JPH01108789A - 面発光半導体レーザ素子 - Google Patents
面発光半導体レーザ素子Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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- H01S5/34313—Structure 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
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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］
この発明は面発光半導体レーザ素子に関するもので、特
に低しきい値電流で作動する面発光半導体レーザ素子に
関するものである。
に低しきい値電流で作動する面発光半導体レーザ素子に
関するものである。
［従来の技術］
第４図は東京工業大学精密工学研究所が発表した室温で
パルス発振した面発光型半導体レーザの概略図である。
パルス発振した面発光型半導体レーザの概略図である。
（日経エレクトロニクス １９８４．６．１８号）
図において１１はｎ型ＧａＡｓ基板、１２はｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層、１３はｎ型Ａ１００４Ｇａ６．６Ａｓク
ラッド層、１４はｐ型ＧａＡｓ活性層、１５はｐ型Ａ（
１＠、４＠ｇ、）４ Ａｓクラッド層、１６は５ｉ０２
絶縁膜、１７はｐ型Ａｌｏ、＋ ５０ ａｏ、ａｓＡｓ
キャップ層、１８は電極および反射鏡、１９は反射鏡、
２０は電極である。
ｓバッファ層、１３はｎ型Ａ１００４Ｇａ６．６Ａｓク
ラッド層、１４はｐ型ＧａＡｓ活性層、１５はｐ型Ａ（
１＠、４＠ｇ、）４ Ａｓクラッド層、１６は５ｉ０２
絶縁膜、１７はｐ型Ａｌｏ、＋ ５０ ａｏ、ａｓＡｓ
キャップ層、１８は電極および反射鏡、１９は反射鏡、
２０は電極である。
また第５図は東京工業大学精密工学研究所が発表した室
温でパルス発振した面発光型半導体レーザの概略図であ
る（電子通信学会技術報告 Ｖ。
温でパルス発振した面発光型半導体レーザの概略図であ
る（電子通信学会技術報告 Ｖ。
１．８６ Ｎｏ、８ ０ＱＥ８６−８）図において１
１はｎ型ＧａＡｓ基板、１３はｎ型Ａ 見６，４ Ｇ
ａｏ、ｓ Ａ ｓクラッド層、１４はＧａＡｓ活性層、
１５はｐ型Ａ （、。、４０ ａｏ、ｇ Ａ ｓクラッ
ド層、１８は電極、１９は２！電体多層膜の反射鏡、２
０は電極、２１はｐ型Ａ ＬＱ、４ Ｇ ａｏ、ｓＡｓ
電流狭窄層、２２はｎ型Ａ （Ｌｏ、＜ Ｇ ａｏ、ｓ
Ａ、 Ｓ電流狭窄層である。
１はｎ型ＧａＡｓ基板、１３はｎ型Ａ 見６，４ Ｇ
ａｏ、ｓ Ａ ｓクラッド層、１４はＧａＡｓ活性層、
１５はｐ型Ａ （、。、４０ ａｏ、ｇ Ａ ｓクラッ
ド層、１８は電極、１９は２！電体多層膜の反射鏡、２
０は電極、２１はｐ型Ａ ＬＱ、４ Ｇ ａｏ、ｓＡｓ
電流狭窄層、２２はｎ型Ａ （Ｌｏ、＜ Ｇ ａｏ、ｓ
Ａ、 Ｓ電流狭窄層である。
次に動作について説明する。面発光型半導体レーザ素子
は半導体基板面と垂直方向にレーザ光を出射し、共振器
は基板面と垂直方向の反射鏡間に作られ、次のような特
徴を有している。
は半導体基板面と垂直方向にレーザ光を出射し、共振器
は基板面と垂直方向の反射鏡間に作られ、次のような特
徴を有している。
（ｌ） 単一縦モードで発振する。
（１１） 大放射面積１．狭出射角であるため、光フ
ァイバとの結合が良好である。
ァイバとの結合が良好である。
（１１１） レーザ出射面に高反射鏡を有するため、
戻り光雑音に強い。
戻り光雑音に強い。
（Ｉｖ） ２次元アレイ化が可能である。
（ｌｖ） モノリシック光集積回路等への応用が可能
である。
である。
などの特徴を有し、基板面に平行にレーザ光を出射する
従来の半導体レーザに代わる新しい半導体レーザ素子と
して期待されている。
従来の半導体レーザに代わる新しい半導体レーザ素子と
して期待されている。
［発明が解決しようとする問題点］
従来の第４図に示す形式の面発光レーザ素子は、パルス
発振であり、室温における面発光レーザの連続発振は行
なわれていない。これは面発光レーザの総利得が従来の
ファブリペロ型半導体レーザに比べ１／１００程度とな
るからである。すなわち面発光レーザは通常数μｍ程度
の共振器長しか得ることができず、これは等測的には非
常に大きなミラー損失を意味している。そのためレーザ
のしきい値利得は大幅に増加し、通常の（１００）基板
上に成長したタプルへテロ（以下ＤＨと省略する）構造
を利用した面発光レーザでは、室温連続発振を得ること
が非常に′困難であるという問題点があった。
発振であり、室温における面発光レーザの連続発振は行
なわれていない。これは面発光レーザの総利得が従来の
ファブリペロ型半導体レーザに比べ１／１００程度とな
るからである。すなわち面発光レーザは通常数μｍ程度
の共振器長しか得ることができず、これは等測的には非
常に大きなミラー損失を意味している。そのためレーザ
のしきい値利得は大幅に増加し、通常の（１００）基板
上に成長したタプルへテロ（以下ＤＨと省略する）構造
を利用した面発光レーザでは、室温連続発振を得ること
が非常に′困難であるという問題点があった。
また第５図の場合も面発光レーザの総利得は従来のファ
ブリペロ型半導体レーザに比べて１／１００程度であり
、第４図と同様に低しきい値電流で室温連続発振は得ら
れなかった。
ブリペロ型半導体レーザに比べて１／１００程度であり
、第４図と同様に低しきい値電流で室温連続発振は得ら
れなかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためなされた
もので、低しきい値電流で室温連続発振可能□な面発光
半導体レーザ素子を得ることを目的としている。
もので、低しきい値電流で室温連続発振可能□な面発光
半導体レーザ素子を得ることを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
この発明に係る面発光半導体レーザ索子は、面方位（１
１１）を有する半導体基板上に超格子または多ｆｆｌ量
子井戸構造の活性層を形成したものである。
１１）を有する半導体基板上に超格子または多ｆｆｌ量
子井戸構造の活性層を形成したものである。
この発明における面方位（１１１）を有する半導体基板
上の超格子または量子井戸構造は従来のＤＨレーザや、
面方位（１００）を有する半導体基板上の超格子または
量子井戸構造に比べて高利得性を有するため発振しやす
い。
上の超格子または量子井戸構造は従来のＤＨレーザや、
面方位（１００）を有する半導体基板上の超格子または
量子井戸構造に比べて高利得性を有するため発振しやす
い。
［発明の実施例］
この発明に係る面発光半導体レーザ素子は、面方位（１
１１）を有するＧａＡｓ半導体基板上に超格子または量
子井戸構造のＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓからなる活性
層を形成したものである。
１１）を有するＧａＡｓ半導体基板上に超格子または量
子井戸構造のＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓからなる活性
層を形成したものである。
この発明の好ましい実施例は、第１Ｃ図に示すようもの
で、次のように構成されている。
で、次のように構成されている。
第１ｃ図において、１は中央部に中空を有しかつ面方位
（１１１）を有するｐ型のＧａＡｓの半導体基板であり
、２は前記基板上に形成されかつ中心に中空部を有する
９ｕ１のＧａＡｓバッファ層であり、３は前記バッファ
層上に形成されたｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層であり
、４は前記クラッド層上に形成されかつ周辺部を亜鉛拡
散されたＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓからなる多重量子
井戸活性層または超格子層であり、５は前記多重量子井
戸活性層または超格子層の上に形成されかつ周辺部を亜
鉛拡散されたｎ型のＧａＡｓクラッド層であり、６は前
記クラッド層の上に形成されかつ周辺部を亜鉛拡散され
たｎ型のＧａＡｓコンタクト層であり、９は前記ＧａＡ
ｓコンタクト層の上に形成された熱さ２００ＯＡのＡ
ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕのｎ（ＩＱ電極兼反射鏡であり
、１０は前記半導体基板の表面および中空内面、ならび
に前記ｐ型のバッファ層の中空内面ならびに前記ｐ型の
Ａｌ１ＧａＡｓクラッド層中央部端面に形成された厚さ
２０００ＡのＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕのｐ側電極兼
反射鏡である。電極１０の出射光面上に反射層をさらに
形成してもよい。
（１１１）を有するｐ型のＧａＡｓの半導体基板であり
、２は前記基板上に形成されかつ中心に中空部を有する
９ｕ１のＧａＡｓバッファ層であり、３は前記バッファ
層上に形成されたｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層であり
、４は前記クラッド層上に形成されかつ周辺部を亜鉛拡
散されたＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓからなる多重量子
井戸活性層または超格子層であり、５は前記多重量子井
戸活性層または超格子層の上に形成されかつ周辺部を亜
鉛拡散されたｎ型のＧａＡｓクラッド層であり、６は前
記クラッド層の上に形成されかつ周辺部を亜鉛拡散され
たｎ型のＧａＡｓコンタクト層であり、９は前記ＧａＡ
ｓコンタクト層の上に形成された熱さ２００ＯＡのＡ
ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕのｎ（ＩＱ電極兼反射鏡であり
、１０は前記半導体基板の表面および中空内面、ならび
に前記ｐ型のバッファ層の中空内面ならびに前記ｐ型の
Ａｌ１ＧａＡｓクラッド層中央部端面に形成された厚さ
２０００ＡのＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕのｐ側電極兼
反射鏡である。電極１０の出射光面上に反射層をさらに
形成してもよい。
レーザ光は前記電極兼反射鏡が囲む中空部から発振する
。
。
次に半導体レーザ素子をこのように構成した理由につい
て説明する。第２図は基板面に水平にレーザ光を出射す
る従来のファブリペロ型半導体し−ザにおける最大利得
の注入電流異存性を示す図である。面方位（１００）上
の単一量子井戸（以下ＳＱＷと略す）レーザ（Ｌ、ｚ−
１０ｎｍ、ここでＬｚは量子井戸幅を示す）はＤＨレー
ザと比較し、ｇｍａｘ−５Ｘ１０２ｃｍ−’の利得に相
当する注入電流密度は１１５程度となる。（１１１）上
のＳＱＷレーザは（１００）上のＳＱＷレーザと比較し
１、より低注入電流で高利得が得られ、レーザの低しき
い値電流化に有利である。
て説明する。第２図は基板面に水平にレーザ光を出射す
る従来のファブリペロ型半導体し−ザにおける最大利得
の注入電流異存性を示す図である。面方位（１００）上
の単一量子井戸（以下ＳＱＷと略す）レーザ（Ｌ、ｚ−
１０ｎｍ、ここでＬｚは量子井戸幅を示す）はＤＨレー
ザと比較し、ｇｍａｘ−５Ｘ１０２ｃｍ−’の利得に相
当する注入電流密度は１１５程度となる。（１１１）上
のＳＱＷレーザは（１００）上のＳＱＷレーザと比較し
１、より低注入電流で高利得が得られ、レーザの低しき
い値電流化に有利である。
第３図に本発明者等の実験により得られた（１００）と
（１１１）上の従来のファブリペロＷＧＲＩＮ−ＳＣＨ
（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ ５ｅｐａｒａｔ’ｅ
Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ）ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）レーザ（共振器長４９０μｍ）における
しきい値電流密度（Ｊｔｈ）の量子井戸幅（Ｌｚ）依存
性を示す。Ｌｚ≧７０ｍでは（１００）上と（１１１）
上のＪ’ｔｈの差は小さいが、Ｌｚ＜７ｎｍの領域にお
いては（１００）上のＳＱＷレーザでは、Ｊｔｈは急激
に増加するのに対し、（１１１）上のＳＱＷレーザでは
Ｌｚ■３ｎｍまでほとんど増加しない。
（１１１）上の従来のファブリペロＷＧＲＩＮ−ＳＣＨ
（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ ５ｅｐａｒａｔ’ｅ
Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ）ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）レーザ（共振器長４９０μｍ）における
しきい値電流密度（Ｊｔｈ）の量子井戸幅（Ｌｚ）依存
性を示す。Ｌｚ≧７０ｍでは（１００）上と（１１１）
上のＪ’ｔｈの差は小さいが、Ｌｚ＜７ｎｍの領域にお
いては（１００）上のＳＱＷレーザでは、Ｊｔｈは急激
に増加するのに対し、（１１１）上のＳＱＷレーザでは
Ｌｚ■３ｎｍまでほとんど増加しない。
このレーザでは内部損失とミラー損失を合わせたキャビ
ティ損は３０ｃｍ−’程度である。この程度のキャビテ
ィ損においては（１１１）上の量子井戸レーザは（１０
０）上Ｘ比較し、３ｎｍ≦Ｌ２≦７ｎｍの範囲では高利
得が得られる。一方、前述のごとく面発光レーザの共振
器長は活性層厚に相当するため、ＳＱＷ構造では第２図
に示したように注入電流の増加に伴ない利得は飽和の傾
向を示し、面発光レーザに対し十分な利得を得ることは
困難である。これに対して、活性層の量子井戸を多重化
するあるいは超格子化することによって利得を稼ぐこと
が有効であり、理想的には飽和利得が５ＱＷＸ （量子
井戸の数）になる。（但し、利得の立上がりの注入電流
密度も少し増加する。）このとき、第２図の特性より（
１１１）上の量子井戸を利用すれば、量子井戸幅を３ｎ
ｍ＜Ｌｚ＜７ｎｍと薄くすることにより、（ＩＯＣ））
上の量子井戸よりも低しきい値電流化が可能なことは自
明である。
ティ損は３０ｃｍ−’程度である。この程度のキャビテ
ィ損においては（１１１）上の量子井戸レーザは（１０
０）上Ｘ比較し、３ｎｍ≦Ｌ２≦７ｎｍの範囲では高利
得が得られる。一方、前述のごとく面発光レーザの共振
器長は活性層厚に相当するため、ＳＱＷ構造では第２図
に示したように注入電流の増加に伴ない利得は飽和の傾
向を示し、面発光レーザに対し十分な利得を得ることは
困難である。これに対して、活性層の量子井戸を多重化
するあるいは超格子化することによって利得を稼ぐこと
が有効であり、理想的には飽和利得が５ＱＷＸ （量子
井戸の数）になる。（但し、利得の立上がりの注入電流
密度も少し増加する。）このとき、第２図の特性より（
１１１）上の量子井戸を利用すれば、量子井戸幅を３ｎ
ｍ＜Ｌｚ＜７ｎｍと薄くすることにより、（ＩＯＣ））
上の量子井戸よりも低しきい値電流化が可能なことは自
明である。
さらに、面発光レーザにおいては活性層厚が共振器方向
になるため共振器の反射率を９０％としてもキャビティ
損は２００〜４００ｃｍ−’程度と従来のファブリペロ
型の１０倍程度大きくなる。
になるため共振器の反射率を９０％としてもキャビティ
損は２００〜４００ｃｍ−’程度と従来のファブリペロ
型の１０倍程度大きくなる。
したがって、第２図に示す高電流、高利得領域で発振す
るため、（１００）と（１１１）面の差はより大きくな
る。したがって、このように損失の大きな領域では、第
３図に示すよりもさらに大きなＬｚの領域においても（
１１１）の方が（１００）より低しきい値が得られる。
るため、（１００）と（１１１）面の差はより大きくな
る。したがって、このように損失の大きな領域では、第
３図に示すよりもさらに大きなＬｚの領域においても（
１１１）の方が（１００）より低しきい値が得られる。
Ｌｚ≦２ｎｍでは、第３図に示すように低キャビティ損
においても高しきい値となるが、これは量子井戸から波
動関数がしみ出して、量子井戸の閉込め効果がなくなる
ためである。Ｌｚの上限はドブロイ波長以下の３０ｎｍ
以下にとればよい。
においても高しきい値となるが、これは量子井戸から波
動関数がしみ出して、量子井戸の閉込め効果がなくなる
ためである。Ｌｚの上限はドブロイ波長以下の３０ｎｍ
以下にとればよい。
次にこの発明に係る面発光レーザ素子の製造方法につい
て最も好ましい実施例について説明する。
て最も好ましい実施例について説明する。
第１ａ〜第１ｃ図はこの発明に係る面発光レー第１ａ図
に示すように面方位（１１１）Ｂから０．５度（１００
）方向に傾いたｐ型ＧａＡｓ基板１ （Ｚｎ＝１０”
ｃｍ−”これはＺｎの不純物濃度が１ｃｍ”あたり１０
１８個であることを意味する。以下同じ）上に、ＭＢＥ
法（分子線エピタキシャル成長法）を用いて厚さ３００
層ｍのｐ型ＧａＡｓバッファ層２ （Ｂｅ＝１．０’
８ｃｍ−１＞と厚さ３ｐｍのｐ型Ａ １１゜、７ Ｇ
ａ、）、、 Ａ ｓクラッド層（Ｂｅ＝１０” ｃｍ−
” ） 、厚さ５ｎｍのアンドープＧａＡｓｊｌ子井戸
層と厚さ５ｎｍのアンドープＡ ［０，２Ｇ ａ（１，
６Ａ Ｓのバリア層とを交互に２００層および１９９層
積重ねた多重量子井戸活性層４、厚さ１μｍのｎ型Ａｉ
ｏ、７Ｇａｏ、３ＡＳクラッド層５ （ＳＬ？−１０”
ｃｍ−３）、厚さ３００層ｍのｎ！ａＧａＡｓコンタ
クト層６ （Ｓｉ−２Ｘ１０” ｃｍ−’）を７２０℃
において連続的に成長した。既に本発明者等が指摘した
ように（特許出願番号６Ｏ−２２９３８２）（１１１）
Ｂ面では０．５度（１００）方向に傾けた方が良好な
鏡面成長が得られる。次に第１ｂ図に示すように、ｎ型
ＧａＡｓコンタクト層６上に３０μｍφのＳｉＮ膜７を
形成し、ｐ１２Ａ（ｔｏ。
に示すように面方位（１１１）Ｂから０．５度（１００
）方向に傾いたｐ型ＧａＡｓ基板１ （Ｚｎ＝１０”
ｃｍ−”これはＺｎの不純物濃度が１ｃｍ”あたり１０
１８個であることを意味する。以下同じ）上に、ＭＢＥ
法（分子線エピタキシャル成長法）を用いて厚さ３００
層ｍのｐ型ＧａＡｓバッファ層２ （Ｂｅ＝１．０’
８ｃｍ−１＞と厚さ３ｐｍのｐ型Ａ １１゜、７ Ｇ
ａ、）、、 Ａ ｓクラッド層（Ｂｅ＝１０” ｃｍ−
” ） 、厚さ５ｎｍのアンドープＧａＡｓｊｌ子井戸
層と厚さ５ｎｍのアンドープＡ ［０，２Ｇ ａ（１，
６Ａ Ｓのバリア層とを交互に２００層および１９９層
積重ねた多重量子井戸活性層４、厚さ１μｍのｎ型Ａｉ
ｏ、７Ｇａｏ、３ＡＳクラッド層５ （ＳＬ？−１０”
ｃｍ−３）、厚さ３００層ｍのｎ！ａＧａＡｓコンタ
クト層６ （Ｓｉ−２Ｘ１０” ｃｍ−’）を７２０℃
において連続的に成長した。既に本発明者等が指摘した
ように（特許出願番号６Ｏ−２２９３８２）（１１１）
Ｂ面では０．５度（１００）方向に傾けた方が良好な
鏡面成長が得られる。次に第１ｂ図に示すように、ｎ型
ＧａＡｓコンタクト層６上に３０μｍφのＳｉＮ膜７を
形成し、ｐ１２Ａ（ｔｏ。
７ ｃａｏ、ｓ Ａｓクラッド層３までＺｎ拡散層８を
形成する。Ｚｎ拡散効果による電流閉込めおび多重量子
井戸層の無秩序化により光閉込めの効果を得ることがで
きる。第１ｃ図に示すようにフォトリソグラフィの手法
およびＧａＡｓ選択エッチャントを用い、ｐ型Ａｌｌ。
形成する。Ｚｎ拡散効果による電流閉込めおび多重量子
井戸層の無秩序化により光閉込めの効果を得ることがで
きる。第１ｃ図に示すようにフォトリソグラフィの手法
およびＧａＡｓ選択エッチャントを用い、ｐ型Ａｌｌ。
、７０ａ６．＠ Ａｓクラッド層３が表出するまでＧａ
Ａｓ３板の中央部のエツチングを行ない、共振器を形成
し、電極兼反射鏡９（反射率〜９５％）および電極兼反
射１１（反射率〜９０％）を形成し、チップに分割する
。このチップの電極１０に＋、電極９に−の電圧を印加
し、電流を流すことにより電極１０側よりレーザ光を取
出すことができる。
Ａｓ３板の中央部のエツチングを行ない、共振器を形成
し、電極兼反射鏡９（反射率〜９５％）および電極兼反
射１１（反射率〜９０％）を形成し、チップに分割する
。このチップの電極１０に＋、電極９に−の電圧を印加
し、電流を流すことにより電極１０側よりレーザ光を取
出すことができる。
本実施例では３０ｍＡという定しきい鎧型流発生を得る
ことができた。比較のために、（１００）面方位を有す
るｐ型ＧａＡｓ基板（Ｚｎ−１０’’ｃｍ−”）上に同
一構造の素子を作成したところ、しきい鎧型流は７０ｍ
Ａと本発明の実施例より高かった。
ことができた。比較のために、（１００）面方位を有す
るｐ型ＧａＡｓ基板（Ｚｎ−１０’’ｃｍ−”）上に同
一構造の素子を作成したところ、しきい鎧型流は７０ｍ
Ａと本発明の実施例より高かった。
次に第１ｄ図に示すように上記実施例と同様に面方位（
１１１）Ｂから０．５度（１００）方向に傾いたｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１’ （ｎ−１０” ｃｍ−１）上に、Ｍ
ＢＥ法を用いて厚さ３００ｎｍのｎ型ＧａＡｓバッファ
層２’ （Ｓｉ＝１０１８ｃｍ−”）と厚さ３μｍの
ｎ型ＡＩＯ，？ Ｇａｏ、ｓＡｓクラッド層３’ （
Ｓｉ＝１０１８ｃｍ−”）、厚さ２０ｎｍのアンドープ
ＧａＡｓ量子井戸層厚さ５ｎｍのアンドープＡ Ｌｏ、
２Ｇ ａｏ、ａ Ａ Ｓのバリア層とを交互に１００層
および９９層積重ねた多重量子井戸活性層４、厚さ１μ
ｍのｐ型ＡＱ、。。
１１１）Ｂから０．５度（１００）方向に傾いたｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１’ （ｎ−１０” ｃｍ−１）上に、Ｍ
ＢＥ法を用いて厚さ３００ｎｍのｎ型ＧａＡｓバッファ
層２’ （Ｓｉ＝１０１８ｃｍ−”）と厚さ３μｍの
ｎ型ＡＩＯ，？ Ｇａｏ、ｓＡｓクラッド層３’ （
Ｓｉ＝１０１８ｃｍ−”）、厚さ２０ｎｍのアンドープ
ＧａＡｓ量子井戸層厚さ５ｎｍのアンドープＡ Ｌｏ、
２Ｇ ａｏ、ａ Ａ Ｓのバリア層とを交互に１００層
および９９層積重ねた多重量子井戸活性層４、厚さ１μ
ｍのｐ型ＡＱ、。。
７ ｃａｏ、ｓ Ａｓクラッド層５’ （Ｂｅ＝１０
”ｃｍ−’ ） 、厚さ３００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコン
タクト層６’ （Ｂｅ−２Ｘ４０” ｃｍ−” ）を
７２０℃において連続的に成長した。フォトリソグラフ
ィの手法およびＧａＡｓ選択エッチャントを用いｎ型Ａ
Ｌｏ、ｔ Ｇ Ｊｌｏ、３ Ａ ｓクラッド層３′が
表出するまでＧａＡｓ１板の中央部エツチングを行ない
、共振器を形成する。次にＲＩＢ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を
用いて２０μｍφの領域外のＧａＡｓコンタクト層６′
およびｐ型Ａ１ｇ、７０ａ６．、Ａｓクラッド層５′の
エツチングを行なう。ｐ型Ａ１１Ｏ，？ Ｇａ６．２
Ａｓクラッド層５′の厚さは３００ｎｍ残し、リッジ型
構造を形成する。中央部に２０μｍφ以外の領域にＳｉ
Ｎ絶縁膜７′を形成し、電極兼反射ｍ８′ （反射率〜
９５％）、電極兼反射鏡９（反射率〜９０％）を形成し
、チップに分割する。
”ｃｍ−’ ） 、厚さ３００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコン
タクト層６’ （Ｂｅ−２Ｘ４０” ｃｍ−” ）を
７２０℃において連続的に成長した。フォトリソグラフ
ィの手法およびＧａＡｓ選択エッチャントを用いｎ型Ａ
Ｌｏ、ｔ Ｇ Ｊｌｏ、３ Ａ ｓクラッド層３′が
表出するまでＧａＡｓ１板の中央部エツチングを行ない
、共振器を形成する。次にＲＩＢ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を
用いて２０μｍφの領域外のＧａＡｓコンタクト層６′
およびｐ型Ａ１ｇ、７０ａ６．、Ａｓクラッド層５′の
エツチングを行なう。ｐ型Ａ１１Ｏ，？ Ｇａ６．２
Ａｓクラッド層５′の厚さは３００ｎｍ残し、リッジ型
構造を形成する。中央部に２０μｍφ以外の領域にＳｉ
Ｎ絶縁膜７′を形成し、電極兼反射ｍ８′ （反射率〜
９５％）、電極兼反射鏡９（反射率〜９０％）を形成し
、チップに分割する。
本実施例ではしきい鎧型流５０ｍＡでレーザ発振を得る
ことができた。比較のために（１００）面方位を６する
ｎ型ＧａＡｓｌｌ１板（ＳｉｍｌＯ’’ｃｍ−’）上に
同一構造の素子を作製したところしきい鎧型流は１５０
ｍＡと本発明の実施例より高かった。
ことができた。比較のために（１００）面方位を６する
ｎ型ＧａＡｓｌｌ１板（ＳｉｍｌＯ’’ｃｍ−’）上に
同一構造の素子を作製したところしきい鎧型流は１５０
ｍＡと本発明の実施例より高かった。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、面発光半導体レーザ索
子を面方位（１１１）を有するＧａＡｓ半導体基板と、
前記基板上に形成された超格子または量子井戸構造のＧ
ａＡｓおよびＡＱＧａＡｓからなる活性層とから構成し
たため、高利得性が得られ、その結果低しきい鎧型流で
発振する面発光半導体レーザ索子を得ることができると
いう効果がある。
子を面方位（１１１）を有するＧａＡｓ半導体基板と、
前記基板上に形成された超格子または量子井戸構造のＧ
ａＡｓおよびＡＱＧａＡｓからなる活性層とから構成し
たため、高利得性が得られ、その結果低しきい鎧型流で
発振する面発光半導体レーザ索子を得ることができると
いう効果がある。
第１ａ−ｃ図はこの発明の一実施例による面発光半導体
レーザ素子の製造工程を示す図であり、第１ｄ図はこの
発明の他の実施例の構成を示す図であり、第２図は従来
のファブリペロ型各種レーザの最大利得の注入電流依存
性を示す図であり、第３図は面方位（１００）、（１１
１）基板上に成長させた従来のファブリペロ型ＧＲＩＮ
−９ＣＨＳＱＷレーザのしきい鎧型流密度の量子井戸幅
依存性を示す図であり、第４図および第５図は従来の面
発光半導体レーザ素子を示す概略図である。 図において１はｐ型にａＡｓ基板、２はｐ型ＧａＡｓバ
ッファ層、３はｐ型Ａ１１０．７ Ｇａ０．３ ＡＳク
ラッド層、４は多ｆｆｉ量子井戸活性層、５はｎ型Ｇａ
Ａｓコシタクト層、６はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、７
はＳｉＮ膜、８はＺｎ拡散層、９は電極兼反射鏡、１０
は電極兼反射鏡、１′はｎ型ＧａＡｓ基板、２′はｎ型
ＧａＡｓバッファ層、３′はｎ型Ａ（１，）、７ ｃａ
ｏ、３ Ａｓクラッド層、５′はｐ型Ａｌ（１，７Ｇａ
ｏ、ａ Ａｓクラッド層、６′はｐ型ＧａＡｓコシタク
ト層、８′は電極兼反射鏡である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
レーザ素子の製造工程を示す図であり、第１ｄ図はこの
発明の他の実施例の構成を示す図であり、第２図は従来
のファブリペロ型各種レーザの最大利得の注入電流依存
性を示す図であり、第３図は面方位（１００）、（１１
１）基板上に成長させた従来のファブリペロ型ＧＲＩＮ
−９ＣＨＳＱＷレーザのしきい鎧型流密度の量子井戸幅
依存性を示す図であり、第４図および第５図は従来の面
発光半導体レーザ素子を示す概略図である。 図において１はｐ型にａＡｓ基板、２はｐ型ＧａＡｓバ
ッファ層、３はｐ型Ａ１１０．７ Ｇａ０．３ ＡＳク
ラッド層、４は多ｆｆｉ量子井戸活性層、５はｎ型Ｇａ
Ａｓコシタクト層、６はｎ型ＧａＡｓコンタクト層、７
はＳｉＮ膜、８はＺｎ拡散層、９は電極兼反射鏡、１０
は電極兼反射鏡、１′はｎ型ＧａＡｓ基板、２′はｎ型
ＧａＡｓバッファ層、３′はｎ型Ａ（１，）、７ ｃａ
ｏ、３ Ａｓクラッド層、５′はｐ型Ａｌ（１，７Ｇａ
ｏ、ａ Ａｓクラッド層、６′はｐ型ＧａＡｓコシタク
ト層、８′は電極兼反射鏡である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）面方位（１１１）を有する半導体基板と、前記半
導体基板上に形成された多重量子井戸構造または超格子
構造の活性層と、前記活性層を挾む１対の光反射層と、
前記光反射層と垂直方向にレーザ光を発振するレーザ放
射路とを具備してなることを特徴とする面発光半導体レ
ーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715087A JPH01108789A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 面発光半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715087A JPH01108789A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 面発光半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108789A true JPH01108789A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17440783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26715087A Pending JPH01108789A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 面発光半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01108789A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0488510A2 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Visible light surface emitting laser device |
| FR2671238A1 (fr) * | 1990-12-28 | 1992-07-03 | Thomson Csf | Procede de realisation de lasers semiconducteurs a emission de surface, et lasers obtenus par le procede. |
| US5271028A (en) * | 1991-07-22 | 1993-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61115364A (ja) * | 1984-11-10 | 1986-06-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS6286883A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6421991A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-25 | Philips Nv | Semiconductor device |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26715087A patent/JPH01108789A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61115364A (ja) * | 1984-11-10 | 1986-06-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS6286883A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6421991A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-25 | Philips Nv | Semiconductor device |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0488510A2 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Visible light surface emitting laser device |
| US5166945A (en) * | 1990-11-28 | 1992-11-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Visible light surface emitting laser device |
| FR2671238A1 (fr) * | 1990-12-28 | 1992-07-03 | Thomson Csf | Procede de realisation de lasers semiconducteurs a emission de surface, et lasers obtenus par le procede. |
| US5204870A (en) * | 1990-12-28 | 1993-04-20 | Thomson-Csf | Method of implementation of surface-emission semiconductor lasers, and lasers obtained by the method |
| US5271028A (en) * | 1991-07-22 | 1993-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
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