JPH09139543A

JPH09139543A - 半導体レーザ素子

Info

Publication number: JPH09139543A
Application number: JP29647495A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tanaka; 俊明田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】GaInN/AlGaN材料系からなる発光活性層領域を
有する半導体レ−ザを低閾値で動作させる。【解決手段】基板１上にGaNバッファ層２とｎ型GaN光導
波層３を成長させ、絶縁膜マスク１４を形成し、再度ｎ
型GaN光導波層３と、続いてｎ型AlGaN光導波層４、歪補
償多重量子井戸活性層５、ｐ型AlGaN光導波層６、ｐ型G
aN光導波層７、ｐ型GaInNコンタクト層８を選択成長す
る。歪補償多重量子井戸活性層５は、アンドープGa_0.20
In_0.80Nの量子井戸層にアンドープAl_0.10Ga_0.90Nの量子
障壁層を接合させて形成される。【効果】発光活性領域をGaInNの量子井戸層とAlGaNの量
子障壁層とで歪補償構造に構成して、量子井戸層のIn組
成とAlGaN量子障壁層によるエネルギー障壁を高めるこ
とで、量子井戸層に電子や正孔キャリアを十分閉じ込
め、光学利得の発生効率が高く、低閾値でより高温まで
動作するレーザ素子を得た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理或は光
応用計測用に適した半導体レーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の作製技術としては、例えば青色領
域の発光ダイオード素子に関し、素子を構成する素子構
造がアプライド・フィジックス・レター誌，1994年,64
巻,1687-1689頁(Appl. Phys. Lett., 64, 1687-1689(19
94).)において述べられており、GaInN/GaN/AlGaN材料を
用いた発光活性層が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記論文誌が開示する
従来技術では、窒素系材料の青色発光ダイオードに適す
る発光活性層の構成について言及している。しかしなが
ら、発光素子の発光効率を向上させるための発光活性層
に関する具体的な方策を示しておらず、低い注入電流で
より大きな光学利得を生ずる活性層構造について詳細内
容を述べていない。また、低閾値でレーザ発振させるた
めのキャリア閉じ込めに対する明確な対策を説明してい
ない。

【０００４】本発明の目的は、例えば上記論文誌が開示
する構造の発光素子の発光効率を向上するに適した素子
構造を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の本発明の目的は、
発光活性層を構成する結晶層を、結晶性がよくヘテロ界
面の急峻性が良好な多重量子井戸構造とし、且つ歪補償
型の活性層領域を構成することにより、従来より低閾値
で（即ち、素子への注入電流を低くして）GaInN/AlGaN
材料系からなる素子をレーザ発振させることで達成され
る。このため、本発明では発光素子の発光活性層をGaIn
N圧縮歪量子井戸層とAlGaN引張歪量子障壁層とからなる
周期的ヘテロ構造（異種の層を二重に接合する構造）と
し、且つ当該発光活性層を歪補償多重量子井戸構造活性
層として構成する。さらに当該発光活性層について詳細
を規定し、光学利得の発生効率に対する導入した歪の効
果やキャリアの閉じ込め効果を向上させる。このことに
より、低閾値かつ高効率で動作するレーザ素子を達成す
る。

【０００６】上述の目的を達成するにあたり、本発明で
は半導体レーザ素子を以下の説明の如く構成する。

【０００７】本発明では、少なくとも３つ以上の元素か
らなる３元以上の混晶半導体で量子井戸層及び量子障壁
層を形成した多重量子井戸構造により活性層を構成し、
かつ量子井戸層と量子障壁層に導入する格子歪を反対符
合で設定して（即ち、隣接しあう量子井戸層と量子障壁
層の格子歪値の正負が逆となるように両層を積層して）
歪補償型とした歪補償多重量子井戸構造とする。格子歪
値の正負の違いは、例えば、一方の層に圧縮歪を加え、
他方の層に引っ張り歪を加えるようにして両層を積層す
ることで実現する。さらに、該多重量子井戸構造と隣接
して設ける光分離閉じ込め層にも格子歪を導入した結晶
層により構成して、多重量子井戸構造と光分離閉じ込め
層を含めた活性層領域全体において歪補償型とする。な
お、光分離閉じ込め層は、一方の面で量子井戸層と、他
方の面でｐ型又はｎ型の光導波層と夫々接合するとよ
い。歪補償型とすることにより、量子井戸層にはより大
きな格子歪を導入し、特に有効質量の重いキャリアを有
する窒素系材料に対して、価電子帯のバンド構造を変形
させて有効質量のより軽い正孔キャリアとすることが可
能となる。

【０００８】III−Ｖ族化合物からなる発光活性層を有
する半導体レーザ素子において、量子井戸層にInを含ま
せると、発光効率は向上する。このことは、窒化物材料
系（Ｖ族元素として窒素を含むIII−Ｖ族化合物からな
る）半導体レーザ素子でも同様である。さらに、窒化物
材料系半導体レーザ素子の発光活性層を結晶性良く（欠
陥フリーで）形成するには、GaNからなる基板又は膜の
上部に発光活性層を成長させることが望ましい（因みに
基板又は膜がAlを含むと、発光活性層に欠陥が生じ易
い）。GaNの基板又は膜の上部に、GaInN結晶からなる量
子井戸層とAlGaN結晶からなる量子障壁層を成長させる
と、前者には圧縮歪が、後者には引張歪が導入される。
GaN結晶の表面において、Gaより原子半径の大きい元素
（In）を含む前者の膜が成長するとき、この膜の結晶格
子は成長方向に伸びるため、Inを含みながらもGaN結晶
と格子整合することができる。換言すれは、前者の膜は
成長方向に垂直な方向（即ち、膜の側面）から圧縮され
たような形の結晶として形成される。このとき、前者の
膜即ちGaInN結晶には圧縮歪が加わる。後者の膜、即ちG
aより原子半径の小さい元素（Al）を含む膜は、前者と
反対である。このことは、後者の膜をGaN結晶の表面に
成長することを考えれば明らかである。後者の膜は、そ
の結晶格子を成長方向に縮ませることで、GaN結晶と格
子整合しながら成長する。このため、後者の膜は成長方
向に垂直な方向へ引っ張られたような形の結晶として形
成され、この膜即ちAlGaN結晶には引張歪が加わる。前
者の膜と後者の膜とを直接接合した場合、前者の膜に圧
縮歪が、後者の膜に引張歪が夫々加わることはいうまで
もない。

【０００９】ここまでは、理解のために量子井戸層をGa
InN結晶で、量子障壁層をAlGaN結晶で形成した例で説明
したが、本発明の半導体レーザは量子井戸層が他の層に
対して原子半径の大きい原子（換言すれば、質量の大き
い原子）を多く含み、量子障壁層は量子井戸層に対して
原子半径の小さい原子（換言すれば、質量の小さい原
子）を多く含むところに特徴を有する。結晶の単位胞
（unit cell）を構成する原子の平均質量で見れば、量
子井戸層の方が量子障壁層より大きいという特徴がある
といえよう。双方の層（結晶膜）を成長するに際し、そ
の膜厚を臨界膜厚（歪による結晶欠陥が生じない最大の
膜厚値）以下に抑えるのも肝要である。

【００１０】また本発明の半導体レーザ素子では、発光
活性層たる多重量子井戸構造を２元化合物半導体を用い
ずに、３元以上の混晶半導体で構成することにより、発
光活性層における格子歪の緩和を高める。発光活性層領
域全体において歪を補償することにより、例えばGaInN
圧縮歪量子井戸層におけるIn組成をより大きく導入する
ことが可能となる。つまり、より大きな歪の効果を利用
でき、かつ量子井戸層のポテンシャル井戸を大きくでき
る二つの効果によって、光学利得を大きく発生させるこ
とが実現できる。また、量子障壁層に禁制帯幅が大き
く、伝導帯バンドオフセットの大きなAlGaN層を利用で
きるので、量子井戸層に対するエネルギー障壁を十分高
く設定することが可能である。このため、多重量子井戸
構造におけるキャリア閉じ込めの効果をより向上でき
る。また、歪補償型の活性層領域では、従来の単体活性
層の場合に比べて、格段に結晶性の改善を図ることがで
きる。歪補償型の多重量子井戸構造では、量子井戸層の
格子歪をより大きく導入して利用できること、また活性
層領域全体において歪を補償して結晶性を良好に保つこ
とができる点で有効である。少なくとも３つ以上の元素
からなる３元以上の混晶半導体でもって、量子井戸層及
び量子障壁層を形成することにより、格子歪緩和の柔軟
性を持たせる。具体的に、窒化物材料系では、量子井戸
層に圧縮歪を導入したGaInN結晶層を用い、量子障壁層
には引張歪を導入したAlGaN結晶層とする。発光活性層
領域全体において歪を補償することにより、量子井戸層
のIn組成を大きく導入してポテンシャル井戸の深さを大
きくし、量子障壁層のAl組成によりエネルギー障壁をよ
り高く設定できるので、量子井戸層におけるキャリアを
十分閉じ込め、高注入時でも光学利得の飽和が生じな
い、利得発生効率の高いレ−ザ素子を達成できる。これ
により、室温以上の高温までレーザ発振が安定に得られ
る。また、本発明による窒化物半導体の歪補償多重量子
井戸構造においては、低温成長が必要なGaInN量子井戸
層に対して、高温で安定なAlGaN量子障壁層で覆う形を
繰り返すことになるので、高温成長時でのGaInN結晶層
の再離脱を防ぐことができる。これは、半導体レーザ素
子の作製においてAlGaN量子障壁層を成長する際、GaInN
量子井戸層成長時に比べて基板温度を高くするという成
膜条件の要請（低温成長では結晶性劣化）に基づくもの
である。III族原子においてはIn、Ga、Alの順で加熱時
の蒸発量が多く、AlGaN層の成長時におけるGaInN層中の
Inの脱離が問題であったが、本発明による構成では、既
に成膜されたGaInN量子井戸層がAlGaN量子障壁層で覆わ
れた形状を有するため、Inの脱離を抑制できる。つま
り、本発明の歪補償多重量子井戸構造によって、量子井
戸層の結晶性とヘテロ界面や組成の急俊性を一原子オー
ダで良好に保つことが可能であった。さらには光分離閉
じ込め層も含めて歪補償としており（光分離歪層として
構成しており）、発光活性層領域の全体において結晶性
を良好に確保できた。

【００１１】多重量子井戸構造の活性層においては、キ
ャリアの注入効率を考慮しなければならない。特に、有
効質量の重いキャリアを有する窒化物半導体では、キャ
リアの輸送と一つ一つの量子井戸層におけるキャリア捕
獲を十分向上させる必要がある。このため、本発明で
は、図１に示す量子井戸層と量子障壁層の繰り返しだけ
ではなく、図２や図３に示した、量子障壁層を少なくと
も２段階にした構造を設けることにより、量子井戸層に
おけるキャリア捕獲を改善することを考案した。これに
よると、図１の場合よりも、素子の低閾値動作が可能で
あり、閾値電流は2/3から1/2にまで低減できた。

【００１２】以上により、結晶性がよくヘテロ界面の急
峻性が原子層オーダで良好であり、より高温までキャリ
ア閉じ込めがよく、光学利得の飽和が生じにくく利得発
生効率を高めた、歪補償型多重量子井戸構造として、Ga
InN/AlGaN材料系のレーザ発振を低閾値で実現し、かつ
室温以上の高温まで動作するレーザ素子を得た。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施例１本発明の一実施例を図４により説明する。まず(0001)C
面を有するサファイア(α-Al₂O₃)基板１上に、有機金属
気相成長法により温度450〜550℃においてGaNバッファ
層２を成長し、成長温度1000〜1100℃において、ｎ型Ga
N光導波層３、ｎ型Al_αGa_1-αN(α=0.25)光導波層４、
アンドープAl_αGa_1-αN(α=0.10)光分離閉じ込め層とア
ンドープAl_αGa_1-αN(α=0.10)引張歪量子障壁層及びア
ンドープGa_1-βIn_βN(β=0.20)圧縮歪量子井戸層からな
る歪補償多重量子井戸活性層５、ｐ型AlGaN光導波層
６、ｐ型GaN光導波層７、ｐ型GaInNコンタクト層８を設
ける。この際、歪補償多重量子井戸活性層５には、図１
に示す構造を用いた。歪補償多重量子井戸活性層５の形
成において、特にアンドープAl_αGa_1-αN層をアンドー
プGa_1-βIn_βN層上に形成する際には、アンモニア雰囲
気で行うとInの脱離を抑制できる。また、ｐ型光導波層
６とｐ型光導波層７及びｐ型コンタクト層８には、ｐ型
不純物Mgをドープしており、ｐ型光導波層６とｐ型光導
波層７には、5×10¹⁷〜2×10¹⁸/cm³の範囲で設定し、ｐ
型コンタクト層８に対しては、5×10¹⁸〜2×10¹⁹/cm³の
範囲に設定した。次に、フォトリソグラフィーとエッチ
ング加工により、図４に示すように、結晶層の一部を層
３に到るまで除去する。その後、絶縁膜９を設けて、ス
トライプ方向を該基板１の(11-20)A面と平行な方向に形
成する。また、リソグラフィーにより、ｐ側電極１０と
ｎ側電極１１を蒸着する。最後に、光導波路ストライプ
に対して垂直な方向に基板を劈開することによって、図
４に示す素子断面を得る。

【００１４】本実施例によると、活性層構造において格
子歪を補償しているので、GaInN量子井戸層のIn組成を
歪補償しない場合に比べて大きく導入することが可能で
あり、ポテンシャル井戸の深さを大きくとれる。さら
に、禁制帯幅が大きく伝導帯バンドオフセットを大きく
とれるAlGaN結晶層を量子障壁層に用いているので、エ
ネルギー障壁をより高く設定できた。これにより、量子
井戸層におけるキャリア、特に電子キャリアを十分閉じ
込め、光学利得の発生効率が高い、低閾値で室温以上の
高温まで動作するレーザ素子を得た。また、歪補償多重
量子井戸構造においては、低温成長が必要なGaInN量子
井戸層に対して、高温で安定なAlGaN量子障壁層でもっ
てカバーすることになるので、GaInN結晶層の再離脱を
防ぎ、圧縮歪量子井戸層の結晶性と組成ヘテロ界面の急
俊性を良好に保つことが可能となった。さらには歪補償
型の多重量子井戸構造を設けているので、発光活性層領
域の全体において結晶性を良好に設定できた。本実施例
では、活性層横方向に対して利得差を設けることにより
横モードを導波する利得導波構造を有しており、発振波
長４１０〜４３０ｎｍの範囲でレーザ発振する素子を得
た。

【００１５】実施例２本発明の他実施例を図５により説明する。実施例１と同
様にして素子を作製するが、層７まで設けた後、フォト
リソグラフィーとエッチングにより、層６に到るまで層
７を除去してリッジストライプを形成する。次に、絶縁
膜マスクを利用して、ｎ型GaN電流狭窄層１２を選択成
長する。絶縁膜マスクを除去した後、ｐ型GaN埋め込み
層１３とｐ型GaInNコンタクト層８を結晶成長する。次
に、フォトリソグラフィーとエッチング加工により、図
５に示すように、リッジストライプ構造の両側を層３に
到るまで除去する。その後、実施例１と全く同様にし
て、素子を作製し、図５に示す素子断面を得る。

【００１６】本実施例によると、活性層横方向に対して
実屈折率差を設けることにより、基本横モードを安定に
導波する屈折率導波構造を有したリッジストライプ構造
を作製でき、実施例１よりも低閾値で動作し、実施例１
に比べて閾値電流は1/3〜1/5にまで低減した素子を得
た。発振波長は、青紫色波長域の４１０〜４３０ｎｍの
範囲であった。

【００１７】実施例３本発明の他実施例を図６により説明する。まず、実施例
１や２と同様にして、層３まで設ける。次に、フォトリ
ソグラフィーとエッチングにより選択成長用絶縁膜マス
ク１４を形成する。その後、ｎ型GaN光導波層３，ｎ型A
lGaN光導波層４，アンドープAl_αGa_1-αN(α=0.10)引張
歪光分離閉じ込め層とアンドープAl_αGa_1-αN(α=0.10)
引張歪量子障壁層及びアンドープGa_1-βIn_βN(β=0.20)
圧縮歪量子井戸層からなる歪補償多重量子井戸活性層
５，ｐ型AlGaN光導波層６，ｐ型GaN光導波層７，ｐ型Ga
InNコンタクト層８を選択成長する。その後、絶縁膜９
を形成して、リソグラフィーにより、ｐ側電極１０とｎ
側電極１１のパターンを蒸着形成する。さらに、導波路
とは垂直な方向に基板を劈開することによって図６に示
す素子断面を得る。

【００１８】本実施例によると、活性層横方向に対して
実屈折率差を大きく設けることができるので、導波光を
安定に伝搬するとともに、アスペクト比が小さく円形に
近い基本横モードを導波する屈折率導波構造を有したＢ
Ｈストライプ構造を作製できた。本素子は、実施例１や
２よりも低閾値動作が可能であり、閾値電流が実施例２
に比べて1/2から1/3にまで低減した素子を得た。発振波
長は、青紫色波長域の４１０〜４３０ｎｍの範囲であっ
た。実屈折率差によって基本横モードを安定に導波する
ＢＨストライプ構造を作製できた。本素子では、実施例
１の素子よりも、活性層横方向の屈折率差が大きくとれ
るので、導波光を安定に伝搬できる。さらに、電流狭窄
効果も大きいので、低閾値動作が可能であった。閾値電
流は、実施例２に比べて、さらに1/2から1/3にまで低減
できた。発振波長は、青紫色波長域の４１０〜４３０ｎ
ｍの範囲であった。

【００１９】実施例４本発明の他実施例を説明する。本実施例では、実施例１
から３までの素子を同様にして作製するが、歪補償多重
量子井戸活性層５に対して量子障壁層を少なくとも２段
階に設けた図２又は図３の構造を導入した。その他は、
実施例１から３までの素子構造を同様に作製し、それぞ
れの素子断面を得た。

【００２０】本実施例によると、実施例１や２及び３と
同様な素子構造を作製し、発光活性層を図１から図２又
は図３の構造に変えて導入したところ、より低閾値動作
が可能となり、それぞれの実施例の場合に比べて、閾値
電流は2/3から1/2にまで低減できた。発振波長は、青紫
色波長域の４１０〜４３０ｎｍの範囲であった。

【００２１】実施例５本発明の他実施例を説明する。本実施例では、サファイ
ア(α-Al₂O₃)基板の代わりに、基板１を六方晶系Wurtzi
te構造であり基板面方位が(0001)C面であるｎ型の炭化
珪素(α-SiC)として、その上にｎ型GaNバッファ層を設
けて、その後実施例１から３までの素子構造を同様にし
て作製し、それぞれの素子断面を得た。本実施例による
と、基板がｎ型の導電性であるため、ｎ側電極を基板裏
面に蒸着して、基板上面のｐ側電極から窒化物半導体を
経由して基板下面のｎ側電極の方へと電流を通すことが
可能であった。これにより、チップ素子の組立時におい
て、接合部を下にしたマウントが可能となるので、放熱
性を格段に向上できた。本実施例では、上記実施例より
も高い温度で動作するレーザ素子を得た。

【００２２】

【発明の効果】本発明によると、特にIII-Ｖ族窒化物半
導体AlGaInN材料において、GaInN圧縮歪量子井戸層とAl
GaN引張歪量子障壁層を繰り返して形成される歪補償多
重量子井戸構造を活性層に導入することにより、ポテン
シャル井戸の深さを大きくし、エネルギー障壁をより高
く設定できるので、量子井戸層におけるキャリアを十分
閉じ込め、高注入時でも光学利得の飽和が生じない、利
得発生効率の高いレーザ素子を達成した。また、本発明
による歪補償多重量子井戸構造においては、低温成長が
必要なGaInN量子井戸層に対して、高温で安定なAlGaN量
子障壁層で覆う形を繰り返すことになるので、高温成長
時でのGaInN結晶層の再離脱を防ぎ、量子井戸層の結晶
性とヘテロ界面や組成の急俊性を一原子オーダで良好に
保つことが可能であった。さらには光分離閉じ込め層も
含めて歪補償としており、発光活性層領域の全体におい
て結晶性を良好に確保できた。その結果、低閾値で動作
し、かつ室温以上の高温まで発振するレーザ素子を得
た。本実施例では、活性層横方向に対して、利得差を設
けて横モードを導波する利得導波構造と実屈折率差を設
けて基本横モードを安定に導波する屈折率導波構造を作
製した。屈折率導波構造の素子では、利得導波構造より
も低閾値で動作し、閾値電流は1/3から1/5にまで低減し
た素子を得た。さらに、歪補償多重量子井戸構造を図１
の構造から図２や図３の構造にして導入することによ
り、さらに閾値電流を2/3から1/2にまで低減した。本素
子の発振波長は、４１０〜４３０ｎｍの範囲であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】歪補償型多重量子井戸構造活性層領域の伝導帯
および価電子帯バンド構造を示す概略図。

【図２】歪補償型多重量子井戸構造活性層領域の伝導帯
および価電子帯バンド構造を示す概略図。

【図３】歪補償型多重量子井戸構造活性層領域の伝導帯
および価電子帯バンド構造を示す概略図。

【図４】本発明の一実施例を示す素子構造断面図。

【図５】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。

【図６】本発明の他実施例を示す素子構造断面図。

【符号の説明】

１…(0001)C面サファイア単結晶基板、２…GaNバッファ
層、３…ｎ型GaN光導波層、４…ｎ型AlGaN光導波層、５
…アンドープGaInN/AlGaN歪補償多重量子井戸構造活性
層、６…ｐ型AlGaN光導波層、７…ｐ型GaN光導波層、８
…ｐ型GaInNコンタクト層、９…絶縁膜マスク、１０…
ｐ側電極、１１…ｎ側電極、１２…ｎ型GaN電流狭窄
層、１３…ｐ型GaN埋め込み層、１４…選択成長用絶縁
膜マスク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶基板上に設けた発光素子において、
禁制帯幅の大きな光導波層とそれらに挾まれた禁制帯幅
の小さな発光活性層を有した異種二重接合構造を設けて
おき、該基板上に設ける結晶層はIII-Ｖ族の混晶及び化
合物半導体材料から構成され、少なくとも該発光活性層
はIII族元素が２つ以上であるか又はＶ族元素が２つ以
上で構成された３元以上の混晶半導体によりすべて形成
されており、かつ格子歪を導入した３元以上の混晶半導
体により量子井戸層または量子障壁層を繰り返し形成し
た歪多重量子井戸構造を構成していることを特徴とする
半導体レーザ素子。
【請求項２】上記歪多重量子井戸構造発光活性層を構成
する歪量子井戸層と歪量子障壁層には少なくとも反対符
号の格子歪が導入してあり、該発光活性層全体において
格子歪が補償できていることを特徴とする請求項１に記
載の半導体レーザ素子。
【請求項３】上記歪多重量子井戸構造発光活性層の両側
に設ける光分離閉じ込め層にも格子歪を導入し、該歪多
重量子井戸構造発光活性層と光分離閉じ込め層を含めた
全体で、格子歪が補償できている歪補償型の発光活性領
域を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導
体レーザ素子。
【請求項４】上記歪多重量子井戸活性層における歪量子
障壁層は圧縮歪或いは引張歪のどちらか一方であるか、
圧縮歪と圧縮歪、引張歪と引張歪、或いは圧縮歪と引張
歪を導入した２段階の結晶層により構成してあることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体レ
ーザ素子。
【請求項５】上記歪多重量子井戸活性層及び該光導波層
を構成するIII-Ｖ族半導体材料は窒化物系の混晶または
化合物半導体からなり、AlGaInN材料を用いて構成され
ていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の半導体
レーザ素子。
【請求項６】上記歪多重量子井戸活性層はGaInN圧縮歪
量子井戸層とAlGaN引張歪量子障壁層の繰り返しにより
形成してあることを特徴とする請求項５に記載の半導体
レーザ素子。
【請求項７】上記歪多重量子井戸活性層は、GaInN圧縮
歪量子井戸層とAl組成を段階的に変えた少なくとも２段
階のAlGaN引張歪量子障壁層を設けることにより、該量
子井戸層と該量子障壁層を交互に繰り返して形成してあ
ることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体レー
ザ素子。
【請求項８】上記歪多重量子井戸活性層は、GaInN圧縮
歪量子井戸層と、該量子井戸層よりもIn組成を小さくし
たGaInN圧縮歪量子障壁層とAlGaN引張歪量子障壁層を少
なくとも２段階に設けた量子障壁層とにより構成し、該
量子井戸層と該量子障壁層を交互に繰り返して形成して
あることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体レ
ーザ素子。
【請求項９】上記光分離閉じ込め層にはAlGaN引張歪結
晶層を用いて形成してあることを特徴とする請求項５乃
至８のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】上記単結晶基板は六方晶系のWurtzite構
造を有した単結晶基板であることを特徴とする請求項５
乃至９のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】上記単結晶基板はWurtzite構造を有した
(0001)C面を有するサファイア(α-Al₂O₃)基板であるか
或いは(0001)C面を有する炭化珪素(α-SiC)であること
を特徴とする請求項１０記載の半導体レーザ素子。
【請求項１２】上記六方晶系Wurtzite構造基板上に該光
導波路構造を設ける際に、導波路を形成する方向を該基
板の(11-20)A面に平行であるか、或いは垂直となる方向
に設定することを特徴とする請求項５乃至１１のいずれ
かに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１３】上記ｐ側電極と接触するｐ型コンタクト
層にはｐ型GaInN結晶層を設定してあることを特徴とす
る請求項５乃至１２項のいずれかに記載の半導体レーザ
素子。
【請求項１４】上記ｐ側電極と接触するｐ型GaInNコン
タクト層には、活性化したキャリア濃度として少なくと
も5×10¹⁸/cm³以上を設けてあり、5×10¹⁸〜5×10¹⁹/cm
³の範囲で任意に設定できていることを特徴とする請求
項１３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１５】上記活性化した正孔キャリア濃度を発生
するｐ型不純物にはMgを用いてド−プすることを特徴と
する請求項５乃至１４のいずれかに記載の半導体レーザ
素子。