JPH0350885A - 埋め込み型半導体光素子 - Google Patents
埋め込み型半導体光素子Info
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- JPH0350885A JPH0350885A JP18769789A JP18769789A JPH0350885A JP H0350885 A JPH0350885 A JP H0350885A JP 18769789 A JP18769789 A JP 18769789A JP 18769789 A JP18769789 A JP 18769789A JP H0350885 A JPH0350885 A JP H0350885A
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- semiconductor
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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）
本発明はコア層（活性層）が横方向からメルトバツクさ
れることによって発生する導波路損失のない埋め込み型
半導体光素子に関する。
れることによって発生する導波路損失のない埋め込み型
半導体光素子に関する。
（従来の技術）
埋め込み型半導体レーザや半導体光増幅器、半導体光導
波路に代表される埋め込み型半導体光素子は、近年ます
ます重要になりつつある。この種埋め込み型光素子の構
造の一例が、例えば、昭和５７年度、電子通信学会総合
全国大会光および量子エレクトロニクスＡの予稿集８５
７頁に記載されている。その構造は、第２図に示すよう
な二重チャンネル形プレナー埋め込み構造（Ｄｏｕｂｌ
ｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅ
ｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、以後ＤＣ−Ｐ
ＢＨ構造と略して記す）を有する４本横遣では、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にノンドープ Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層２、アンチメルトバック（ＡＭ
Ｂ）層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４を設け、メサストラ
イプ１４を形成し、更に、その上にｐ−１ｎｐ電流ブロ
ック層６、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層７、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層８、ｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタクト層９を
形成している０図中、１０と１１は電極を１２．１３は
清を示す。
波路に代表される埋め込み型半導体光素子は、近年ます
ます重要になりつつある。この種埋め込み型光素子の構
造の一例が、例えば、昭和５７年度、電子通信学会総合
全国大会光および量子エレクトロニクスＡの予稿集８５
７頁に記載されている。その構造は、第２図に示すよう
な二重チャンネル形プレナー埋め込み構造（Ｄｏｕｂｌ
ｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅ
ｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、以後ＤＣ−Ｐ
ＢＨ構造と略して記す）を有する４本横遣では、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にノンドープ Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層２、アンチメルトバック（ＡＭ
Ｂ）層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４を設け、メサストラ
イプ１４を形成し、更に、その上にｐ−１ｎｐ電流ブロ
ック層６、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層７、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層８、ｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタクト層９を
形成している０図中、１０と１１は電極を１２．１３は
清を示す。
このように従来の構造は、ｐｎｐｎ電流ブロック機構を
内部に有するため、ストライプ状になった活性領域への
電流集中度がよく、その結果、この構造を用いた半導体
レーザは発振波長１．３μｍ帯において、発振しきい値
１５〜２０ｍＡ、光出力５０ｍＷ以上、最高動作温度１
２０℃以上など、優れた特性を有する。また、この構造
を用いた半導体光増幅器においては、活性層への電流注
入効率がよいことから、２５ｄＢ以上の信号利得が得ら
れている。
内部に有するため、ストライプ状になった活性領域への
電流集中度がよく、その結果、この構造を用いた半導体
レーザは発振波長１．３μｍ帯において、発振しきい値
１５〜２０ｍＡ、光出力５０ｍＷ以上、最高動作温度１
２０℃以上など、優れた特性を有する。また、この構造
を用いた半導体光増幅器においては、活性層への電流注
入効率がよいことから、２５ｄＢ以上の信号利得が得ら
れている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述の従来の埋め込み型半導体光素子を
液相エピタキシャル（ＬＰＥ）成長法を用いて作製する
場合、活性層（以下、発光素子を一例として取り上げ、
説明するので、コア層を活性層と呼ぶことにする）の上
にクラッド層を成長する前に、アンチメルトバック層を
成長することによって活性層の上からのメルトバックは
防止しているが、第２図に示したように埋め込み成長時
にコア層が横方向からメルトバックされ、それによって
導波路損失が増大し、また、導波路の作製精度も悪くな
る傾向にあった。
液相エピタキシャル（ＬＰＥ）成長法を用いて作製する
場合、活性層（以下、発光素子を一例として取り上げ、
説明するので、コア層を活性層と呼ぶことにする）の上
にクラッド層を成長する前に、アンチメルトバック層を
成長することによって活性層の上からのメルトバックは
防止しているが、第２図に示したように埋め込み成長時
にコア層が横方向からメルトバックされ、それによって
導波路損失が増大し、また、導波路の作製精度も悪くな
る傾向にあった。
このような点で従来の埋め込み型半導体光素子には解決
すべき課題があった。特に、ＩｎＰにほぼ格子整合した
Ｉ ｎ＋−ｘ Ｇａｇ Ａｓｙ Ｐ＋−ｙを活性層とし
て用いる場合、アプライドフィジックスレター（Ａｐｐ
１．Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）。
すべき課題があった。特に、ＩｎＰにほぼ格子整合した
Ｉ ｎ＋−ｘ Ｇａｇ Ａｓｙ Ｐ＋−ｙを活性層とし
て用いる場合、アプライドフィジックスレター（Ａｐｐ
１．Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）。
３２ （４）、２３４ （１９７８）に記載されている
ように、活性層波長組成を１゜４μｍ以上に長波長化す
ると、活性層はＩｎメルトによってメルトバックを受は
易くなり、活性層を厚くした場合にこの横方向からのメ
ルトバックは顕著となる。
ように、活性層波長組成を１゜４μｍ以上に長波長化す
ると、活性層はＩｎメルトによってメルトバックを受は
易くなり、活性層を厚くした場合にこの横方向からのメ
ルトバックは顕著となる。
更に、埋め込み型半導体光素子として半導体光増幅器を
考えると、増幅利得の入力光開光依存性を極力抑えるた
め、活性層の断面形状を正方形に近付けるなどの方策を
とる必要があるが、この場合、作製技術の観点から、活
性層厚を０．２〜０，４μｍ程度に厚くする必要がある
。従って、活性層は、横方向からのメルトバックを受は
易くなる。
考えると、増幅利得の入力光開光依存性を極力抑えるた
め、活性層の断面形状を正方形に近付けるなどの方策を
とる必要があるが、この場合、作製技術の観点から、活
性層厚を０．２〜０，４μｍ程度に厚くする必要がある
。従って、活性層は、横方向からのメルトバックを受は
易くなる。
本発明の目的は、活性層が横方向からメルトバックされ
ることによって発生する導波路損失のない埋め込み型半
導体光素子を提供することにある。
ることによって発生する導波路損失のない埋め込み型半
導体光素子を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
前述の課題を解決するため本発明の埋め込み型半導体光
素子は、光の導波、発光、増幅またはその組合わせの機
能を有する少なくとも１つの半導体層によって構成され
たコア層と、該コア層を上下方向に挟み、前記コア層よ
り大きなバンドギャップエネルギーを有する２つの半導
体クラッド層と、前記コア層を横方向に挟み前記コア層
よりも大きなバンドギャップエネルギーを有する２つの
半導体埋め込み層とを備えるストライプ構造を有する埋
め込み型半導体光素子において、前記コア層と前記半導
体埋め込み層との間に、前記コア層よりも小さく前記半
導体埋め込み層よりも大きなバンドギャップを有するア
ンチメルトバック層が設けられている。
素子は、光の導波、発光、増幅またはその組合わせの機
能を有する少なくとも１つの半導体層によって構成され
たコア層と、該コア層を上下方向に挟み、前記コア層よ
り大きなバンドギャップエネルギーを有する２つの半導
体クラッド層と、前記コア層を横方向に挟み前記コア層
よりも大きなバンドギャップエネルギーを有する２つの
半導体埋め込み層とを備えるストライプ構造を有する埋
め込み型半導体光素子において、前記コア層と前記半導
体埋め込み層との間に、前記コア層よりも小さく前記半
導体埋め込み層よりも大きなバンドギャップを有するア
ンチメルトバック層が設けられている。
（作用）
上述の通り、本発明ではコア層と半導体埋め込み層との
間にアンチメルトバック層を設けているので、前述のメ
ルトバックを防止できる。
間にアンチメルトバック層を設けているので、前述のメ
ルトバックを防止できる。
Ｉ ＥＥＥジャーナルオプカンタムエレクトロニクス（
ＩＥＥＥ Ｊ、ｏｆ ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒ
ｏｎ、ＱＥ−１７，６３５（１９８１））に記載されて
いるようにＩｎＰにほぼ格子整合した波長組成１．４μ
ｍ以上のＩｎ＋−えＧａｇ Ａｓアｐ、−、を活性層と
して用いる場合、アンチメルトバック層としては波長組
成１．３．ｃｚｍ以上のＩ ｎ ｌ −Ｘ Ｇ ａ Ｋ
Ａ Ｓ ｙ Ｐ ＋−ｙを用いる必要がある。従って
、この材料系においては、波長組成１．３〜１−４ ）
ｔ ｍ Ｉ ｎ ｒ−ｘ Ｇ ａ ｚＡ Ｓ ｙ Ｐ
ｌ−ｙをアンチメルトバック層として用いることによっ
て、活性層のメルトバックを防止できる。
ＩＥＥＥ Ｊ、ｏｆ ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒ
ｏｎ、ＱＥ−１７，６３５（１９８１））に記載されて
いるようにＩｎＰにほぼ格子整合した波長組成１．４μ
ｍ以上のＩｎ＋−えＧａｇ Ａｓアｐ、−、を活性層と
して用いる場合、アンチメルトバック層としては波長組
成１．３．ｃｚｍ以上のＩ ｎ ｌ −Ｘ Ｇ ａ Ｋ
Ａ Ｓ ｙ Ｐ ＋−ｙを用いる必要がある。従って
、この材料系においては、波長組成１．３〜１−４ ）
ｔ ｍ Ｉ ｎ ｒ−ｘ Ｇ ａ ｚＡ Ｓ ｙ Ｐ
ｌ−ｙをアンチメルトバック層として用いることによっ
て、活性層のメルトバックを防止できる。
（実施例）
次に本発明について図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例である１、５μｍ帯ＩｎＧａ
ＡｓＰ ＤＣ−ＰＢＨｔＪ造半導体レーザの断面図で
ある。
ＡｓＰ ＤＣ−ＰＢＨｔＪ造半導体レーザの断面図で
ある。
先ず、本構造を得るための作製法を以下に述べる。
ｎ−ＩｎＰ基板１の上面に、波長組成１．５４μｍのノ
ンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２、波長組成１．３ｕ、
ｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層（
ＡＭＢ層）３、ρ−ＩｎＰクラヅド層４をＬＰＥ成長法
によりそれぞれ厚さ０．１μｍ、０．０１μｍ、１μｍ
となるように順次結晶成長した後、［１１０］方向に、
深さ１．５μｍ、幅４μｍの２本の湧１２，１３とそれ
によって挟まれる幅１，０μｍのメサストライプ１４を
形成する。
ンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２、波長組成１．３ｕ、
ｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層（
ＡＭＢ層）３、ρ−ＩｎＰクラヅド層４をＬＰＥ成長法
によりそれぞれ厚さ０．１μｍ、０．０１μｍ、１μｍ
となるように順次結晶成長した後、［１１０］方向に、
深さ１．５μｍ、幅４μｍの２本の湧１２，１３とそれ
によって挟まれる幅１，０μｍのメサストライプ１４を
形成する。
次に、上記半導体多層結晶の上にメサストライプ１４の
上部を除いて、波長組成１．３μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ ＡＭＢ層５、ｐ Ｉ ｎ Ｐ 電流ブロ
ック層６、ｎ−１ｎＰ電流ブロック層７を、そして全面
にｐ−ＩｎＰ埋め込み層８、波長組成１．２μｍのｐ”
−Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐコンタクト層９をそれぞれ、平坦
部での厚さが０．０１μｍ、１μｍ、０．５μｍ、６μ
ｍ、０．５μｍとなるように順次ＬＰＥ成長法により結
晶成長する。
上部を除いて、波長組成１．３μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ ＡＭＢ層５、ｐ Ｉ ｎ Ｐ 電流ブロ
ック層６、ｎ−１ｎＰ電流ブロック層７を、そして全面
にｐ−ＩｎＰ埋め込み層８、波長組成１．２μｍのｐ”
−Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐコンタクト層９をそれぞれ、平坦
部での厚さが０．０１μｍ、１μｍ、０．５μｍ、６μ
ｍ、０．５μｍとなるように順次ＬＰＥ成長法により結
晶成長する。
さらに、ｐ側にＣｒ ／ Ａ ｕからなる電極１０を、
ｎ−１ｎＰ基板１の下にＡｕＧｅＮｉからなる電極１１
を形成する。
ｎ−１ｎＰ基板１の下にＡｕＧｅＮｉからなる電極１１
を形成する。
このようにして作製した埋め込み型半導体光素子による
と、導波路損失を従来の半導体光素子に比較して１０％
程度低減できる。また、前述の半導体光素子と同様な方
法で、活性層を横方向からメルトバックさせることなく
、活性層厚が０．２５μｍ程度と厚く、メサ幅が０．４
μｍ程度と狭い素子を作製し、両端面に無反射コーティ
ングを行うことで、信号利得３０ｄＢ、ＴＥ−７Ｍ利得
差１ｄＢ以下の良好な半導体光増幅器を作製できる。
と、導波路損失を従来の半導体光素子に比較して１０％
程度低減できる。また、前述の半導体光素子と同様な方
法で、活性層を横方向からメルトバックさせることなく
、活性層厚が０．２５μｍ程度と厚く、メサ幅が０．４
μｍ程度と狭い素子を作製し、両端面に無反射コーティ
ングを行うことで、信号利得３０ｄＢ、ＴＥ−７Ｍ利得
差１ｄＢ以下の良好な半導体光増幅器を作製できる。
上述実施例において、埋め込み層は導電型の異なる複数
の半導体層または高抵抗半導体層でＷ４成され得るし、
上記活性層およびアンチメルトバック層がＩｎＰにほぼ
格子整合したＩｎ＋−ｔＧａｘＡ Ｓ ｙ Ｐ ｌ−ｙ
からなり、上記アンチメルトバック層の波長組成が室温
で１．３μｍ以上であることも好ましい例である。
の半導体層または高抵抗半導体層でＷ４成され得るし、
上記活性層およびアンチメルトバック層がＩｎＰにほぼ
格子整合したＩｎ＋−ｔＧａｘＡ Ｓ ｙ Ｐ ｌ−ｙ
からなり、上記アンチメルトバック層の波長組成が室温
で１．３μｍ以上であることも好ましい例である。
更に、上記実施例においては、ＤＣ−ＰＢＨ構造を用い
て作製した能動的な半導体光素子（半導体レーザや半導
体光増幅器）についての例を説明したが、池の構造、例
えばＢＨｍ造などを用いて構成しても良く、また受動的
な光導波路の場合にも本発明を適用できることは明らか
である。また、用いる半導体材料らＩｎＰ系に限るもの
ではない。
て作製した能動的な半導体光素子（半導体レーザや半導
体光増幅器）についての例を説明したが、池の構造、例
えばＢＨｍ造などを用いて構成しても良く、また受動的
な光導波路の場合にも本発明を適用できることは明らか
である。また、用いる半導体材料らＩｎＰ系に限るもの
ではない。
さらに、コア層として、単層の半導体層をもつ光半導体
素子の例を説明したが、超格子などの多層半導体層をコ
ア層としてもつ素子に対しても有効である。
素子の例を説明したが、超格子などの多層半導体層をコ
ア層としてもつ素子に対しても有効である。
（発明の効果）
以上説明したように、コア層が横方向からメルトバック
されることによって発生ずる導波路損失のない埋め込み
型半導体光素子を提供することができ、有用である。
されることによって発生ずる導波路損失のない埋め込み
型半導体光素子を提供することができ、有用である。
第１図は本発明の一実施例を示すり、Ｃ−ＰＢＨＷ４造
半導体レーザの断面図、第２図は従来例を示すＤＣ−Ｐ
Ｂ）（構造半導体レーザの断面図である。 １−ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・ノンドープＩ ｎＧａＡ
ｓＰ活性層、３・・・アンチメルトバック層、１−ｐ
ＩｎＰクラッド層、５−ｐ ＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層、６・・・ｐ−１ｎＰ電流ブロック層、
７・・・ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、８＝−ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層、９・＝ｐ” −Ｉ ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、１０ 、１１ ・＝電Ｗｉ、１２゜１３・・・清
、１４・・・メサストライプ、１５・・・活性層がメル
トバックされる方向。
半導体レーザの断面図、第２図は従来例を示すＤＣ−Ｐ
Ｂ）（構造半導体レーザの断面図である。 １−ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・ノンドープＩ ｎＧａＡ
ｓＰ活性層、３・・・アンチメルトバック層、１−ｐ
ＩｎＰクラッド層、５−ｐ ＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層、６・・・ｐ−１ｎＰ電流ブロック層、
７・・・ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、８＝−ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層、９・＝ｐ” −Ｉ ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、１０ 、１１ ・＝電Ｗｉ、１２゜１３・・・清
、１４・・・メサストライプ、１５・・・活性層がメル
トバックされる方向。
Claims (1)
- 光の導波、発光、増幅またはその組合わせの機能を有す
る少なくとも１つの半導体層によって構成されたコア層
と、該コア層を上下方向に挟み、前記コア層より大きな
バンドギャップエネルギーを有する２つの半導体クラッ
ド層と、前記コア層を横方向に挟み前記コア層よりも大
きなバンドギャップエネルギーを有する２つの半導体埋
め込み層とを備えるストライプ構造を有する埋め込み型
半導体光素子において、前記コア層と前記半導体埋め込
み層との間に、前記コア層よりも小さく前記半導体埋め
込み層よりも大きなバンドギャップを有するアンチメル
トバック層が設けられていることを特徴とする埋め込み
型半導体光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18769789A JPH0350885A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 埋め込み型半導体光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18769789A JPH0350885A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 埋め込み型半導体光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350885A true JPH0350885A (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=16210569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18769789A Pending JPH0350885A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 埋め込み型半導体光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0350885A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002037306A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-02-06 | Japan Crown Cork Co Ltd | ガス飲料容器用樹脂キャップ |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP18769789A patent/JPH0350885A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002037306A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-02-06 | Japan Crown Cork Co Ltd | ガス飲料容器用樹脂キャップ |
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