JPS6190489A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器、光学機器の光源として用いられ
る半導体レーザ装置およびその製造方法に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 電子機器、光学機器のコヒーレント光源とじて半導体レ
ーザに要求される重要な性能に、低電流動作、単−横モ
ード発振があげられる。これらを実現するためにはレー
ザ光が伝播する活性領域付近にレーザ光を有効に閉じ込
め、かつレーザ素子中を流れる電流を集中するようにそ
の拡がりを抑制する必要がある。こめ構造を備えたレー
ザを通常ストライプ型半導体レーザと呼んでいる。

比較的簡単なストライプ化の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。具体的には、プレーナ型半導体レー
ザにプロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したもの
、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等によ
り内部に電流狭さく領域をつくりつけたものが挙げられ
る。しかしながらこれらの方法ではし゛−ザ光の閉じ込
めが弱く、電流は、その拡がりは迎えられるものの、活
性層内に有効にキャリアが閉じ込められているとは言い
難い。

また、従来プレーナ型半導体レーザの活性層をはさむク
ラッド層中で屈折率およびエネルギーギャップを変えて
光とキャリアを有効に閉じ込め、低電流動作を実現した
グリンレーザ（グレイデソドインデノクスレーザ）の例
かあるが、活性層に平行な方向での光の閉じ込めという
点では不十分であった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、活性層に垂直および平行な両
方向にレーザ光とキャリアを有効に閉じ込める構造を持
つ半導体レーザ装置およびその製造方法を与えることを
目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
、溝部を有する基板上に活性層と二重ヘテロ構造を含む
多層薄膜が設けられ、前記活性層をはさむクラッド層の
屈折率か、活性領域の中心から離れるに従い減少するよ
うに構成されている。

この構成により内部に強い電流狭さくストライプを設け
、しかもレーザ光は屈折率変化で、キャリアはエネルギ
ーギャップの変化で、有効に活性領域内に閉じ込めるこ
とができ、低電流動作、単−横モード発振、高い微分量
子効率での発振が実現される。

また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、溝部を
有する基板上に、有機金属気相エピタキシャル成長法に
よりクラッド層を形成する工程を含むことを特徴とする
。

実施例の説明 本発明の半導体レーザ装置の一実施例について図を用い
て具体的に説明する。

一例として、導電性基板にｎ型ＧａＡｇ基板（キャリア
濃度〜１０１８（”ｆｆ１−３程度）を用いる。第１図
に示すようにこのｎ型ＧａＡｓ基板１の（１ｏｏ）面上
に〈ｏｌｌ〉方向に平向に２５０μｍピッチで幅６μｍ
のストライプをフォトレジスト膜により形成し、化学エ
ツチングにより深さ２μｍの溝部を作る。第２図に溝部
を有する基板５の断面形状を示す。この基板６上に有機
金属気相エピタキシャル成長法（以下ＭＯＣＶＤ法とす
る。）Ｋより、第３図に示すようにｎ型Ｇａ１ｘＡｅｘ
Ａｓクラッド層６を平坦部で１．５　μｍ　、　Ｈａ、
　ｙＡｅｙＡｓ活性層７（０≦ｙ（ｘ　、　ｙ（ｚ　）
を０．０５μｍ。

ｐ型Ｇａ＋−ｚＡＡ’ｚ”クラッド層８を平坦部で１．
２ｐｌＪｎ型ＧａＡｓ電流ｉ止層９を０．５趨エピタキ
シヤル成長させた。ただし、この時、ｎ型Ｇ”１−ＸＡ
ｌｘムＳクラッド層６の層中の混晶比は、活性層に近く
なるにつれ小さくし、従って屈折率は、活性層に近いほ
ど大きくなる様に作製した。その屈折率プロファイルは
、第３図に示す０を原点とし、３’ＲＩ７ＬＩＸ方向は
それぞれ第４図又は第５図に示す様にした。通常のクラ
ッド層中の混晶比を変えず、従って屈折率変化をもたせ
ない例は第６図に示す。第４図、第６図のプロファイル
は第６図に比べ、ｙＲｌｙＬ、ｘ方向にキャリアを活性
層に閉じ込める。

ばかりかレーザ光も有効に閉じ込めることができる。な
お、ＭＯＣＶＤ法による結晶成長の条件の一例をあげる
と、成長温度７７０’Ｃ，成長速度８μｍ／時、１族元
素に対する■族元素の供給モル比６０、全ガス流量は６
（１／分である。その後、第３図に示す様にＺｎ拡散を
行ない、ｐ型ＧａＡｓ　　領域１０を形成した。ｐ側お
よびｎ側にそれぞれオーミック電極１０．１２を作製し
た。

電流注入を行なったところ、２５　ｍＡ〜３０ｍ　Ａの
低しきい値で単−横モード発振した。共振器両面での外
郭量子微分効率も８０％以上の高い値が得られた。

クラッド層中で混晶比を変えることにより、エネルギー
ギャップと屈折率にキャリアとレーザ光の閉じ込めに有
効なプロファイルを与え得ることが実験により実証され
た。

さらに活性層７上のｐ型ＧａＡ／Ａｓクラッド層８中で
も同様に屈折率変化をもたせてもよい。

本実施例ではＧａＡｓ系、　ＧａＡｌＡｓ系半導体レー
ザについて述べたが、ＩｎＰ系や他の多元混晶を含む化
合物半導体を材料とする半導体レーザについても同様に
本発明を適用することが可能である。結晶成長法に他の
ＬＰＩＣ法やＭＢＥ法を併用してもよい。

発明の効果 以上のように、本発明の半導体レーザ装置およびその製
造方法は、高効率、低電流動作で単−横モード発振する
半導体レーザ装置を提供するものであり、その実用的効
果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は、本実施例で述べた半導体レ
ーザ装置の製造方法の過程を示す図、第４図、第５図は
、本実施例でのクラッド層中の屈折率プロファイルを示
す図、第６図は、従来の半導体レーザ装置の屈折率プロ
ファイルを示す図である。 １・・・・・・ＧａＡｓ基板（ｏｏｌ）面、２・・・・
・・ストライプ、３・・・・・（ｏｌｌ）面、４・・・
・・・（Ｑｌｌ）面、６・・・・・・ｎ型ＧａＡＳ基板
、６・・・・・・ｎ型Ｇａ、−エＡｊ７ｘＡｓクラッド
層、７・・・・・・Ｇａ、　、Ａ％Ａｓ活性層、８・・
・・・・ｐ型Ｇａ１−２ＡｌｚＡＳクラッド層、９−・
−・ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、１ｏ・・・・・・Ｚｎ拡
散によるｐ型ＧａＡｓ領域、１１・・・・・・活性領域
、１２・・・・・・ｎ側オーミック電極、１３・・・・
・・ｐ側オーミック電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溝部を有する基板上に活性層と二重ヘテロ構造を
   含む多層薄膜が形成され、前記活性層をはさむクラッド
   層の屈折率が、活性領域の中心から離れるに従い減少し
   ていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. （２）溝部を有する基板上に、有機金属気相エピタキシ
   ャル成長法によりクラッド層を形成する工程を含むこと
   を特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。