JPS60154587A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野の説明〕 本発明れ寿命の長いｋｌＧ（ＪｔＢレーザに関するもの
である。

〔従来技術の説明〕

従来使用されてきたＮ！Ｉ；ａＡ６レーザの多くは、ｐ
型クラッド層不純物に４あるいは４を用いたものである
。これは、Ｇ＃と比較してＭ混晶比の大きな）ＪＧ５Ａ
ｓクラッド層に対してもキャリア密度を高くでき、素子
の電気抵抗を小さくできる利点があるためである。とこ
ろが、これらの不純物は結晶成長時の高温プロセスを経
る間に活性層−や餡型クラッド層などの周囲の層へ容易
に拡散し、素子特性と寿命を損なう原因、になっていた
０例えば、拡散した殉あるいは４によって外型クラッド
層の一部がｐ臘に変換され、ＰＮ接合が活性層から離れ
た位置に形成される場合がある。このような素子では、
活性層へのキャリア注入効率が悪いため閾値電流値が高
く、効率も低い、ｓ型クラッド層のキャリア密度を高め
てこれを防止すると、ｎ型クラッド層へドープした多量
の％屋不純物が原因牛なってｎ型クラッド層表面にテラ
スが生じ、この上に形成される活性層の厚さが不均一に
なったり、結晶性が損われるといった新たな問題が生じ
る。

また、いずれの場合においても、ｐ凰不純物原子−□の
移動に伴なって活性層中に空孔や格子間原子が形成され
ることは避けられず、これらの結晶欠陥が素子劣化原因
になって寿命は短かかったのである。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の目的性上記従来の欠点を改善し、長寿命なＡ７
！ＧａＡｓレーザを提供することにある。

〔発明の詳細な説明〕

本発明はＡｌｚＧａｌ−ｚＡｓ活性層（０＜ｚ＜１＞と
、第１のｐ型Ｍρａ１−υＡｓクラッド層との間に、禁
制帯幅が両層の中間の大きさで不純物Ｋ　Ｇ、を用いた
ｐｍＭＧ（ＩＡ８第２クラッド層（、＜ｇ＜ｖ）を設け
たことを特徴とするＭ痴ａｌ−ａｓレーザである。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の概略図を示す。

第１図において、ル型Ｇ、Ａ、基板１上にｎ型楠＾ト。

んクラッド層２、ｐ屋あるいはｎ型１’ＪＪａｔ−込８
活性層３、’Ｉ）　ｍＡＡｔｚｃ（Ｌｌ−ｇＡＢ第２ク
ラッド層４、ｐ型Ｍραｌ−τＡ８第１クラッド層５、
ｎ　％　Ｇ必８キャップ層６を順次成長した後、４のス
トライプ状選択拡散（領域７）によって電流狭窄構造を
形成し、その表面にｐ側電極８、裏面にｎ側電極９を設
けてプレーナストライプ型レーザとしたものである。

各Ａ７！ＧａＡｓ層のＭ混晶比はｙ、ｖ＞ｚ＞πの関係
にある。

ｐ型筒２クラッド層４の不純物にはＧ、を、ｐ型第１ク
ラッド層５の不純物には鞠あるいは４を用いる。Ｇ＃は
均や４に比較して拡散係数が著しく小さいという性質が
あり、結晶成長時の７５０〜８００℃の高温プロセス中
であっても拡散しない。このだめ活性層３に接する第２
クラッド層４のｐ型不純物にＧ、を用いることにより、
ＰＮ接合の移動、活性層の結晶性の劣化を防止でき、長
寿命を実現できる。一方Ｇ、を）ＪＧａＡｓ層にドープ
して実現できるキャリア密度は、杓やムを用いた場合に
比較して小さく、しかもＭ混晶比が大きい程その値が低
くなる性質があるものの、第２クラッド層４のＭ混晶比
２を低く抑え、かつ層厚を薄くするとともに、第１クラ
ッド層５の不純物には殉あるいは７／ｎｔ用いてキャリ
ア密度を充分高くすれば、素子の電気抵抗を実用的に充
分小さな値にすることができる。

たとえば、光情報処理用光源として最も広く用いられて
いる発振波長が０．７８μｍの編込、レーザの場合には
Ｍ混晶比（Ｑ＜ｚ＜１）、層厚、電気抵抗は以下のよう
になる。活性層３０Ｍ混晶比２は０．１５となる。注入
キャリアを活性層にとじ込めるのに充分なヘテ四障壁を
設けるにはクラッド層のＭ混晶比を活性層より０．３以
上大きくする必要があるとされていることから、ｐ型温
１クラッド層５０Ｍ混晶比嘗を０．４５とする。このと
き、不純物Ｋｈ！ｉｇを用いると４　ＸＩＯ”ａｍ−”
のキャリア密度が実現でき、比抵抗は約２Ｘ１０”Ω・
鑞と小さい。一方、ｐ型筒２クラッド層４のキャリア・
密度は、Ｍ混晶比２が０．４５では１　ｘ１ｏ１７以下
と低く制限されてしまうのに対し、２を０．３５にする
と、２〜３Ｘ１０１″ｃＩＬ−”が実現できる。

このときの比抵抗は約０．２Ω・儂である。第１クラッ
ド層の厚さは１．５踊と厚く、第２クラッド層５は０．
５μｍと薄くする。素子の電気抵抗はキャリアの移動度
の小さいｐ型ＡｉＧ（Ａ８層の抵抗の大きさで決まって
しまうから、上述の層厚、比抵抗から共振器長３００紬
、電流侠客ストライプ７の幅が１２μ常のレーザ素子の
電気抵抗を見積もると約０．４９と実用的に充分な小さ
な値を得ることができる。第１クラッド層５中の梅は従
来の素子と同様に結晶成長時の高温プロセス中に拡散す
るが、その距離ハ０．２〜０．３４！である。厚さが０
．５μｍの第２クラッド層４が活性層３と第１クラッド
層５とを隔てているため、殉原子は活性層４に達せず、
、活り層４の結晶性を損うことはない。一方ｎ型クラッ
ド層は、峰の拡散によって導電型が反転することがない
から、テラスを生じるなどの問題が起こらない一値、た
とえば５　ＸＩＯ”ａｍ−３のキャリア密度に設定する
ことができる。Ｍ混晶比Ｖけ０．４５とする。このとき
比抵抗はｌＸｌ０”−”Ω・儂と小さく、素子抵抗への
寄与は無視できる。

第２図は本発明第２の実施例の平凸導波路ｍＭＧ必８レ
ーザの概略図である。この実施例は活性層３とｎ型クラ
ッド層２との間に断面を平凸型の形状とした縞＾１−ｖ
Ａｓ導波路層１０　（ｇ＜区ｙ）を設けることＫよって
安定な基本横モード発振を可能にしたＭ−〜レーザであ
る。平凸型の導波路層ｌＯを形成するためＩＣあらかじ
め溝を形成したｎ型Ｇ、ｚＡ８基板１１を用い、その上
に溝部に窪みを残してｎ型クラッド層２を形成する。他
の点は第１の実施例と同様の方決で作成する。同一構成
部分には同一番号を付して説明を省略する。不純物にＧ
εを用いた第２クラッド層の効果によって、電気抵抗な
どの素子特性を損うことなく横モード制御された長寿命
なＭ−〜レーザを実現することができる。

第３図は、本発明第３の実施例の埋め込み型ＭＧ緯、レ
ーザの概略図である。この実施例では第１の実施例と同
様の方法で１〔ｉ８基板１上にエピタキシャル成長した
Ｉ’ＪＧａＡ−ａ多層薄膜２〜７を、ｎ型ＧａＡ、基板
に達する深さに選択的にエツチングした後、ｐ　ｍ、Ａ
Ａｌ１８Ｇｃｔ−ａＡ第１埋込み層２１１ｓ型ＡＪｔＧ
、ｌ−４Ａａ第２埋込み層２２を成長してメサ部を埋め
込み、さらにメサ部へ４を拡散し、絶縁用Ｓｉｎ、膜２
３、表裏にｐ側およびｎ側電極８，９を形成して作成す
る。この実施例によれば閾値電流値が低く、効率が高い
素子特性を維持しつつ不純物ＫＧ、を用いた第２クラッ
ド層４の効果によって寿命の長い埋め込み型Ｍ！ＧａＡ
、レーザを実現できる。

〔発明の詳細な説明〕

以上のように本発明によるときＫは素子の電気抵抗を実
用上充分に小さな値に維持しつつ、従来の素子に与られ
たＰＮ接合の移動、活性層の結晶劣化を阻止して寿命の
長い）ＪＧａＡｓレーザ素子を得ることかできる効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のプレーナストライブ型
膿赫８レーザの積層構造を示す図、第２図は本発明の第
２の実施例の平凸導波路型ＡｌｌＧａＡｓレーザの積層
構造を示す図、第３図は本発明の第３の実施例の埋め込
み型Ａ□ａＡｓレーザの積層構造を示す図である。 １・・・ｎ型Ｇ、Ａ、基板、２・・・ｎ型１’−１ｆ；
ａｘ−ｙｋｇクラッド層、３・・・ｐ型あるいはｎ型Ｍ
痴αｌ−髪８活性層、４・・・ｐ　ｆｊｌ　ＩＪ痴αｌ
−祷８第２クラッド層、５・・・ｐ型ＡＪ。 ＧＣＬｚ−１Ａｇ第１クラッド層、６−　ｎ型ＧａＡ３
キャップ層、７・・・ｐ型不純物拡散領域、ｌＯ・・・
ｎ型Ａ４ｃＱ。、−ウん平凸型光導波層、１１・・・溝
付ｎ型Ｇ訪８基板、２１・・・ｐ型Ａ１１ｓＧａ＊−ａ
Ａｓ第１ｊＭめ込み層、２２・＝ｓ型ＡｌｔＧａｘ−ｔ
　ｌん第２埋め込み層、２３・・・ＳｊＯ，薄膜第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＡＪ＋ρａ１−ＩＡ垢性柱層０＜Ｚ＜１）と第１
   の’Ｉ）ｆＪｉＭｖＧＧＩ−嘗Ａ８クラッド層との間Ｋ
   、禁制帯幅が両層の中間の大きさで不純物ＫＧ、を用い
   たｐ型Ｍ＾ｌ−＾第２クラッド層（ｇ＜ｇ＜ｗ）を設け
   たことを特徴とするＡＪＧ−８半導体レーザ素子、　−