JPH10294524A

JPH10294524A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JPH10294524A
Application number: JP10111297A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ishikawa; 卓哉石川; Akihiko Kasukawa; 秋彦粕川
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】活性層からｐクラッド層への電子のオーバー
フローを抑制して、温度特性の良好な半導体レーザを提
供する。【解決手段】本半導体レーザ１０は、ＧａＡｓ基板
１２上に作製したＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザであ
って、活性層１８とｐ型クラッド層２２との間に伸張歪
の大きさが２％の電子ストッパ層２０を有する。これに
より、活性層からｐクラッド層への電子のオーバーフロ
ーを抑制して、温度特性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、更に詳細には、良好な温度特性を有し、６００ｎｍ
帯で発振する可視光半導体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大容量光ディスク、光計測機器等の各種
レーザ応用機器の光学系の調整を容易にするために、そ
の光源として、６００ｎｍ帯で発振する可視光半導体レ
ーザを採用しようとする試みが進展しており、レーザ光
のビーム集光性及び視感度性を向上させるために、より
短い波長で発振する可視光レーザが望まれている。６０
０ｎｍ帯可視レーザは、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の混晶半導体積層構造を形成したレーザにより実現
されており、ＧａＩｎＰに伸張歪を導入した活性層、或
いはＡｌを添加したＡｌＧａＩｎＰ活性層を用いたりし
ている。更には、活性層としてこれらの物質の量子井戸
構造を用いるなどして、より短波長での発振が得られて
いる。

【０００３】しかし、発振波長の短波長化に伴い、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の可視光半導体レーザでは、活性層からｐ
型クラッド層への電子のオーバーフローによる温度特性
の悪化が問題となっている。電子のオーバーフローを抑
制するためには、活性層とｐクラッド層とのバンドギャ
ップ差を大きくするか、又はｐクラッド層の高濃度ドー
ピングによりクラッド層のバンド端をシフトさせるかの
対策を施すことが有効であると言われている。ところ
で、ＡｌＧａＩｎＰ系では、活性層とｐクラッド層との
バンドギャップ差を大きくするために、クラッド層とし
て用いられるＡｌＧａＩｎＰ混晶中のＡｌ組成比率を増
加させて、クラッド層のバンドギャップを大きくしよう
としても、（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐが直接遷
移型半導体と間接遷移型半導体との境界になり、これ以
上にＡｌ組成比率を増加させても実質上は電子の閉じ込
め効果を増大させることができなくなる。従って、発振
波長が短波長化し、活性層のバンドギャップが大きくな
ればなるほど、活性層とクラッド層とのバンドギャップ
差が小さくなって、電子がｐクラッド層にオーバーフロ
ーする現象を無視できなくなる。

【０００４】そこで、電子に対する等価的な障壁の高さ
は、ｐクラッド層のドーパント濃度に依存し、ドーパン
ト濃度が高いほど等価的に電子に対する障壁が高くなる
という原理に基づいて、ｐクラッド層のドーピング濃度
を高くして、ｐクラッド層への電子のオーバーフロー現
象を抑制する試みが行われている。また、ｐクラッド層
のドーピングの高濃度化とは別の技術として、非常に薄
い多層膜を活性層とｐクラッド層の間に挿入し、その多
層膜での電子の干渉効果を利用してｐクラッド層に溢れ
出す電子を反射させ、活性層に効率よく電子を閉じ込め
て、等価的に障壁の高さを高くしようとする、いわゆる
多重量子障壁（ＭＱＢ）構造も試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系の６００ｎｍ帯の可視レーザで、ＡｌＧａＩｎＰ混
晶のｐクラッド層にｐ型ドーパントを高濃度にドープし
ようとしても、技術的に難しく、せいぜい１ｘ１０¹⁸ｃ
ｍ^-3程度の濃度が上限である。しかし、この程度のドー
パント濃度では、障壁の高さを等価的に高くする作用に
限界があって、電子のオーバフロー現象を抑制する効果
には乏しかった。また、多重量子障壁は理論的には非常
に大きな効果を奏することが期待されているものの、実
際には設計通りの超薄膜多層構造を形成することが難し
いことなどの製作的な理由により、理論通りの効果が得
られていないのが現状である。即ち、従来技術の範囲で
は、ＡｌＧａＩｎＰ系のレーザ構造に特有の電子のオー
バーフローという問題が十分には解決されていなかっ
た。

【０００６】同様に、１３００ｎｍ帯で発振する赤外レ
ーザについても、電子のオーバーフロー現象による温度
特性の悪化は、次の理由から問題になっている。即ち、
この波長帯のレーザは光加入者系で用いられるため、実
用化のためには、低コストのモジュール化を図ることが
重要であるとの認識から、コスト削減の一つとして、モ
ジュールから温度調整機能を省くことが試みられてい
る。しかし、温度調整機能を省いたときに、６００ｎｍ
帯の可視光レーザと同様に、活性層からｐ型クラッドへ
の電子のオーバーフロー現象が発生し、しきい値電流増
加の原因となっていて、１３００ｎｍ帯のレーザについ
ても、同様に、従来、提案されている方法では電子のオ
ーバーフロー問題を十分には解決することが難しかっ
た。

【０００７】そこで、本発明の目的は、活性層からｐク
ラッド層への電子のオーバーフローを抑制して、温度特
性の良好な半導体レーザを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、活性層か
らｐクラッド層への電子のオーバーフローのメカニズム
を研究した結果、伝導帯Γ点のエネルギーよりも伝導帯
Ｘ点のエネルギーの方が低い間接遷移型の混晶であっ
て、基板の格子定数よりも格子定数を小さくして伸張歪
を導入した半導体層を活性層とｐ−クラッド層との間に
電子のストッパとして機能させることにより、電子のオ
ーバーフローを抑制することを着想し、本発明を完成す
るに到った。

【０００９】以下に、更に詳しく、本発明の基礎になる
現象を説明する。従来、半導体レーザに用いられる混晶
半導体材料の殆どは、図１（ａ）に示すように、伝導帯
Γ点のエネルギーがＸ点のエネルギーよりも低い、いわ
ゆる直接遷移型の混晶であった。また、近年、意図的に
格子定数が基板と異なる半導体材料を層構造に用いるこ
とも盛んになって来ているが、これも主に歪を導入した
量子井戸活性層として利用するもので、歪を導入する量
子井戸構造の活性層は直接遷移型の半導体層であった。
稀に、間接遷移型の半導体層を用いることはあっても、
その半導体層は、図１（ｂ）に示すように、基板に格子
整合しているものであった。

【００１０】このような事情から、歪を導入した間接遷
移型の混晶の伝導帯のΓ点の挙動は調べられているもの
の、歪を導入した混晶の伝導帯のＸ点の特性は知られて
いない。一般に、歪が導入されると、間接遷移型の混晶
の伝導帯のエネルギーが変化する。その変化の大きさ
は、歪の大きさと、変形ポテンシャルの大きさとにより
決定され、伝導帯に対しては静水圧下の変形ポテンシャ
ルが関与する。伝導帯のΓ点のエネルギーは、圧縮歪の
ときに増加し、伸張歪のときには減少する。一般に、圧
縮歪が導入される組成ではバンドギャップが小さく、伸
張歪が導入される組成ではバンドギャップが大きいの
で、歪みを導入した量子井戸構造において、例えば電子
の閉じ込めをよくするために、バンドギャップの大きい
組成を用いても、歪の効果によって伝導帯エネルギーが
低下し、その効果はあまり大きくないことになる。

【００１１】伸張歪の導入された間接遷移型の混晶で
は、上述の静水圧下の変形ポテンシャルの変化はΓ点に
対するものとＸ点に対するものの間で異なり符号が逆に
なるために、歪導入によるエネルギーの変化は相互に逆
方向になり、伸張歪の導入されるようなバンドギャップ
の大きい組成では、図１（ｃ）に示すように、伝導帯の
Γ点は下降し、Ｘ点は上昇することになる。間接遷移型
の混晶は、Ｘ点の方がΓ点よりもエネルギーが低いた
め、このＸ点エネルギーの上昇は、伸張歪間接遷移型半
導層の伝導帯のバンド端不連続ΔＥｃを増大し、バンド
ギャップを大きくして電子の閉じ込め効果を増大させる
ことになり、電子のオーバーフローを抑制するための障
壁層として適している。

【００１２】一方、価電子帯エネルギーは、常に、Γ点
が極大である。価電子帯のエネルギー準位は、歪が導入
されることによって、図１（ｃ）に示すように、重い正
孔に対するエネルギーと軽い正孔に対するエネルギーと
に分裂する。伸張歪が導入されるようなバンドギャップ
の大きい組成の場合、歪による価電子帯エネルギーレベ
ルの変化の方向は、軽い正孔に対するエネルギーが上昇
するために、結果的にバンド端不連続ΔＥｖを減少さ
せ、バンドギャップを低減させる方向である。従って、
上記のような伸張歪を導入した間接遷移型の混晶は、電
子に対するエネルギー障壁にはなるものの、正孔に対し
てほとんど障壁とならない。

【００１３】以上の知見に基づいて、本発明に係る半導
体レーザは、活性層とｐ型クラッド層との間に伸張歪を
有する間接遷移型の混晶半導体層を有することを特徴と
している。好適には、間接遷移型の混晶半導体層の伸張
歪の大きさが３％以下であるように混晶半導体層の組成
を構成する。また、好適な実施態様は、Ｇa Ａs 基板上
のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザであって、基板及び
活性層が、それぞれＧａＡｓ及び（Ａｌ）ＧａＩｎＰで
あって、間接遷移型の混晶半導体層が、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ及びＧ
ａＡｓＰのうちのいずれかである。また、別の好適な実
施態様は、ＩｎＰ基板上に格子整合させたＩｎＰ系の半
導体レーザであって、基板及び活性層が、それぞれＩｎ
Ｐ及びＧａＩｎＡｓ（Ｐ）であって、間接遷移型の混晶
半導体層が、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ及びＡｌ
ＩｎＡｓＰのうちのいずれかである。

【００１４】Ｇa Ａs 基板上の成膜されたＧａＩｎＡｓ
Ｐ混晶、ＡｌＩｎＡｓＰ混晶、ＡｌＧａＡｓＰ混晶及び
ＡｌＧａＩｎＰ混晶について、計算により等歪線及び直
接遷移型と間接遷移型の境界線を求めて、それぞれ、図
２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）及び図５（ａ）に示
した。また、同じくＧa Ａs 基板上の成膜された格子整
合するＧａＩｎＡｓＰ混晶、ＡｌＩｎＡｓＰ混晶、Ａｌ
ＧａＡｓＰ混晶及びＡｌＧａＩｎＰ混晶について、計算
により伝導帯エネルギーのΓ点、Ｘ点のうちエネルギー
のより低い方の等高線を求めて、それぞれ、図２
（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示し
た。図中、斜線表示の範囲は、伸張歪が３％以下の範囲
を示している。ところで、ＧａＡｓ基板に格子整合する
混晶のうち、伝導帯のエネルギーの最も高い組成は（Ａ
ｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐであり、伝導帯のエネ
ルギーは、Ｇa Ａs の価電子帯を基準として１．８５ｅ
Ｖ程度であるのに対して、図２から図５に示すいずれの
混晶においても、伸張歪の導入された間接遷移型の混晶
領域には、伝導帯のエネルギーが１．８５ｅＶより大き
な領域が存在する。よって、この領域の混晶を用いるこ
とにより、従来技術に比べて、電子のオーバーフローを
効果的に抑制することができる。

【００１５】図６（ａ）は、ＩｎＰ基板上に格子整合す
るＡｌＧａＩｎＡｓ混晶について、等歪線、直接遷移型
と間接遷移型の境界線を示した。また、図６（ｂ）は、
ＩｎＰ基板上のＡｌＧａＩｎＡｓ混晶の伝導帯エネルギ
ーのΓ点、Ｘ点のうち、よりエネルギーの低い方を等高
線表示したものである。ところで、ＩｎＰ基板の場合
は、ＩｎＰに格子整合する混晶のうち、伝導帯のエネル
ギーの最も高い組成はＡｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓであり、そ
の伝導帯のエネルギーは、Ｇa Ａs の価電子帯を基準と
して１．６ｅＶ程度であるのに対して、図６に示す示す
混晶においても、伸張歪の導入された間接遷移型の混晶
領域には、伝導帯のエネルギーが１．６ｅＶより大きな
領域が存在する。よって、この領域の混晶を用いること
により、従来技術に比べて、電子のオーバーフローを効
果的に抑制することができる。

【００１６】伸張歪が大きいほど、伝導帯のエネルギー
準位は高くなって、電子のオーバーフロー抑制効果が大
きいが、歪量が大きく、しかも膜厚の厚い層を良好に結
晶成長させることは難しく、歪量を大きくするには、膜
厚を薄する必要がある。一般に、歪に起因する転位が発
生しないようにするためには、膜厚×歪量が３０ｎｍ％
以下程度であることが望ましい。一方、エネルギー障壁
が存在してもその障壁の膜厚が薄いと、電子はトンネリ
ングによって通過してしまうため、トンネリングを抑制
するには膜厚は１０ｎｍ程度以上が必要である。従っ
て、トンネリングを抑制しつつ、電子のオーバーフロー
を抑制するには、伸張歪の量を３％以下にすることが望
ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例１本実施例は、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザに本発明
に係る半導体レーザの構成を適用した実施例であって、
図７は本実施例の半導体レーザの層構造を示す基板断面
図、図８（ａ）は実施例１の半導体レーザの活性層付近
の伝導帯エネルギー模式図、及び図８（ｂ）は図８
（ａ）に対応する従来構造の半導体レーザの活性層付近
の伝導帯エネルギー模式図である。本実施例の半導体レ
ーザ１０は、図７に示すように、ＧａＡｓ基板１２上に
作製したＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザであって、活
性層１８とｐ型クラッド層２２との間に伸張歪の大きさ
が２％の電子ストッパ層２０を有する。

【００１８】本半導体レーザ１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板
１２上に、順次、エピタキシャル成長したｎ−ＧａＡｓ
バッファ層１４、ｎ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐ下部クラッド層１６、真性のＧａＩｎＰ活性層１
８、伸張歪２％で厚さ１０ｎｍのＡｌ_0.81Ｉｎ_0.19Ｐ伸
張歪電子ストッパ層２０、ｐ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.
₅Ｉｎ_0.5Ｐ第１上部クラッド層２２、及びｐ−ＧａＩ
ｎＰエッチングストップ層２４を備えている。その上に
メサ構造のｐ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0. ₅Ｐの
第２上部クラッド層２６、及びｐ−ＧａＩｎＰの中間層
２８を有し、メサ構造の両側にはｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層３０が形成されている。更に、全面に成膜されたｐ−
ＧａＡｓコンタクト層３２を介して上部電極３４、及び
基板１２の下側に下部電極３６を電極として有する。

【００１９】以下に、本半導体レーザ１０の作製方法を
説明する。本半導体レーザ１０の作製方法は、活性層１
８上に電子ストッパ層２０を成膜することを除いて、従
来の半導体レーザの作製方法と同様である。先ず、ｎ型
ＧａＡｓ基板１２上に、順次、バッファ層１４、下部ク
ラッド層１６、活性層１８、伸張歪電子ストッパ層２
０、第１上部クラッド層２２、エッチングストップ層２
４、第２上部クラッド層２６、及び中間層２８をＭＯＣ
ＶＤ法によりエピタキシャル成長する。次いで、中間層
２８上にＳｉＮなどの絶縁膜を堆積し、フォトリソグラ
フィ及び化学エッチングにより第２上部クラッド層２６
及び中間層２８をエッチングストップ層２４までエッチ
ングしてメサ構造を形成する。絶縁膜を残したまま、２
回目のＭＯＣＶＤ成長により電流阻止層３０を成膜し
て、メサ構造を埋め込む。次いで、絶縁膜を除去し、３
回目のＭＯＣＶＤ成長によりコンタクト層３２を全面に
成長する。更に、コンタクト層３０上に上部電極３４、
基板１２の下側に下部電極３６を作製して、図７に示す
ような半導体レーザ１０を完成する。

【００２０】実施例１の半導体レーザ１０を評価するた
めに測定したところ、閾値電流は４０ｍＡ、発振波長は
６５２ｎｍであった。また、閾値電流の温度依存性を評
価するために、特性温度Ｔ0を測定したところ、Ｔ0は約
１２０Ｋとなった。活性層付近のポテンシャルは、図８
（ａ）に示す通りである。

【００２１】比較のために、活性層と第１上部クラッド
層との間に電子ストッパ層が形成されていないことを除
いて、実施例１の半導体レーザ１０と同じ構成を有する
従来構造の半導体レーザを比較例として作製した。比較
例の第１上部クラッド層は、実施例１の半導体レーザ１
０の電子ストッパ層２０と第１上部クラッド層２２の膜
厚の和に等しい膜厚を有する。比較例の半導体レーザの
特性を測定したところ、閾値電流は４５ｍＡ、発振波長
は６５２ｎｍであった。また、閾値電流の温度依存性を
評価するために、特性温度Ｔ0を測定したところ、Ｔ0は
約６０Ｋとなった。活性層付近のポテンシャルは、図８
（ｂ）に示す通りである。

【００２２】実施例２〜４実施例２〜４は、本発明に係る半導体レーザの別の実施
例であって、電子ストッパ層として、それぞれ、膜厚が
１０ｎｍで伸張歪２％のｐ−（Ａｌ_0.15Ｇａ_0. ₈₅）_0.8
Ｉｎ_0.2Ｐ層、伸張歪の２．５％のｐ−ＧａＡｓ_0.25Ｐ
_0.75層、及び伸張歪２％のＧａ_0.8Ｉｎ_0.2Ｐ層を用いた
ことを除いて、実施例１と同じ構成の半導体レーザを実
施例２、３及び４として実施例１と同様にして作製し
た。実施例２〜４の半導体レーザを実施例１と同様にレ
ーザ特性を測定したところ、閾値電流はいずれも４０ｍ
Ａであり、特性温度Ｔ₀はいずれも１２０Ｋから１３０
Ｋであった。また、実施例２〜４の活性層付近のエネル
ギー構造は、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す通り
であった。

【００２３】比較例との対比から明らかなように、実施
例１〜４の半導体レーザは、伸張歪を有する間接遷移型
半導体層を電子ストッパ層として用いることによりｐク
ラッド層への電子のオーバーフローが抑制され、特性温
度Ｔ0が比較例より著しく高く、レーザの温度特性が大
幅に改善されていることが判る。また、閾値電流値も比
較例より低い。

【００２４】実施例５実施例５は、ＩｎＰ系の半導体レーザに本発明に係る半
導体レーザの構成を適用した実施例であって、図１０は
本実施例の半導体レーザの層構造を示す断面図である。
本実施例の半導体レーザ４０は、図１０に示すように、
ＩｎＰ基板４２上に作製したＩｎＰ系の半導体レーザで
あって、活性層４８とｐ型クラッド層５４との間に伸張
歪の大きさが２％の電子ストッパ層５２を有する。本実
施例の半導体レーザ４０は、図１０に示すように、ｎ型
ＩｎＰ基板４２と、基板４２上に、順次、エピタキシャ
ル成長した、ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層４４、ＧａＩｎ
ＡｓＰ−ＳＣＨ層４６、ＧａＩｎＡｓＰ活性層４８、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ−ＳＣＨ層５０、膜厚１０ｎｍで伸張歪２
％のＡｌ_0.8Ｉｎ_0.2Ａｓ電子ストッパ層５２を有し、下
部クラッド層４４の上部、ＳＣＨ層４６、活性層４８、
ＳＣＨ層５０及び電子ストッパ層５２はメサ構造として
形成されている。メサ構造の上及び両側には、ｐ−Ｉｎ
Ｐ上部クラッド層５４を有し、更にｎ−ＩｎＰ電流阻止
層５６が上部クラッド層５４内をメサ構造に向かって進
入している。上部クラッド層５４上には、ｐ−ＩｎＧａ
Ａｓからなるコンタクト層５８を介して全面に上部電極
６０及び基板４２の下側に下部電極６２が電極として形
成されている。

【００２５】以下に、本半導体レーザ４０の作製方法を
説明する。本半導体レーザ４０の作製方法は、活性層４
８上にＳＣＨ層５０を介して電子ストッパ層５２を成膜
することを除いて、従来の半導体レーザの作製方法と同
様である。ｎ型ＩｎＰ基板４２上に、順次、下部クラッ
ド層４４、ＳＣＨ層４６、活性層４８、ＳＣＨ層５０及
び電子ストッパ層５２をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシ
ャル成長させる。次いで、電子ストッパ層５２上にＳｉ
Ｎなどの絶縁膜を堆積し、フォトリソグラフィ及び化学
エッチングにより下部クラッド層４４の上部まで一部領
域を除いて除去し、メサ構造を形成する。続いて、絶縁
膜を残したまま２回目のＭＯＣＶＤ成長により上部クラ
ッド層５４及び電流阻止層５６を成膜する。絶縁膜を除
去し、３回目のＭＯＣＶＤ成長により全面に更に上部ク
ラッド層５４を成長し、続いてコンタクト層５８を成長
させる。次に、上部電極６０及び下部電極６２を作製し
て、半導体レーザ４０を完成する。

【００２６】実施例５の半導体レーザ４０を評価するた
めに、半導体レーザ４０の特性を測定したところ、閾値
電流は１５ｍＡ、発振波長は１３１０ｎｍであった。ま
た、閾値電流の温度依存性を評価するために、特性温度
Ｔ0を求めたところ、Ｔ0は約１８０Ｋとなった。比較の
ために、活性層と上部クラッド層との間に電子ストッパ
層が形成されていないことを除いて、実施例５の半導体
レーザ４０と同じ構成を有する従来構造の半導体レーザ
を比較例として作製し、比較例の半導体レーザの特性を
測定したところ、閾値電流は１５ｍＡ、特性温度Ｔ0は
約８０Ｋとなった。比較例との対比から明らかなよう
に、実施例５の半導体レーザは、伸張歪を有する間接遷
移型半導体層を電子ストッパ層として用いることにより
ｐクラッド層への電子のオーバーフローが抑制され、特
性温度Ｔ0が比較例より著しく高く、レーザの温度特性
が大幅に改善されていることが判る。

【００２７】上記の実施例では、バルク構造の活性層と
して構成したが、活性層を量子井戸構造としても同様の
効果を奏すること言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】本発明の構成によれば、活性層とｐ側ク
ラッド層との間に伸張歪を有する間接遷移型の混晶半導
体層を電子ストッパとして介在させることにより、活性
層からｐクラッド層への電子のオーバーフローを抑制
し、温度特性の良好な半導体レーザ素子を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、
伸張歪を導入した間接遷移型混晶のエネルギーレベルを
説明するための模式図である。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＧａＡｓ
に格子整合するＧａＩｎＡｓＰ混晶の等歪線、直接遷移
型・間接遷移型の境界線、及び、伝導帯のΓ点・Ｘ点の
うち低い方のエネルギーの等高線を表示し、かつ斜線領
域は、間接遷移で伸張歪３％以下の領域を示す。

【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＧａＡｓ
に格子整合するＡｌＩｎＡｓＰ混晶の等歪線、直接遷移
型・間接遷移型の境界線、及び、伝導帯のΓ点・Ｘ点の
うち低い方のエネルギーの等高線を表示し、かつ斜線領
域は、間接遷移で伸張歪３％以下の領域を示す。

【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＧａＡｓ
に格子整合するＡｌＧａＡｓＰ混晶の等歪線、直接遷移
型・間接遷移型の境界線、及び、伝導帯のΓ点・Ｘ点の
うち低い方のエネルギーの等高線を表示し、かつ斜線領
域は、間接遷移で伸張歪３％以下の領域を示す。

【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＧａＡｓ
に格子整合するＡｌＧａＩｎＰ混晶の等歪線、直接遷移
型・間接遷移型の境界線、及び、伝導帯のΓ点・Ｘ点の
うち低い方のエネルギーの等高線を表示し、かつ斜線領
域は、間接遷移で伸張歪３％以下の領域を示す。

【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＩｎＰに
格子整合するＡｌＧａＩｎＡｓ混晶の等歪線、直接遷移
型・間接遷移型の境界線、及び、伝導帯のΓ点・Ｘ点の
うち低い方のエネルギーの等高線を表示し、かつ斜線領
域は、間接遷移で伸張歪３％以下の領域を示す。

【図７】ＧａＡｓ基板上に作製したＡｌＧａＩｎＰ系６
００ｎｍ帯半導体レーザの実施例１の断面図である。

【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例１
の半導体レーザと従来構造の素子の活性層付近の伝導帯
エネルギー模式図である。

【図９】図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施例２〜
４の半導体レーザの活性層付近の伝導帯エネルギーの模
式図である。

【図１０】ＩｎＰ基板上に作製したＩｎＰ系１３００ｎ
ｍ帯半導体レーザの断面図である。

【符号の説明】

１０実施例１の半導体レーザ１２ｎ型ＧａＡｓ基板１４ｎ−ＧａＡｓバッファ層１６ｎ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部ク
ラッド層１８真性ＧａＩｎＰ活性層２０伸張歪２％Ａｌ_0.81Ｉｎ_0.19Ｐ電子ストッパ層２２ｐ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第１上
部クラッド層２４ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストップ層２６ｐ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第２上
部クラッド層２８ｐ−ＧａＩｎＰ中間層３０ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層３２ｐ−ＧａＡｓコンタクト層３４上部電極３６下部電極４０実施例５の半導体レーザ４２ｎ型ＩｎＰ基板４４ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層４６ＧａＩｎＡｓＰ−ＳＣＨ層４８ＧａＩｎＡｓＰ活性層５０ＧａＩｎＡｓＰ−ＳＣＨ層５２伸張歪２％Ａｌ_0.8Ｉｎ_0.2Ａｓ電子ストッパ層５４ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層５６ｎ−ＩｎＰ電流阻止層５８ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６０上部電極６２下部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層とｐ側クラッド層との間に伸張歪
を有する間接遷移型の混晶半導体層を有することを特徴
とする半導体レーザ。
【請求項２】間接遷移型の混晶半導体層の伸張歪の大
きさが３％以下であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体レーザ。
【請求項３】基板及び活性層が、それぞれＧａＡｓ及
び（Ａｌ）ＧａＩｎＰであって、間接遷移型の混晶半導
体層が、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩ
ｎＰ、ＧａＩｎＰ及びＧａＡｓＰのうちのいずれかであ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レー
ザ。
【請求項４】基板及び活性層が、それぞれＩｎＰ及び
ＧａＩｎＡｓ（Ｐ）であって、間接遷移型の混晶半導体
層が、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ及びＡｌＩｎＡ
ｓＰのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１
又は２に記載の半導体レーザ。