JPS61154190A

JPS61154190A - 半導体レ−ザ

Info

Publication number: JPS61154190A
Application number: JP27590584A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sakakibara; 靖榊原; Hirobumi Namisaki; 浪崎　博文; Hideyo Higuchi; 樋口　英世; Etsuji Omura; 悦司大村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-07-12

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】［°産業上の利用分野］この発明は半導体レーザに関し、１回の結晶成長で作成
できかつ低しきい値発振し安定な基本横モード動作が可
能なＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ／ｒｎ　Ｐ系半導体レーザの
構造に関するものである。

［従来の技術］第３図は、Ａ　ＩＧａ　Ａｓ　／Ｑａ　Ａｓ系で作成さ
れた従来の内部ストライブ構造の半導体レーザの断面図
であり、論文誌Ａ　ｐｐｌ　ｉｅｄ　　ｐ　ｈｙｓｉｃ
ｓ　　Ｌ　ｅｔｔｅｒｓ　　４０　Ｗ　５　＠の３７２
〜３７４頁記載のものである。図において、８はｎ側電
極であり、７はｎ側電極である。ｐ形Ｇａ　ＡＳ　ｉｓ
板１上にｎ形ＧａＡＳ電流阻止１ｉＩｉ２が形成されて
おり、この阻止層上にｐ形ＡｆＪ、ＧａＡｓクラッドＨ
３が形成されている。また、ｐ形ＧａＡＳ基板ｌ、ｎ形
ＧａＡｓ電流阻止層２およびｐ形ＡｌＧａＡｓクラッド
＠３にＶ溝９が形成されている。さらに、ｐ形ＡＱ、Ｇ
ａ　Ａｓクラッド層３上にｐ形△ｕＧａ　Ａｓ活性１１
４が、この活性層上にｎ形Ａ４ＧａＡｓクラッドＪＩ５
が、このクラッド層上にｎ形Ｇａ　Ａｓキャップ層６が
形成されている。

この半導体レーザは２回の結晶成長で作成される。、１
回目の結晶成長でｐ形Ｑａ　Ａｓ基板１上にｎ形Ｇａ′
ＡＳ電流阻止１！２を成長し、電流通路となる■溝９を
形成した後、２回目の結晶成長でレーザ動作をさせるた
めの二重へテロ構造を形成している。この半導体レーザ
においては、ｎ側電極７、、ｐ（ＩＮ電極８に順方向に
電圧を印加して電流を流した場合、レーザ構造の内部に
存在するｎ形ＧａＡＳ′Ｍ流阻止層２により電流がＶ溝
９に狭窄されるため３５〜４５ｍＡの比較的低い電流値
で発振する。また、この半導体レーザでは、ｐＹ３ＡＤ
。

Ｑａ　ＡＳ活性層４の厚さを０．０８μｓ、ｐ形ＡＱＧ
ａ　Ａｓクラッド層３の平坦部の厚さを０．１５μＩｌ
ｌ、Ｖ溝９の幅を４μｍ程度に設定しであるため、Ｖ溝
９の上部に構成された光導波路を伝搬して発振できるの
は基本横モードのみである。他の高次横モードでは、■
溝９の外側でｐ形ＡｆＬＧａＡＳ活性１４に接近して存
在しこの活性層より狭い禁制帯幅を有するｎ形Ｇａ　Ａ
Ｓ　ｉ！電流阻止層およびｐ形ＧａＡＳ基板１で吸収を
受け、カットオフの状態になる。したがって、２０ａ＋
Ｗ程度まで安定な基本横モード動作が実現される。

［発明が解決しようとする問題点］このように、Ａ　ｕ’Ｇａ　Ａｓ　／Ｇａ　Ａｓ系では
、低しきい値発振をし安定な基本横モード動作する内部
ストライブ構造の半導体レーザが作成されてりるが、ｉ
ｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ／Ｉｎ　Ｐ系テハ、基板トなるＩｎ
Ｐが活性層で発生する光に対して透明なため、上記のよ
うな内部ストライブ構造の半導体レーザの作成ができな
かった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、１回の結晶成長で作成できかつ低しきい値発
振し安定な基本横モード動作が可能な内部ストライブ構
造のＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ／ＩｎＰ系半導体レーザを提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明の半導体レーザは、幅の狭いメサを形成した第
１導電形ＩｎＰＭ板を用い、メサの側部でこの基板上に
１ＧａＡｓＰ活性層より禁制帯幅が狭い第２導電形電流
阻止層を形成し、さらにこの電流阻止層上に、上記活性
層より禁制帯幅が広い第１導電形第１クラッド層、上記
活性層、上記活性層より禁制帯幅が広い第２導電形第２
クラッド層を呻次形成したものである。

［作用］この発明においては、メサの側部に形成された第２導電
形電流阻止層は、半導体レーザに順方向にバイアスをか
けた場合、第１導電形ＩｎＰ基板のメサ以外の部分に逆
バイアス接合を形成し、メサ周囲への漏れ電流を少なく
してメサ真上の）ｎＧａ　Ａｓ　Ｐ活性層にＭ流を集中
させる。また１、−上記電流阻止層は上記活性層より狭
い禁制帯幅を有するため、メサ真上以外の上記活性層を
導波する光を吸収し、基本横モードのみが上記活性層を
導波して発振し他の高次横モードが発振しないようにす
る。

［実施例］以下、この発明の実施例を図によって説明する。

なお、以下の実施例の説明において、従来の技術の説明
と重複する部分については適宜その説明を省略する。

第１図は、この発明の一実施例である、ＩｎＧＢ　ＡＳ
　ｐ／Ｉｎ　Ｐ系で作成された内部ストライプ構造の半
導体レーザの断面図である。図において、１８はｐｌｔ
ｔｌｌ電極であり、１７はｎ側電極である。

ｐ形ＩｎＰ基板１１上部には、この基板からなるメサ１
０が形成されている。メサ１０の幅としては１〜５μｍ
程度の狭さである。メサ１０の両側部でｐ形Ｉｎ　Ｐ基
板１１上に、Ｉｒ１ＧａＡＳＰ活性層１４より狭い禁制
帯幅を有するｎ形）ｎＱａＡｓ　Ｐ電流阻止層１２が形
成されている。このｎ形電流阻止層としてはＪｎ　Ｑａ
　Ａｓ　層であってもよい。また、メサ１０およびｎ形
）ｎ　Ｑａ　Ａｓ　Ｐ電流阻止層１２上に、上記活性層
より広い禁制帯幅を有するｐ形ＩｎＰクラッド層１３が
、このクラッド層上に上記活性層が、この活性層上に該
活性層より広い禁制帯幅を有するｎ形ＩｎＰクラッド層
１５が形成されている。これらのｐ形りラッド層および
ｎ形りラッド層としては、上記活性層より広い禁制帯幅
を有するＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ＠であってもよい。

この発明の半導体レーザでは、１〜５μｍ程度の幅の狭
いメサ１０を形成したｐ形ＩｎＰ基板１１を用いている
ため、結晶成長を行なった場合、１Ｆｌａ目のｎ形１ｒ
ｌ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ電流阻止層１２はメサ１０の上部に
は成長せずメサ１０両側部の低い部分に成長する。２層
目のｐ形１ｎＰクラッド層１３以後の結晶成長では、メ
サ１０両側部の低い部分が１層目の結晶成長でほぼ埋め
られるためウェハ全面に結晶成長が行なわれ、メサ１０
の上方にほぼ均一な！Ｉ＊厚のＩｎＧａＡｓＰ活性層１
４が成長する。この半導体レーザでは、１１１１目に結
晶成長したｉｎ　Ｑａ　Ａｓ　Ｐ層１２はｎ形であるた
め、半導体レーザを順方向バイアスした場合にｐ形Ｉｎ
Ｐ基板１１のメサ１０以外の部分に逆バイアス接合が形
成され、このＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　ｐＨ２はメサ１０周囲
への漏れ電流を少なくする電！ｉ！阻止層として働き、
ｉｎ　Ｑａ　ＡＳ　Ｐ活性［１４のメサ１０の真上にあ
る部分に電流を集中させる作用をする。その結果、この
半導体レーザは従来例で示した第３図の半導体レーザと
同様に低しきい値発振が可能である。なお、ｎ形ＩｎＧ
ａＡＳＰ電流阻止１１１２のキャリア濃度は電流素子効
果を高めるため１Ｑ’８ｃｒ″１以上に設定するのがよ
い。また、ｎ形１ｎＧａＡＳＰ電流阻止層１２はＩｎＧ
ａ　Ａｓ　Ｐ活性層１４より狭い禁制帯幅を有するため
、ｐ形１ｎＰクラッド層１３を薄く成長させることによ
りＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ活性層１４のメサ１０の真上以
外の部分を導波する光を吸収することができる。その結
果、基本横モードのみがＩｎＧａＡｓＰ活性層１４を導
波して発振し、他の高次横モーＦ　＄；ｔ　ｎ形Ｉｆｆ
　Ｇａ　Ａｓ　Ｐｉｌ流阻止＠１２で大きな吸収を受け
るため発振しない。したがって、゛この半導体レーザは
安定な基本横モード動作が可能である。

また、この発明の半導体レーザは、幅の狭いメサ１０を
形成したｐ形ＩｎＰ基板１１を用い、この基板上に順次
、ｎ形Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ電流阻止層１２、ｐ形Ｉｎ
Ｐクラッド層１３．ＩｎＧａＡＳＰ活性層１４．ｎ形Ｉ
ｎＰクラッド層１５を１回の結晶成長で形成して内部ス
トライブ構造を作るため、半導体レーザの製造工程が容
易となり歩留りや生産性が向上する。

なお、上記実施例では幅の狭いメサ１０のみを有するｐ
形ＩｎＰ基板１１を用いた構造の半導体レーザについて
示したが、幅の狭いメサの両側部に幅の広い溝を形成し
た構造のｐ形ＩｎＰ基板を用いてもよく、その実施例を
第２図に示す。図において、ｐ形ＩｎＰ基板２１上部に
は、この基板からなる幅の狭いメサ２０が形成されてい
る。メサ２０の両側部でｐ形ＩｎＰ基板２１上にｎ形■
ｎ　Ｑａ　Ａｓ　Ｐ電流阻止層２２が形成されており、
この電流阻止層はメサ２０の両側部に幅の広い溝３０を
有している。メサ２０およびｎ＊ＩｎＧａＡｓＰ電流阻
止層２２上にｐＴｇＩｎＰクラッド層２３が、どのクラ
ッド層上にＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ活性層２４が、この活
性層上にｎ形１ｎＰクラッド層が形成されている。この
図のような半導体レーザ・においても、第１図の構造の
半導体レーザと同様の効果を有する。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、内部ストライブ構造の
半導体レーザを幅の狭いメサストライプを有する第１１
［形ＩｎＰ基板を用いて構成したので、低しきい値発振
し安定な基本横モード動作が可能な内部ストライプ描５
ｒ＋グ）　ｌ　：＋　Ｑ、　：＋　Ａ　Ｓ　ｐ、、／Ｉ
ｎＰ系長波長半導体レーザを１回の結晶成長で７作成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である、ＩｎＧａＡｓＰ
／ｒｎＰ系で作成された内部ストライブ構造の半導体レ
ーザの断面図である。第２図は、この発明の他の実施例である、１ｎＱａＡＳ
Ｐ／ＩｎＰ系で作成された内部ストライブ構造の半導体
レーザの断面図である。第３図は、従来の、Ａ　！ＩＧａ　Ａｓ　／Ｇａ　Ａｓ
系で作成された内部ストライブ構造の半導体レーザの断
面図である。図において、１０．２０はメサ、１１．２１はｐ形１ｎ
Ｐ基板、１２．２２はｎ形（ｎ　Ｇａ　ＡｓＰ１！流阻
止層、１３．２３はｐ形１ｎＰクラッド層、１４．２４
はＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ活性層、１５゜２５はｎ形Ｉｎ
Ｐクラッド層、１７はｎｍｍ極、１８はｐ側電極、３０
は溝である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄第１　
ｍ第２回糖３　図手続補正書（自発）２９発明の名称半導体レーザ３、補正をする者名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八
部５、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄９発明の詳細な説明の欄お
よび図面の簡単な説明の欄６、補正の内容（１）　明１１１ｍの特許請求の範囲を別紙のとおり訂
正する。（２）　明ｌｉｔ書第２頁第１７行、第３頁第１行およ
び第１６行、第５頁第１行、第５行および第７行、第６
頁第１８行、第１１頁第３行の「作成」を「作製」に訂
正する。（３）　明細書第８頁第１８行の「電流素子」を「電流
阻止」に訂正する。（４）　明細書第１１頁第６行、第９行および第１２行
の「作成」を「作製」に訂正する。以上２、特許請求の範囲（１）　　ＩｎＧａＡａＰ／ＩｎＰ系長波長半導体レー
ザにおいて、その一部に幅の狭いメサを形成した第１ｓ電形ＩｎＰ基
板と、前記メサの側部で前記基板上に形成される第２導電形電
流阻止層と、前記電流阻止層上に形成される第１導電形第１クラッド
層と、前記第１クラッド層上に形成される■ｎＧａＡｓＰ活性
層Ａｓ前記活性層上に形成される第２１導電形第２クラッド層
とを備え、前記電流阻止層は前記活性層の禁制帯幅より狭い禁制帯
幅を有し、前記第１および第２クラッド層は前記活性層
の禁制帯幅より広い禁制帯幅を有することを特徴とする
半導体レーザ。（２）　前記メサの幅は１〜５μｍである特許請求の範
囲第１項記載の半導体レーザ。（３）　前記電流阻止層は、Ｉｎ　ＧＡ　Ａｓ　Ｐ層ま
たはｉｎ　Ｑａ　Ａｓ層である特許請求の範囲第１項記
載の半導体レーザ。（４）　前記第１および第２クラッド層は、ＩｎＰ層ま
たはｉｎ　Ｇａ　Ａ、Ｓ　Ｐ層である特許請求の範囲第
１項記載の半導体レーザ。（５）　前記電８１阻止層のキャリア濃度を１×’ｌ　
Ｑ　＋　８　ＣＷｌ−１以上に設定する特許請求の範囲
第１項記載の半導体レーザ。（６）　１回の結晶成長で１糺した特許請求の範囲第１
項記載の半導体レーザ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系長波長半導体レーザに
おいて、その一部に幅の狭いメサを形成した第１導電形ＩｎＰ基
板と、前記メサの側部で前記基板上に形成される第２導電形電
流阻止層と、前記電流阻止層上に形成される第１導電形第１クラッド
層と、前記第１クラッド層上に形成されるＩｎＧａＡｓＰ活性
層と、前記活性層上に形成される第２導電形第２クラッド層と
を備え、前記電流阻止層は前記活性層の禁制帯幅より狭い禁制帯
幅を有し、前記第１および第２クラッド層は前記活性層
の禁制帯幅より広い禁制帯幅を有することを特徴とする
半導体レーザ。
（２）前記メサの幅は１〜５μｍである特許請求の範囲
第１項記載の半導体レーザ。
（３）前記電流阻止層は、ＩｎＧａＡｓＰ層またはＩｎ
ＧａＡｓ層である特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザ。
（４）前記第１および第２クラッド層は、ＩｎＰ層また
はＩｎＧａＡｓＰ層である特許請求の範囲第１項記載の
半導体レーザ。
（５）前記電流阻止層のキャリア濃度を１×１０＾１＾
８ｃｍ＾−＾３以上に設定する特許請求の範囲第１項記
載の半導体レーザ。
（６）１回の結晶成長で作成した特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザ。