JPH10290049A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH10290049A JPH10290049A JP9691897A JP9691897A JPH10290049A JP H10290049 A JPH10290049 A JP H10290049A JP 9691897 A JP9691897 A JP 9691897A JP 9691897 A JP9691897 A JP 9691897A JP H10290049 A JPH10290049 A JP H10290049A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ｐ型不純物の正孔キャリア濃度レベルを適切に
設定し、不純物拡散を抑制する。 【解決手段】半導体レーザ素子の活性層４近傍のｐ型の
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層中に、拡散定数が小さくキャリ
ア濃度を拡散させずに５×１０17〜１×１０18cm~3の範
囲を設定できるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を導入する。Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層は、ＡｌＧａＩｎＰ光導波層よりも禁制帯
幅が小さくなるので、薄膜層として多周期超格子層構造
を構成する。
設定し、不純物拡散を抑制する。 【解決手段】半導体レーザ素子の活性層４近傍のｐ型の
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層中に、拡散定数が小さくキャリ
ア濃度を拡散させずに５×１０17〜１×１０18cm~3の範
囲を設定できるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を導入する。Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層は、ＡｌＧａＩｎＰ光導波層よりも禁制帯
幅が小さくなるので、薄膜層として多周期超格子層構造
を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理或いは
光計測用の光源に適する半導体レーザ素子に関する。
光計測用の光源に適する半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術では、半導体レーザの光導波層
にドープしたｐ型不純物が拡散しやすく、さらに所望の
キャリア濃度を設定し難いという状況にあり、素子特性
の改善が図れないという問題を有していた。従来例では
エレクトロニクス・レターズ１９９６年３２巻６６１−
６６２頁（Electronics Letters １９９６，３２，６
６１−６６２）に示されているように、ｐ型不純物とし
て亜鉛を例として、１.３μｍ 帯の長波長半導体レーザ
ではｐ型キャリア濃度を光導波層に対して２×１０18cm
~3以上、活性層に対して５×１０17cm~3以上導入する
と、閾値電流や微分量子効率等の素子特性が劣化してく
ることを報告している。
にドープしたｐ型不純物が拡散しやすく、さらに所望の
キャリア濃度を設定し難いという状況にあり、素子特性
の改善が図れないという問題を有していた。従来例では
エレクトロニクス・レターズ１９９６年３２巻６６１−
６６２頁（Electronics Letters １９９６，３２，６
６１−６６２）に示されているように、ｐ型不純物とし
て亜鉛を例として、１.３μｍ 帯の長波長半導体レーザ
ではｐ型キャリア濃度を光導波層に対して２×１０18cm
~3以上、活性層に対して５×１０17cm~3以上導入する
と、閾値電流や微分量子効率等の素子特性が劣化してく
ることを報告している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、長
波長帯のＩｎＰ系レーザ素子において、拡散しやすいｐ
型不純物の素子特性に対する影響を調べた内容であり、
顕著に影響しないｐ型キャリア濃度の実験的なレベルを
評価した結果を述べているだけである。しかしながら、
拡散を抑制したりｐ型キャリア濃度を高いレベルに制御
するための新規な手法については述べていない。
波長帯のＩｎＰ系レーザ素子において、拡散しやすいｐ
型不純物の素子特性に対する影響を調べた内容であり、
顕著に影響しないｐ型キャリア濃度の実験的なレベルを
評価した結果を述べているだけである。しかしながら、
拡散を抑制したりｐ型キャリア濃度を高いレベルに制御
するための新規な手法については述べていない。
【０００４】本発明の目的は、半導体レーザの素子特
性、特に閾値電流や温度特性の改善を図るため、光導波
層や活性層に対して高いキャリア濃度を設定する手法に
ついて内容を言及する。特に、Ｖ族元素が燐系からなる
半導体材料では、ｐ型不純物の拡散により活性化したキ
ャリア濃度を制御し難いという課題に対して解決手段を
示すことにより、素子特性の向上を実現することにあ
る。
性、特に閾値電流や温度特性の改善を図るため、光導波
層や活性層に対して高いキャリア濃度を設定する手法に
ついて内容を言及する。特に、Ｖ族元素が燐系からなる
半導体材料では、ｐ型不純物の拡散により活性化したキ
ャリア濃度を制御し難いという課題に対して解決手段を
示すことにより、素子特性の向上を実現することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、混晶半導体
でＶ族元素が主に燐系で構成されている半導体レーザ素
子に対して、上記課題を解決する手段を述べる。Ｖ族元
素が燐系で構成される半導体レーザでは、ｐ型不純物が
拡散しやすいという特徴を有しているため、正孔キャリ
ア濃度を１０18cm~3近くのオーダと高く設計できず、素
子特性上で不純物の拡散が問題とならない１０17cm~3の
低い値に設定しておかなければならないという制約があ
る。特に、短波長帯の半導体レーザに用いられるＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料では、ｐ型不純物濃度が１０17cm~3オー
ダの値であるときにも成長条件等の外部環境条件次第で
は拡散が生じるために、非常に精密なキャリア濃度の設
定が要求される。
でＶ族元素が主に燐系で構成されている半導体レーザ素
子に対して、上記課題を解決する手段を述べる。Ｖ族元
素が燐系で構成される半導体レーザでは、ｐ型不純物が
拡散しやすいという特徴を有しているため、正孔キャリ
ア濃度を１０18cm~3近くのオーダと高く設計できず、素
子特性上で不純物の拡散が問題とならない１０17cm~3の
低い値に設定しておかなければならないという制約があ
る。特に、短波長帯の半導体レーザに用いられるＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料では、ｐ型不純物濃度が１０17cm~3オー
ダの値であるときにも成長条件等の外部環境条件次第で
は拡散が生じるために、非常に精密なキャリア濃度の設
定が要求される。
【０００６】このため、本発明ではｐ型不純物の拡散定
数が小さい材料としてＶ族元素の砒素系からなる材料を
用いて、拡散を抑制し、かつ所定のキャリア濃度を狭い
領域に設定できるようにした。Ｖ族元素に砒素を導入し
た材料では、ｐ型不純物の拡散定数を一桁から二桁近く
小さくすることができる。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａ
ＩｎＡｓＰ系材料を用いて砒素の組成を適切に調整する
ことにより、長波長系材料のＩｎＰ系や禁制帯幅が大き
く短波長系材料のＡｌＧａＩｎＰ系に対しても、格子定
数を合わせながら導入可能である。
数が小さい材料としてＶ族元素の砒素系からなる材料を
用いて、拡散を抑制し、かつ所定のキャリア濃度を狭い
領域に設定できるようにした。Ｖ族元素に砒素を導入し
た材料では、ｐ型不純物の拡散定数を一桁から二桁近く
小さくすることができる。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａ
ＩｎＡｓＰ系材料を用いて砒素の組成を適切に調整する
ことにより、長波長系材料のＩｎＰ系や禁制帯幅が大き
く短波長系材料のＡｌＧａＩｎＰ系に対しても、格子定
数を合わせながら導入可能である。
【０００７】素子に対しては、ｐ型光導波層の正孔キャ
リア濃度を活性層近傍により高く設定できることによ
り、価電子帯におけるフェルミレベルを高くでき、エネ
ルギー障壁高さを増大させた設計が可能となる。ｐ型光
導波層の障壁高さの増大により、活性層からの電子キャ
リアの漏れを抑制できる。素子特性では、閾値電流を低
減し特に温度特性を改善することに多大の効果を発現さ
せ、上記特性を少なくとも２０〜３０％向上させること
ができた。
リア濃度を活性層近傍により高く設定できることによ
り、価電子帯におけるフェルミレベルを高くでき、エネ
ルギー障壁高さを増大させた設計が可能となる。ｐ型光
導波層の障壁高さの増大により、活性層からの電子キャ
リアの漏れを抑制できる。素子特性では、閾値電流を低
減し特に温度特性を改善することに多大の効果を発現さ
せ、上記特性を少なくとも２０〜３０％向上させること
ができた。
【０００８】本発明の半導体レーザ素子の特徴をある限
定された局面から記載すれば、発光領域たる活性層又は
多重量子井戸構造を有する活性領域に隣接した半導体領
域（活性領域より小さい屈折率を有する）のうち、ｐ型
の導電性を有する部分に第１の半導体層と第２の半導体
層とを繰り返して積層してなる積層構造を導入する。い
ずれの半導体層もIII 族元素とＶ族元素からなる化合物
半導体層で形成されるが、これらの化合物半導体層を構
成するＶ族元素の組成比において第２の半導体層は第１
半導体層より高い比率のＡｓ（砒素）を含み、又は第１
半導体層は第２半導体層より高い比率のＰ（燐）を含む
ところに第一の特徴がある。第１の半導体層と第２の半
導体層とが夫々の半導体層内に格子不整合による転位を
生じさせない限りにおいては、第１の半導体層がＡｓを
含まないことや、また第２の半導体層がＰを含まないこ
とが許容される。第二の特徴としては、上記第２の半導
体層のｐ型不純物濃度が上記第１の半導体層のそれより
高いことにある。上述の半導体領域に要請される抵抗値
に応じては、第１の半導体層に人為的にｐ型不純物を導
入しなくても（所謂アンドープとしても）よい。
定された局面から記載すれば、発光領域たる活性層又は
多重量子井戸構造を有する活性領域に隣接した半導体領
域（活性領域より小さい屈折率を有する）のうち、ｐ型
の導電性を有する部分に第１の半導体層と第２の半導体
層とを繰り返して積層してなる積層構造を導入する。い
ずれの半導体層もIII 族元素とＶ族元素からなる化合物
半導体層で形成されるが、これらの化合物半導体層を構
成するＶ族元素の組成比において第２の半導体層は第１
半導体層より高い比率のＡｓ（砒素）を含み、又は第１
半導体層は第２半導体層より高い比率のＰ（燐）を含む
ところに第一の特徴がある。第１の半導体層と第２の半
導体層とが夫々の半導体層内に格子不整合による転位を
生じさせない限りにおいては、第１の半導体層がＡｓを
含まないことや、また第２の半導体層がＰを含まないこ
とが許容される。第二の特徴としては、上記第２の半導
体層のｐ型不純物濃度が上記第１の半導体層のそれより
高いことにある。上述の半導体領域に要請される抵抗値
に応じては、第１の半導体層に人為的にｐ型不純物を導
入しなくても（所謂アンドープとしても）よい。
【０００９】これらの半導体層は、量子サイズ効果をも
たらす観点から望ましくは厚みを１０ｎｍ以下とする
（積層構造を超格子とする）ことがよく、この場合、例
えば第２半導体層が発光領域より高い屈折率を示したと
しても、発光領域に対する実効的な屈折率は積層構造全
体のマクロな値となり、発光領域の屈折率の方が高くな
るので光閉じ込め又は光導波に何ら支障を来さない利点
がある。なお、上述の半導体領域とは、クラッド層又は
クラッド層より屈折率が高くかつ発光領域寄りに設けら
れる光ガイド層を指す。上述の積層領域は、ｐ型導電部
の内部に設けても、またｐ型導電部とアンドープ部（人
為的に不純物を導入しない部分）との境界に設けてもよ
い。
たらす観点から望ましくは厚みを１０ｎｍ以下とする
（積層構造を超格子とする）ことがよく、この場合、例
えば第２半導体層が発光領域より高い屈折率を示したと
しても、発光領域に対する実効的な屈折率は積層構造全
体のマクロな値となり、発光領域の屈折率の方が高くな
るので光閉じ込め又は光導波に何ら支障を来さない利点
がある。なお、上述の半導体領域とは、クラッド層又は
クラッド層より屈折率が高くかつ発光領域寄りに設けら
れる光ガイド層を指す。上述の積層領域は、ｐ型導電部
の内部に設けても、またｐ型導電部とアンドープ部（人
為的に不純物を導入しない部分）との境界に設けてもよ
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましき実施形態
を示した実施例１乃至６とその関連図面より、本発明を
具体的に説明する。
を示した実施例１乃至６とその関連図面より、本発明を
具体的に説明する。
【００１１】（実施例１）本発明の一実施例について図
１を用いて説明する。図１中のｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、厚さ０.５μｍ でキャリア濃度１〜２×１０18cm~3
のｎ型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍ でキャリ
ア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ光導波層３，厚さ片側２０ｎｍ片側１０ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ４ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧaＩnＰ量子障壁層２層及び厚さ５
ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層３層から
なる歪補償多重量子井戸構造活性層４，厚さ０.０２２
μｍ でキャリア濃度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層５，厚さ４原子層１.１５ｎｍでキャ
リア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3のｐ型ＧａＩｎＡ
ｓＰ井戸層５層と厚さ５原子層１.５ｎｍ でキャリア濃
度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＡｌＧaＩnＰ障壁層４層か
らなる超格子構造高キャリア濃度層６，厚さ０.２４μ
ｍ でキャリア濃度２〜５×１０17cm~3 のｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ光導波層７，厚さ０.０１μｍでキャリア濃度５
〜８×１０17cm~3のｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
８，厚さ１.３５μｍ でキャリア濃度８×１０17〜１×
１０18cm~3のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層９，厚さ０.
０２〜０.０５μｍでキャリア濃度８×１０17〜２×１
０18cm~3のｐ型ＧａＩｎＰバッファ層１０を有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長す
る。
１を用いて説明する。図１中のｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、厚さ０.５μｍ でキャリア濃度１〜２×１０18cm~3
のｎ型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍ でキャリ
ア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ光導波層３，厚さ片側２０ｎｍ片側１０ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ４ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧaＩnＰ量子障壁層２層及び厚さ５
ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層３層から
なる歪補償多重量子井戸構造活性層４，厚さ０.０２２
μｍ でキャリア濃度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層５，厚さ４原子層１.１５ｎｍでキャ
リア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3のｐ型ＧａＩｎＡ
ｓＰ井戸層５層と厚さ５原子層１.５ｎｍ でキャリア濃
度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＡｌＧaＩnＰ障壁層４層か
らなる超格子構造高キャリア濃度層６，厚さ０.２４μ
ｍ でキャリア濃度２〜５×１０17cm~3 のｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ光導波層７，厚さ０.０１μｍでキャリア濃度５
〜８×１０17cm~3のｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
８，厚さ１.３５μｍ でキャリア濃度８×１０17〜１×
１０18cm~3のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層９，厚さ０.
０２〜０.０５μｍでキャリア濃度８×１０17〜２×１
０18cm~3のｐ型ＧａＩｎＰバッファ層１０を有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長す
る。
【００１２】活性層と活性層近傍の禁制帯に関する概略
は図２（ａ)，(ｂ）のようになる。
は図２（ａ)，(ｂ）のようになる。
【００１３】次に、ＳｉＯ2 絶縁膜を蒸着し、ホトリソ
グラフィーとエッチング工程を経ることにより、ＳｉＯ
2 絶縁膜のストライプマスクを形成する。ＳｉＯ2 絶縁
膜マスクを利用して、層１０と９を層８に到るまでエッ
チング除去して、図１に示す台形状の順メサリッジスト
ライプを作製する。その後、厚さ０.６〜１.２μｍでキ
ャリア濃度１〜３×１０18cm~3のｎ型ＧａＡｓ埋め込み
電流狭窄層１１を選択成長し、ＳｉＯ2 絶縁膜マスクを
エッチング除去した後、厚さ３〜５μｍでキャリア濃度
１×１０18〜１×１０20cm~3のｐ型ＧａＡｓ埋め込みコ
ンタクト層１２を成長する。さらに、ｐ側電極１３，ｎ
側電極１４を蒸着した後、劈開スクライブして、図１の
素子を得る。
グラフィーとエッチング工程を経ることにより、ＳｉＯ
2 絶縁膜のストライプマスクを形成する。ＳｉＯ2 絶縁
膜マスクを利用して、層１０と９を層８に到るまでエッ
チング除去して、図１に示す台形状の順メサリッジスト
ライプを作製する。その後、厚さ０.６〜１.２μｍでキ
ャリア濃度１〜３×１０18cm~3のｎ型ＧａＡｓ埋め込み
電流狭窄層１１を選択成長し、ＳｉＯ2 絶縁膜マスクを
エッチング除去した後、厚さ３〜５μｍでキャリア濃度
１×１０18〜１×１０20cm~3のｐ型ＧａＡｓ埋め込みコ
ンタクト層１２を成長する。さらに、ｐ側電極１３，ｎ
側電極１４を蒸着した後、劈開スクライブして、図１の
素子を得る。
【００１４】本実施例によると、活性層近傍においてＩ
ｎＧａＡｓＰ超格子構造の高キャリア濃度層を設けるこ
とにより、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×１０17
〜１×１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定させる
ことができた。これは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層中
における従来設定可能であった値の３〜５倍のレベルに
相当する。正孔キャリア濃度が１×１０17cm~3レベルで
ある場合と比較すると、価電子帯におけるフェルミレベ
ルを高く設定でき、ｐ型光導波層のエネルギー障壁高さ
は少なくとも４０ｍｅＶから６５ｍｅＶ程度さらに増大
させたことになる。この障壁高さの増大により、活性層
からの電子キャリアの漏れを抑制できるので、閾値電流
を低減し、さらに温度特性を改善することが可能となっ
た。その結果、閾値電流と特性温度を２０〜３０％改善
できた。本素子では、波長６８０ｎｍ帯で発振し、室温
の閾値電流は４０〜５０ｍＡであり、特性温度は１３０
〜１５０Ｋが得られた。信頼性試験では、温度７０℃に
おいて４０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続
して達成できた。
ｎＧａＡｓＰ超格子構造の高キャリア濃度層を設けるこ
とにより、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×１０17
〜１×１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定させる
ことができた。これは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層中
における従来設定可能であった値の３〜５倍のレベルに
相当する。正孔キャリア濃度が１×１０17cm~3レベルで
ある場合と比較すると、価電子帯におけるフェルミレベ
ルを高く設定でき、ｐ型光導波層のエネルギー障壁高さ
は少なくとも４０ｍｅＶから６５ｍｅＶ程度さらに増大
させたことになる。この障壁高さの増大により、活性層
からの電子キャリアの漏れを抑制できるので、閾値電流
を低減し、さらに温度特性を改善することが可能となっ
た。その結果、閾値電流と特性温度を２０〜３０％改善
できた。本素子では、波長６８０ｎｍ帯で発振し、室温
の閾値電流は４０〜５０ｍＡであり、特性温度は１３０
〜１５０Ｋが得られた。信頼性試験では、温度７０℃に
おいて４０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続
して達成できた。
【００１５】（実施例２）本発明の他の実施例を図３及
び図４（ａ)，(ｂ）により説明する。実施例１と同様に
作製するが、活性層を以下のように構成する。図３に示
す活性層１５は、厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ４ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層４層及び
厚さ５ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３層から
なる歪補償多重量子井戸構造活性層とする。活性層と活
性層近傍の禁制帯に関する概略は図４のようになる。引
張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層には、ｐ型不純物を
変調ドープしてもよく、ｐ型不純物をドープした場合に
は、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×１０17〜２×
１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定させた。その
他は、実施例１と全く同様にして図３の素子を得る。
び図４（ａ)，(ｂ）により説明する。実施例１と同様に
作製するが、活性層を以下のように構成する。図３に示
す活性層１５は、厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ４ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層４層及び
厚さ５ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３層から
なる歪補償多重量子井戸構造活性層とする。活性層と活
性層近傍の禁制帯に関する概略は図４のようになる。引
張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層には、ｐ型不純物を
変調ドープしてもよく、ｐ型不純物をドープした場合に
は、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×１０17〜２×
１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定させた。その
他は、実施例１と全く同様にして図３の素子を得る。
【００１６】本実施例によると、実施例１で示したよう
に、光導波層の障壁高さを増大させることに加えて、引
張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層にｐ型不純物を変調
ドープした場合に上記の高いキャリア濃度を固定できる
ので、歪量子井戸層中へ注入する正孔キャリア密度を向
上させることが可能であった。これにより、利得の発生
が効率良く行われ、微分利得が増大する。閾キャリア密
度が減少するので、低閾値電流動作と特性温度の改善が
さらに可能となった。その結果、本素子では、室温の閾
値電流を３０〜４０ｍＡ低減でき、特性温度は１４０〜
１６０Ｋが得られた。信頼性試験では、温度７０℃にお
いて５０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続し
て達成できた。
に、光導波層の障壁高さを増大させることに加えて、引
張歪ＡｌＧａＩｎＡｓＰ量子障壁層にｐ型不純物を変調
ドープした場合に上記の高いキャリア濃度を固定できる
ので、歪量子井戸層中へ注入する正孔キャリア密度を向
上させることが可能であった。これにより、利得の発生
が効率良く行われ、微分利得が増大する。閾キャリア密
度が減少するので、低閾値電流動作と特性温度の改善が
さらに可能となった。その結果、本素子では、室温の閾
値電流を３０〜４０ｍＡ低減でき、特性温度は１４０〜
１６０Ｋが得られた。信頼性試験では、温度７０℃にお
いて５０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続し
て達成できた。
【００１７】（実施例３）本発明の他の実施例を図５及
び図６（ａ)，(ｂ）により説明する。実施例２と同様に
作製するが、活性層を以下のように構成する。図５に示
す活性層１６は、厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層４層及び厚さ
５ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層とし、引張歪ＡｌＧａＩ
ｎＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍ のAlGaInAs
P 歪中間層を導入する。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中間層の
歪量は、量子井戸層と量子障壁層における歪量の中間の
値とする。活性層と活性層近傍の禁制帯に関する概略は
図６のようになる。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中間層には、
ｐ型不純物を変調ドープしてもよく、ｐ型不純物をドー
プした場合には、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×
１０17〜２×１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定
させた。その他は、実施例２と全く同様にして図５の素
子を得る。
び図６（ａ)，(ｂ）により説明する。実施例２と同様に
作製するが、活性層を以下のように構成する。図５に示
す活性層１６は、厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンド
ープＡｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでア
ンドープ引張歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層４層及び厚さ
５ｎｍでアンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層とし、引張歪ＡｌＧａＩ
ｎＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍ のAlGaInAs
P 歪中間層を導入する。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中間層の
歪量は、量子井戸層と量子障壁層における歪量の中間の
値とする。活性層と活性層近傍の禁制帯に関する概略は
図６のようになる。ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中間層には、
ｐ型不純物を変調ドープしてもよく、ｐ型不純物をドー
プした場合には、ｐ型不純物を顕著に拡散させずに５×
１０17〜２×１０18cm~3範囲の正孔キャリア濃度を設定
させた。その他は、実施例２と全く同様にして図５の素
子を得る。
【００１８】本実施例によると、実施例１の素子におけ
る特性に加えて、ＡｌＧａＩnＡsＰ歪中間層にｐ型不純
物を変調ドープして上記の高いキャリア濃度を固定でき
るので、実施例２と同様に、低閾値電流動作と特性温度
の改善が可能である。さらに、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中
間層によって、量子井戸層と量子障壁層の界面に反対方
向に働く大きな歪応力を緩和させることができるので、
歪補償量子井戸構造全体の結晶性を大きく改善し、活性
層からの発光強度を２０〜３０倍以上に向上させた。そ
の結果、本素子では、室温の閾値電流を２０〜３０ｍＡ
に低減でき、特性温度は１５０〜１７０Ｋが得られた。
信頼性試験では、温度７０℃において６０ｍＷの定光出
力動作が５０００時間以上継続して達成できた。
る特性に加えて、ＡｌＧａＩnＡsＰ歪中間層にｐ型不純
物を変調ドープして上記の高いキャリア濃度を固定でき
るので、実施例２と同様に、低閾値電流動作と特性温度
の改善が可能である。さらに、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ歪中
間層によって、量子井戸層と量子障壁層の界面に反対方
向に働く大きな歪応力を緩和させることができるので、
歪補償量子井戸構造全体の結晶性を大きく改善し、活性
層からの発光強度を２０〜３０倍以上に向上させた。そ
の結果、本素子では、室温の閾値電流を２０〜３０ｍＡ
に低減でき、特性温度は１５０〜１７０Ｋが得られた。
信頼性試験では、温度７０℃において６０ｍＷの定光出
力動作が５０００時間以上継続して達成できた。
【００１９】（実施例４）本発明の他の実施例について
図５を用いて説明する。図５中の基板１には（５１１)
Ａ面方位を有したｎ型ＧａＡｓ基板を用いて、その上に
厚さ０.５μｍでキャリア濃度１〜２×１０18cm~3 のｎ
型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍでキャリア濃
度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層３，厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでアンドー
プ引張歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層５層及び厚さ４ｎｍ
でアンドープＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層４層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層１６設け、引張歪ＡｌＧ
ａＩｎＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍのＡｌ
ＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を導入している。その後は、実
施例３と全く同様にして、素子を作製することにより、
図５に相当する素子断面を得る。
図５を用いて説明する。図５中の基板１には（５１１)
Ａ面方位を有したｎ型ＧａＡｓ基板を用いて、その上に
厚さ０.５μｍでキャリア濃度１〜２×１０18cm~3 のｎ
型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍでキャリア濃
度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層３，厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでアンドー
プ引張歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層５層及び厚さ４ｎｍ
でアンドープＧａＩｎＰ圧縮歪量子井戸層４層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層１６設け、引張歪ＡｌＧ
ａＩｎＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍのＡｌ
ＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を導入している。その後は、実
施例３と全く同様にして、素子を作製することにより、
図５に相当する素子断面を得る。
【００２０】本実施例によると、実施例３と同様な素子
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長６５０ｎｍ帯が得
られ、室温の閾値電流は３０〜４０ｍＡであり、特性温
度は１３０〜１５０Ｋが達成された。信頼性試験では、
温度７０℃において５０ｍＷの定光出力動作が5000時間
以上継続して達成できた。
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長６５０ｎｍ帯が得
られ、室温の閾値電流は３０〜４０ｍＡであり、特性温
度は１３０〜１５０Ｋが達成された。信頼性試験では、
温度７０℃において５０ｍＷの定光出力動作が5000時間
以上継続して達成できた。
【００２１】（実施例５）本発明の他の実施例について
図５を用いて説明する。図５中の基板１には（５１１)
Ａ面方位を有したｎ型ＧａＡｓ基板を用いて、その上に
厚さ０.５μｍでキャリア濃度１〜２×１０18cm~3 のｎ
型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍでキャリア濃
度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層３，厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでアンドー
プ圧縮歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層４層及び厚さ７ｎｍ
でアンドープＧａＩｎＰ引張歪量子井戸層３層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層１６を設け、圧縮歪Ａｌ
ＧａＩnＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍのＡｌ
ＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を導入している。その後は、実
施例３や４と全く同様にして、素子を作製することによ
り、図５に相当する素子断面を得る。
図５を用いて説明する。図５中の基板１には（５１１)
Ａ面方位を有したｎ型ＧａＡｓ基板を用いて、その上に
厚さ０.５μｍでキャリア濃度１〜２×１０18cm~3 のｎ
型ＧａＡｓバッファ層２，厚さ２.０μｍでキャリア濃
度５×１０17〜１×１０18cm~3のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層３，厚さ片側１０ｎｍ片側５ｎｍでアンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ光分離閉じ込め層と厚さ３ｎｍでアンドー
プ圧縮歪ＡｌＧａＩｎＰ量子障壁層４層及び厚さ７ｎｍ
でアンドープＧａＩｎＰ引張歪量子井戸層３層からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層１６を設け、圧縮歪Ａｌ
ＧａＩnＰ量子障壁層の両側には、厚さ０.５ｎｍのＡｌ
ＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を導入している。その後は、実
施例３や４と全く同様にして、素子を作製することによ
り、図５に相当する素子断面を得る。
【００２２】本実施例によると、実施例３と同様な素子
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長６３０ｎｍ帯が得
られ、室温の閾値電流は４０〜５０ｍＡであり、特性温
度は１１０〜１３０Ｋが達成された。信頼性試験では、
温度７０℃において４０ｍＷの定光出力動作が5000時間
以上継続して達成できた。
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長６３０ｎｍ帯が得
られ、室温の閾値電流は４０〜５０ｍＡであり、特性温
度は１１０〜１３０Ｋが達成された。信頼性試験では、
温度７０℃において４０ｍＷの定光出力動作が5000時間
以上継続して達成できた。
【００２３】（実施例６）本発明の他の実施例について
図５を用いて説明する。図５中の基板１にはｎ型ＩｎＰ
基板を用いて、その上に厚さ０.５μｍ でキャリア濃度
１〜２×１０18cm~3のｎ型ＩｎＰバッファ層２，厚さ
２.０μｍ でキャリア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3
のｎ型ＩｎＰ光導波層３，活性層１６には厚さ片側４０
ｎｍ片側２０ｎｍでアンドープＧａＩｎＡｓＰ光分離閉
じ込め層と厚さ５ｎｍでアンドープ引張歪ＧａＩｎＡｓ
Ｐ量子障壁層５層及び厚さ６ｎｍでアンドープGaInAsP
圧縮歪量子井戸層４層からなり、引張歪ＧａＩｎＡｓＰ
量子障壁層の両側には厚さ０.５ｎｍ のＧａＩｎＡｓＰ
歪中間層を導入した歪補償多重量子井戸構造活性層を設
け、さらに厚さ０.０２２μｍ でキャリア濃度２〜４×
１０17cm~3のｐ型ＩｎＰ光導波層５，厚さ４原子層１.
１５ｎｍでキャリア濃度５×１０17 〜１×１０18cm~3
のｐ型ＧａＩｎＡｓＰ井戸層５層と厚さ５原子層１.５
ｎｍ でキャリア濃度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＩｎＰ
障壁層４層からなる超格子構造高キャリア濃度層６，厚
さ０.２４μｍ でキャリア濃度２〜５×１０17cm~3のｐ
型ＩｎＰ光導波層７，厚さ０.０１μｍでキャリア濃度
５〜８×１０17cm~3 のｐ型ＧａＩｎＡｓＰエッチング
停止層８，厚さ１.４μｍ でキャリア濃度８×１０17〜
１×１０18cm~3のｐ型ＩｎＰ光導波層９，厚さ０.０２
〜０.０５μｍでキャリア濃度８×１０17〜２×１０18c
m~3のｐ型ＧａＩｎＡｓＰバッファ層１０を有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長す
る。
図５を用いて説明する。図５中の基板１にはｎ型ＩｎＰ
基板を用いて、その上に厚さ０.５μｍ でキャリア濃度
１〜２×１０18cm~3のｎ型ＩｎＰバッファ層２，厚さ
２.０μｍ でキャリア濃度５×１０17〜１×１０18cm~3
のｎ型ＩｎＰ光導波層３，活性層１６には厚さ片側４０
ｎｍ片側２０ｎｍでアンドープＧａＩｎＡｓＰ光分離閉
じ込め層と厚さ５ｎｍでアンドープ引張歪ＧａＩｎＡｓ
Ｐ量子障壁層５層及び厚さ６ｎｍでアンドープGaInAsP
圧縮歪量子井戸層４層からなり、引張歪ＧａＩｎＡｓＰ
量子障壁層の両側には厚さ０.５ｎｍ のＧａＩｎＡｓＰ
歪中間層を導入した歪補償多重量子井戸構造活性層を設
け、さらに厚さ０.０２２μｍ でキャリア濃度２〜４×
１０17cm~3のｐ型ＩｎＰ光導波層５，厚さ４原子層１.
１５ｎｍでキャリア濃度５×１０17 〜１×１０18cm~3
のｐ型ＧａＩｎＡｓＰ井戸層５層と厚さ５原子層１.５
ｎｍ でキャリア濃度２〜４×１０17cm~3のｐ型ＩｎＰ
障壁層４層からなる超格子構造高キャリア濃度層６，厚
さ０.２４μｍ でキャリア濃度２〜５×１０17cm~3のｐ
型ＩｎＰ光導波層７，厚さ０.０１μｍでキャリア濃度
５〜８×１０17cm~3 のｐ型ＧａＩｎＡｓＰエッチング
停止層８，厚さ１.４μｍ でキャリア濃度８×１０17〜
１×１０18cm~3のｐ型ＩｎＰ光導波層９，厚さ０.０２
〜０.０５μｍでキャリア濃度８×１０17〜２×１０18c
m~3のｐ型ＧａＩｎＡｓＰバッファ層１０を有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長す
る。
【００２４】活性層と活性層近傍の禁制帯に関する概略
は図６のようになる。
は図６のようになる。
【００２５】次に、ＳｉＯ2 絶縁膜を蒸着し、ホトリソ
グラフィーとエッチング工程を経ることにより、ＳｉＯ
2 絶縁膜のストライプマスクを形成する。ＳｉＯ2 絶縁
膜マスクを利用して、層１０と９を層８に到るまでエッ
チング除去して、図５に示す台形とは上部と下部の辺の
長さが逆になった逆メサ状のリッジストライプを作製す
る。その後、厚さ０.６〜１.２μｍでキャリア濃度１〜
３×１０18cm~3のｎ型ＩｎＰ埋め込み電流狭窄層１１を
選択成長し、ＳｉＯ2 絶縁膜マスクをエッチング除去し
た後、厚さ１〜２μｍでキャリア濃度１×１０18〜１×
１０19cm~3のｐ型ＧａＩｎＡｓ埋め込みコンタクト層１
２を成長する。さらに、ｐ側電極１３，ｎ側電極１４を
蒸着した後、劈開スクライブして、図５に相当する素子
断面を得る。
グラフィーとエッチング工程を経ることにより、ＳｉＯ
2 絶縁膜のストライプマスクを形成する。ＳｉＯ2 絶縁
膜マスクを利用して、層１０と９を層８に到るまでエッ
チング除去して、図５に示す台形とは上部と下部の辺の
長さが逆になった逆メサ状のリッジストライプを作製す
る。その後、厚さ０.６〜１.２μｍでキャリア濃度１〜
３×１０18cm~3のｎ型ＩｎＰ埋め込み電流狭窄層１１を
選択成長し、ＳｉＯ2 絶縁膜マスクをエッチング除去し
た後、厚さ１〜２μｍでキャリア濃度１×１０18〜１×
１０19cm~3のｐ型ＧａＩｎＡｓ埋め込みコンタクト層１
２を成長する。さらに、ｐ側電極１３，ｎ側電極１４を
蒸着した後、劈開スクライブして、図５に相当する素子
断面を得る。
【００２６】本実施例によると、実施例３と同様な素子
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長１.３μｍ 帯が得
られ、室温の閾値電流は１５〜２５ｍＡであり、特性温
度は８０〜１００Ｋが達成された。信頼性試験では、温
度８５℃において２０ｍＷの定光出力動作が20000 時間
以上継続して達成できた。
特性への効果により、閾値電流と特性温度を２０〜３０
％改善できた。本素子では、発振波長１.３μｍ 帯が得
られ、室温の閾値電流は１５〜２５ｍＡであり、特性温
度は８０〜１００Ｋが達成された。信頼性試験では、温
度８５℃において２０ｍＷの定光出力動作が20000 時間
以上継続して達成できた。
【００２７】
【発明の効果】本発明によると、これまでｐ型不純物の
正孔キャリア濃度設定レベルの精密な制御が困難であっ
た、Ｖ族元素が燐系を主体とする混晶半導体材料を用い
ても、ｐ型不純物の拡散に顕著に影響されない安定した
素子特性を備えた半導体レーザを提供することが可能と
なった。ｐ型不純物を拡散させずに、活性化した正孔濃
度を１×１０18cm~3の高いレベルに設定できるようにな
るので、ｐ型光導波層のエネルギー障壁高さを４０〜６
５ｍｅＶ大きく取れる。この障壁高さの増加は、活性層
からのキャリアの漏れを抑制することになるので、閾値
電流の低減や高温動作の改善がもたらされる。
正孔キャリア濃度設定レベルの精密な制御が困難であっ
た、Ｖ族元素が燐系を主体とする混晶半導体材料を用い
ても、ｐ型不純物の拡散に顕著に影響されない安定した
素子特性を備えた半導体レーザを提供することが可能と
なった。ｐ型不純物を拡散させずに、活性化した正孔濃
度を１×１０18cm~3の高いレベルに設定できるようにな
るので、ｐ型光導波層のエネルギー障壁高さを４０〜６
５ｍｅＶ大きく取れる。この障壁高さの増加は、活性層
からのキャリアの漏れを抑制することになるので、閾値
電流の低減や高温動作の改善がもたらされる。
【００２８】その結果、レーザ素子では、閾値電流と特
性温度を２０〜３０％向上させることが可能であった。
短波長６８０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰレーザでは、室温の
閾値電流が２０〜３０ｍＡであり、特性温度は１５０〜
１７０Ｋが得られた。信頼性試験では、７０℃において
６０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続して達
成できた。長波長１.３μｍ 帯ＩｎＰレーザでは、室温
の閾値電流は１５〜２５ｍＡであり、特性温度は８０〜
１００Ｋが得られた。信頼性試験では、温度８５℃にお
いて２０ｍＷの定光出力動作が２００００時間以上継続
して達成できた。
性温度を２０〜３０％向上させることが可能であった。
短波長６８０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰレーザでは、室温の
閾値電流が２０〜３０ｍＡであり、特性温度は１５０〜
１７０Ｋが得られた。信頼性試験では、７０℃において
６０ｍＷの定光出力動作が５０００時間以上継続して達
成できた。長波長１.３μｍ 帯ＩｎＰレーザでは、室温
の閾値電流は１５〜２５ｍＡであり、特性温度は８０〜
１００Ｋが得られた。信頼性試験では、温度８５℃にお
いて２０ｍＷの定光出力動作が２００００時間以上継続
して達成できた。
【図１】本発明の一実施例における素子の縦断面図。
【図２】本発明の一実施例の素子における活性層及び光
導波層の禁制帯概略図。
導波層の禁制帯概略図。
【図３】本発明の他の実施例における素子の縦断面図。
【図４】本発明の他の実施例の素子における活性層及び
光導波層の禁制帯概略図。
光導波層の禁制帯概略図。
【図５】本発明のさらに他の実施例における素子の縦断
面図。
面図。
【図６】本発明のさらに他の実施例の素子における活性
層及び光導波層の禁制帯概略図。
層及び光導波層の禁制帯概略図。
１…ｎ型基板、２…ｎ型バッファ層、３…ｎ型光導波
層、４…歪補償多重量子井戸構造活性層、５…ｐ型光導
波層、６…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩnＡsＰ多周期
超格子構造高キャリア濃度層、７…ｐ型光導波層、８…
ｐ型エッチング停止層、９…ｐ型光導波層、１０…ｐ型
バッファ層、１１…ｎ型埋め込み電流狭窄層、１２…ｐ
型埋め込みコンタクト層、１３…ｐ側電極、１４…ｎ側
電極、１５…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩｎＡｓＰ量
子障壁層を導入した歪補償多重量子井戸構造活性層、１
６…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を
導入した歪補償多重量子井戸構造活性層。
層、４…歪補償多重量子井戸構造活性層、５…ｐ型光導
波層、６…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩnＡsＰ多周期
超格子構造高キャリア濃度層、７…ｐ型光導波層、８…
ｐ型エッチング停止層、９…ｐ型光導波層、１０…ｐ型
バッファ層、１１…ｎ型埋め込み電流狭窄層、１２…ｐ
型埋め込みコンタクト層、１３…ｐ側電極、１４…ｎ側
電極、１５…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩｎＡｓＰ量
子障壁層を導入した歪補償多重量子井戸構造活性層、１
６…ＡｌＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＩｎＡｓＰ歪中間層を
導入した歪補償多重量子井戸構造活性層。
Claims (12)
- 【請求項１】Ｖ族元素として燐系を主体とする半導体結
晶層の中に、Ｖ族元素に砒素系を導入した半導体結晶層
を設けてあり、Ｖ族元素が砒素系である半導体層は量子
サイズ効果を生ずる薄膜層として或いは薄膜層からなる
多周期超格子構造として設けてあることを特徴とする半
導体レーザ素子。 - 【請求項２】Ｖ族元素として燐系を主体とする半導体結
晶層の中に、Ｖ族元素に砒素系を導入した半導体結晶層
を設けてあり、かつＶ族元素を燐系とした半導体層中よ
りもＶ族元素が砒素系である半導体層において、不純物
のキャリア濃度を高く設定してあ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】III −Ｖ族混晶半導体材料のうちＶ族元素
に燐系を主体とする材料を用いて、半導体発光活性層と
それを挟む半導体光導波層からなる二重ヘテロ接合構造
を形成しており、Ｖ族元素が燐系である上記光導波層中
における上記活性層近傍に対して多周期超格子層を設け
ておき、少なくとも超格子井戸層はＶ族元素に砒素系を
導入した層により形成してあり、さらに上記超格子井戸
層には上記光導波層よりも不純物のキャリア濃度を高く
設定してあることを特徴とする請求項１または２に記載
の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】上記発光活性層は歪量子井戸層と歪量子障
壁層を繰り返した歪多重量子井戸構造として設けてお
き、Ｖ族元素が砒素系である半導体結晶層により歪量子
井戸層と隣接する歪量子障壁層や光分離閉じ込め層を形
成し、かつ砒素系からなる上記歪量子障壁層や光分離閉
じ込め層に不純物をドープしてあることを特徴とする請
求項３に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】上記光導波層や上記発光活性層に導入した
少なくともＶ族元素を砒素系として設けた層には不純物
としてｐ型の導電型を示す不純物をドープし、不純物ド
ープにより活性化した正孔キャリア濃度を設定してある
ことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項６】上記光導波層中に設けた超格子構造を構成
する、Ｖ族元素を砒素系とした超格子井戸層にはｐ型不
純物をドープして活性化した正孔キャリア濃度を上記光
導波層よりも高く設定してあり、正孔キャリア濃度を３
×１０17〜１×１０19cm~3の範囲、より適切には５×１
０17〜５×１０18cm~3の範囲に設定してあることを特徴
とする請求項３または５に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】上記発光活性層を構成する歪多重量子井戸
構造の中で、Ｖ族元素を砒素系とした歪量子障壁層や光
分離閉じ込め層に対してｐ型不純物をドープすることに
より、活性化した正孔キャリア濃度を１×１０17〜５×
１０18cm~3の範囲より適切には３×１０17〜２×１０18
cm~3の範囲に設定して、変調ドープしてある歪多重量子
井戸構造を構成していることを特徴とする請求項４また
は６に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項８】上記発光活性層を歪量子井戸層及び上記歪
量子井戸層とは反対符号の格子歪を有する歪量子障壁層
との繰り返しによる歪補償多重量子井戸構造とし、上記
歪量子井戸層と上記歪量子障壁層の間にそれぞれの中間
の格子歪量を有した歪中間層を設け、上記歪中間層をＶ
族元素が砒素系からなる層により形成することにより構
成してあ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９】上記歪量子井戸層と上記歪量子障壁層の間
に設けた砒素系からなる歪中間層に対して、不純物とし
てｐ型の導電型を示す不純物をドープし、不純物ドープ
により活性化した正孔キャリア濃度を設定してあること
を特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１０】上記歪中間層に対してｐ型不純物をドー
プすることにより、活性化した正孔キャリア濃度を１×
１０17〜５×１０18cm~3の範囲より適切には３×１０17
〜２×１０18cm~3の範囲に設定して、変調ドープしてあ
る歪補償多重量子井戸構造を構成していることを特徴と
する請求項９に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１１】ｐ型導電型を示す不純物としてドープす
る元素種類は、Ｚｎ，Ｍｇ或いはＢｅであり、これらい
ずれかの元素をドープすることにより活性化した正孔キ
ャリア濃度を設定してあることを特徴とする請求項１か
ら１０に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１２】上記光導波層や上記発光活性層を設ける
のに用いる単結晶基板は（１００）面からオフした面方
位を有しており、面方位は（１００）面から０〜５４.
７° の範囲より適切には５〜２５.２° の範囲であ
り、実際的に最適な範囲として７〜１６°に設定してあ
り、上記単結晶基板上に形成してあ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9691897A JPH10290049A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9691897A JPH10290049A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10290049A true JPH10290049A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14177750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9691897A Pending JPH10290049A (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10290049A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| US7402447B2 (en) | 2001-07-26 | 2008-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for fabricating the same |
| JP2015518658A (ja) * | 2012-04-16 | 2015-07-02 | センサー エレクトロニック テクノロジー インコーポレイテッド | 不均一多重量子井戸構造 |
| JP2018078290A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-17 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザ素子 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP9691897A patent/JPH10290049A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| US7402447B2 (en) | 2001-07-26 | 2008-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for fabricating the same |
| JP2015518658A (ja) * | 2012-04-16 | 2015-07-02 | センサー エレクトロニック テクノロジー インコーポレイテッド | 不均一多重量子井戸構造 |
| US9722139B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-08-01 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Non-uniform multiple quantum well structure |
| US10164147B2 (en) | 2012-04-16 | 2018-12-25 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Non-uniform superlattice structure |
| JP2018078290A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-17 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザ素子 |
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