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JPH10215021A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

Info

Publication number
JPH10215021A
JPH10215021A JP1682497A JP1682497A JPH10215021A JP H10215021 A JPH10215021 A JP H10215021A JP 1682497 A JP1682497 A JP 1682497A JP 1682497 A JP1682497 A JP 1682497A JP H10215021 A JPH10215021 A JP H10215021A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light guide
tensile strain
layers
well
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.)
Pending
Application number
JP1682497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Watanabe
実 渡邊
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 JP1682497A priority Critical patent/JPH10215021A/en
Publication of JPH10215021A publication Critical patent/JPH10215021A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor laser device which prevents a drop in a transverse electric(TE)/transverse magnetic(TM) polarization intensity ratio due to a difference in thermal expansion coefficients. SOLUTION: An n-type clad layer 2, a light guide layer 14, a multiple quantum well active layer 15, a light guide layer 17 and a p-type clad layer 8 are formed on an n-type GaAs substrate 1. The multiple quantum well active layer 15 is constituted of two well layers 5 and of a barrier layer 16 between the respective well layers 5. The p-type clad layer 8 comprises a stripe-shaped ridge. An n-type current blocking layer 10 which has a function to block a current and whose coefficient of thermal expansion is larger than that of the p-type clad layer 8 is formed on both side faces of the ridge at the p-type clad layer 8. An optical intensity in a TE mode is larger than an optical intensity in a TM mode, and the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 have a tensile strain with reference to the well layers 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理、光計
測などの光源として用いられる半導体レ−ザ装置に関す
る。
The present invention relates to a semiconductor laser device used as a light source for optical information processing, optical measurement, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、0.6μm帯に発振波長を持つI
nGaAlP系の材料を用いた赤色半導体レ−ザ装置が
製品化され、高密度光ディスク装置、レ−ザビ−ムプリ
ンタ、バ−コ−ドリ−ダ、光計測装置などの光源として
期待されている。高密度光ディスク装置の光源として
は、TM(transverse magnetic)
光に対するTE(transverse electr
ic)光の強度比、即ち、TE/TM偏光強度比を高く
することが望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, I have an oscillation wavelength in a 0.6 μm band.
A red semiconductor laser device using an nGaAlP-based material has been commercialized, and is expected as a light source for high-density optical disk devices, laser beam printers, bar code readers, optical measurement devices, and the like. As a light source of a high-density optical disk device, TM (transverse magnetic)
TE (transverse electr) for light
ic) It is desired to increase the light intensity ratio, that is, the TE / TM polarization intensity ratio.

【0003】図7は、従来の半導体レ−ザ装置の一例を
示している。本例では、680nm帯に発振波長を持つ
半導体レ−ザ装置について説明することにする。
FIG. 7 shows an example of a conventional semiconductor laser device. In this example, a semiconductor laser device having an oscillation wavelength in the 680 nm band will be described.

【0004】n型GaAs基板1上には、約1.7μm
の膜厚を有し、n型のIn0.5 (Ga0.3 Al0.7
0.5 Pから構成されるクラッド層2が形成されている。
このクラッド層2上には、約25nmの膜厚を有し、I
0.5 (Ga0.5 Al0.50.5 Pから構成される光ガ
イド層3が形成されている。光ガイド層3上には、多重
量子井戸活性層4が形成されている。
On the n-type GaAs substrate 1, about 1.7 μm
N 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 )
A cladding layer 2 composed of 0.5 P is formed.
On the cladding layer 2, a thickness of about 25 nm
An optical guide layer 3 composed of n 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P is formed. On the light guide layer 3, a multiple quantum well active layer 4 is formed.

【0005】この多重量子井戸活性層4は、約6.5n
mの膜厚を有し、InGaPから構成される2つの井戸
層5と、これら井戸層5の間に配置され、約4.0nm
の膜厚を有し、In0.5 (Ga0.5 Al0.50.5 Pか
ら構成される障壁層6とから構成されている。井戸層5
は、障壁層6よりも禁制帯幅が小さくなるように設定さ
れている。
The multiple quantum well active layer 4 has a size of about 6.5n.
m, two well layers 5 made of InGaP, and between the well layers 5, about 4.0 nm
And a barrier layer 6 composed of In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P. Well layer 5
Is set so that the forbidden band width is smaller than that of the barrier layer 6.

【0006】多重量子井戸活性層4上には、約25nm
の膜厚を有し、In0.5 (Ga0.5Al0.50.5 Pか
ら構成される光ガイド層7が形成されている。光ガイド
層7上には、p型のIn0.5 (Ga0.3 Al0.70.5
Pから構成されるクラッド層8が形成されている。クラ
ッド層8は、膜厚が約1.7μmのリッジ部分と、この
リッジ部分の両側の膜厚が約0.25μmの部分とから
構成される。
On the multiple quantum well active layer 4, about 25 nm
The light guide layer 7 having a film thickness of In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P is formed. On the light guide layer 7, p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5
A cladding layer 8 composed of P is formed. The cladding layer 8 includes a ridge portion having a thickness of about 1.7 μm and portions having a thickness of about 0.25 μm on both sides of the ridge portion.

【0007】クラッド層8のリッジ部分上には、約50
nmの膜厚を有し、InGaPから構成されるコンタク
ト層9が形成されている。クラッド層8のリッジ部分の
両側には、約1.0μmの膜厚を有し、n型のGaAs
から構成される電流ブロック層10が形成されている。
コンタクト層9上及び電流ブロック層10上には、約
3.0μmの膜厚を有し、p型のGaAsから構成され
るコンタクト層11が形成されている。
On the ridge portion of the cladding layer 8, about 50
A contact layer 9 having a thickness of nm and made of InGaP is formed. On both sides of the ridge portion of the cladding layer 8, an n-type GaAs having a thickness of about 1.0 μm is formed.
Is formed.
A contact layer 11 having a thickness of about 3.0 μm and made of p-type GaAs is formed on the contact layer 9 and the current block layer 10.

【0008】コンタクト層11には、例えば、AuZn
とAuの積層から構成されるp極電極12がコンタクト
し、GaAs基板1には、例えば、AuGeとAuの積
層から構成されるn極電極13がコンタクトしている。
The contact layer 11 is made of, for example, AuZn.
A p-electrode 12 made of a stack of Au and Au is in contact, and an n-electrode 13 made of, for example, a stack of AuGe and Au is in contact with the GaAs substrate 1.

【0009】上記構成の半導体レ−ザ装置において、2
つの井戸層5は、クラッド層2,8、光ガイド層3,7
及び障壁層6に対して、圧縮歪み約+0.7%を有して
いる。圧縮歪みとは、基板に対して、対象となる層(井
戸層)が、各層の界面に平行な方向に圧縮されるような
力を受ける歪みのことであり、言い換えれば、基板の格
子定数をaとし、対象となる層(井戸層)の格子定数を
a´とした場合に、Δa/a=(a´−a)/aがプラ
スとなるような歪みを意味している。
In the semiconductor laser device having the above structure,
One well layer 5 includes cladding layers 2 and 8 and light guide layers 3 and 7.
And the barrier layer 6 has a compressive strain of about + 0.7%. The compressive strain is a strain that is applied to a substrate such that a target layer (well layer) is compressed in a direction parallel to an interface of each layer. In other words, the lattice constant of the substrate is reduced. When a is defined as a and the lattice constant of the target layer (well layer) is defined as a ′, the distortion means that Δa / a = (a′−a) / a is positive.

【0010】この井戸層5の圧縮歪みは、TEモ−ドの
光強度を、TMモ−ドの光強度よりも十分に大きく設定
するため、即ち、TE/TM偏光強度比を十分に高くす
るために設けられるものである。
The compressive strain of the well layer 5 causes the light intensity in the TE mode to be set sufficiently higher than the light intensity in the TM mode, that is, makes the TE / TM polarization intensity ratio sufficiently high. It is provided for the purpose.

【0011】図8は、図7の各層におけるAlの組成
比、及び各層における歪みの程度を示している。InG
aAlP系の材料を用いた場合、歪みの量は、例えば、
Inの組成比を変えることにより変化させることができ
る。
FIG. 8 shows the composition ratio of Al in each layer in FIG. 7 and the degree of distortion in each layer. InG
When an aAlP-based material is used, the amount of strain is, for example,
It can be changed by changing the composition ratio of In.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】図7の半導体レ−ザ装
置では、クラッド層8は、In0.5 (Ga0.3
0.70.5 Pから構成され、電流ブロック層10は、
GaAsから構成される。しかし、GaAsの熱膨脹係
数は、In0.5 (Ga0.3 Al0.70.5 Pの熱膨脹係
数よりも大きい。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 7, the cladding layer 8 is made of In 0.5 (Ga 0.3 A).
l 0.7 ) 0.5 P, and the current blocking layer 10
It is composed of GaAs. However, the thermal expansion coefficient of GaAs is larger than that of In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P.

【0013】従って、例えば、GaAsを摂氏600℃
以上の高温状態で形成した後、室温まで温度を下げる
と、図9の矢印に示すように、GaAaは、収縮し、ク
ラッド層8のリッジ部分には、多重量子井戸活性層4側
に向かう方向にストレスが加わる。
Therefore, for example, GaAs is heated to 600 ° C.
When the temperature is lowered to room temperature after the formation in the above high temperature state, the GaAs shrinks and the ridge portion of the cladding layer 8 is directed toward the multiple quantum well active layer 4 as shown by an arrow in FIG. Is stressed.

【0014】このストレスは、多重量子井戸活性層4
を、この層の界面に平行な方向に引っ張るように働く。
即ち、多重量子井戸活性層4の2つの井戸層(圧縮歪み
約+0.7%)に、このような引っ張り応力が働くと、
等価的に2つの井戸層に引っ張り歪みが生じたのと同様
の効果が生じ、バンド構造が変化し、TMモ−ドの発光
が起こり易くなる。
This stress is applied to the multiple quantum well active layer 4.
Act in a direction parallel to the interface of this layer.
That is, when such a tensile stress acts on two well layers (compressive strain of about + 0.7%) of the multiple quantum well active layer 4,
Equivalently, the same effect as when tensile strain is generated in the two well layers occurs, the band structure is changed, and light emission in the TM mode is easily caused.

【0015】つまり、図10に示すように、例えば、光
出力3mW時のTE/TM偏光強度比の分布は、約20
をピ−クとするような低い値に集中してしまう。本発明
は、上記欠点を解決すべくなされたもので、その目的
は、材料の熱膨脹係数に起因する歪みによってTMモ−
ドの発光が起こり易くなる現象を防止し、TE/TM偏
光強度比の分布が、高い値に集中するような半導体レ−
ザ装置を提供することである。
That is, as shown in FIG. 10, for example, when the optical output is 3 mW, the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio is approximately 20%.
Concentrates on a low value that makes the peak. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a TM mode by a distortion caused by a thermal expansion coefficient of a material.
Prevents the phenomenon in which light emission of the light-emitting diode is likely to occur, so that the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio is concentrated at a high value.
Is to provide the device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体レ−ザ装置は、第1導電型の基板
と、前記基板上に形成される第1導電型の第1クラッド
層と、前記第1クラッド層上に形成される第1光ガイド
層と、前記第1光ガイド層上に形成され、n(nは2以
上の自然数)層の井戸層と前記n層の井戸層の間の(n
−1)層の障壁層とから構成される多重量子井戸活性層
と、前記多重量子井戸活性層上に形成される第2光ガイ
ド層と、前記第2光ガイド層上に形成され、ストライプ
状のリッジを有する第2導電型の第2クラッド層と、前
記第2クラッド層のリッジの両側面に形成され、電流を
阻止する機能を有し、前記第2クラッド層よりも熱膨脹
係数が大きい第1導電型の電流ブロック層と、前記第2
クラッド層のリッジ上及び前記電流ブロック層上に形成
されるコンタクト層とから構成され、前記多重量子井戸
活性層から放出されるレ−ザ光が、TMモ−ドの強度よ
りもTEモ−ドの強度の方が大きく、かつ前記第1光ガ
イド層、前記第2光ガイド層、及び前記(n−1)層の
障壁層の少なくとも1つが、前記n層の井戸層に対して
引っ張り歪みを有しているものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises a substrate of a first conductivity type and a first cladding layer of the first conductivity type formed on the substrate. A first light guide layer formed on the first clad layer; n (n is a natural number of 2 or more) well layers formed on the first light guide layer; and n well layers Between (n
-1) a multiple quantum well active layer composed of a barrier layer, a second optical guide layer formed on the multiple quantum well active layer, and a stripe shape formed on the second optical guide layer. A second conductive type second cladding layer having ridges formed on both sides of the ridge of the second cladding layer, the second cladding layer having a function of blocking current, and having a larger thermal expansion coefficient than the second cladding layer. A current blocking layer of one conductivity type;
The laser light emitted from the multiple quantum well active layer is composed of a ridge of the cladding layer and a contact layer formed on the current blocking layer, and the laser light emitted from the multiple quantum well active layer has a TE mode intensity higher than the TM mode intensity. And at least one of the first light guide layer, the second light guide layer, and the (n-1) -layer barrier layer has a tensile strain with respect to the n-layer well layer. It is what you have.

【0017】前記第1光ガイド層が前記基板に対して引
っ張り歪みを有している場合、前記第1クラッド層は、
前記基板に対して引っ張り歪みを有している第1部分を
持ち、前記第1部分は、前記第1光ガイド層に隣接して
いる。
In the case where the first light guide layer has a tensile strain with respect to the substrate, the first clad layer includes:
A first portion having a tensile strain with respect to the substrate, the first portion being adjacent to the first light guide layer;

【0018】前記第2光ガイド層が前記基板に対して引
っ張り歪みを有している場合、前記第2クラッド層は、
前記基板に対して引っ張り歪みを有している第2部分を
持ち、前記第2部分は、前記第2光ガイド層に隣接して
いる。
When the second light guide layer has a tensile strain with respect to the substrate, the second clad layer is
A second portion having a tensile strain with respect to the substrate, wherein the second portion is adjacent to the second light guide layer;

【0019】前記第1光ガイド層、前記第2光ガイド
層、及び前記(n−1)層の障壁層の全てが、前記基板
に対して引っ張り歪みを有している。前記第1光ガイド
層、前記第2光ガイド層、前記(n−1)層の障壁層、
前記第1部分、及び前記第2部分のうち、前記基板に対
して引っ張り歪みを有している第3部分の合計の膜厚を
d、前記n層の井戸層の膜厚をLw とし、前記第n層の
井戸層の合計の膜厚をn×Lw とした場合に、前記引っ
張り歪みは、0.0097×n×Lw /d以上となるよ
うに設定される。
The first light guide layer, the second light guide layer, and the barrier layer (n-1) all have tensile strain with respect to the substrate. The first light guide layer, the second light guide layer, the barrier layer of the (n-1) layer,
The first portion, and of the second part, the sum of the thickness of the third portion has a tensile strain with respect to the substrate d, the thickness of the well layer of the n-layer and L w, When the total thickness of the n-th well layer is n × L w , the tensile strain is set to be equal to or more than 0.0097 × n × L w / d.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の半導体レ−ザ装置について詳細に説明する。図1
は、本発明の第1実施の形態に関わる半導体レ−ザ装置
を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor laser device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
Shows a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【0021】本実施の形態では、従来の技術の説明と同
様に、680nm帯に発振波長を持つ半導体レ−ザ装置
について説明することにする。n型GaAs基板1上に
は、約1.7μmの膜厚を有し、n型のIn0.5 (Ga
0.3 Al0.70.5 Pから構成されるクラッド層2が形
成されている。このクラッド層2上には、約25nmの
膜厚を有し、In1-X (Ga0.5 Al0.5XPから構
成される光ガイド層14が形成されている。
In the present embodiment, a semiconductor laser device having an oscillation wavelength in the 680 nm band will be described, as in the description of the prior art. On the n-type GaAs substrate 1, an n-type In 0.5 (Ga
A cladding layer 2 composed of 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P is formed. This on the cladding layer 2 has approximately 25nm in thickness, In 1-X (Ga 0.5 Al 0.5) light composed of X P guide layer 14 is formed.

【0022】本実施の形態の構造が従来の構造と異なる
第1の点は、光ガイド層14が引っ張り歪みを有してい
ることにある。本実施の形態における引っ張り歪みと
は、基板1に対して、対象となる層(例えば、光ガイド
層14)が、各層の界面に平行な方向に引っ張られるよ
うな力を受ける歪みのことであり、言い換えれば、基板
1の格子定数をaとし、対象となる層の格子定数をa´
とした場合に、Δa/a=(a´−a)/aがマエナス
となるような歪みを意味している。
The first difference between the structure of the present embodiment and the conventional structure is that the light guide layer 14 has a tensile strain. The tensile strain in the present embodiment is a strain that is applied to the substrate 1 such that a target layer (for example, the light guide layer 14) is pulled in a direction parallel to an interface between the layers. In other words, the lattice constant of the substrate 1 is a, and the lattice constant of the target layer is a '.
In this case, Δa / a = (a′−a) / a means a distortion that becomes Maenas.

【0023】各層の格子定数(歪みの量)は、各層を構
成するInGaAlP系の材料の組成比、例えば、In
の組成比(1−x)を変えることにより変化させること
ができる。本実施の形態では、光ガイド層14の引っ張
り歪みは、約−0.6%に設定している。
The lattice constant (amount of strain) of each layer is determined by the composition ratio of the InGaAlP-based material constituting each layer, for example, In
Can be changed by changing the composition ratio (1-x). In the present embodiment, the tensile strain of the light guide layer 14 is set to about -0.6%.

【0024】光ガイド層14上には、多重量子井戸活性
層15が形成されている。この多重量子井戸活性層15
は、約6.5nmの膜厚を有し、InGaPから構成さ
れる2つの井戸層5と、これら井戸層5の間に配置さ
れ、約4.0nmの膜厚を有し、In1-X (Ga0.5
0.5X Pから構成される障壁層16とから構成され
ている。各井戸層5は、障壁層16よりも禁制帯幅が小
さくなるように設定されている。
On the light guide layer 14, a multiple quantum well active layer 15 is formed. This multiple quantum well active layer 15
Has a thickness of about 6.5 nm, is disposed between the two well layers 5 made of InGaP, has a thickness of about 4.0 nm, and has a thickness of In 1 -X. (Ga 0.5 A
l 0.5) and a constructed barrier layer 16. From X P. Each well layer 5 is set to have a forbidden band width smaller than that of the barrier layer 16.

【0025】また、2つの井戸層5は、従来と同様に、
約+0.7%の圧縮歪みを有している。本実施の形態に
おける圧縮歪みとは、基板1に対して、対象となる層
(井戸層5)が、各層の界面に平行な方向に圧縮される
ような力を受ける歪みのことであり、言い換えれば、基
板1の格子定数をaとし、対象となる層の格子定数をa
´とした場合に、Δa/a=(a´−a)/aがプラス
となるような歪みを意味している。
Further, the two well layers 5 are formed in the same manner as in the prior art.
It has a compression strain of about + 0.7%. The compressive strain in the present embodiment is a strain that is applied to the substrate 1 such that a target layer (well layer 5) is compressed in a direction parallel to the interface between the layers. For example, let the lattice constant of the substrate 1 be a, and let the lattice constant of the target layer be a
′ Means a distortion such that Δa / a = (a′−a) / a is positive.

【0026】各層の格子定数(歪みの量)は、各層を構
成するInGaAlP系の材料の組成比、例えば、In
の組成比を変えることにより変化させることができる。
本実施の形態の構造が従来の構造と異なる第2の点は、
障壁層16が、約−0.6%の引っ張り歪みΔa/aを
有していることにある。歪みの量は、例えば、障壁層1
6を構成するInの組成比(1−x)を変えることによ
り変化させることができる。
The lattice constant (amount of strain) of each layer is determined by the composition ratio of the InGaAlP-based material constituting each layer, for example, In
Can be changed by changing the composition ratio.
The second difference between the structure of the present embodiment and the conventional structure is that
The barrier layer 16 has a tensile strain Δa / a of about −0.6%. The amount of strain is determined, for example, by the barrier layer 1
6 can be changed by changing the composition ratio (1-x) of In.

【0027】多重量子井戸活性層15上には、約25n
mの膜厚を有し、In1-X (Ga0. 5 Al0.5X Pか
ら構成される光ガイド層17が形成されている。本実施
の形態の構造が従来の構造と異なる第3の点は、光ガイ
ド層17が、約−0.6%の引っ張り歪みΔa/aを有
していることにある。歪みの量は、例えば、光ガイド層
17を構成するInの組成比(1−x)を変えることに
より変化させることができる。
On the multiple quantum well active layer 15, about 25 n
has a thickness of m, In 1-X (Ga 0. 5 Al 0.5) light composed of X P guide layer 17 is formed. A third difference of the structure of the present embodiment from the conventional structure is that the light guide layer 17 has a tensile strain Δa / a of about −0.6%. The amount of distortion can be changed, for example, by changing the composition ratio (1-x) of In forming the light guide layer 17.

【0028】光ガイド層17上には、p型のIn0.5
(Ga0.3 Al0.70.5 Pから構成されるクラッド層
8が形成されている。クラッド層8は、膜厚が約1.7
μmのリッジ部分と、このリッジ部分の両側の膜厚が約
0.25μmの部分とから構成される。
On the light guide layer 17, a p-type In 0.5
A cladding layer 8 composed of (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P is formed. The cladding layer 8 has a thickness of about 1.7.
The ridge portion has a thickness of about 0.25 μm on both sides of the ridge portion.

【0029】クラッド層8のリッジ部分上には、約50
nmの膜厚を有し、InGaPから構成されるコンタク
ト層9が形成されている。クラッド層8のリッジ部分の
両側には、約1.0μmの膜厚を有し、n型のGaAs
から構成される電流ブロック層10が形成されている。
コンタクト層9上及び電流ブロック層10上には、約
3.0μmの膜厚を有し、p型のGaAsから構成され
るコンタクト層11が形成されている。
On the ridge portion of the cladding layer 8, about 50
A contact layer 9 having a thickness of nm and made of InGaP is formed. On both sides of the ridge portion of the cladding layer 8, an n-type GaAs having a thickness of about 1.0 μm is formed.
Is formed.
A contact layer 11 having a thickness of about 3.0 μm and made of p-type GaAs is formed on the contact layer 9 and the current block layer 10.

【0030】コンタクト層11には、例えば、AuZn
とAuの積層から構成されるp極電極12がコンタクト
し、GaAs基板1には、例えば、AuGeとAuの積
層から構成されるn極電極13がコンタクトしている。
The contact layer 11 is made of, for example, AuZn.
A p-electrode 12 made of a stack of Au and Au is in contact, and an n-electrode 13 made of, for example, a stack of AuGe and Au is in contact with the GaAs substrate 1.

【0031】上記構成の半導体レ−ザ装置の特徴は、圧
縮歪み+0.7%を有する2つの井戸層5にコンタクト
する光ガイド層14,17及び障壁層16が、それぞれ
引っ張り歪み(例えば、約−0.6%)を有するよう
に、これら光ガイド層14,17及び障壁層16を形成
した点にある。
The semiconductor laser device having the above-described structure is characterized in that the optical guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 which are in contact with the two well layers 5 having a compressive strain of + 0.7% each have a tensile strain (for example, about 0.7%). (−0.6%) in that the light guide layers 14 and 17 and the barrier layer 16 are formed.

【0032】つまり、従来の問題点が、クラッド層8の
リッジ部分からのストレスに起因し、等価的に2つの井
戸層5に引っ張り歪みが生じていた点に鑑み、本発明で
は、図2に示すように、予め、2つの井戸層5にコンタ
クトする光ガイド層14,17及び障壁層16に引っ張
り歪みを入れておくことにより、等価的に2つの井戸層
5に圧縮歪みが生じるように構成したものである。
That is, in view of the fact that the conventional problem is caused by the stress from the ridge portion of the cladding layer 8 and the tensile strain is equivalently generated in the two well layers 5, FIG. As shown in the drawing, the optical guide layers 14 and 17 and the barrier layer 16 that are in contact with the two well layers 5 are previously subjected to tensile strain, thereby equivalently generating a compressive strain in the two well layers 5. It was done.

【0033】従って、クラッド層8のリッジ部分からの
ストレスに起因する2つの井戸層5の引っ張り歪みは、
光ガイド層14,17及び障壁層16の引っ張り歪みに
よって2つの井戸層5に等価的に生じる圧縮歪みにより
相殺することができる。
Accordingly, the tensile strain of the two well layers 5 caused by the stress from the ridge portion of the cladding layer 8 is as follows.
It can be offset by the compressive strain equivalently generated in the two well layers 5 due to the tensile strain of the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16.

【0034】これにより、材料の熱膨脹係数に起因する
井戸層の歪みはなくなるため、TEモ−ドの光強度がT
Mモ−ドの光強度よりも大きい半導体レ−ザ装置におい
て、TMモ−ドの発光が起こり易くなる現象が回避さ
れ、TE/TM偏光強度比の分布を、高い値に集中させ
ることができる。
As a result, the distortion of the well layer due to the thermal expansion coefficient of the material is eliminated, and the light intensity of the TE mode is reduced to T.
In a semiconductor laser device having a light intensity higher than the light intensity in the M mode, a phenomenon in which light emission in the TM mode is easily caused can be avoided, and the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio can be concentrated to a high value. .

【0035】なお、引っ張り歪みを有する層は、光ガイ
ド層14,17及び障壁層16のうちの少なくとも1つ
であれば足りる。また、引っ張り歪みの量を多く入れる
必要がある場合には、基板1と離れた層(リッジ部分に
近い層)に引っ張り歪みを入れるのがよい。引っ張り歪
みは、基板1と離れた層の方が、基板1に近い層よりも
入れ易いからである。また、引っ張り歪みは、層の厚さ
が薄いものの方が厚いものよりも入れ易いと考えられ
る。
It is sufficient that the layer having a tensile strain is at least one of the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16. When it is necessary to increase the amount of tensile strain, it is preferable to apply tensile strain to a layer separated from the substrate 1 (a layer close to the ridge portion). This is because tensile strain is more likely to be introduced in a layer separated from the substrate 1 than in a layer closer to the substrate 1. Further, it is considered that tensile strain is easier to be introduced when the layer is thinner than when the layer is thicker.

【0036】図3は、図1の各層におけるAlの組成比
及び歪みΔa/aの程度を示している。本発明では、光
ガイド層14,17及び障壁層16がそれぞれ引っ張り
歪み約−0.6%を有するように構成している。また、
2つの井戸層5は、それぞれ圧縮歪み約+0.7%を有
するように構成されている。
FIG. 3 shows the Al composition ratio and the degree of strain Δa / a in each layer of FIG. In the present invention, the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 are each configured to have a tensile strain of about -0.6%. Also,
The two well layers 5 are each configured to have a compressive strain of about + 0.7%.

【0037】図4は、本発明の第2実施の形態に関わる
半導体レ−ザ装置を示している。本実施の形態では、従
来の技術の説明と同様に、680nm帯に発振波長を持
つ半導体レ−ザ装置について説明することにする。
FIG. 4 shows a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a semiconductor laser device having an oscillation wavelength in the 680 nm band will be described as in the description of the conventional technology.

【0038】本実施の形態は、上述の第1実施の形態と
比較すると、引っ張り歪みを設ける層をさらに拡張した
点が相違している。n型GaAs基板1上には、約1.
6μmの膜厚を有し、n型のIn0.5 (Ga0.3 Al
0.70.5 Pから構成されるクラッド層2が形成されて
いる。クラッド層2上には、約0.1μmの膜厚を有
し、n型のIn1-y (Ga0.3 Al0.7y Pから構成
され、引っ張り歪み約−0.2%のクラッド層18が形
成されている。
The present embodiment is different from the above-described first embodiment in that the layer for providing tensile strain is further expanded. On the n-type GaAs substrate 1, about 1.
N-type In 0.5 (Ga 0.3 Al) having a thickness of 6 μm
A cladding layer 2 composed of 0.7 ) 0.5 P is formed. On the cladding layer 2, a cladding layer 18 having a thickness of about 0.1 μm, made of n-type In 1-y (Ga 0.3 Al 0.7 ) y P, and having a tensile strain of about −0.2% is provided. Is formed.

【0039】各層の格子定数(歪みの量)は、各層を構
成するInGaAlP系の材料の組成比、例えば、In
の組成比を変えることにより変化させることができる。
クラッド層18上には、約25nmの膜厚を有し、In
1-y (Ga0.5 Al0.5y Pから構成され、引っ張り
歪み約−0.2%の光ガイド層19が形成されている。
The lattice constant (amount of strain) of each layer is determined by the composition ratio of the InGaAlP-based material forming each layer, for example, In
Can be changed by changing the composition ratio.
On the cladding layer 18, a thickness of about 25 nm
An optical guide layer 19 composed of 1-y (Ga 0.5 Al 0.5 ) y P and having a tensile strain of about −0.2% is formed.

【0040】光ガイド層19上には、多重量子井戸活性
層20が形成されている。この多重量子井戸活性層20
は、約6.5nmの膜厚を有し、InGaPから構成さ
れる2つの井戸層5と、これら井戸層5の間に配置さ
れ、約4.0nmの膜厚を有し、In1-y (Ga0.5
0.5y Pから構成され、引っ張り歪み約−0.2%
の障壁層21とから構成されている。各井戸層5は、障
壁層21よりも禁制帯幅が小さくなるように設定されて
いる。
On the light guide layer 19, a multiple quantum well active layer 20 is formed. This multiple quantum well active layer 20
Has a thickness of about 6.5 nm, is disposed between the two well layers 5 made of InGaP, has a thickness of about 4.0 nm, and has a thickness of In 1 -y. (Ga 0.5 A
l 0.5) consists y P, tensile strain of about -0.2%
And the barrier layer 21 of FIG. Each well layer 5 is set to have a forbidden band width smaller than that of the barrier layer 21.

【0041】また、2つの井戸層5は、従来と同様に、
約+0.7の圧縮歪みを有している。各層の格子定数
(歪みの量)は、各層を構成するInGaAlP系の材
料の組成比、例えば、Inの組成比を変えることにより
変化させることができる。
The two well layers 5 are formed in the same manner as in the prior art.
It has a compression strain of about +0.7. The lattice constant (amount of strain) of each layer can be changed by changing the composition ratio of the InGaAlP-based material constituting each layer, for example, the composition ratio of In.

【0042】多重量子井戸活性層20上には、約25n
mの膜厚を有し、In1-y (Ga0. 5 Al0.5y Pか
ら構成され、引っ張り歪み約−0.2%の光ガイド層2
2が形成されている。
On the multiple quantum well active layer 20, about 25 n
has a thickness of m, In 1-y (Ga 0. 5 Al 0.5) consists y P, tensile strain of about -0.2% of the light guide layer 2
2 are formed.

【0043】光ガイド層22上には、約0.1μmの膜
厚を有し、p型のIn1-y (Ga0.3 Al0.7y Pか
ら構成され、引っ張り歪み約−0.2%のクラッド層2
3が形成されている。クラッド層23上には、p型のI
0.5 (Ga0.3 Al0.70.5 Pから構成されるクラ
ッド層8が形成されている。クラッド層8は、膜厚が約
1.6μmのリッジ部分と、このリッジ部分の両側の膜
厚が約0.15μmの部分とから構成される。
The light guide layer 22 has a thickness of about 0.1 μm, is made of p-type In 1-y (Ga 0.3 Al 0.7 ) y P, and has a tensile strain of about −0.2%. Clad layer 2
3 are formed. On the cladding layer 23, a p-type I
A cladding layer 8 composed of n 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P is formed. The cladding layer 8 includes a ridge portion having a thickness of about 1.6 μm and portions having a thickness of about 0.15 μm on both sides of the ridge portion.

【0044】クラッド層8のリッジ部分上には、約50
nmの膜厚を有し、InGaPから構成されるコンタク
ト層9が形成されている。クラッド層8のリッジ部分の
両側には、約1.0μmの膜厚を有し、n型のGaAs
から構成される電流ブロック層10が形成されている。
コンタクト層9上及び電流ブロック層10上には、約
3.0μmの膜厚を有し、p型のGaAsから構成され
るコンタクト層11が形成されている。
On the ridge portion of the cladding layer 8, about 50
A contact layer 9 having a thickness of nm and made of InGaP is formed. On both sides of the ridge portion of the cladding layer 8, an n-type GaAs having a thickness of about 1.0 μm is formed.
Is formed.
A contact layer 11 having a thickness of about 3.0 μm and made of p-type GaAs is formed on the contact layer 9 and the current block layer 10.

【0045】コンタクト層11には、例えば、AuZn
とAuの積層から構成されるp極電極12がコンタクト
し、GaAs基板1には、例えば、AuGeとAuの積
層から構成されるn極電極13がコンタクトしている。
The contact layer 11 is made of, for example, AuZn.
A p-electrode 12 made of a stack of Au and Au is in contact, and an n-electrode 13 made of, for example, a stack of AuGe and Au is in contact with the GaAs substrate 1.

【0046】上記構成の半導体レ−ザ装置の特徴は、圧
縮歪み+0.7%を有する2つの井戸層5に隣接するク
ラッド層2,8の一部(即ち、クラッド層18,2
3)、光ガイド層19,22及び障壁層21が、それぞ
れ引っ張り歪み(例えば、約−0.2%)を有するよう
に、これらクラッド層18,23、光ガイド層19,2
2及び障壁層21を形成した点にある。
A feature of the semiconductor laser device having the above configuration is that a part of the cladding layers 2 and 8 adjacent to the two well layers 5 having a compressive strain of + 0.7% (that is, the cladding layers 18 and 2).
3) The cladding layers 18, 23 and the light guide layers 19, 2 so that the light guide layers 19, 22 and the barrier layer 21 have tensile strains (for example, about -0.2%).
2 and the barrier layer 21 are formed.

【0047】つまり、従来の問題点が、クラッド層8の
リッジ部分からのストレスに起因し、等価的に2つの井
戸層5に引っ張り歪みが生じていた点に鑑み、本発明で
は、予め、2つの井戸層5に隣接するクラッド層18,
23、光ガイド層19,22及び障壁層21に引っ張り
歪みを入れておくことにより、等価的に2つの井戸層5
に圧縮歪みが生じるように構成したものである。
That is, in view of the fact that the conventional problem is caused by the stress from the ridge portion of the cladding layer 8 and the tensile strain is equivalently generated in the two well layers 5, the present invention preliminarily sets the two well layers 5 to 2. Cladding layer 18 adjacent to one well layer 5,
23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21 are given tensile strain, so that the two well layers 5 are equivalently formed.
, So that a compression strain is generated in

【0048】従って、クラッド層8のリッジ部分からの
ストレスに起因する2つの井戸層5に引っ張り歪みは、
クラッド層18,23、光ガイド層19,22及び障壁
層21の引っ張り歪みによって2つの井戸層5に等価的
に生じる圧縮歪みにより相殺することができる。
Therefore, tensile strain in the two well layers 5 caused by stress from the ridge portion of the cladding layer 8 is as follows:
It can be offset by compressive strain equivalently generated in the two well layers 5 due to tensile strain of the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21.

【0049】これにより、材料の熱膨脹係数に起因する
井戸層の歪みはなくなるため、TEモ−ドの光強度がT
Mモ−ドの光強度よりも大きくなるように設定された半
導体レ−ザ装置において、TMモ−ドの発光が起こり易
くなる現象が回避され、TE/TM偏光強度比の分布
を、高い値に集中させることができる。
As a result, the distortion of the well layer caused by the coefficient of thermal expansion of the material is eliminated, and the light intensity of the TE mode is reduced to T
In a semiconductor laser device set to be higher than the light intensity in the M mode, the phenomenon in which light emission in the TM mode is likely to occur is avoided, and the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio is increased to a high value. You can concentrate on

【0050】なお、本実施の形態の場合、引っ張り歪み
は、クラッド層18,23、光ガイド層19,22及び
障壁層21の全てに設けるのが効果的である。図5は、
図4の各層におけるAlの組成比及び歪みΔa/aの程
度を示している。
In the case of the present embodiment, it is effective to provide the tensile strain in all of the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21. FIG.
4 shows the Al composition ratio and the degree of strain Δa / a in each layer of FIG.

【0051】本発明では、クラッド層18,23、光ガ
イド層19,22及び障壁層21がそれぞれ引っ張り歪
み約−0.2%を有するように構成している。また、2
つの井戸層5は、それぞれ圧縮歪み約+0.7%を有す
るように構成されている。
In the present invention, the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21 are each configured to have a tensile strain of about -0.2%. Also, 2
The two well layers 5 are each configured to have a compressive strain of about + 0.7%.

【0052】次に、上述の第1及び第2実施の形態にお
いて、井戸層5の歪みと井戸層5の周辺の層の歪みとが
どのような関係にあるかついて説明する。まず、井戸層
5の周辺に配置される引っ張り歪みを有する層の合計の
厚さをd、この層の引っ張り歪みを(Δa/a)g 、井
戸層5の厚さをLw 、井戸層5の数をnと仮定すると、
井戸層5に生じる圧縮歪み(Δa/a)w は、(1)式
により表される。
Next, the relationship between the distortion of the well layer 5 and the distortion of the layers around the well layer 5 in the first and second embodiments will be described. First, the total thickness of the layers having tensile strain disposed around the well layer 5 is d, the tensile strain of this layer is (Δa / a) g , the thickness of the well layer 5 is L w , Assuming that the number of is n,
The compressive strain (Δa / a) w generated in the well layer 5 is expressed by equation (1).

【0053】 (Δa/a)w = −(Δa/a)g ×d/(Lw ×n) …(1) (Δa/a)g = (a´−a)/a (Δa/a)w = (a´´−a)/a 但し、aは、基板1の格子定数、a´は、井戸層5の周
辺に配置される引っ張り歪みを有する層の格子定数、a
´´は、井戸層5の格子定数を表している。
(Δa / a) w = − (Δa / a) g × d / (L w × n) (1) (Δa / a) g = (a′−a) / a (Δa / a) w = (a ″ -a) / a where a is the lattice constant of the substrate 1 and a ′ is the lattice constant of a layer having tensile strain arranged around the well layer 5.
“″” Indicates the lattice constant of the well layer 5.

【0054】なお、例えば、上述の第1実施の形態で
は、引っ張り歪みを有する層は、光ガイド層14,17
及び障壁層16であり、上述の第2実施の形態では、引
っ張り歪みを有する層は、クラッド層18,23、光ガ
イド層19,22及び障壁層21である。
For example, in the first embodiment, the layers having tensile strain are the light guide layers 14 and 17.
In the second embodiment, the layers having tensile strain are the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22, and the barrier layer 21.

【0055】半導体レ−ザ装置におけるTEモ−ドの発
光は、重い正孔と電子の再結合による発光であり、TM
モ−ドの発光は、軽い正孔と電子の再結合による発光で
ある。ここで、重い正孔の質量をmhh、軽い正孔の質量
をmlhとすると、TE/TM発光強度比(TE/TM)
は、(2)式により表される。
Light emission in the TE mode in the semiconductor laser device is light emission due to recombination of heavy holes and electrons.
Mode emission is light emission due to recombination of light holes and electrons. Here, assuming that the mass of heavy holes is m hh and the mass of light holes is m lh , the TE / TM emission intensity ratio (TE / TM)
Is represented by equation (2).

【0056】 TE/TM = (mhh/mlh)・exp(ΔElh-hh /kT) …(2) 但し、ΔElh-hh は、価電子帯中における重い正孔と軽
い正孔のエネルギ−差を示しており、圧縮歪みが大きく
なるほど増加する性質のものである。kは、ボルツマン
定数、Tは、絶対温度である。
TE / TM = (m hh / m lh ) · exp (ΔE lh-hh / kT) (2) where ΔE lh-hh is the energy of heavy holes and light holes in the valence band. -Shows a difference, and increases as the compression strain increases. k is Boltzmann's constant and T is the absolute temperature.

【0057】また、エネルギ−差ΔElh-hh は、井戸層
5の歪み(Δa/a)w と(3)式に示すような関係を
有している。 ΔElh-hh = (Δa/a)w ×6000[meV] …(3) ところで、一般に、TE/TM偏光強度比が50以上で
あれば、本発明における半導体レ−ザ装置としては特性
的に十分である。
The energy difference ΔE lh-hh has a relationship as shown in equation (3) with the strain (Δa / a) w of the well layer 5. ΔE lh-hh = (Δa / a) w × 6000 [meV] (3) By the way, in general, if the TE / TM polarization intensity ratio is 50 or more, the characteristic of the semiconductor laser device of the present invention is characteristic. It is enough.

【0058】従って、例えば、TE/TM偏光強度比を
50以上に設定する場合について考える。この場合、上
記(2)式により、ΔElh-hh は、約58[meV]以
上であることが必要である。
Therefore, for example, consider the case where the TE / TM polarization intensity ratio is set to 50 or more. In this case, ΔE lh-hh needs to be about 58 [meV] or more according to the above equation (2).

【0059】また、上記(3)式より、ΔElh-hh を約
58[meV]以上とするためには、(Δa/a)w
は、約0.97%以上に設定する必要がある。即ち、井
戸層5の歪み(圧縮歪み)が約+0.97%以上となる
ように、上記(1)式に基づいて、この井戸層5の周辺
に、引っ張り歪みを有する層を配置すればよいことにな
る。
From the above equation (3), to make ΔE lh-hh about 58 [meV] or more, (Δa / a) w
Must be set to about 0.97% or more. That is, a layer having a tensile strain may be disposed around the well layer 5 based on the above equation (1) so that the strain (compression strain) of the well layer 5 is about + 0.97% or more. Will be.

【0060】つまり、以上を式に表せば、以下の(4)
式のようになる。 −(Δa/a)g ≧ 0.0097×Lw ×n/d …(4) そこで、井戸層5の歪み(圧縮歪み)を約+0.97%
以上とするために必要な引っ張り歪みの量について検討
する。
That is, if the above is expressed in an equation, the following (4)
It looks like an expression. - (Δa / a) g ≧ 0.0097 × L w × n / d ... (4) Therefore, the strain of the well layer 5 (compression strain) about + 0.97%
The amount of tensile strain required to achieve the above is examined.

【0061】まず、上述の第1実施の形態の場合につい
て検討する。上述の第1実施の形態の場合、引っ張り歪
みを有する層は、光ガイド層14,17及び障壁層16
であるため、引っ張り歪みを有する層の合計の厚さd
は、25+4.0+25=54.0nmとなる。また、
井戸層5の厚さLw は、6.5nm、井戸層5の数n
は、2つである。
First, the case of the first embodiment will be discussed. In the case of the first embodiment described above, the layers having tensile strain are the light guide layers 14 and 17 and the barrier layer 16.
Therefore, the total thickness d of the layer having tensile strain
Is 25 + 4.0 + 25 = 54.0 nm. Also,
The thickness L w of the well layer 5, 6.5 nm, the number of well layers 5 n
Are two.

【0062】従って、上記(1)式より、光ガイド層1
4,17及び障壁層16の引っ張り歪み(Δa/a)g
は、約|−0.23|%以上に設定すればよいことにな
る。但し、引っ張り歪み(Δa/a)g は、この歪みに
より光ガイド層14,17及び障壁層16の格子緩和が
発生しない程度に設定する必要がある。つまり、光ガイ
ド層14,17及び障壁層16に格子緩和が発生しない
最大の引っ張り歪みが、設定し得る引っ張り歪みの上限
となる。
Therefore, from the above equation (1), the light guide layer 1
4, 17 and tensile strain of barrier layer 16 (Δa / a) g
Should be set to about | −0.23 |% or more. However, the tensile strain (Δa / a) g needs to be set to such an extent that the lattice relaxation of the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 does not occur due to this strain. That is, the maximum tensile strain at which lattice relaxation does not occur in the light guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 is the upper limit of the settable tensile strain.

【0063】なお、上述の第1実施の形態の場合、例え
ば、TE/TM偏光強度比を50以上に設定するとき
は、上述のように、光ガイド層14,17及び障壁層1
6の引っ張り歪み(Δa/a)g を約|−0.23|%
以上に設定すればよい。
In the case of the above-described first embodiment, for example, when the TE / TM polarization intensity ratio is set to 50 or more, as described above, the light guide layers 14 and 17 and the barrier layer 1 are used.
The tensile strain (Δa / a) g of No. 6 is approximately | -0.23 |%
What is necessary is just to set above.

【0064】そこで、上述の第1実施の形態では、光ガ
イド層14,17及び障壁層16の引っ張り歪み(Δa
/a)g を約−0.6%に設定している。この場合、図
6に示すように、半導体レ−ザ装置の光出力3mW時に
おけるTE/TM偏光強度比の分布は、約110をピ−
クとするような高い値に集中している。
Therefore, in the above-described first embodiment, the tensile strain (Δa) of the optical guide layers 14, 17 and the barrier layer 16 is determined.
/ A) g is set to about -0.6%. In this case, as shown in FIG. 6, when the optical output of the semiconductor laser device is 3 mW, the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio is about 110 peaks.
It concentrates on high values that make you feel good.

【0065】つまり、本発明の半導体レ−ザ装置によれ
ば、井戸層5の周辺に配置される層が引っ張り歪みを有
するように構成し、かつ、その引っ張り歪みの量を最適
な値に設定することによって、材料の熱膨脹係数に起因
する歪みなどによりTMモ−ドの発光が起こり易くなる
現象を防止することができ、TE/TM偏光強度比の分
布を高い値に集中させることが可能になる。
That is, according to the semiconductor laser device of the present invention, the layers arranged around the well layer 5 are configured to have a tensile strain, and the amount of the tensile strain is set to an optimum value. By doing so, it is possible to prevent a phenomenon in which light emission in the TM mode is likely to occur due to distortion or the like due to the thermal expansion coefficient of the material, and it is possible to concentrate the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio to a high value. Become.

【0066】次に、上述の第2実施の形態の場合につい
て検討する。上述の第2実施の形態の場合、引っ張り歪
みを有する層は、クラッド層18,23、光ガイド層1
9,22及び障壁層21であるため、引っ張り歪みを有
する層の合計の厚さdは、100+25+4.0+25
+100=254.0nmとなる。また、井戸層5の厚
さLw は、6.5nm、井戸層5の数nw は、2つであ
る。
Next, the case of the above-described second embodiment will be considered. In the case of the above-described second embodiment, the layers having tensile strain include the cladding layers 18 and 23 and the light guide layer 1.
9, 22 and the barrier layer 21, the total thickness d of the layer having tensile strain is 100 + 25 + 4.0 + 25.
+ 100 = 254.0 nm. The thickness L w of the well layer 5 is 6.5 nm, the number n w of the well layer 5 is two.

【0067】従って、上記(1)式より、クラッド層1
8,23、光ガイド層19,22及び障壁層21の引っ
張り歪み(Δa/a)g は、約|−0.05|%以上に
設定すればよいことになる。但し、引っ張り歪み(Δa
/a)g は、この歪みによりクラッド層18,23、光
ガイド層19,22及び障壁層21の格子緩和が発生し
ない程度に設定する必要がある。つまり、クラッド層1
8,23、光ガイド層19,22及び障壁層21に格子
緩和が発生しない最大の引っ張り歪みが、設定し得る引
っ張り歪みの上限となる。
Therefore, according to the above equation (1), the cladding layer 1
The tensile strain (Δa / a) g of the light guide layers 8 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21 may be set to about | −0.05 |% or more. However, tensile strain (Δa
/ A) g needs to be set to such an extent that the lattice relaxation of the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21 does not occur due to this distortion. That is, the cladding layer 1
The maximum tensile strain in which lattice relaxation does not occur in the light guiding layers 8 and 23, the light guide layers 19 and 22 and the barrier layer 21 is the upper limit of the tensile strain that can be set.

【0068】なお、上述の第2実施の形態の場合、例え
ば、TE/TM偏光強度比を50以上に設定するとき
は、上述のように、クラッド層18,23、光ガイド層
19,22及び障壁層21の引っ張り歪み(Δa/a)
g を約|−0.05|%以上に設定すればよい。
In the case of the second embodiment described above, for example, when the TE / TM polarization intensity ratio is set to 50 or more, as described above, the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22, Tensile strain of barrier layer 21 (Δa / a)
g may be set to about | -0.05 |% or more.

【0069】そこで、上述の第2実施の形態では、クラ
ッド層18,23、光ガイド層19,22及び障壁層2
1の引っ張り歪み(Δa/a)g を約−0.2%に設定
している。
Therefore, in the above-described second embodiment, the cladding layers 18 and 23, the light guide layers 19 and 22, and the barrier layer 2
The tensile strain (Δa / a) g of No. 1 is set to about −0.2%.

【0070】この場合においても、半導体レ−ザ装置の
光出力3mW時におけるTE/TM偏光強度比の分布
は、第1実施の形態と同様に、図6に示すような結果と
同様の結果を得ることができた。
Also in this case, the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio when the light output of the semiconductor laser device is 3 mW is the same as the result shown in FIG. 6 as in the first embodiment. I got it.

【0071】つまり、本発明の半導体レ−ザ装置によれ
ば、井戸層5の周辺に配置される層が引っ張り歪みを有
するように構成し、かつ、その引っ張り歪みの量を最適
な値に設定することによって、材料の熱膨脹係数に起因
する歪みなどによりTMモ−ドの発光が起こり易くなる
現象を防止することができ、TE/TM偏光強度比の分
布を高い値に集中させることが可能になる。
That is, according to the semiconductor laser device of the present invention, the layers disposed around the well layer 5 are configured to have a tensile strain, and the amount of the tensile strain is set to an optimum value. By doing so, it is possible to prevent a phenomenon in which light emission in the TM mode is likely to occur due to distortion or the like due to the thermal expansion coefficient of the material, and it is possible to concentrate the distribution of the TE / TM polarization intensity ratio to a high value. Become.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
レ−ザ装置によれば、次のような効果を奏する。井戸層
にコンタクトして又は隣接して配置される層が引っ張り
歪みを有するように構成し、かつ、その引っ張り歪みの
量を最適な値に設定し、等価的に井戸層に所定の圧縮歪
みが生じるように構成している。これにより、材料の熱
膨脹係数に起因するストレスにより井戸層に生じる引っ
張り歪みの影響を相殺することができ、TMモ−ドの発
光が起こり易くなる現象を防止することができると共
に、TE/TM偏光強度比の分布を高い値に集中させる
ことが可能になる。
As described above, according to the semiconductor laser device of the present invention, the following effects can be obtained. A layer arranged in contact with or adjacent to the well layer is configured to have a tensile strain, and the amount of the tensile strain is set to an optimum value. It is configured to occur. As a result, it is possible to cancel the effect of tensile strain generated in the well layer due to the stress caused by the thermal expansion coefficient of the material, to prevent a phenomenon in which light emission in the TM mode is likely to occur, and to prevent TE / TM polarization. The distribution of the intensity ratio can be concentrated on a high value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態に関わる半導体レ−ザ
装置を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】光ガイド層の引っ張り歪みで等価的に井戸層に
生じる圧縮歪みを示す図。
FIG. 2 is a view showing compressive strain equivalently generated in a well layer due to tensile strain of an optical guide layer.

【図3】図1の各層のAl組成比と歪みを示す図。FIG. 3 is a view showing the Al composition ratio and strain of each layer in FIG.

【図4】本発明の第2実施の形態に関わる半導体レ−ザ
装置を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4の各層のAl組成比と歪みを示す図。FIG. 5 is a view showing the Al composition ratio and strain of each layer in FIG.

【図6】図1の半導体レ−ザ装置のTE/TM偏光強度
比の分布を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a distribution of a TE / TM polarization intensity ratio of the semiconductor laser device of FIG. 1;

【図7】従来の半導体レ−ザ装置を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a conventional semiconductor laser device.

【図8】図7の各層のAl組成比と歪みを示す図。FIG. 8 is a view showing the Al composition ratio and strain of each layer in FIG. 7;

【図9】製造時に活性層に生じるストレスの方向を示す
図。
FIG. 9 is a diagram showing the direction of stress generated in an active layer during manufacturing.

【図10】図7の半導体レ−ザ装置のTE/TM偏光強
度比の分布を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a distribution of a TE / TM polarization intensity ratio of the semiconductor laser device of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :n型GaAs基板1、 2 :n型In0.5 (Ga0.3 Al0.70.5
クラッド層、 3,7 :In0.5 (Ga0.5 Al0.50.5 P光ガ
イド層、 4,15,20 :多重量子井戸活性層、 5 :InGaAs井戸層(Δa/a>0)、 6 :In0.5 (Ga0.5 Al0.50.5 P障壁
層、 8 :p型In0.5 (Ga0.3 Al0.70.5
クラッド層、 9 :InGaPコンタクト層、 10 :n型GaAs電流ブロック層、 11 :p型GaAsコンタクト層、 12 :AuZn/Au電極、 13 :AuGe/Au電極、 14,17 :In1-X (Ga0.5 Al0.5X P光ガ
イド層(Δa/a<0)、 16 :In1-X (Ga0.5 Al0.5X P障壁
層(Δa/a<0)、 18,23 :In1-y (Ga0.3 Al0.7y Pクラ
ッド層(Δa/a<0)、 19,22 :In1-y (Ga0.5 Al0.5y P光ガ
イド層(Δa/a<0)、 21 :In1-y (Ga0.5 Al0.5y P障壁
層(Δa/a<0)。
1: n-type GaAs substrate 1, 2: n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P
Cladding layer, 3,7: In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P optical guide layer, 4, 15, 20: Multiple quantum well active layer, 5: InGaAs well layer (Δa / a> 0), 6: In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P barrier layer, 8: p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P
Cladding layer, 9: InGaP contact layer, 10: n-type GaAs current blocking layer, 11: p-type GaAs contact layer, 12: AuZn / Au electrode, 13: AuGe / Au electrode, 14, 17: In1 -X (Ga 0.5 Al 0.5) X P optical guide layer (Δa / a <0), 16: In 1-X (Ga 0.5 Al 0.5) X P barrier layer (Δa / a <0), 18,23: In 1-y ( Ga 0.3 Al 0.7 ) y P clad layer (Δa / a <0), 19,22: In 1-y (Ga 0.5 Al 0.5 ) y P optical guide layer (Δa / a <0), 21: In 1-y (Ga 0.5 Al 0.5 ) y P barrier layer (Δa / a <0).

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の基板と、前記基板上に形成
される第1導電型の第1クラッド層と、前記第1クラッ
ド層上に形成される第1光ガイド層と、前記第1光ガイ
ド層上に形成され、n(nは2以上の自然数)層の井戸
層と前記n層の井戸層の間の(n−1)層の障壁層とか
ら構成される多重量子井戸活性層と、前記多重量子井戸
活性層上に形成される第2光ガイド層と、前記第2光ガ
イド層上に形成され、ストライプ状のリッジを有する第
2導電型の第2クラッド層と、前記第2クラッド層のリ
ッジの両側面に形成され、電流を阻止する機能を有し、
前記第2クラッド層よりも熱膨脹係数が大きい第1導電
型の電流ブロック層と、前記第2クラッド層のリッジ上
及び前記電流ブロック層上に形成されるコンタクト層と
から構成され、前記多重量子井戸活性層から放出される
レ−ザ光が、TMモ−ドの強度よりもTEモ−ドの強度
の方が大きい半導体レ−ザ装置において、前記第1光ガ
イド層、前記第2光ガイド層、及び前記(n−1)層の
障壁層の少なくとも1つが、前記n層の井戸層に対して
引っ張り歪みを有していることを特徴とする半導体レ−
ザ装置。
A first conductive type substrate, a first conductive type first cladding layer formed on the substrate, a first light guide layer formed on the first cladding layer, A multiple quantum well active layer formed on one light guide layer and composed of n (n is a natural number of 2 or more) well layers and (n-1) barrier layers between the n well layers A second light guide layer formed on the multiple quantum well active layer; a second conductive type second clad layer formed on the second light guide layer and having a stripe-shaped ridge; It is formed on both sides of the ridge of the second cladding layer and has a function of blocking current,
The multiple quantum well, comprising: a first conductivity type current blocking layer having a larger thermal expansion coefficient than the second cladding layer; and a contact layer formed on the ridge of the second cladding layer and on the current blocking layer. In a semiconductor laser device in which laser light emitted from an active layer has a TE mode intensity higher than a TM mode intensity, the first light guide layer and the second light guide layer And at least one of the (n-1) -th barrier layers has a tensile strain with respect to the n-th well layer.
The equipment.
【請求項2】 前記第1光ガイド層が前記基板に対して
引っ張り歪みを有している場合、前記第1クラッド層
は、前記基板に対して引っ張り歪みを有している第1部
分を持ち、前記第1部分は、前記第1光ガイド層に隣接
していることを特徴とする請求項1記載の半導体レ−ザ
装置。
2. When the first light guide layer has a tensile strain on the substrate, the first cladding layer has a first portion having a tensile strain on the substrate. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said first portion is adjacent to said first light guide layer.
【請求項3】 前記第2光ガイド層が前記基板に対して
引っ張り歪みを有している場合、前記第2クラッド層
は、前記基板に対して引っ張り歪みを有している第2部
分を持ち、前記第2部分は、前記第2光ガイド層に隣接
していることを特徴とする請求項2記載の半導体レ−ザ
装置。
3. When the second light guide layer has a tensile strain on the substrate, the second cladding layer has a second portion having a tensile strain on the substrate. 3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein said second portion is adjacent to said second light guide layer.
【請求項4】 前記第1光ガイド層、前記第2光ガイド
層、及び前記(n−1)層の障壁層の全てが、前記基板
に対して引っ張り歪みを有していることを特徴とする請
求項1記載の半導体レ−ザ装置。
4. The method according to claim 1, wherein all of the first light guide layer, the second light guide layer, and the barrier layer of the (n-1) layer have a tensile strain with respect to the substrate. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項5】 前記第1光ガイド層、前記第2光ガイド
層、前記(n−1)層の障壁層、前記第1部分、及び前
記第2部分のうち、前記基板に対して引っ張り歪みを有
している第3部分の合計の膜厚をd、前記n層の井戸層
の膜厚をLwとし、前記第n層の井戸層の合計の膜厚を
n×Lw とした場合に、前記引っ張り歪みは、0.00
97×n×Lw /d以上となるように設定されることを
特徴とする請求項3記載の半導体レ−ザ装置。
5. A tensile strain on the substrate among the first light guide layer, the second light guide layer, the barrier layer of the (n-1) layer, the first portion, and the second portion. the total thickness of the third portion having a d, the thickness of the well layer of the n-layer and L w, if the sum of the thickness of the well layer of the n-th layer and the n × L w In addition, the tensile strain is 0.00
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the value is set so as to be not less than 97 × n × L w / d.
【請求項6】 前記nは、2であることを特徴とする請
求項5記載の半導体レ−ザ装置。
6. The semiconductor laser device according to claim 5, wherein said n is 2.
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