JPS62190886A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS62190886A
JPS62190886A JP3408786A JP3408786A JPS62190886A JP S62190886 A JPS62190886 A JP S62190886A JP 3408786 A JP3408786 A JP 3408786A JP 3408786 A JP3408786 A JP 3408786A JP S62190886 A JPS62190886 A JP S62190886A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
semiconductor laser
active layer
semiconductor
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Pending
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JP3408786A
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Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
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    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34306Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野J この発明は、半導体レーザ装置に係り、特に混晶半導体
の光導波層を超格子構造または量子井戸構造で構成した
長波長帯S CH(5eparate Confine
ment Heterostructure )半導体
し一デKpl@するものである。
〔従来の技術」 従来、SCH半専体レーザは、基本構成要素である3つ
の半導体、即ち、所定発振波長を得るために必要な禁制
帯幅を有する活性層半導体、上記活性層半導体と格子整
合条件を満足し、それよりも禁制帯幅4;大にく、屈折
率の小さい光導波層半導体およびクラッド層半導体から
なっている(Casey& Pan1sh、 Hete
rostructure La5ers 、1978 
Academic Press  ) o所定の発振反
長帯を有する半導体レーザを製造する場合、基板財料が
与えられると、それと格子定数を一致させる必要上、l
昆晶半導体の次元が3以]と低ければ、禁制帯幅の選択
の全知は少なく、一方、混晶半導体の次元が4以上と縞
くなると、禁制帯幅の選択の全知が生じるが、多元混晶
半導体の組成制御が容易でなくなると云う一般的な困難
さが存在する。
光通信に用いられている石英系光フアイバー伝送損失の
小さい1.3〜7.6μmの波長@域を有する従来の長
波長帯SCH半導体レーザは、InPを基板として、第
2図に示す構成をもっている。第2図にかいて、(1)
は金属電極、(2)は第1の導電型のInP基板、(3
)は第1の導電型のクラッド層、(4)はアンドープ又
は第1の導電型の第1の光4波層、(5)は活性層、(
6)はアンドープ又は第2の導電型の@2の光等波層、
(7)は第2の導電型のクラッド層、(8)は第2の導
電型のコンタクト層、(9)は企九電礒である。ここで
、上記SCH半導体レーザの基本構成要素である活性層
(5)、光導波層(4) (6)およびクラツド層(3
] (7Jに対応する3種類の半導体の1−XA5yP
t−ylどの4元以上の混晶半導体により構゛成される
[発明が解決しようとする問題点] 従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されている
ので格子整合条件を満足させる必要上4元混晶半導体に
より構成される活性層(5)、光導波層(4) (6)
およびクラツド層(3) (7)のうちのいづれか1つ
は混晶組成を微妙に変化させなければならず、従来用い
られている液相エピタキシャル成fe&では、メルトの
まざりによる組成の乱れやヘテロ界面の劣化が生じるな
どの問題点があった。また、気相エピタキシャル成長法
を用いた場合でも多元混晶半導体ではより多くの構成元
素の精密な組成制御が必要であるので、再現性1歩留り
に問題点があった。
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、4元以上の混晶半導体を用いることなく、
2種類の3元混晶半導体のみを用いかつ、超格子または
量子井戸構造を用いることによって、1.3゛〜1.6
μm帯のSCH半導体レーザ装置を容易に得ることを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段J この発明に係る半導体レーザ装置は、4元混晶半導体工
nxGayA11−z−yAs 、■nxGa 1−X
A a 7P l−yを用いる代わりに、InPに格子
整合している3元混晶半導体1n0.53Ga0.47
As 、 In0.52Al0.48Asのみを用い、
In0.530aL)、47Asと工nU、52Al0
.48Asからなる積層構造を光導波層に用いたもので
ある。
[作用] この発明においては、半導体レーザ装置の3種類の半導
体基本構成要素をInPに格子整合したIn0.53G
a0.47As、■no、52Alo、48Asおよび
それらを交互に積層した超格子又は量子井戸構造により
構成し、3元混晶半導体のみを用いたので製造方法およ
び5CI(構造の構成組み合わせが容易になり、素子の
歩留り、再現性、性能が向上する〔発明の未施例J 以F、この発明の一実施例を図について説明する。図に
おいて(lO)は金属電極、(20)は工n P カら
なる第1導電型の半導体基板、(30)はこの半導体基
板(20)上に設けられたIn0.52Al0.48A
sからなる第1導電型の第1クラッド層、(40)はこ
の第1クラッド層(2υ)上に設けられ上記第1クラッ
ド層(30)よりも禁制帯幅が大きくかつ屈折率が小さ
くされた第1得電型またはノンドープの第1の光等波層
で、この第1の光導波層(4(+)は量子井戸“層とし
ての工n 0.53Ga0.47As層(10U)と障
壁層としてのrr+0.51A上0.48As層(11
0)とを同一膜厚で交互に積層した超格子またはは子井
戸構造により構成されている。(50)は上記第1の光
4反層(40)上に設けられ上記光導波層(40)より
も禁制帯幅が大きくかつ屈折率が小さくされたIn01
52Ga0.47Asからなるノンドーブまたは第2導
電型の活性層、(60)はこの活性層(50)i K投
けられ上記光導波層(40)とほぼ同じ禁制帯幅及び屈
折率を有した第2導電型またはノンドープの第2の光導
波層で、この第2の光導波層(60)は上記第lの光導
波層(40)と同様の構成となっている。(70)はこ
の第2の光導波層(60)上に設けられ上記第1クラッ
ド層(20)とほぼ同じ禁制帯幅及び屈折率を有したI
n0.52A40.48Asからなる第2等電型の第2
クラッド層、(80)は、この第2クラツド層(70)
上に設けられたIn0.53Ga0.47Asからなる
コンタクト層、(90)はこのコンタクト層(80)、
ヒに設けられた金fIj4電極である。
上記の様に構成された半導体レーザ装置に於ては、4元
混晶半導体を用いることなく、2種類の3元混晶半導体
のみを用いて、SCH半辱体レーザの3つの半導体基本
構成要素を得ている。、E記SCH半導体し−ザ忙おい
て、上記光導波層(40)(60)の量子井戸層(to
o)厚さlzkよび障壁層(11(1)IIIMIBf
:、量子サイズ効果(R、Dingle、 Festk
orperprobleme edited by H
%J 、 Queisaer %Pergamon−V
ieweg、 1975、V o 1 、 XV + 
P 21 )が生じるように、f<定すれば禁1111
I帯幅馳をIn0.53Ga0.47As (Eg〜0
.8eV )とIn0.52Al0.48As  (E
g〜1.5eV )との中間の値とすることができる。
クレーニヒ・ベニ−モデルを用いた量子準位の計算の結
果によると、lzとして20A程度の値を採用すれば、
SCH半導体レーザとして機能させるのに必要な禁制帯
幅の差0.2 eVが容易に得られることがわかる。
また、光導波層(40) (60)における屈折率は、
In0.53Gao、47As層(100)とIn0.
52Al0.48As 層(IILI)とからなる積層
構造の平均組成(/B/(/Z+7B) ) Kよって
近似すると、In0.53Ga0.47AsとIn0.
52Ga0.48肋との中間の値とすることができる。
以上に述べたように、InPと格子整合している4元混
晶半導体を用いる代わりに、InPと格子整合している
3元混晶半導体であるIn0.53Ga0.47Asと
In0.52Al0.48Asからなる超格子または量
子井戸構造を用いると、禁制帯幅や屈折率を選択する自
由度を確保しながら、1.3〜1.6μm長波長帯5C
I(半導体レーザを構成するために必要な活性層(SO
) 、光導波層(40) (60)をつくることができ
、E記SCH半導体し−デ製造上有利な方法を提供する
ことがoT能となる。
なお、上記の実施例では光導波層(40) (60)に
E記2種類の3元混晶牛専体からなる超格子または量子
弁7″′構造を用いたが、上記超格子または量子井戸構
造は必要とされる素子のa能に応じて例えばレーザ発振
f長を1.3〜1.6pa1頭域で選択する必要があれ
ば、活性層(5o)に用いることもI2T能である。こ
の場合、活性層(50)と光導波層(40) (60)
との間で量子共F層のlzと障壁層の1Ht−選択し禁
制帯幅が急性層(50)、光導波層(4(1) (6υ
)、クラッド層の順に大きくなり、かつ屈折率は逆に小
さくなるように設定することができる。
〔発明の効果] 以上のように、この発明によれば、4元混晶半導体の代
わりにInPに格子整合している3元混晶半導体、すな
わちIn0.53Ga0.47As及びIn0.52A
j0.48Asからなる超格子または量子井戸構造を用
いて1.3〜1.6μm帯のSCH半導体し〜デを構成
したので、E記し−デの製作が容易になり、再現性、歩
留りに優れた長波長帯のSCH半専体レーザ装置が得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にょる5CI(半導体レー
ザの構造を示す図、第2図は従来の5CFl半導体レー
ザの構造を示す図である。 図にオイて(20)はInP基板、(3o)と(7o)
il−1′In0..52Al0.48Asのクラッド
層、(4o)と(6o)は光導波層、(5りは活性W、
(80)はIn0.53Ga0.47As tD コン
タクト層、(100)はt子井戸層、(110)は障壁
層である。 なお図中同一符号は同−又4相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型のInP基板上に設けられたIn0.
    52Al0.48Asの第1導電型クラツド層、この第
    1導電型クラツド層上に設けられ上記第1導電型クラツ
    ド層よりも禁制帯幅が大きくかつ屈折率が小さくされた
    ノンドープまたは第2導電型の活性層、この活性層上に
    設けられた上記第1導電型クラツド層と同じ禁制帯幅及
    び屈折率を有するIn0.52Al0.48Asの第2
    導電型クラツド層、上記第1導電型クラツド層と活性層
    との間または上記第2導電型クラツド層と活性層との間
    の少なくとも一方に設けられて上記第1及び第2導電型
    クラツド層と活性層との中間の禁制帯幅及び屈折率を有
    し、上記InP基板と格子整合しているIn0.53G
    a0.47Asからなる量子井戸層と、上記InP基板
    と格子整合しているIn0.52Al0.48Asから
    なる障壁層とを交互に積層して構成された光導波層、上
    記第2導電型クラツド層上に設けられた第2導電型のコ
    ンタクト層を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置
  2. (2)活性層はIn0.53Ga0.47Asからなる
    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
    ーザ装置。
  3. (3)活性層は、InPと格子整合しているIn0.5
    3Ga0.47Asからなる量子井戸層と、Inpと格
    子整合しているIn0.52Al0.48Asからなる
    障壁層とを交互に積層してなることを特徴とする特許請
    求範囲第1項記載の半導体レーザ装置。
JP3408786A 1986-02-18 1986-02-18 半導体レ−ザ装置 Pending JPS62190886A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264286A (ja) * 1988-04-15 1989-10-20 Omron Tateisi Electron Co 半導体量子井戸レーザ
JPH0374891A (ja) * 1989-08-17 1991-03-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体発光素子
US5132981A (en) * 1989-05-31 1992-07-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor optical device

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JPH0374891A (ja) * 1989-08-17 1991-03-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体発光素子

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