JPS6077485A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6077485A JPS6077485A JP18642483A JP18642483A JPS6077485A JP S6077485 A JPS6077485 A JP S6077485A JP 18642483 A JP18642483 A JP 18642483A JP 18642483 A JP18642483 A JP 18642483A JP S6077485 A JPS6077485 A JP S6077485A
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- blocking layer
- impurity
- current
- laser device
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
- H01S5/3068—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure deep levels
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術〕
この発明は半導体レーザ装置に係り、特に内部電流狭窄
形半導体レーザ装置の電流阻止層の電流阻止効果を向上
させる改良に関１°るものである。
形半導体レーザ装置の電流阻止層の電流阻止効果を向上
させる改良に関１°るものである。
半導体レーザ装置において、安定した横モードで、かつ
低しきい値で発振するためには活性層に何らかの屈折率
ガイド機構を有するとともに、充分に狭い、例えは５μ
ｍ程度以下の幅のストライプ状領域に電流が集中して流
れるようなＩＤＪらかの電流狭窄構造が必要である。こ
のような電流狭窄構造として、結晶外部から亜鉛（Ｚｎ
）等を拡散することによって電流を集中させる方法と、
結晶内部に電流阻止層を内蔵し、その阻止層にストライ
プ状開口部を設けることによって電流を集中させる方法
との２つの方法がある。
低しきい値で発振するためには活性層に何らかの屈折率
ガイド機構を有するとともに、充分に狭い、例えは５μ
ｍ程度以下の幅のストライプ状領域に電流が集中して流
れるようなＩＤＪらかの電流狭窄構造が必要である。こ
のような電流狭窄構造として、結晶外部から亜鉛（Ｚｎ
）等を拡散することによって電流を集中させる方法と、
結晶内部に電流阻止層を内蔵し、その阻止層にストライ
プ状開口部を設けることによって電流を集中させる方法
との２つの方法がある。
第１図はこの後者の方法による電流狭窄構造を内蔵した
、いわゆる内部ストライプ形の従来の半導体レーザ装置
の構造を示す斜視図である。図１において、（１）はシ
リコン（Ｓｌ）などをドーピング゛した第１導電形であ
るｎ形のガリウム・ヒ素（ＧａＡｓＡＺｘＧ ａ Ｈ−
ｘＡ ８ ）クラッド層、（４）はｎ形ＡｔｙＧａ 、
−ｙｐ、ｔｓ活性層、 −−−（５１Ｇまｐ）杉Ａｔｘ
Ｇａ ＡｓクラッドｈＩ７、（６）はｐ形ＧａＡｅコン
タクト（１−× 電極取付用） Ｉｉ’ｉ １（７１ｋｉ ｐ側電極、（
８１はｎ側電極、（９）はｐ形電流阻止層（２）に設け
られた狭しＡストライプ状の開口部である。そして、ｎ
形りラツ）’ ＷＪ（３１はこの開口部（５月を介して
基板ｉｌｌに接してしする。
、いわゆる内部ストライプ形の従来の半導体レーザ装置
の構造を示す斜視図である。図１において、（１）はシ
リコン（Ｓｌ）などをドーピング゛した第１導電形であ
るｎ形のガリウム・ヒ素（ＧａＡｓＡＺｘＧ ａ Ｈ−
ｘＡ ８ ）クラッド層、（４）はｎ形ＡｔｙＧａ 、
−ｙｐ、ｔｓ活性層、 −−−（５１Ｇまｐ）杉Ａｔｘ
Ｇａ ＡｓクラッドｈＩ７、（６）はｐ形ＧａＡｅコン
タクト（１−× 電極取付用） Ｉｉ’ｉ １（７１ｋｉ ｐ側電極、（
８１はｎ側電極、（９）はｐ形電流阻止層（２）に設け
られた狭しＡストライプ状の開口部である。そして、ｎ
形りラツ）’ ＷＪ（３１はこの開口部（５月を介して
基板ｉｌｌに接してしする。
この構造において、ｐ側電極（７）に正、ｎ側電極−（
８）に負となるような極性の電圧を印加すると、上記開
口部（９）以外の領域ではｐ形電流阻止層（２）とｎ形
りラッド層（３）との間のｐｎ接合か逆バイアスとなる
ので電流は流れず、電ｖ１ｊはＤｉｌ ＩＪ部（９）の
みに集中して流れる。従って、電子及び止孔はこの部分
に対応する活性層（４）の部分に注入され、両者の再結
合によってストライプ状の開口部（９）の近傍の活性層
（４）の部分で再結合発光か生じる。そして、注入レベ
ルを十分増加させれｒｉ ｇ ｕ７放出か始１す、やが
てレーザ発掘に至るはずである。
８）に負となるような極性の電圧を印加すると、上記開
口部（９）以外の領域ではｐ形電流阻止層（２）とｎ形
りラッド層（３）との間のｐｎ接合か逆バイアスとなる
ので電流は流れず、電ｖ１ｊはＤｉｌ ＩＪ部（９）の
みに集中して流れる。従って、電子及び止孔はこの部分
に対応する活性層（４）の部分に注入され、両者の再結
合によってストライプ状の開口部（９）の近傍の活性層
（４）の部分で再結合発光か生じる。そして、注入レベ
ルを十分増加させれｒｉ ｇ ｕ７放出か始１す、やが
てレーザ発掘に至るはずである。
ところか、このようなｐ形ＬＪａＡｓ電流阻止層（２）
を用いた構造では、そのｐ形＋］ａＡθ電流阻止＃ （
２１のエネルギーギャップよりも活性、ＫＹ’ｔ ＋４
１のエネルギーギャップより小さいので、活性層（４）
で発生した光によって、電流阻止Ｂ’ｌ１２）中に電子
・正孔対が発生ずる。第１図では電子を黒丸、正札を白
丸で示す。そして、少数キャリアである電子が拡散によ
ってｎ形りラッド層（３）および基板ｆ１）へ移動して
しまって、多数キャリアである正孔かこの電流１壜止層
（２）に蓄積する。その結果、電流阻止ｆｆｆ＋２＋の
ポテンシャル障壁が低下し、十分な電流阻止効果が得ら
れなくなり、電流がストライプ状開口部（９）の外側で
も電流が流れる、いわゆるターンオン現象が起こる。こ
のように電流の漏れが生じるので余程厚い電流阻止層１
２）を用いない限り、低いしきい値で安定に発振する半
導体レーザ装置を得ることは困難であった。
を用いた構造では、そのｐ形＋］ａＡθ電流阻止＃ （
２１のエネルギーギャップよりも活性、ＫＹ’ｔ ＋４
１のエネルギーギャップより小さいので、活性層（４）
で発生した光によって、電流阻止Ｂ’ｌ１２）中に電子
・正孔対が発生ずる。第１図では電子を黒丸、正札を白
丸で示す。そして、少数キャリアである電子が拡散によ
ってｎ形りラッド層（３）および基板ｆ１）へ移動して
しまって、多数キャリアである正孔かこの電流１壜止層
（２）に蓄積する。その結果、電流阻止ｆｆｆ＋２＋の
ポテンシャル障壁が低下し、十分な電流阻止効果が得ら
れなくなり、電流がストライプ状開口部（９）の外側で
も電流が流れる、いわゆるターンオン現象が起こる。こ
のように電流の漏れが生じるので余程厚い電流阻止層１
２）を用いない限り、低いしきい値で安定に発振する半
導体レーザ装置を得ることは困難であった。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、電
流阻止層中に、深い不純物準位をもつ不純物をドーピン
グし、少数キャリアの寿命を短くし、拡散長を短くする
ことによって十分な電流阻止能力をもたぜ、低いしきい
値で安定に発振する半導体レーザ装置を提供するもので
ある。
流阻止層中に、深い不純物準位をもつ不純物をドーピン
グし、少数キャリアの寿命を短くし、拡散長を短くする
ことによって十分な電流阻止能力をもたぜ、低いしきい
値で安定に発振する半導体レーザ装置を提供するもので
ある。
第２図はこの発明の一実施例の構造を示す斜視図で、図
において、（２ａ）は深い不純物準位をもつ不純物を所
定嬢度ドーピングして少数キャリアの寿命を短くしたｐ
形ＧａＡｓ電流阻止層で、その他の構造は第１図の従来
例と全く同じである。
において、（２ａ）は深い不純物準位をもつ不純物を所
定嬢度ドーピングして少数キャリアの寿命を短くしたｐ
形ＧａＡｓ電流阻止層で、その他の構造は第１図の従来
例と全く同じである。
第３図は第２図における、開口部（９）の設けられてい
ない、Ｘ−Ｙ線に沿う部分における、活性層（４）に順
方向バイアスされるように電圧を印加された場合のエネ
ルギーバンド図で、符号ｉ１１〜（６）は第エネルギー
ハント端、Ｅ、はフェルミし′ベルヲ表わす〇 一般に、クロム（ｃ、） 、コバルト（Ｃｏ）ｌ鉄（Ｆ
。
ない、Ｘ−Ｙ線に沿う部分における、活性層（４）に順
方向バイアスされるように電圧を印加された場合のエネ
ルギーバンド図で、符号ｉ１１〜（６）は第エネルギー
ハント端、Ｅ、はフェルミし′ベルヲ表わす〇 一般に、クロム（ｃ、） 、コバルト（Ｃｏ）ｌ鉄（Ｆ
。
）、ニッケル（Ｎ１）等の金属類はＧａＡｓ ｌ ”ｘ
ＧａＩ−”八日などの結晶のエネルギーキャップＥ 中
で深い不純物レベルを形成することはよく知られている
。例えば、１１形不純物としてよく知られているテルル
（Ｔ、）が伝導帯から０．００３ｅＶ下の非常に浅いレ
ベルに不純物準位をもつのに対して、Ｃ，。
ＧａＩ−”八日などの結晶のエネルギーキャップＥ 中
で深い不純物レベルを形成することはよく知られている
。例えば、１１形不純物としてよく知られているテルル
（Ｔ、）が伝導帯から０．００３ｅＶ下の非常に浅いレ
ベルに不純物準位をもつのに対して、Ｃ，。
は価電子帯からＯ，’７０ｅＶ上すなわち、Ｇａｌ＋の
バンドギャップ約１．４．ｅＶのほぼ中火の深いレベル
に不純物準位をもつ。このような深い不純物準位上。
バンドギャップ約１．４．ｅＶのほぼ中火の深いレベル
に不純物準位をもつ。このような深い不純物準位上。
を介して電子と正孔とは速い速成で再結合する。
すなわち、第３図の電流阻止Ｉｔｆｊ（２ａ）に対応す
る部分における矢印で示されるように、電子（黒丸で示
す）は一度深い不純物準位Ｅ、Ｈに捕獲され、その１■
子と正札（白丸で示す）とは再結合するので、直接、伝
導帯の電子が価電子帯の正孔と再結合するよりも非常に
短ＩＩ′１間で再結合する。従って深い不純物準位をも
つ不純物をドーピングすることによって、少数キャリア
の寿命、すなわち、この実施例では電子の寿命を非常に
知〈することができる。そして、電子の寿命τ。を小さ
くずれは、拡ｉｔ 長”ｎ −ｒ （但し１）ｎは電子
の拡散定数）も小さくできる。
る部分における矢印で示されるように、電子（黒丸で示
す）は一度深い不純物準位Ｅ、Ｈに捕獲され、その１■
子と正札（白丸で示す）とは再結合するので、直接、伝
導帯の電子が価電子帯の正孔と再結合するよりも非常に
短ＩＩ′１間で再結合する。従って深い不純物準位をも
つ不純物をドーピングすることによって、少数キャリア
の寿命、すなわち、この実施例では電子の寿命を非常に
知〈することができる。そして、電子の寿命τ。を小さ
くずれは、拡ｉｔ 長”ｎ −ｒ （但し１）ｎは電子
の拡散定数）も小さくできる。
従って、この実施例においではｎ形ｈｔｙＧａ１−ｙＡ
ｓ活性層（３）で発生した光がｐ形ＧａＡ３ ｉＬ電流
阻止層２）に到達して１トゴー正孔対を発生しても、電
流阻止層（２）中での２インタイムτ。が非常に小さい
ので、短時間でＩ＋＋結合し、−泥阻止層（２）の厚さ
を電子の拡散長ＪＪｎよりも厚くしておけは、拡散によ
って電子か１ｌｌｔｌ側の半専体Ｊ曽に移動することは
ない。
ｓ活性層（３）で発生した光がｐ形ＧａＡ３ ｉＬ電流
阻止層２）に到達して１トゴー正孔対を発生しても、電
流阻止層（２）中での２インタイムτ。が非常に小さい
ので、短時間でＩ＋＋結合し、−泥阻止層（２）の厚さ
を電子の拡散長ＪＪｎよりも厚くしておけは、拡散によ
って電子か１ｌｌｔｌ側の半専体Ｊ曽に移動することは
ない。
従って、正孔が電流阻止層（２）に１柏し、ボテンシャ
ル障壁が低下してターンオン現象が起こり、電流狭窄効
果が低下するという従来の問題点は克服できる。
ル障壁が低下してターンオン現象が起こり、電流狭窄効
果が低下するという従来の問題点は克服できる。
なお、ｐ形ＧａＡｓ電流阻止層（２１に添加するＣ１の
ドービン・グ量は通常の液相成長法を用いた場合、ｌＸ
ｌ０ ／ａｍ 程度の濃度までは比較的容易に実現でき
る。また、電流阻止層（２）のキャリア濃度にもよるが
Ｃｒの濃度としてｌ×１０１４／Ｃｍ３〜１ｘ１０１７
／Ｃｍ３を用いることができる。
ドービン・グ量は通常の液相成長法を用いた場合、ｌＸ
ｌ０ ／ａｍ 程度の濃度までは比較的容易に実現でき
る。また、電流阻止層（２）のキャリア濃度にもよるが
Ｃｒの濃度としてｌ×１０１４／Ｃｍ３〜１ｘ１０１７
／Ｃｍ３を用いることができる。
上記実施例では第１導電形としてｎ形、第２導電形とし
てｐ形のものについて説明したが、ｐ形を第１導電形と
し、ｎ形を第２導電形とする０すなわち上記実施例のｐ
形とｎ形とを入れ換えた構造の半導体レーザ装置にもこ
の発明は適用できる。
てｐ形のものについて説明したが、ｐ形を第１導電形と
し、ｎ形を第２導電形とする０すなわち上記実施例のｐ
形とｎ形とを入れ換えた構造の半導体レーザ装置にもこ
の発明は適用できる。
なお、ＧａＡｓ−Ａ４ＧａＡｅ系の外に、他の半導体を
用いたものにもこの発明は適用できる。
用いたものにもこの発明は適用できる。
以上説明したように、この発明になる内部ストライプ形
半導体レーザ装置では１Ｂ、流阻止層に深い不純物準位
をもつ不純物をドーピングして、少数キャリアの寿命を
短くしたので、電流阻止能力は増大し、電流狭窄作用が
確実になり、低いしきい値電流で安定な発振が得られる
。
半導体レーザ装置では１Ｂ、流阻止層に深い不純物準位
をもつ不純物をドーピングして、少数キャリアの寿命を
短くしたので、電流阻止能力は増大し、電流狭窄作用が
確実になり、低いしきい値電流で安定な発振が得られる
。
第１図は従来の内部ストライプ形半導体レーザ装置の構
造を示すｆｌ視図、第２図はこの発明の一実施例の構造
を示す斜視図、第３図は第２図のＸ−Ｙ線に沿う部分に
おけるエネルギーバンド図である。 図において、（１）はｇ５１導電形の半導体基板、（２
）は第２導電形の電流閉止慴、（３）は第１導電形のク
ラッド層、（４）は第１導電形の活性層、（５）は第２
導電形のクラッドＩ？ｉ 、 （９１は開口部である。 なお、図中同一府号は同一または相描部分を示す０ 代理人 大岩増雄 第１頁の続き ０発 明 者 十 河 敏 雄 伊丹市瑞原４丁目所内
造を示すｆｌ視図、第２図はこの発明の一実施例の構造
を示す斜視図、第３図は第２図のＸ−Ｙ線に沿う部分に
おけるエネルギーバンド図である。 図において、（１）はｇ５１導電形の半導体基板、（２
）は第２導電形の電流閉止慴、（３）は第１導電形のク
ラッド層、（４）は第１導電形の活性層、（５）は第２
導電形のクラッドＩ？ｉ 、 （９１は開口部である。 なお、図中同一府号は同一または相描部分を示す０ 代理人 大岩増雄 第１頁の続き ０発 明 者 十 河 敏 雄 伊丹市瑞原４丁目所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｉｌｌ 第１導電形を有する半導体基板、この半導体基
板上に形成され上記第１導電形とは反対の第及び上記開
口部内に露出した上記半導体基板の上と上記電流阻止層
の上とにわたって積層構成されたダブルへテロ接合構造
の多層半導体層を備えたものにおいて、上記電流阻止層
を構成する半導体結晶中に深い不純物準位を持つ不純物
をドーピングして当該電流阻止層中の少数キャリアの拡
散長を短くしたことを％徴とする半導体レーザ装置。 （２）深い不純物準位をもつ不純物のドーピングによっ
て電流阻止層中の少数キャリアの拡散長を当該電流阻止
層の厚さより短くしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体レーザ装＠０ （３） 深い不純物準位をもつ不純物としてクロム。 コバルト、鉄およびニッケルのうちの一つまたはそれ以
上の元素がドーピングされたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の半導体レーザ装置。 （４） 深い不純物準位をもつ不純物のドーピング量が
ｌＸｌ０”〜１×１０１７／ｃｍ３であることを特徴と
する特許請求の範囲記１項、第２功または第３項記載の
半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18642483A JPS6077485A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18642483A JPS6077485A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077485A true JPS6077485A (ja) | 1985-05-02 |
Family
ID=16188179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18642483A Pending JPS6077485A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077485A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0915542A3 (en) * | 1997-11-07 | 2001-10-24 | Nec Corporation | Semiconductor laser having improved current blocking layers and method of forming the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5390786A (en) * | 1977-01-20 | 1978-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor light emitting device and its production |
| JPS5821887A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-08 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体発光素子の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-03 JP JP18642483A patent/JPS6077485A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5390786A (en) * | 1977-01-20 | 1978-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor light emitting device and its production |
| JPS5821887A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-08 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体発光素子の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0915542A3 (en) * | 1997-11-07 | 2001-10-24 | Nec Corporation | Semiconductor laser having improved current blocking layers and method of forming the same |
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