JPS6140077A - ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 - Google Patents
ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法Info
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- JPS6140077A JPS6140077A JP16089784A JP16089784A JPS6140077A JP S6140077 A JPS6140077 A JP S6140077A JP 16089784 A JP16089784 A JP 16089784A JP 16089784 A JP16089784 A JP 16089784A JP S6140077 A JPS6140077 A JP S6140077A
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- H01S5/2222—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 having special electric properties
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＧａＡｓ／ＧａＡＱＡｓ面発光レーザ発振装
置に関し、特にクラッド層の面積に対し活性層の面積を
小さくした構造をとることと、ｐｎ接合の逆バイアスを
利用する電流狭窄層を再現性よく確実に形成することに
より、発振しきい値電流の低減を可能にしたＧ ａ Ａ
ｓ ／ Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ面発光レーザ発振装
置に関する。
置に関し、特にクラッド層の面積に対し活性層の面積を
小さくした構造をとることと、ｐｎ接合の逆バイアスを
利用する電流狭窄層を再現性よく確実に形成することに
より、発振しきい値電流の低減を可能にしたＧ ａ Ａ
ｓ ／ Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ面発光レーザ発振装
置に関する。
第２図は、従来の面発光レーザの１例を示した霞もので
：ある。図中、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形ＧａＡ
ＱＡｓクラッド崩、３はＧａＡｓ活性層、４はｐ形Ｇａ
ＡＱＡｓクラッド層、５は反射表面、６は電極、７は鏡
面電極、８は電流、９は活性幀域、ＩＯは光共振経路、
１１はレーザ光を表わす。 □ 図示の装置は、電極６および鏡面電極７の間に所定の゛
レベル以上の電流８を流すことにより、ＧａＡｓ活性層
３に活性領域９を生成させ、反射表面５と鏡面電極７と
の藺にファブリベロー共振器を形成させている。その結
果、光共振経路１０にしたがって光共振が生じ、レーザ
光１１が放射されるものである。
：ある。図中、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形ＧａＡ
ＱＡｓクラッド崩、３はＧａＡｓ活性層、４はｐ形Ｇａ
ＡＱＡｓクラッド層、５は反射表面、６は電極、７は鏡
面電極、８は電流、９は活性幀域、ＩＯは光共振経路、
１１はレーザ光を表わす。 □ 図示の装置は、電極６および鏡面電極７の間に所定の゛
レベル以上の電流８を流すことにより、ＧａＡｓ活性層
３に活性領域９を生成させ、反射表面５と鏡面電極７と
の藺にファブリベロー共振器を形成させている。その結
果、光共振経路１０にしたがって光共振が生じ、レーザ
光１１が放射されるものである。
（発明が解決しよ４とする問題点〕
□ 上記例示した従来の面発光レーザでは、利得領域が
活性層の厚みの長さしかないため、発振しきい値電流密
度が高くなり、またｐ形りラッド層での電流法がりおよ
び活性層での小数キヤ、リアの拡散による発振に寄与し
ない漏れ電流が多いために、しきい値電流が高くなり、
熱の発生などによって室温連続動作が困難であるという
問題点があった。
活性層の厚みの長さしかないため、発振しきい値電流密
度が高くなり、またｐ形りラッド層での電流法がりおよ
び活性層での小数キヤ、リアの拡散による発振に寄与し
ない漏れ電流が多いために、しきい値電流が高くなり、
熱の発生などによって室温連続動作が困難であるという
問題点があった。
発振し今い値電流を低減するには、しきい値電流密度を
下げるか、活性領域の面積を小さくしなくてはならない
。しきい値電流密度を下げる方法には、高反射率の反射
鏡を形成する方法、もしくは活性層を厚くして利得領域
を増やす方法があるが、前者はレーザ光出力が著しく小
さくなるという問題があり、後者の方法でも、活性層の
厚みはキャリアの拡散長以下に制限される。
下げるか、活性領域の面積を小さくしなくてはならない
。しきい値電流密度を下げる方法には、高反射率の反射
鏡を形成する方法、もしくは活性層を厚くして利得領域
を増やす方法があるが、前者はレーザ光出力が著しく小
さくなるという問題があり、後者の方法でも、活性層の
厚みはキャリアの拡散長以下に制限される。
この発明は、上述した問題点を解決し、面発光レーザを
従来方式のものより低い発振しきい値電流で動作させる
ことを可能にするため、クラッド層の面積に対して活性
層の面積を小さくできて、かつ電流狭窄層を再現性よく
確実に形成できる埋め込み構造を導入するものである。
従来方式のものより低い発振しきい値電流で動作させる
ことを可能にするため、クラッド層の面積に対して活性
層の面積を小さくできて、かつ電流狭窄層を再現性よく
確実に形成できる埋め込み構造を導入するものである。
第１図は、本発明に基づく面発光レーザの１実施例の断
面図であり、図中、１２はｎ形ＧａＡｓ基板、１３はｎ
形Ｇ ａ Ａ Ａ Ａ ｓ （ＸＡｔ＝０．４）クラ
ッド層、１４はｐ形Ｇ ａ Ａ ｆｌ Ａ ｓ （Ｘ
Ａｔ ＝’０．４）電流ブロック層、１５はｎ形Ｇ ａ
Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）層１．１６は
ｐ形ＧａＡｓ活性層、１７はｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ （ＸＡＬ ＝０．３）スプリット層、１８はｐ形Ｇ
ａ Ａ 、Ｑ Ａ ｓ （Ｘ ａｔ ＝０．４５）ク
ラッド層、１９はＰ”−Ｇ、ａＡＵＡｓキャンプ層、２
０はＡｕ／ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕなどのｐ側電極、２１
はＡ ｕ ／ Ｇ ｅなどのｎ側電極、２２はＡｕ反射
膜、２３は光共振経路、２４は電流、２５はレーザ光を
表わす。
面図であり、図中、１２はｎ形ＧａＡｓ基板、１３はｎ
形Ｇ ａ Ａ Ａ Ａ ｓ （ＸＡｔ＝０．４）クラ
ッド層、１４はｐ形Ｇ ａ Ａ ｆｌ Ａ ｓ （Ｘ
Ａｔ ＝’０．４）電流ブロック層、１５はｎ形Ｇ ａ
Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）層１．１６は
ｐ形ＧａＡｓ活性層、１７はｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ （ＸＡＬ ＝０．３）スプリット層、１８はｐ形Ｇ
ａ Ａ 、Ｑ Ａ ｓ （Ｘ ａｔ ＝０．４５）ク
ラッド層、１９はＰ”−Ｇ、ａＡＵＡｓキャンプ層、２
０はＡｕ／ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕなどのｐ側電極、２１
はＡ ｕ ／ Ｇ ｅなどのｎ側電極、２２はＡｕ反射
膜、２３は光共振経路、２４は電流、２５はレーザ光を
表わす。
第１図に示す構造の製作工程は、次のｉ）乃至ｖｉ）の
ようになる。なおこの工程は、第３図のｉ）乃至ｖｉ）
に対応的に図示されている。
ようになる。なおこの工程は、第３図のｉ）乃至ｖｉ）
に対応的に図示されている。
ｉ）１回めの結晶成長で、ＤＨ構造を成す１３．１６．
１７．１８．１９の各層をエピタキシャル成長させた後
に、化学エツチング等により１７．１８．１９の層を円
柱状にエツチングする。（第３図ｉ））そして、２回目
の液相成長を行う。（第３図ｉｉ）〜ｖ））ｉｉ）まず
、Ａ、ＱＭｉ成比ＸＡＬが小さいものほどメルトバック
速度が速くなることを利用する選択メルトバック法を用
いて、斜線で示すｐ形ＧａＡｓ活性層１６を選択的にメ
ルトバックする。（第３図１ｉ）） 、ｉｉｉ 、）そして、ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ
（ＸＡＬ＝０．４）電流ブロック層１４で活性層１６の
回りを埋め込む。（第３図１ｉｉ）） ” ｉｖ）さらに、選択ノル。ドパツクを行いｐ形ＧａＡＤ
Ａ ｓ （Ｘ ａｔ ＝０．３）スプリット層１７を
メルトバックする。（第３図１ｖ）） ■）その後にｎ形Ｇ ａ Ａ ＩＩ Ａ ５ （Ｘａ
ｔ ＝０．４） １５で回りを埋め込む。（第３図Ｖ）
） ｖｉ）最後に、ＧａＡｓ基板１２をエツチングして、反
射鏡となるエビ面を露出させ、電極２０．２１等を形成
して加工工程は終了する。（第３図ｖｉ）） このレーザは、第３図Ｖ）に示すように選択メルトバッ
ク法によりくびれ形のメサ構造を形成し、電流狭窄機能
を強化した埋め込みレーザである。
１７．１８．１９の各層をエピタキシャル成長させた後
に、化学エツチング等により１７．１８．１９の層を円
柱状にエツチングする。（第３図ｉ））そして、２回目
の液相成長を行う。（第３図ｉｉ）〜ｖ））ｉｉ）まず
、Ａ、ＱＭｉ成比ＸＡＬが小さいものほどメルトバック
速度が速くなることを利用する選択メルトバック法を用
いて、斜線で示すｐ形ＧａＡｓ活性層１６を選択的にメ
ルトバックする。（第３図１ｉ）） 、ｉｉｉ 、）そして、ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ
（ＸＡＬ＝０．４）電流ブロック層１４で活性層１６の
回りを埋め込む。（第３図１ｉｉ）） ” ｉｖ）さらに、選択ノル。ドパツクを行いｐ形ＧａＡＤ
Ａ ｓ （Ｘ ａｔ ＝０．３）スプリット層１７を
メルトバックする。（第３図１ｖ）） ■）その後にｎ形Ｇ ａ Ａ ＩＩ Ａ ５ （Ｘａ
ｔ ＝０．４） １５で回りを埋め込む。（第３図Ｖ）
） ｖｉ）最後に、ＧａＡｓ基板１２をエツチングして、反
射鏡となるエビ面を露出させ、電極２０．２１等を形成
して加工工程は終了する。（第３図ｖｉ）） このレーザは、第３図Ｖ）に示すように選択メルトバッ
ク法によりくびれ形のメサ構造を形成し、電流狭窄機能
を強化した埋め込みレーザである。
このため熱放散が優れている。また、新たにｐ形Ｇ ａ
Ａ ＩＩ Ａ ｓ （Ｘａｔ＝０．３）スプリット層
１７をｐ形りラッド層１Ｂと活性層１６との間に設けて
いることにより、電流狭窄構造が拡散電位のみならずｐ
ｎ接合の逆方向特性によって形成されるので、一層強化
されている。
Ａ ＩＩ Ａ ｓ （Ｘａｔ＝０．３）スプリット層
１７をｐ形りラッド層１Ｂと活性層１６との間に設けて
いることにより、電流狭窄構造が拡散電位のみならずｐ
ｎ接合の逆方向特性によって形成されるので、一層強化
されている。
さらに、従来は電流狭窄構造をｐｎｐｎ構造に・よって
形成する場合、２回目の結晶成長時に微細な膜厚のコン
トロールを必要としたが、このレーザでは各メサのまわ
りのｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）
電流ブロック層１４の層厚が多少異なっていても、スプ
リット層１７を選択メルトバックすることにより、電流
狭窄構造が確実に形成される。
形成する場合、２回目の結晶成長時に微細な膜厚のコン
トロールを必要としたが、このレーザでは各メサのまわ
りのｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）
電流ブロック層１４の層厚が多少異なっていても、スプ
リット層１７を選択メルトバックすることにより、電流
狭窄構造が確実に形成される。
第４図に、日本電気−より報告されたメサくびれ形埋め
込み構造（ＢＧＭ）ＧａＡｆｆｉＡｓレーザの構造図を
示す。このレーザの特徴は、次の通りである。
込み構造（ＢＧＭ）ＧａＡｆｆｉＡｓレーザの構造図を
示す。このレーザの特徴は、次の通りである。
ｉ）化学エツチングにより、選択的にＧａＡＱＡＳ活性
層をエツチングしてクラッド層の幅より活性層の幅を狭
くしたメサストライプレーザである。
層をエツチングしてクラッド層の幅より活性層の幅を狭
くしたメサストライプレーザである。
ｉｉ ）電流狭窄構造は、窪み部でｐ形ＧａＡＱＡｓ電
流ブロック層の成長が完全に止まる液組成−長に特有な
性質を利用してｐｎｐｎ構造を形成する。ところで、膜
厚方向に光を共振させる面発光レーザでは、活性層の厚
みを通常のストライプレーザのそれと比較して数十倍は
ど厚くする必要がある。このため、活性層の両側で結晶
成長が起り、上記したＢＣＭレーザのように窪み部でｐ
形ＧａＡＩＪＡｓ電流ブロック層の成長を止めることは
できず、ｐｎｐｎ構造の電流狭窄構造を形成することは
不可能となる。このような場合、先に述べた様にスプリ
ット層を設けて、この層を選択的にメルトバックするこ
とによりｐｎｐｎ構造を形成する方法が有効となる。
流ブロック層の成長が完全に止まる液組成−長に特有な
性質を利用してｐｎｐｎ構造を形成する。ところで、膜
厚方向に光を共振させる面発光レーザでは、活性層の厚
みを通常のストライプレーザのそれと比較して数十倍は
ど厚くする必要がある。このため、活性層の両側で結晶
成長が起り、上記したＢＣＭレーザのように窪み部でｐ
形ＧａＡＩＪＡｓ電流ブロック層の成長を止めることは
できず、ｐｎｐｎ構造の電流狭窄構造を形成することは
不可能となる。このような場合、先に述べた様にスプリ
ット層を設けて、この層を選択的にメルトバックするこ
とによりｐｎｐｎ構造を形成する方法が有効となる。
以上詳細に説明したように、この発明によれば、従来の
面発光レーザに比べ、著しく発振しきい値電流を低くす
ることができ、高い信輔性をもつ面発光レーザを実現で
きる。この発明による面発光レーザは、従来の面発光レ
ーザの持つ、共振器のモノリシック製作、短共振器構造
による単−縦モード動作、狭山射角、二次元アレイ化等
の優れた特徴に加えて、低しきい値動作による高信頼性
を合わせ持っており、これからの光集積回路を構成する
上で、幅広い利用が期待されるもので、きわめて重要な
意義を有するものである。
面発光レーザに比べ、著しく発振しきい値電流を低くす
ることができ、高い信輔性をもつ面発光レーザを実現で
きる。この発明による面発光レーザは、従来の面発光レ
ーザの持つ、共振器のモノリシック製作、短共振器構造
による単−縦モード動作、狭山射角、二次元アレイ化等
の優れた特徴に加えて、低しきい値動作による高信頼性
を合わせ持っており、これからの光集積回路を構成する
上で、幅広い利用が期待されるもので、きわめて重要な
意義を有するものである。
第１図は本発明に基づく面発光レーザの１実施例の断面
図、第２図は面発光レーザの従来例の断面図、第３図は
第１図に示す実施例の製作工程を示す説明図、第４図は
本発明の詳細な説明するための従来例の断面図である。 図中、１２はｎ形ＧａＡｓ基板、１３はｎ形Ｇａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）クラッド層、１４は
ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）電
流ブロック層、１５はｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （
Ｘ Ａｔ ＝０．４）層、１６はｐ形ＧａＡｓ活性層、
１７はｐ形ＧａＡＱＡＳ （ＸＡＬ−０，３）層、１８
はｐ形Ｇ ａ Ａ Ａ Ａ ｓ （Ｘａｔ＝０．４５）
クラッド層、１９はＰ” −ＧａＡＱＡｓキ’ｒツブ層
、２０はＡ ｕ ／ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕなどのｐ側電
極、２１はＡ ｕ ／ Ｇ ｅなどのｎ側電極、２２は
Ａｕ反射膜、２３は光共振経路、２４は電流、２５はレ
ーザ光を表わす。 特許出願人 新技術開発事業団 代理人弁理士 長谷用 文 廣 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
図、第２図は面発光レーザの従来例の断面図、第３図は
第１図に示す実施例の製作工程を示す説明図、第４図は
本発明の詳細な説明するための従来例の断面図である。 図中、１２はｎ形ＧａＡｓ基板、１３はｎ形Ｇａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）クラッド層、１４は
ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （ＸＡＬ＝０．４）電
流ブロック層、１５はｎ形Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ （
Ｘ Ａｔ ＝０．４）層、１６はｐ形ＧａＡｓ活性層、
１７はｐ形ＧａＡＱＡＳ （ＸＡＬ−０，３）層、１８
はｐ形Ｇ ａ Ａ Ａ Ａ ｓ （Ｘａｔ＝０．４５）
クラッド層、１９はＰ” −ＧａＡＱＡｓキ’ｒツブ層
、２０はＡ ｕ ／ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕなどのｐ側電
極、２１はＡ ｕ ／ Ｇ ｅなどのｎ側電極、２２は
Ａｕ反射膜、２３は光共振経路、２４は電流、２５はレ
ーザ光を表わす。 特許出願人 新技術開発事業団 代理人弁理士 長谷用 文 廣 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図
Claims (1)
- ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓレーザにおいて、選択メルトバ
ック法を用いて、活性層の面積をクラッド層の面積より
も小さく形成するとともに、活性層とクラッド層の間に
ｐｎ接合の逆バイアス特性を利用した電流狭窄層を形成
したことを特徴とする埋め込み型面発光レーザ発振装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16089784A JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16089784A JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140077A true JPS6140077A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0325037B2 JPH0325037B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15724720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16089784A Granted JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140077A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02198184A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置 |
| JPH03190181A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Nec Corp | 面発光レーザとその製造方法 |
| EP0609836A1 (en) * | 1993-02-01 | 1994-08-10 | Nec Corporation | Surface emitting laser and method for fabricating the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511338A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JPS5698888A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-08 | Tokyo Inst Of Technol | Light emitting semiconductor laser |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16089784A patent/JPS6140077A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5511338A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
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| JPH02198184A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 面発光型半導体レーザ装置 |
| JPH03190181A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Nec Corp | 面発光レーザとその製造方法 |
| EP0609836A1 (en) * | 1993-02-01 | 1994-08-10 | Nec Corporation | Surface emitting laser and method for fabricating the same |
| US5500868A (en) * | 1993-02-01 | 1996-03-19 | Nec Corporation | Vertical-to-surface transmission electro-photonic device with ion implanted current control regions |
| US5637511A (en) * | 1993-02-01 | 1997-06-10 | Kurihara; Kaori | Vertical-to-surface transmission electro-photonic device and method for fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0325037B2 (ja) | 1991-04-04 |
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