JPH09129969A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH09129969A JPH09129969A JP30364095A JP30364095A JPH09129969A JP H09129969 A JPH09129969 A JP H09129969A JP 30364095 A JP30364095 A JP 30364095A JP 30364095 A JP30364095 A JP 30364095A JP H09129969 A JPH09129969 A JP H09129969A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高温動作特性を大幅に向上した長波長系半導体
レーザの提供。 【解決手段】ＩｎＡｌＧａＡｓ系材料からなる半導体レ
ーザの埋め込み活性層の横方向に電子の漏れ出しを防止
するサイドバリア層を形成した。
レーザの提供。 【解決手段】ＩｎＡｌＧａＡｓ系材料からなる半導体レ
ーザの埋め込み活性層の横方向に電子の漏れ出しを防止
するサイドバリア層を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関
し、光通信等に好適に用いられる埋め込み構造の半導体
レーザに関する。
し、光通信等に好適に用いられる埋め込み構造の半導体
レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディアが大きな社会の流れとな
ってきている現在、大容量の情報伝達に威力を発揮する
光通信方式の進展がめざましい。光通信方式に用いられ
る各種光部品の中でも半導体レーザは最も重要な位置を
占めるキーデバイスである。特に各家庭にまで大容量の
信号が伝達される光加入者系の通信システムでは、広い
温度範囲にわたってペルチエクーラーを用いずに動作さ
せることが可能な半導体レーザが強く求められている。
ってきている現在、大容量の情報伝達に威力を発揮する
光通信方式の進展がめざましい。光通信方式に用いられ
る各種光部品の中でも半導体レーザは最も重要な位置を
占めるキーデバイスである。特に各家庭にまで大容量の
信号が伝達される光加入者系の通信システムでは、広い
温度範囲にわたってペルチエクーラーを用いずに動作さ
せることが可能な半導体レーザが強く求められている。
【０００３】光ファイバ等の光通信に適した半導体レー
ザとして現在ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系、あるい
はＩｎＡｌＧａＡｓ系の多重量子井戸（multiple quant
um well；ＭＱＷ）構造の活性層を形成してなる波長
１．３〜１．６μｍ帯の素子が多く用いられている。
ザとして現在ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系、あるい
はＩｎＡｌＧａＡｓ系の多重量子井戸（multiple quant
um well；ＭＱＷ）構造の活性層を形成してなる波長
１．３〜１．６μｍ帯の素子が多く用いられている。
【０００４】この種の従来の半導体レーザの一例とし
て、逆メサ構造のＩｎＧａＡｓＰ歪み多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）半導体レーザが、青木氏らによる文献（ＩＥＥＥ
フォトニックステクノロジーレターズ誌、第７巻、第１
３〜１５頁、１９９５年発行）に記載されている。
て、逆メサ構造のＩｎＧａＡｓＰ歪み多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）半導体レーザが、青木氏らによる文献（ＩＥＥＥ
フォトニックステクノロジーレターズ誌、第７巻、第１
３〜１５頁、１９９５年発行）に記載されている。
【０００５】この従来の半導体レーザは、図５に示すよ
うに、平坦なＩｎＰ基板１上に、歪みＭＱＷ活性層３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層４、９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１０を順次成長し、厚さ２μｍ程度のｐ−ＩｎＰ
クラッド層９を逆メサ構造にエッチングによって加工す
る。
うに、平坦なＩｎＰ基板１上に、歪みＭＱＷ活性層３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層４、９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１０を順次成長し、厚さ２μｍ程度のｐ−ＩｎＰ
クラッド層９を逆メサ構造にエッチングによって加工す
る。
【０００６】ＭＱＷ活性層３は約１％ＩｎＰよりも格子
定数の大きなＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層を有し、メサス
トライプ５の底部での幅が２．６μｍと設定されてい
る。
定数の大きなＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層を有し、メサス
トライプ５の底部での幅が２．６μｍと設定されてい
る。
【０００７】この構造の素子において、８５℃−５ｍＷ
出力時の動作電流が３５ｍＡ程度と、加入者系システム
用の長波長光源として良好な特性が得られている。
出力時の動作電流が３５ｍＡ程度と、加入者系システム
用の長波長光源として良好な特性が得られている。
【０００８】また、同様なレーザ構造の素子で、活性層
としてＩｎＡｌＧａＡｓ系の材料を用いた半導体レーザ
（リッジ導波路構造）も報告されており、例えばＣ．
Ｅ．ＺＡＨ氏らによる文献（ＩＥＥＥジャーナルオブク
ォンタムエレクトロニクス誌、第３０巻、第５１１から
５２３頁、１９９４年発行）に記載されている。
としてＩｎＡｌＧａＡｓ系の材料を用いた半導体レーザ
（リッジ導波路構造）も報告されており、例えばＣ．
Ｅ．ＺＡＨ氏らによる文献（ＩＥＥＥジャーナルオブク
ォンタムエレクトロニクス誌、第３０巻、第５１１から
５２３頁、１９９４年発行）に記載されている。
【０００９】ＩｎＡｌＧａＡｓ系の半導体材料では伝導
帯側のバンドオフセットの方が価電子帯側のバンドオフ
セットよりも大きいため、特に高温環境下での電子のオ
ーバーフローが抑制され、よりすぐれた高温動作特性が
得られるものと考えられている。
帯側のバンドオフセットの方が価電子帯側のバンドオフ
セットよりも大きいため、特に高温環境下での電子のオ
ーバーフローが抑制され、よりすぐれた高温動作特性が
得られるものと考えられている。
【００１０】さらに、例えば特開昭６３−２２９７９５
号公報には、ＩｎＧａＡｓＰ系材料からなる活性層を有
する半導体レーザにおいて、埋め込みヘテロ構造（ｂｕ
ｒｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を構
成するための電流ブロック層（埋め込み層）としてＡｌ
ＧａＩｎＡｓ系材料を用いることにより低閾値電流及び
高効率化を達成するようにした構成が提案されている。
号公報には、ＩｎＧａＡｓＰ系材料からなる活性層を有
する半導体レーザにおいて、埋め込みヘテロ構造（ｂｕ
ｒｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を構
成するための電流ブロック層（埋め込み層）としてＡｌ
ＧａＩｎＡｓ系材料を用いることにより低閾値電流及び
高効率化を達成するようにした構成が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザの要求される性能は留まる所を知らず、さらなる
低電流動作が望まれている。
レーザの要求される性能は留まる所を知らず、さらなる
低電流動作が望まれている。
【００１２】特に、温度調整無しの状態での最高温度と
考えられている８５℃で５ｍＷの光出力を得るのに必要
な電流値として２０ｍＡ程度まで低減できれば、無バイ
アス駆動や、ＡＰＣ（Auto Power Control）フリー動作
等、レーザ駆動回路に対する負荷が大幅に軽減される。
考えられている８５℃で５ｍＷの光出力を得るのに必要
な電流値として２０ｍＡ程度まで低減できれば、無バイ
アス駆動や、ＡＰＣ（Auto Power Control）フリー動作
等、レーザ駆動回路に対する負荷が大幅に軽減される。
【００１３】そのためには、従来の半導体レーザとして
説明したようなリッジ導波路構造ではなく、埋め込み構
造にすることが有効である（従来のリッジ導波路型では
注入キャリアが横方向に漏れ出すため動作電流の低減に
は限度がある）。
説明したようなリッジ導波路構造ではなく、埋め込み構
造にすることが有効である（従来のリッジ導波路型では
注入キャリアが横方向に漏れ出すため動作電流の低減に
は限度がある）。
【００１４】また、活性層としては従来多く用いられて
きたＩｎＧａＡｓＰ系に比べ、電子に対する障壁エネル
ギーが高く、電子のキャリア漏れの少ないＩｎＡｌＧａ
Ａｓ系材料が望ましい。
きたＩｎＧａＡｓＰ系に比べ、電子に対する障壁エネル
ギーが高く、電子のキャリア漏れの少ないＩｎＡｌＧａ
Ａｓ系材料が望ましい。
【００１５】しかし、高温動作ＬＤとして有望視されて
いるＩｎＡｌＧａＡｓ材料系においては、通常、ＩｎＰ
基板上に活性層等の半導体多層構造が形成されるが、図
２に、エネルギーバンド構造図を示すように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ層とｎ−ＩｎＡｌＡｓ層との間に電子に対する高いエ
ネルギー障壁が存在する。
いるＩｎＡｌＧａＡｓ材料系においては、通常、ＩｎＰ
基板上に活性層等の半導体多層構造が形成されるが、図
２に、エネルギーバンド構造図を示すように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ層とｎ−ＩｎＡｌＡｓ層との間に電子に対する高いエ
ネルギー障壁が存在する。
【００１６】従って、良好な品質のＩｎＡｌＧａＡｓ系
量子井戸構造活性層を形成し、通常の方法でＩｎＰ材料
を用いて埋め込み構造としても、ｎ−ＩｎＰとｎ−Ｉｎ
ＡｌＡｓとの界面に達した電子は有効に活性層に注入さ
れずに、横方向に漏れ出してしまう。
量子井戸構造活性層を形成し、通常の方法でＩｎＰ材料
を用いて埋め込み構造としても、ｎ−ＩｎＰとｎ−Ｉｎ
ＡｌＡｓとの界面に達した電子は有効に活性層に注入さ
れずに、横方向に漏れ出してしまう。
【００１７】このため、良好な形状に埋め込み成長が行
えたとしても、リッジ導波路構造の素子よりも見劣りの
する特性しか得られないという場合がある。
えたとしても、リッジ導波路構造の素子よりも見劣りの
する特性しか得られないという場合がある。
【００１８】従って、本発明は、上述の問題点に鑑みて
なされたものであって、従来の半導体レーザの特性を大
幅に改善する優れた性能の埋め込み構造半導体レーザ、
特にＩｎＡｌＧａＡｓ系の材料を有する長波長埋め込み
構造半導体レーザを提供することを目的とする。
なされたものであって、従来の半導体レーザの特性を大
幅に改善する優れた性能の埋め込み構造半導体レーザ、
特にＩｎＡｌＧａＡｓ系の材料を有する長波長埋め込み
構造半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、発光再結合する活性層がこれよりもエネ
ルギーギャップが大きく且つ屈折率の小さな半導体材料
で覆われた埋め込み構造の半導体レーザにおいて、前記
活性層の横に前記活性層よりも伝導帯エネルギーの高い
半導体層が形成されていることを特徴とする埋め込み構
造の半導体レーザを提供する。
め、本発明は、発光再結合する活性層がこれよりもエネ
ルギーギャップが大きく且つ屈折率の小さな半導体材料
で覆われた埋め込み構造の半導体レーザにおいて、前記
活性層の横に前記活性層よりも伝導帯エネルギーの高い
半導体層が形成されていることを特徴とする埋め込み構
造の半導体レーザを提供する。
【００２０】本発明に係る半導体レーザにおいては、好
ましくは、ＩｎＡｌＧａＡｓ系の埋め込み構造活性層を
有し、その横にＩｎＡｌＧａＡｓ系の半導体層が形成さ
れる。
ましくは、ＩｎＡｌＧａＡｓ系の埋め込み構造活性層を
有し、その横にＩｎＡｌＧａＡｓ系の半導体層が形成さ
れる。
【００２１】
【作用】図２及び図３を参照して、本発明の原理・作用
を説明する。図２は、一例として１．３μｍ帯の半導体
レーザを構成するＩｎＡｌＧａＡｓ系ＭＱＷ活性層の周
辺のエネルギーバンドを示す図である。
を説明する。図２は、一例として１．３μｍ帯の半導体
レーザを構成するＩｎＡｌＧａＡｓ系ＭＱＷ活性層の周
辺のエネルギーバンドを示す図である。
【００２２】図２を参照して、波長組成１．３６μｍ、
歪み量＋１．２％のＩｎＡｌＧａＡｓ量子井戸層１３
（膜厚７ｎｍ）が１０層形成され、発光波長組成１．０
６μｍのＩｎＡｌＧａＡｓバリア層１４（膜厚１０ｎ
ｍ）によって分離されている。
歪み量＋１．２％のＩｎＡｌＧａＡｓ量子井戸層１３
（膜厚７ｎｍ）が１０層形成され、発光波長組成１．０
６μｍのＩｎＡｌＧａＡｓバリア層１４（膜厚１０ｎ
ｍ）によって分離されている。
【００２３】ＭＱＷ活性層全体は波長組成１．０６μｍ
のＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（厚さ５０ｎ
ｍ）、およびｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド層１１（厚さ１
００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド層１５（厚さ１
００ｎｍ）によって挟まれている。
のＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（厚さ５０ｎ
ｍ）、およびｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド層１１（厚さ１
００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド層１５（厚さ１
００ｎｍ）によって挟まれている。
【００２４】電流を注入すると、電子はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２からｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１を通ってＭＱＷ活
性層に注入されることになる。
ファ層２からｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１を通ってＭＱＷ活
性層に注入されることになる。
【００２５】しかし、前述したように、ｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２とｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１の間には高いエネル
ギー障壁が存在するため、電子は容易にはこのエネルギ
ー障壁を乗り越えることができない。
ファ層２とｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１の間には高いエネル
ギー障壁が存在するため、電子は容易にはこのエネルギ
ー障壁を乗り越えることができない。
【００２６】このとき、通常の埋め込み構造の半導体レ
ーザのように、活性層の横にｐ−ＩｎＰ層が形成されて
いると、注入された電子の一部が、活性層に達せずに横
方向に漏れ出してしまう。
ーザのように、活性層の横にｐ−ＩｎＰ層が形成されて
いると、注入された電子の一部が、活性層に達せずに横
方向に漏れ出してしまう。
【００２７】本発明は、横方向にエネルギー障壁の高い
バリア半導体層を形成し、横方向へのキャリア漏れを抑
制する方法を採用したものであり、上述のＩｎＡｌＧａ
Ａｓ系の半導体レーザに関していえば、ＩｎＡｌＡｓ層
ないしそれに近い組成のＩｎＡｌＧａＡｓ層を活性層の
横に形成してやればよい。
バリア半導体層を形成し、横方向へのキャリア漏れを抑
制する方法を採用したものであり、上述のＩｎＡｌＧａ
Ａｓ系の半導体レーザに関していえば、ＩｎＡｌＡｓ層
ないしそれに近い組成のＩｎＡｌＧａＡｓ層を活性層の
横に形成してやればよい。
【００２８】本発明は、このように、ＩｎＡｌＧａＡｓ
系のＭＱＷ活性層の横に障壁となるサイドバリア層ある
いはそれに相当する半導体層を形成したことにより、電
子がＩｎＰ基板とＩｎＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層とのヘテロ障
壁の影響によって横方向に漏れ出すという現象が抑制さ
れ有効に活性層にキャリア注入されることにより、例え
ば８５℃−５ｍＷ出力時の動作電流として２０〜２５ｍ
Ａと、従来の素子に比べて特段に性能を向上した半導体
レーザを提供するものである。
系のＭＱＷ活性層の横に障壁となるサイドバリア層ある
いはそれに相当する半導体層を形成したことにより、電
子がＩｎＰ基板とＩｎＡｌ（Ｇａ）Ａｓ層とのヘテロ障
壁の影響によって横方向に漏れ出すという現象が抑制さ
れ有効に活性層にキャリア注入されることにより、例え
ば８５℃−５ｍＷ出力時の動作電流として２０〜２５ｍ
Ａと、従来の素子に比べて特段に性能を向上した半導体
レーザを提供するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳説する。
して以下に詳説する。
【００３０】図１に、本発明の一実施形態に係る、埋め
込み構造型半導体レーザの断面を模式的に示す。図１に
おいて、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッファ
層、３はＩｎＡｌＧａＡｓ系ＭＱＷ活性層、４はｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層、６はｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア
層、７はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、８はｎ−ＩｎＰ電
流ブロック層、９はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０はｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を示している。
込み構造型半導体レーザの断面を模式的に示す。図１に
おいて、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッファ
層、３はＩｎＡｌＧａＡｓ系ＭＱＷ活性層、４はｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層、６はｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア
層、７はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、８はｎ−ＩｎＰ電
流ブロック層、９はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０はｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を示している。
【００３１】このような半導体レーザは例えば以下の製
造工程に従って作製される。
造工程に従って作製される。
【００３２】まず、ｎ−ＩｎＰ基板１上に２本のストラ
イプ状のＳｉＯ2絶縁膜マスクを１．５μｍ程度の間隔
をあけて形成し、その間隔部に活性層等を含む半導体多
層構造を例えばＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャ
ル成長）等により選択的に成長する。
イプ状のＳｉＯ2絶縁膜マスクを１．５μｍ程度の間隔
をあけて形成し、その間隔部に活性層等を含む半導体多
層構造を例えばＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャ
ル成長）等により選択的に成長する。
【００３３】選択成長法によって、ｎ−ＩｎＰバッファ
層２（厚さ１００ｎｍ）、ＭＱＷ活性層３（全体の厚さ
約４００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（厚さ２００
ｎｍ）を順次成長し、メサストライプ５を形成する。
層２（厚さ１００ｎｍ）、ＭＱＷ活性層３（全体の厚さ
約４００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（厚さ２００
ｎｍ）を順次成長し、メサストライプ５を形成する。
【００３４】ＭＱＷ活性層３は、図２にエネルギーバン
ド構造を示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１（厚さ１
００ｎｍ）、ＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（それ
ぞれ厚さ５０ｎｍ、両側）、１０層のＩｎＡｌＧａＡｓ
量子井戸層１３（波長組成１．３６μｍ、歪み量＋１．
２％、厚さ７ｎｍ）、９層のＩｎＡｌＧａＡｓバリア層
１４（波長組成１．０６μｍ、無歪み、厚さ１０ｎ
ｍ）、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層１５（厚さ１００ｎｍ）から
なる。
ド構造を示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１（厚さ１
００ｎｍ）、ＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（それ
ぞれ厚さ５０ｎｍ、両側）、１０層のＩｎＡｌＧａＡｓ
量子井戸層１３（波長組成１．３６μｍ、歪み量＋１．
２％、厚さ７ｎｍ）、９層のＩｎＡｌＧａＡｓバリア層
１４（波長組成１．０６μｍ、無歪み、厚さ１０ｎ
ｍ）、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層１５（厚さ１００ｎｍ）から
なる。
【００３５】なお、選択成長時には、絶縁膜マスクの外
側の領域にも結晶成長するが、図中では省略してある。
側の領域にも結晶成長するが、図中では省略してある。
【００３６】このようなメサストライプ５を形成した
後、メサストライプ５の上面にのみ絶縁膜マスクを形成
し、２回目の結晶成長プロセスで、メサストライプ５以
外の領域にｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア層６（厚さ１
００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層７（厚さ４００
ｎｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層８（厚さ４００ｎ
ｍ）を順次成長し、最後にメサストライプ５上面のマス
クを除去して、全面にｐ−ＩｎＰクラッド層９（厚さ
１．３μｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０
（厚さ０．３μｍ）を積層し、電極を形成した後、個々
のレーザチップに切り出して所望の半導体レーザを得
る。
後、メサストライプ５の上面にのみ絶縁膜マスクを形成
し、２回目の結晶成長プロセスで、メサストライプ５以
外の領域にｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア層６（厚さ１
００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層７（厚さ４００
ｎｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層８（厚さ４００ｎ
ｍ）を順次成長し、最後にメサストライプ５上面のマス
クを除去して、全面にｐ−ＩｎＰクラッド層９（厚さ
１．３μｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０
（厚さ０．３μｍ）を積層し、電極を形成した後、個々
のレーザチップに切り出して所望の半導体レーザを得
る。
【００３７】図３に、ｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア層
６が設けられた場合（実線参照）と無い場合（破線参
照）について、ｎ−ＩｎＰバッファ層２から横方向にみ
たエネルギーバンド構造を示す。
６が設けられた場合（実線参照）と無い場合（破線参
照）について、ｎ−ＩｎＰバッファ層２から横方向にみ
たエネルギーバンド構造を示す。
【００３８】ｐ−ＩｎＡｌＡｓサイドバリア層６が無い
場合には、基板１側から注入された電子の一部はｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓ層１１（図２参照）の大きなエネルギー障壁
（ｎ型にドーピングされているため界面以外ではバリア
とならないが、ヘテロ構造のバンド不連続によって界面
には大きなヘテロスパイクが形成され、それが障壁とし
て働く）によって埋め込み層のｐ−ＩｎＰ（ｐブロック
層７）側に漏れ込むことがあるが、ＩｎＡｌＡｓのサイ
ドバリア層６を活性層３の横方向に形成しておくことに
よって、このようなキャリア漏れが大幅に抑制され、キ
ャリアが活性層３に有効に注入されるようになった。
場合には、基板１側から注入された電子の一部はｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓ層１１（図２参照）の大きなエネルギー障壁
（ｎ型にドーピングされているため界面以外ではバリア
とならないが、ヘテロ構造のバンド不連続によって界面
には大きなヘテロスパイクが形成され、それが障壁とし
て働く）によって埋め込み層のｐ−ＩｎＰ（ｐブロック
層７）側に漏れ込むことがあるが、ＩｎＡｌＡｓのサイ
ドバリア層６を活性層３の横方向に形成しておくことに
よって、このようなキャリア漏れが大幅に抑制され、キ
ャリアが活性層３に有効に注入されるようになった。
【００３９】このような素子で、素子長２５０μｍ、端
面に７０％、９５％の高反射膜を形成して特性を評価し
た結果、８５℃−５ｍＷ出力時の動作電流として２０〜
２５ｍＡと、従来の素子に比べて大幅に性能の向上した
結果を得た。
面に７０％、９５％の高反射膜を形成して特性を評価し
た結果、８５℃−５ｍＷ出力時の動作電流として２０〜
２５ｍＡと、従来の素子に比べて大幅に性能の向上した
結果を得た。
【００４０】また、比較例として、上記と同様な方法
で、サイドバリア層のない素子を製作し、特性を評価し
たところ、同じ条件の動作電流は４０〜５０ｍＡであ
り、本実施形態によるレーザでは、動作電流がほぼ半減
されていることがわかる。
で、サイドバリア層のない素子を製作し、特性を評価し
たところ、同じ条件の動作電流は４０〜５０ｍＡであ
り、本実施形態によるレーザでは、動作電流がほぼ半減
されていることがわかる。
【００４１】また、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１１の代わり
に、発光波長１．０６μｍ組成のｎ−ＩｎＡｌＧａＡｓ
層を採用した素子を製作したところ、ほぼ同等の性能が
得られた。
に、発光波長１．０６μｍ組成のｎ−ＩｎＡｌＧａＡｓ
層を採用した素子を製作したところ、ほぼ同等の性能が
得られた。
【００４２】図４は、本発明の第２の実施形態に係る半
導体レーザのメサストライプ部分の断面を模式的に示す
図である。
導体レーザのメサストライプ部分の断面を模式的に示す
図である。
【００４３】図４を参照して、本実施形態においては、
ＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（図２参照）までを
含むＭＱＷ活性層３の上にｐ−ＩｎＡｌＡｓ層１５を成
長する際、成長温度を通常の６３０℃から６７０℃に上
げることによって横方向への成長速度が大きくなるよう
にした。
ＩｎＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層１２（図２参照）までを
含むＭＱＷ活性層３の上にｐ−ＩｎＡｌＡｓ層１５を成
長する際、成長温度を通常の６３０℃から６７０℃に上
げることによって横方向への成長速度が大きくなるよう
にした。
【００４４】この条件で成長することによって、ｐ−Ｉ
ｎＡｌＡｓ層１５は縦方向に厚さ１５０ｎｍ、横方向に
厚さ５０ｎｍ成長した。
ｎＡｌＡｓ層１５は縦方向に厚さ１５０ｎｍ、横方向に
厚さ５０ｎｍ成長した。
【００４５】この場合には、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層１５そ
のものがサイドバリア層としての役割を担う。このた
め、埋め込み成長時にサイドバリア層６を成長しなくて
も、前記第１の実施形態と同様な優れた特性が実現でき
た。
のものがサイドバリア層としての役割を担う。このた
め、埋め込み成長時にサイドバリア層６を成長しなくて
も、前記第１の実施形態と同様な優れた特性が実現でき
た。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、特にＩ
ｎＰ基板上にＩｎＡｌＧａＡｓ系のＭＱＷ活性層を形成
する半導体レーザにおいて、活性層の横に電子の障壁と
なるサイドバリア層、あるいはそれに相当する半導体層
を形成したことにより、電子がＩｎＰとＩｎＡｌ（Ｇ
ａ）Ａｓ層とのヘテロ障壁の影響によって横方向に漏れ
出すという現象が抑制され、有効に活性層にキャリア注
入されることになり、このため従来の半導体レーザを大
幅に越える優れた高温動作特性を実現することができる
という効果を有する。
ｎＰ基板上にＩｎＡｌＧａＡｓ系のＭＱＷ活性層を形成
する半導体レーザにおいて、活性層の横に電子の障壁と
なるサイドバリア層、あるいはそれに相当する半導体層
を形成したことにより、電子がＩｎＰとＩｎＡｌ（Ｇ
ａ）Ａｓ層とのヘテロ障壁の影響によって横方向に漏れ
出すという現象が抑制され、有効に活性層にキャリア注
入されることになり、このため従来の半導体レーザを大
幅に越える優れた高温動作特性を実現することができる
という効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザの
断面構造図である。
断面構造図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における活性層のエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における横方向のエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の第１回目の成長時の
断面構造図である。
断面構造図である。
【図５】従来の半導体レーザの断面構造図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 活性層 ４、９ クラッド層 ５ メサストライプ ６ サイドバリア層 ７ ｐブロック層 ８ ｎブロック層 １０ コンタクト層 １１ ｎ−ＩｎＡｌＧａＡｓ層 １２ 光閉じ込め層 １３ 量子井戸層 １４ バリア層 １５ ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ層 ２１ ＳｉＯ2膜 ２２ ポリイミド
フロントページの続き (72)発明者 バイデンス ルック 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】発光再結合する活性層がこれよりもエネル
ギーギャップが大きく且つ屈折率の小さな半導体材料で
覆われた埋め込み構造の半導体レーザにおいて、 前記活性層の横に前記活性層よりも伝導帯エネルギーの
高い半導体層が形成されてなることを特徴とする埋め込
み構造の半導体レーザ。 - 【請求項２】発光再結合する活性層がこれよりもエネル
ギーギャップが大きく且つ屈折率の小さな半導体材料で
覆われた埋め込み構造の半導体レーザにおいて、 前記活性層が少なくともＩｎＡｌＧａＡｓ系の半導体材
料を含み、 前記活性層の横にＩｎＡｌＧａＡｓ層が形成されてなる
ことを特徴とする埋め込み構造の半導体レーザ。 - 【請求項３】発光再結合する活性層がこれよりもエネル
ギーギャップが大きく且つ屈折率の小さな半導体材料で
覆われた埋め込み構造の半導体レーザにおいて、 前記活性層が少なくともＩｎＡｌＧａＡｓ系の半導体材
料を含み、且つｐ型のＩｎＡｌＧａＡｓ系クラッド層が
ｎ型のＩｎＡｌＧａＡｓ系クラッド層よりも大きなエネ
ルギーギャップを有し、 前記活性層の横にｐ型のＩｎＡｌＧａＡｓ系半導体層が
形成されてなることを特徴とする請求項２記載の埋め込
み構造の半導体レーザ。 - 【請求項４】前記活性層がＩｎＡｌＧａＡｓ系の量子井
戸型活性層からなり、該活性層側面にＩｎＡｌＡｓ層か
らなるサイドバリア層を備えてなることを特徴とする請
求項１記載の埋め込み構造の半導体レーザ。 - 【請求項５】前記サイドバリア層を設ける代わりに前記
活性層の少なくとも側面を覆うようにｐ型のＩｎＡｌＧ
ａＡｓ系半導体層を備えてなることを特徴とする請求項
４記載の埋め込み構造の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303640A JP2812273B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303640A JP2812273B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129969A true JPH09129969A (ja) | 1997-05-16 |
| JP2812273B2 JP2812273B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17923437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7303640A Expired - Fee Related JP2812273B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812273B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001177183A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Nec Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2007005642A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007035789A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子及びその製造方法 |
| CN1307756C (zh) * | 2001-03-30 | 2007-03-28 | 阿吉尔系统光电子学监护股份有限公司 | 光电子器件 |
| JP2009253188A (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JP2011044564A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP7303640A patent/JP2812273B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001177183A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Nec Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| CN1307756C (zh) * | 2001-03-30 | 2007-03-28 | 阿吉尔系统光电子学监护股份有限公司 | 光电子器件 |
| JP2007005642A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JP2007035789A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子及びその製造方法 |
| US7504664B2 (en) | 2005-07-25 | 2009-03-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical device having an improved current blocking layer and manufacturing method thereof |
| JP2009253188A (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JP2011044564A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2812273B2 (ja) | 1998-10-22 |
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