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JPH04229678A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

Info

Publication number
JPH04229678A
JPH04229678A JP9916091A JP9916091A JPH04229678A JP H04229678 A JPH04229678 A JP H04229678A JP 9916091 A JP9916091 A JP 9916091A JP 9916091 A JP9916091 A JP 9916091A JP H04229678 A JPH04229678 A JP H04229678A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
active layer
light
type
cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9916091A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3144821B2 (en
Inventor
Koichi Nitta
康一 新田
Masayuki Ishikawa
正行 石川
Masasue Okajima
岡島 正季
Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
Genichi Hatagoshi
玄一 波多腰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP09916091A priority Critical patent/JP3144821B2/en
Publication of JPH04229678A publication Critical patent/JPH04229678A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3144821B2 publication Critical patent/JP3144821B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent light from being absorbed near a light-radiating part in an active layer by a method wherein a band gap at a light-radiating edge part in the active layer is made larger than that at a main light-emitting part in the active layer. CONSTITUTION:A buffer layer 11, clad layers 12, 14, 16, 20, an active layer 13, an etching-stop layer 15, a cap layer 17, a current-blocking layer 18, a guide layer 19, an intermediate gap layer 21 and a contact layer 22 are formed on an n-GaAs substrate 10. A stripe-shaped opening part 18a which reaches the etching-stop layer 15 is made in the clad layer 16, the cap layer 17 and the current-blocking layer 18. At the active layer 13, a part (a main light-emitting part) directly under the stripe-shaped opening part 18a in the current-blocking layer 18 is a low-energy-gap region 13a; a part (indicated by shaded lines) under other regions of the current-blocking layer 19 is a high-energy-gap region 13b. The individual layers mentioned above are formed of an InGaAlP-based semiconductor layer and the like.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の目的] [Purpose of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザに係わり、特に活性層にInGaAl
Pを用いた半導体レーザ装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor laser using a compound semiconductor material, and in particular, an active layer of InGaAl.
The present invention relates to a semiconductor laser device using P.

【0002】0002

【従来の技術】近年、0.6μm帯に発振波長を持つI
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、高密度ディスク装置,レーザビームプリンタ用光
源,バーコードリーダ及び光計測器等の光源として期待
されている。
[Prior art] In recent years, I
Red semiconductor lasers using nGaAlP-based materials have been commercialized and are expected to be used as light sources for high-density disk devices, laser beam printers, barcode readers, optical measuring instruments, and the like.

【0003】図8は、この種のレーザの一例を示す断面
図である(平成2年春季第37回応用物理学関係連合講
演会,29a−SA−4)。図8において、100はn
−GaAs基板、101はn−InGaAlPクラッド
層、102はInGaP活性層、103はp−InGa
AlPクラッド層、104はn−GaAs電流ブロック
層、105はp−GaAsコンタクト層、106,10
7は電極、108は不純物拡散領域を示しており、クラ
ッド層103でストライプ状のリッジ部が形成されてい
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of this type of laser (37th Spring 1990 Applied Physics Conference, 29a-SA-4). In FIG. 8, 100 is n
-GaAs substrate, 101 is n-InGaAlP cladding layer, 102 is InGaP active layer, 103 is p-InGa
AlP cladding layer, 104 is n-GaAs current blocking layer, 105 is p-GaAs contact layer, 106, 10
Reference numeral 7 indicates an electrode, reference numeral 108 indicates an impurity diffusion region, and a striped ridge portion is formed in the cladding layer 103.

【0004】このレーザにおいて、不純物を拡散した領
域108では、InGaP活性層に形成された自然超格
子が消滅し、無秩序化層となる。無秩序化層のバンドギ
ャップは、元の超格子のそれよりも大きいので、元の自
然超格子領域で励起されたレーザ光に対して無秩序化層
は透明となる。このように出射端面近傍を透明にするこ
とは、半導体レーザの高出力動作時の端面破壊の原因と
なる出射端面近傍の活性層での光吸収を無くすことに極
めて有効であり、最大光出力レベルの向上がはかれる。
In this laser, in the region 108 where impurities are diffused, the natural superlattice formed in the InGaP active layer disappears and becomes a disordered layer. Since the bandgap of the disordered layer is larger than that of the original superlattice, the disordered layer becomes transparent to laser light excited in the original natural superlattice region. Making the vicinity of the output end face transparent in this way is extremely effective in eliminating light absorption in the active layer near the output end face, which causes damage to the end face during high-output operation of semiconductor lasers, and increases the maximum optical output level. improvement is expected.

【0005】しかしながら、この種のレーザにあっては
次のような問題があった。即ち、不純物拡散領域108
を形成した後に、拡散領域108の上部に電流ブロック
層104を形成するため、プロセスが複雑になる。さら
に、不純物拡散は深さ方向と同時に横方向にも行われ、
この横方向拡散の拡散距離の制御は困難である。従って
、拡散領域108上部の電流ブロック層104を形成す
るときには、横方向拡散も考慮して製作する必要があり
、マスク合せ等のプロセスが複雑になる問題があった。 また、拡散領域(窓領域)108では光導波機構がなく
、レーザ光の波面が乱れ、窓領域が形成されていない従
来の構造に比べ、非点隔差が大きい問題もあった。
However, this type of laser has the following problems. That is, the impurity diffusion region 108
After forming the current blocking layer 104 on top of the diffusion region 108, the process becomes complicated. Furthermore, impurity diffusion takes place both in the depth direction and in the lateral direction.
Controlling the diffusion distance of this lateral diffusion is difficult. Therefore, when forming the current blocking layer 104 above the diffusion region 108, it is necessary to take lateral diffusion into consideration, which poses a problem of complicating processes such as mask alignment. Further, the diffusion region (window region) 108 has no optical waveguide mechanism, the wavefront of the laser light is disturbed, and there is also the problem that the astigmatism difference is larger than in the conventional structure in which no window region is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、In
GaP等からなる活性層を持つ半導体レーザにおいて、
レーザ光の出射端面近傍における光吸収に起因して、連
続動作における最大光出力が低下する問題があった。ま
た、最大光出力を上げるために窓構造を適用すると、製
造プロセスが極めて複雑になる問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, conventionally, In
In a semiconductor laser having an active layer made of GaP or the like,
There has been a problem in that the maximum optical output during continuous operation is reduced due to light absorption near the emission end face of the laser beam. Furthermore, when a window structure is applied to increase the maximum light output, there is a problem in that the manufacturing process becomes extremely complicated.

【0007】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、レーザ光の出射端面近
傍における光吸収をなくすことができ、連続動作におけ
る最大光出力の向上をはかり得るInGaAlP系半導
体レーザ装置を提供することにある。[発明の構成]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to eliminate light absorption in the vicinity of the emission end face of laser light, and to improve the maximum light output in continuous operation. An object of the present invention is to provide an InGaAlP semiconductor laser device. [Structure of the invention]


0008】
[
0008

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、InG
aAlP系材料等からなる活性層を有する半導体レーザ
において、活性層の光出射近傍での光吸収を避けるため
に、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性層の
主たる発光部より大きくすることにあり、さらにクラッ
ド層上に形成された電流狭窄層の形状により、活性層の
バンドギャップ差を作ることにある。
[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to
In a semiconductor laser having an active layer made of aAlP-based material, etc., in order to avoid light absorption near the light emitting part of the active layer, the band gap of the light emitting end face of the active layer is made larger than that of the main light emitting part of the active layer. The purpose is to create a band gap difference in the active layer by changing the shape of the current confinement layer formed on the cladding layer.

【0009】即ち本発明(請求項1)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1−x−y Ga
y Alx P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる
活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出
射端面部上を除いてストライプ状の開口が設けられたn
型半導体層(電流ブロック層)とからなり、活性層のn
型半導体層直下の部分を、活性層のストライプ状開口直
下の部分よりもバンドギャップが大きい領域とするよう
にしたものである。
That is, the present invention (claim 1) is directed to InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material,
Formed on a compound semiconductor substrate, In1-x-y Ga
y Alx P (0≦x<1, 0≦y<1), etc., with a double hetero structure sandwiching an active layer between cladding layers, and a laser beam emitting end face formed on the double hetero structure. n with striped openings except for the top
type semiconductor layer (current blocking layer), and the active layer n
The region directly under the type semiconductor layer has a larger band gap than the region directly under the striped opening of the active layer.

【0010】また本発明(請求項2)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1−x−y Ga
y Alx P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる
活性層を第1及び第2のクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に形成され、且
つレーザ光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口
が設けられた第3クラッド層と、この第3のクラッド層
上に形成されたn型半導体層(電流ブロック層)とから
なり、活性層のn型半導体層直下の部分を、活性層のス
トライプ状開口直下の部分よりもバンドギャップが大き
い領域とするようにしたものである。
[0010] The present invention (claim 2) also provides InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material,
Formed on a compound semiconductor substrate, In1-x-y Ga
y Alx P (0≦x<1, 0≦y<1), etc., is formed on a double heterostructure portion in which an active layer is sandwiched between first and second cladding layers, and It consists of a third cladding layer in which stripe-shaped openings are provided except on the laser beam emission end face, and an n-type semiconductor layer (current blocking layer) formed on this third cladding layer, and an active layer. The portion directly under the n-type semiconductor layer is made into a region having a larger band gap than the portion directly under the striped opening of the active layer.

【0011】また本発明(請求項3)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1−x−y Ga
y Alx P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる
活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出
射端面部上を除いてストライプ状の開口が設けられた活
性層よりバンドギャップの大きなn型電流狭窄層と、こ
のn型電流狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成さ
れたn型半導体層とからなり、活性層のn型半導体層直
下の部分を、活性層のストライプ状開口直下の部分より
もバンドギャップが大きい領域とするようにしたもので
ある。
[0011] The present invention (claim 3) also provides InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material,
Formed on a compound semiconductor substrate, In1-x-y Ga
y Alx P (0≦x<1, 0≦y<1), etc., with a double hetero structure sandwiching an active layer between cladding layers, and a laser beam emitting end face formed on this double hetero structure. an n-type current confinement layer having a larger bandgap than the active layer in which striped openings are provided except for the upper part; The part of the active layer directly under the n-type semiconductor layer has a larger band gap than the part directly under the striped opening of the active layer.

【0012】また、本発明の望ましい実施態様として、
基板として主面が{100}面から[011]方向に1
5°以内に傾斜した面を有するn型GaAsを用い、ダ
ブルヘテロ構造部の下側のクラッド層をn型,上側のク
ラッド層をp型にし、各クラッド層としてIn1−z−
w Gaw AlzP(0≦z<1,0≦z<1,z>
x)、或いはGa1−t Alt As(0≦t<1)
を用い、またn型半導体層としてn型GaAsを用いる
。さらに、ストライプ状の開口において、ストライプ方
向の端部でその幅を狭く形成したことを特徴とする。
[0012] Also, as a preferred embodiment of the present invention,
The main surface of the substrate is 1 in the [011] direction from the {100} plane.
Using n-type GaAs with a plane inclined within 5 degrees, the lower cladding layer of the double heterostructure is n-type, the upper cladding layer is p-type, and each cladding layer is In1-z-
w Gaw AlzP(0≦z<1,0≦z<1,z>
x), or Ga1-t Alt As (0≦t<1)
Also, n-type GaAs is used as the n-type semiconductor layer. Furthermore, the present invention is characterized in that the width of the striped openings is narrower at the ends in the stripe direction.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、n型半導体層のストライプを
レーザ光の出射端面まで延長するのではなく、ストライ
プ開口をレーザ光の出射端面を除く領域に形成している
ので、活性層の光出射端面付近とn型半導体層開口部に
相当する、活性層の主たる発光部のバンドギャップに差
を設けることができる。そのメカニズムは明確に解明さ
れていないが、以下のことが想定される。
[Operation] According to the present invention, the stripe of the n-type semiconductor layer is not extended to the laser beam output end face, but the stripe opening is formed in the area excluding the laser beam output end face, so that the active layer A difference can be provided in the band gap between the main light emitting part of the active layer, which corresponds to the vicinity of the emission end face and the opening of the n-type semiconductor layer. Although the mechanism has not been clearly elucidated, the following is assumed.

【0014】半導体レーザ素子を製造する場合、半導体
基板は、例えば高周波加熱したサセプタ上に設置され、
半導体層が形成される。そして、サセプタ等からの熱伝
導と共に、放射光をこれら半導体基板,半導体層が吸収
することで加熱される。ここで、n型半導体層は自由キ
ャリアの吸収が多いため放射光を吸収し易く、成長過程
で、このn型半導体層が他の層より高温になると考えら
れる。その結果、n型半導体層が形成された領域に応じ
た下方のp型クラッド層領域から不純物が活性層中に拡
散し、活性層のバンドギャップに差が生じるものと考え
られる。
When manufacturing a semiconductor laser device, a semiconductor substrate is placed, for example, on a high-frequency heated susceptor, and
A semiconductor layer is formed. In addition to heat conduction from the susceptor and the like, the semiconductor substrate and the semiconductor layer absorb the radiated light and are heated. Here, since the n-type semiconductor layer absorbs a large amount of free carriers, it easily absorbs radiation, and it is thought that the temperature of this n-type semiconductor layer becomes higher than other layers during the growth process. As a result, it is thought that impurities diffuse into the active layer from the p-type cladding layer region below the region where the n-type semiconductor layer is formed, causing a difference in the band gap of the active layer.

【0015】なお、p型クラッド層の不純物がZnであ
る場合、拡散係数が大きく良好に拡散を行うことができ
る。このようにして、光出射端面付近を発光部よりバン
ドギャップが大きい領域とすることができ、出射端面付
近における発熱、光吸収を抑制することが可能となる。
[0015] When the impurity of the p-type cladding layer is Zn, the diffusion coefficient is large and diffusion can be performed satisfactorily. In this way, the vicinity of the light-emitting end face can be made into a region with a larger band gap than the light-emitting portion, and it becomes possible to suppress heat generation and light absorption in the vicinity of the light-emitting end face.

【0016】また、n型半導体層の開口部を光出射端面
付近で狭くすれば、活性層の横方向(ストライプ方向と
直交する方向)において、n型半導体層直下と開口部直
下のバンドギャップに差を設けることができる。このた
め、光は横方向に閉じ込められ、光導波路がない端面付
近でも良好に光が導波され、波面の乱れが少なく、非点
隔差を小さくすることが可能となる。
Furthermore, if the opening of the n-type semiconductor layer is narrowed near the light-emitting end face, the band gap between the n-type semiconductor layer and the opening will be reduced in the lateral direction of the active layer (direction perpendicular to the stripe direction). A difference can be made. Therefore, the light is confined in the lateral direction, and the light is guided well even near the end face where there is no optical waveguide, and the wavefront is less disturbed and it is possible to reduce the astigmatism difference.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.

【0018】図1及び図2は、本発明の第1の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもので
、図1は全体構成を示す斜視図、図2(a)は電流ブロ
ック層パターンを示す平面図、図2(b)は(a)の矢
視A−A断面に相当するレーザ素子の断面図、図2(c
)は(a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子の断
面図を示している。 図中10はn−GaAs基板であり、この基板10上に
、     n−GaAsバッファ層11,    n−I
n0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P第
1クラッド層12,    アンドープIn0.5 G
a0.5 P活性層13,    p−In0.5 (
Ga0.3 Al0.7 )0.5 P第2クラッド層
14,    p−In0.5 Ga0.5 Pエッチ
ングストップ層15,    p−In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 )0.5 P第3クラッド層16
,    p−In0.5 Ga0.5 Pキャップ層
17,    n−GaAs電流ブロック層18が積層
形成されている。
1 and 2 are for explaining the schematic structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure, and FIG. 2(a) is a current diagram. FIG. 2(b) is a plan view showing the block layer pattern, and FIG.
) shows a cross-sectional view of the laser element corresponding to the cross section taken along arrow B-B in (a). 10 in the figure is an n-GaAs substrate, and on this substrate 10, an n-GaAs buffer layer 11, an n-I
n0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P first cladding layer 12, undoped In0.5 G
a0.5 P active layer 13, p-In0.5 (
Ga0.3 Al0.7 )0.5 P second cladding layer 14, p-In0.5 Ga0.5 P etching stop layer 15, p-In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 ) 0.5 P third cladding layer 16
, p-In0.5Ga0.5P cap layer 17, and n-GaAs current blocking layer 18 are laminated.

【0019】第3クラッド層16,キャップ層17及び
電流ブロック層18には、エッチングストップ層15に
達するストライプ状の開口部18aが設けられている。 この開口部18aは、出射光端面には達していない。電
流ブロック層18及び第3クラッド層16の開口に露出
したエッチングストップ層15の上、さらに第3クラッ
ド層16及び電流ブロック層18上には、    p−
In0.5 (Ga0.5 Al0.5 )0.5 P
光ガイド層19が成長形成されている。この光ガイド層
19上には、    p−In0.5 (Ga0.3 
Al0.7 )0.5 P第4クラッド層20,   
 p−In0.5 Ga0.5 P中間バンドギャップ
層21,    p−GaAsコンタクト層22
Striped openings 18a reaching the etching stop layer 15 are provided in the third cladding layer 16, the cap layer 17, and the current blocking layer 18. This opening 18a does not reach the end face of the emitted light. The p-
In0.5 (Ga0.5 Al0.5)0.5 P
A light guide layer 19 is grown. On this optical guide layer 19, p-In0.5 (Ga0.3
Al0.7)0.5P fourth cladding layer 20,
p-In0.5 Ga0.5 P intermediate bandgap layer 21, p-GaAs contact layer 22

【00
20】がそれぞれ成長形成されている。そして、コンタ
クト層22上にp側電極23としてAuZnが形成され
、基板10の下面にn側電極24としてAuGeが形成
されている。
00
20] are each grown and formed. AuZn is formed as a p-side electrode 23 on the contact layer 22, and AuGe is formed as an n-side electrode 24 on the lower surface of the substrate 10.

【0021】ここで、活性層13において、電流ブロッ
ク層18のストライプ状開口部18aの直下の部分(主
たる発光部)は低エネルギーギャップ領域13aとなっ
ており、その他の電流ブロック層領域下の部分(斜線で
示す)高エネルギーギャップ領域13bとなっている。 低エネルギーギャップ領域13aと高エネルギーギャッ
プ領域13bとのエネルギーギャップの違いを生じる原
因については、組成は等しいが結晶中の原子配列が異な
ることによると考えられる。実際、ホトルミネッセンス
の評価による低エネルギーギャップ領域13aのバンド
ギャップエネルギーは、高エネルギーギャップ領域13
bより約20〜90meV小さい。
Here, in the active layer 13, the part directly below the striped opening 18a of the current blocking layer 18 (main light emitting part) is a low energy gap region 13a, and the other part under the current blocking layer region This is a high energy gap region 13b (indicated by diagonal lines). The reason for the difference in energy gap between the low energy gap region 13a and the high energy gap region 13b is thought to be that although the compositions are the same, the atomic arrangement in the crystal is different. In fact, the band gap energy of the low energy gap region 13a determined by photoluminescence evaluation is the same as that of the high energy gap region 13a.
It is about 20 to 90 meV smaller than b.

【0022】この構造の素子の発振波長は、電流注入が
主に行われる活性層13の低エネルギーギャップ領域1
3aのバンドギャップによって決定される。この波長の
光に対する高エネルギーギャップ領域13bの吸収係数
は、低エネルギーギャップ領域13aに比べ小さく、均
一なエネルギーギャップの領域が出射光端面部まで形成
されている場合に比べ、出射光端面付近での自己吸収に
よる劣化モードを抑えることができ、これにより最高光
出力レベルの向上がはかれた。
The oscillation wavelength of the device with this structure is determined by the low energy gap region 1 of the active layer 13 where current injection is mainly performed.
It is determined by the bandgap of 3a. The absorption coefficient of the high energy gap region 13b for light of this wavelength is smaller than that of the low energy gap region 13a, and the absorption coefficient near the output light end face is smaller than that in the case where a uniform energy gap region is formed up to the output light end face. The deterioration mode due to self-absorption can be suppressed, thereby improving the maximum optical output level.

【0023】なお、バッファ層11がInGaP、エッ
チングストップ層15がInGaAlP若しくはGaA
lAs、電流ブロック層18がn型若しくは半絶縁性の
InGaAlP又はn型若しくは半絶縁性のGaAlA
s、光ガイド層19がp−InGaAlP層若しくはp
−GsAlAs、中間バンドギャップ層21がp−Ga
AlAs、第3クラッド層16がn−InGaAlP層
の構造でも、上記と同じ効果が得られる。
Note that the buffer layer 11 is made of InGaP, and the etching stop layer 15 is made of InGaAlP or GaA.
lAs, current blocking layer 18 is n-type or semi-insulating InGaAlP, or n-type or semi-insulating GaAlA
s, the optical guide layer 19 is a p-InGaAlP layer or a p-InGaAlP layer
-GsAlAs, the intermediate bandgap layer 21 is p-Ga
The same effect as described above can be obtained even when the third cladding layer 16 is made of n-InGaAlP.

【0024】図3及び図4は、本発明の第2の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもので
、図3は全体構成を示す斜視図、図4(a)は電流ブロ
ック層パターンを示す平面図、図4(b)はキャップ層
パターンを示す平面図、図4(c)は(a)の矢視A−
A断面に相当するレーザ素子の断面図、図4(d)は(
a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子の断面図を
示している。 図中30はn−GaAs基板であり、この基板30上に
、     n−GaAsバッファ層31,    n−I
n0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P第
1クラッド層32,    アンドープIn0.5 G
a0.5 P活性層33,    p−In0.5 (
Ga0.3 Al0.7 )0.5 P第2クラッド層
34,    p−In0.5 Ga0.5 Pエッチ
ングストップ層35,    n−In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 )0.5 P電流ブロック層36
,    n−GaAsキャップ層37 が積層形成されている。
3 and 4 are for explaining the schematic structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing the overall structure, and FIG. 4(a) is a current diagram. FIG. 4(b) is a plan view showing the block layer pattern, FIG. 4(c) is a plan view showing the cap layer pattern, and FIG. 4(c) is a plan view showing the block layer pattern.
The cross-sectional view of the laser element corresponding to cross-section A, FIG. 4(d), is (
A cross-sectional view of the laser element corresponding to the cross section taken along arrow B-B in a) is shown. 30 in the figure is an n-GaAs substrate, and on this substrate 30, an n-GaAs buffer layer 31, an n-I
n0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P first cladding layer 32, undoped In0.5 G
a0.5 P active layer 33, p-In0.5 (
Ga0.3 Al0.7 )0.5 P second cladding layer 34, p-In0.5 Ga0.5 P etching stop layer 35, n-In0.5 (Ga
0.3 Al0.7 ) 0.5 P current blocking layer 36
, n-GaAs cap layer 37 are laminated.

【0025】電流ブロック層36には、エッチングスト
ップ層35に達するストライプ状の開口部36aが設け
られ、またキャップ層37には、電流ブロック層36に
達する開口部37aが設けられている。この開口部37
aは出射光端面には達していない。電流ブロック層36
の開口に露出したエッチングストップ層35上、さらに
電流ブロック層36及びキャップ層36及びキャップ層
35上には、     p−In0.5 (Ga0.5 Al0.5 
)0.5 P光ガイド層38が成長形成されている。こ
の光ガイド層38上には、    p−In0.5 (
Ga0.3 Al0.7 )0.5 P第3クラッド層
39,    p−In0.5 Ga0.5 P中間バ
ンドギャップ層40,    p−GaAsコンタクト
層41
The current blocking layer 36 is provided with a striped opening 36a that reaches the etching stop layer 35, and the cap layer 37 is provided with an opening 37a that reaches the current blocking layer 36. This opening 37
a does not reach the output light end face. Current blocking layer 36
On the etching stop layer 35 exposed in the opening of the p-In0.5 (Ga0.5 Al0.5
)0.5P light guide layer 38 is grown. On this light guide layer 38, p-In0.5 (
Ga0.3Al0.7)0.5P third cladding layer 39, p-In0.5Ga0.5P intermediate bandgap layer 40, p-GaAs contact layer 41

【0026】が成長形成されている。そして、コ
ンタクト層41上にp側電極42としてAuZnが形成
され、基板30の下面にn側電極43としてAuGeが
形成されている。
[0026] is grown and formed. AuZn is formed as a p-side electrode 42 on the contact layer 41, and AuGe is formed as an n-side electrode 43 on the lower surface of the substrate 30.

【0027】本実施例によっても先の実施例と同様の作
用により、出射光端面付近での自己吸収による劣化モー
ドを抑えることができ、最高光出力レベルの向上をはか
ることができる。
[0027] In this embodiment as well, by the same effect as in the previous embodiment, it is possible to suppress the deterioration mode due to self-absorption in the vicinity of the output light end face, and it is possible to improve the maximum optical output level.

【0028】図4及び図6は、本発明の第3の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもので
、図5は全体構成を示す斜視図、図5(a)は電流ブロ
ック層パターンを示す平面図、図6(b)は(a)の矢
視A−A断面に相当するレーザ素子の断面図、図6(c
)は(a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子の断
面図を示している。なお、図1及び図2と同一部分には
同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
4 and 6 are for explaining the schematic structure of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the overall structure, and FIG. 5(a) is a current diagram. FIG. 6(b) is a plan view showing the block layer pattern, and FIG.
) shows a cross-sectional view of the laser element corresponding to the cross section taken along arrow B-B in (a). Note that the same parts as in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

【0029】図中10はn−GaAs基板であり、この
基板10上に第1の実施例と同様にn−GaAsバッフ
ァ層11,n−InGaAlP第1クラッド層12,ア
ンドープInGaP活性層13,p−InGaAlP第
2クラッド層14及びp−InGaPエッチングストッ
プ層15が積層形成され、さらにこの上にn−GaAs
電流ブロック層18が積層形成されている。
In the figure, reference numeral 10 denotes an n-GaAs substrate, and on this substrate 10, as in the first embodiment, an n-GaAs buffer layer 11, an n-InGaAlP first cladding layer 12, an undoped InGaP active layer 13, and a p-type InGaP active layer 13 are formed. -InGaAlP second cladding layer 14 and p-InGaP etching stop layer 15 are laminated, and n-GaAs
A current blocking layer 18 is formed in a laminated manner.

【0030】電流ブロック層18には、エッチングスト
ップ層15に達するストライプ状の開口部18aが設け
られている。この開口部18aは、出射光端面付近で狭
くなり、且つ出射光端面には達していない。電流ブロッ
ク層18の開口に露出したエッチングストップ層15の
上、さらに電流ブロック層18上には、p−GaAsコ
ンタクト層22が成長形成されている。そして、コンタ
クト層22上にp側電極23が形成され、基板10の下
面にn側電極24が形成されている。
The current block layer 18 is provided with striped openings 18a that reach the etching stop layer 15. This opening 18a becomes narrow near the output light end face and does not reach the output light end face. A p-GaAs contact layer 22 is grown on the etching stop layer 15 exposed in the opening of the current blocking layer 18 and further on the current blocking layer 18 . A p-side electrode 23 is formed on the contact layer 22, and an n-side electrode 24 is formed on the lower surface of the substrate 10.

【0031】ここで、活性層13においては第1の実施
例と同様に、電流ブロック層18のストライプ状開口部
18aの直下の部分(主たる発光部)は低エネルギーギ
ャップ領域13aとなっており、その他の電流ブロック
層18領域下の部分(斜線で示す)高エネルギーギャッ
プ領域13bとなっている。
Here, in the active layer 13, as in the first embodiment, the portion (main light emitting portion) directly below the striped opening 18a of the current blocking layer 18 is a low energy gap region 13a. The portion below the other current block layer 18 region (indicated by diagonal lines) is a high energy gap region 13b.

【0032】このような構成であっても、第1の実施例
と同様に、活性層13の低エネルギーギャップ領域13
aのバンドギャップによって発振波長が決定され、また
出射光端面付近での自己吸収による劣化モードを抑える
ことができ、最高光出力レベルの向上をはかることがで
きる。
Even with this configuration, the low energy gap region 13 of the active layer 13 is
The oscillation wavelength is determined by the band gap of a, and the deterioration mode due to self-absorption near the output light end face can be suppressed, and the maximum optical output level can be improved.

【0033】また、図6(c)に示すように、エネルギ
ーギャップの低い領域13aの外側にエネルギーギャッ
プの高い領域13bが形成されるため、光は良好に導波
される。さらに、導波機構がない窓領域に入射する開口
領域を狭くしているので、窓領域で光は集光される。従
って、光は窓領域で広がることなく導波されて波面の揃
ったものとなり、これにより非点隔差も小さくなる。
Furthermore, as shown in FIG. 6(c), since a region 13b with a high energy gap is formed outside the region 13a with a low energy gap, light can be guided well. Furthermore, since the aperture area that enters the window area where there is no waveguide mechanism is narrowed, the light is condensed in the window area. Therefore, the light is guided without spreading in the window region and has a uniform wavefront, thereby reducing the astigmatism difference.

【0034】図7は、本発明の第4の実施例の要部構成
を説明するためのもので、電流ブロック層パターンを示
す平面図である。なお、図2と同一部分には同一符号を
付して、その詳しい説明は省略する。
FIG. 7 is a plan view showing a current blocking layer pattern, for explaining the main structure of the fourth embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

【0035】この実施例は、第1の実施例における電流
ブロック層18に形成したストライプ状開口部18aの
形状を変更したもので、他の部分は第1の実施例と全く
同様である。開口部18aは、第3の実施例と同様に出
射光端面付近で狭くなっている。ここで、開口部18a
の各部において、中央部の幅M=5μm、端面の幅N=
2μm、テーパ部の長さL=10μmとした。光を集光
して窓領域で広がるのを防止するには、L=5〜30 M=3〜10 N=1〜8 の範囲が望ましい。また、N=0として端部を尖った形
状としてもよい。
In this embodiment, the shape of the striped openings 18a formed in the current blocking layer 18 in the first embodiment is changed, and other parts are completely the same as the first embodiment. The opening 18a is narrower near the output light end face, similar to the third embodiment. Here, the opening 18a
In each part, the width of the center part M = 5 μm, the width of the end face N =
2 μm, and the length L of the tapered portion was 10 μm. In order to condense the light and prevent it from spreading in the window area, the ranges of L=5 to 30, M=3 to 10, and N=1 to 8 are desirable. Alternatively, N=0 and the end portion may have a sharp shape.

【0036】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、In1−y (Ga1
−x Alx )y Pと表したときのAl組成を、活
性層ではx=0とし、クラッド層ではx=0.7とした
が、このAl組成はクラッド層のバンドギャップが活性
層よりも十分大きくなる範囲で適宜定めればよい。また
、光ガイド層のAl組成はx=0.5に限るものではな
く、クラッド層よりも小さく、活性層よりも大きい範囲
で適宜変更可能である。さらに、今回はy=0.5とし
たが、y=0.5±0.12でも効果がある。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. In the example, In1-y (Ga1
The Al composition, expressed as -x Alx )y P, is set to x = 0 in the active layer and x = 0.7 in the cladding layer, but this Al composition has a band gap of the cladding layer that is sufficiently larger than that of the active layer. It may be determined as appropriate within a larger range. Furthermore, the Al composition of the optical guide layer is not limited to x=0.5, but can be changed as appropriate within a range that is smaller than the cladding layer and larger than the active layer. Furthermore, although y=0.5 was used this time, y=0.5±0.12 is also effective. others,
Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、I
nGaAlP等からなる活性層を有する半導体レーザに
おいて、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性
層の主たる発光部より大きくしているので、活性層の光
出射付近での光吸収を防止することができ、これにより
連続動作における最大光出力の向上をはかることができ
る。また、光導波機構がない窓領域に入射する開口領域
を狭くしているため、窓領域で光を集光して波面を揃す
ることができ、これにより非点隔差を小さくできる。さ
らに、バンドギャップエネルギー差を作るために結晶中
の原子配列の違いを利用することにより、上記半導体レ
ーザを容易なプロセスで作成することが可能であり、そ
の有用性は絶大である。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, I
In a semiconductor laser having an active layer made of nGaAlP or the like, the band gap of the light emitting end face of the active layer is made larger than that of the main light emitting part of the active layer, thereby preventing light absorption near the light emitting part of the active layer. This makes it possible to improve the maximum optical output in continuous operation. Furthermore, since the aperture area that enters the window area where there is no optical waveguide mechanism is narrowed, the light can be focused in the window area and the wavefronts can be made uniform, thereby making it possible to reduce the astigmatism difference. Furthermore, by utilizing the difference in atomic arrangement in the crystal to create a difference in band gap energy, the above-mentioned semiconductor laser can be manufactured by a simple process, and its usefulness is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】第1の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment;

【図2】第1の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIG. 2 is a plan view and a sectional view showing the configuration of each part of the first embodiment;

【図3】第2の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a second embodiment;

【図4】第2の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIG. 4 is a plan view and a sectional view showing the configuration of each part of the second embodiment;

【図5】第3の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a third embodiment;

【図6】第3の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIG. 6 is a plan view and a sectional view showing the configuration of each part of the third embodiment;

【図7】第4の実施例の要部構成を示す平面図、FIG. 7 is a plan view showing the main part configuration of the fourth embodiment;

【図8
】従来の半導体レーザの概略構成を示す斜視図。
[Figure 8
] A perspective view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,30…n−GaAs基板、12,32…n−In
GaAlP第1クラッド層、13,33…InGaP活
性層、13a…低エネルギーギャップ領域、13b…高
エネルギーギャップ領域、14,34…p−InGaA
lP第2クラッド層、16,39…p−InGaAlP
第3クラッド層、17…p−InGaPキャップ層、1
8…n−GaAs電流ブロック層、18a,36a,3
7a…開口部、19,38…p−InGaAlP光ガイ
ド層、20…p−InGaAlP第4クラッド層、21
,40…p−InGaP中間バンドギャップ層、22,
41…p−GaAsコンタクト層、23,24,42,
43…電極、36…n−InGaAlP電流ブロック層
、37…n−GaAsキャップ層。
10,30...n-GaAs substrate, 12,32...n-In
GaAlP first cladding layer, 13, 33... InGaP active layer, 13a... low energy gap region, 13b... high energy gap region, 14, 34... p-InGaA
lP second cladding layer, 16,39...p-InGaAlP
Third cladding layer, 17...p-InGaP cap layer, 1
8...n-GaAs current blocking layer, 18a, 36a, 3
7a... Opening, 19, 38... p-InGaAlP light guide layer, 20... p-InGaAlP fourth cladding layer, 21
, 40...p-InGaP intermediate bandgap layer, 22,
41...p-GaAs contact layer, 23, 24, 42,
43... Electrode, 36... n-InGaAlP current blocking layer, 37... n-GaAs cap layer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のp
型のクラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面
部上を除いてストライプ状の開口が設けられたn型半導
体層とからなり、前記n型半導体層領域下の活性層領域
のバンドギャップを他の活性層領域のバンドギャップよ
り大きくしてなることを特徴とする半導体レーザ装置。
Claim 1: A double heterostructure in which an active layer is sandwiched between cladding layers, and a p-type on the opposite side of the double heterostructure to the substrate.
an n-type semiconductor layer formed on a cladding layer of the mold, and provided with a stripe-shaped opening except over the laser beam emission end face, and the band gap of the active layer region under the n-type semiconductor layer region A semiconductor laser device characterized in that the bandgap is larger than that of other active layer regions.
【請求項2】活性層を第1及び第2のクラッド層で挟ん
だダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部の基
板と反対側のp型の第2のクラッド層上に形成され、且
つレーザ光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口
が設けられた第3のクラッド層と、この第3のクラッド
層上に形成されたn型半導体層とからなり、前記n型半
導体層領域下の活性層領域のバンドギャップを他の活性
層領域のバンドギャップより大きくしてなることを特徴
とする半導体レーザ装置。
2. A double heterostructure in which an active layer is sandwiched between first and second cladding layers, and a p-type second cladding layer on the opposite side of the double heterostructure to the substrate; It consists of a third cladding layer in which a striped opening is provided except on the laser beam emission end face, and an n-type semiconductor layer formed on the third cladding layer, and the n-type semiconductor layer region A semiconductor laser device characterized in that a lower active layer region has a band gap larger than that of other active layer regions.
【請求項3】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のp
型クラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面部
上を除いてストライプ状の開口が設けられた前記活性層
よりバンドギャップの大きなn型電流狭窄層と、このn
型電流狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成された
n型半導体層とからなり、前記n型半導体層領域下の活
性層領域のバンドギャップを他の活性層領域のバンドギ
ャップより大きくしてなることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
3. A double heterostructure in which an active layer is sandwiched between cladding layers, and a p-type on the opposite side of the double heterostructure to the substrate.
an n-type current confinement layer having a larger band gap than the active layer, which is formed on the type cladding layer and has a stripe-shaped opening except over the laser beam emission end face;
an n-type semiconductor layer formed on the laser beam emitting end surface on the type current confinement layer, and the bandgap of the active layer region under the n-type semiconductor layer region is larger than the bandgap of other active layer regions. A semiconductor laser device characterized by:
【請求項4】前記ストライプ状の開口は、ストライプ方
向の端部でその幅が狭く形成されていることを特徴とす
る請求項1,2又は3記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the stripe-shaped opening is formed to have a narrow width at an end in the stripe direction.
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