示す特性図、第４
図及び第５図はAl組成比を0.15とし、基板の傾斜角を夫
々０°、５°としたときのPLスペクトル特性図、第６図
は従来装置を示す断面図である。
基板傾斜角に対するPLピークエネルギを示す特性図、第
３図はAl組成比に対するピーク波長を示す特性図、第４
図及び第５図はAl組成比を0.15とし、基板の傾斜角を夫
々０°、５°としたときのPLスペクトル特性図、第６図
は従来装置を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 隆夫 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−128423（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】（100）面から［011］方向に５度以上傾斜
した面を主面とするGaAs基板と、該主面上に形成された
AlGaInPからなる活性層を含むAlGaInP系半導体層と、を
備え、上記活性層の上記AlGaInPのAl組成比を０より大
きく且つ0.15以下としたことを特徴とする可視光半導体
レーザ装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083107A JPH077863B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 可視光半導体レーザ装置 |
| US07/412,786 US5016252A (en) | 1988-09-29 | 1989-09-26 | Semiconductor laser device |
| US07/664,866 US5146466A (en) | 1988-09-29 | 1991-04-11 | Semiconductor laser device |
| US07/896,386 US5264389A (en) | 1988-09-29 | 1992-06-10 | Method of manufacturing a semiconductor laser device |
| US08/134,293 US5411915A (en) | 1988-09-29 | 1993-10-08 | Method of manufacturing a single crystal layers |
| US08/372,147 US5619519A (en) | 1988-09-29 | 1995-01-13 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083107A JPH077863B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 可視光半導体レーザ装置 |
Related Child Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6107150A Division JPH0750452A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 可視光半導体レ−ザ装置とその製造方法 |
| JP6107151A Division JPH0750453A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 可視光半導体レ−ザ装置とその製造方法 |
| JP33718795A Division JP2804737B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 可視光半導体発光装置とその製造方法 |
| JP7337188A Division JPH08228050A (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 可視光半導体発光装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260682A JPH02260682A (ja) | 1990-10-23 |
| JPH077863B2 true JPH077863B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=13792979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083107A Expired - Lifetime JPH077863B2 (ja) | 1988-09-29 | 1989-03-31 | 可視光半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077863B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750452A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-02-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 可視光半導体レ−ザ装置とその製造方法 |
| JPH0750453A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-02-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 可視光半導体レ−ザ装置とその製造方法 |
| JP3982985B2 (ja) | 1999-10-28 | 2007-09-26 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2750856B2 (ja) * | 1987-11-12 | 1998-05-13 | シャープ株式会社 | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1083107A patent/JPH077863B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02260682A (ja) | 1990-10-23 |
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