JPS60158686A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS60158686A JPS60158686A JP1361784A JP1361784A JPS60158686A JP S60158686 A JPS60158686 A JP S60158686A JP 1361784 A JP1361784 A JP 1361784A JP 1361784 A JP1361784 A JP 1361784A JP S60158686 A JPS60158686 A JP S60158686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- ingaasp
- active layer
- groove
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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】
ＩｎＰ 基板にく０１１〉方向に、溝を設は成長層を設
けたのち＜０１１＞方向にさらに溝を設け、ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルへテロ構造を溝内に埋め
込み、活性層の一部が、ＩｎＰ 層によっておきかえら
れ、構造を有し特に縦モードの単一化を計った半導体レ
ーザに関する。
けたのち＜０１１＞方向にさらに溝を設け、ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルへテロ構造を溝内に埋め
込み、活性層の一部が、ＩｎＰ 層によっておきかえら
れ、構造を有し特に縦モードの単一化を計った半導体レ
ーザに関する。
従来例の構成とその問題点
従来よシ、半導体レーザの縦モードの制御のためにＤ
Ｆ Ｂ （ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄ ｂａｃ
ｋ）構造という方法がとられていた。この方法は電流を
注入する部分に周期的な屈折率変化（コルゲージコン）
を与えることにより、分布的な光の帰還を生じさせ発振
を得るものである。ＤＦＢレーザにおいて得られる発振
波長λと、屈折率変化の周期へとの関係は、 λ＝ ２ ｎ Ａ／ｍ ・・・・・・・・・・・・（１
）ｎ：活性層の屈折率 ｍニブラッグ回折の次数 の関係で決まり、この発振波長λで単一波長発振の縦モ
ード動作が安定に行なわれる。しかしながら結晶へのコ
ルゲーションの形成は、その周期が１．３μｍμｍ−ザ
においては、（１〕式かられかるようにｍ ＝＝ １と
すれば、２０００人程度と極めて小さく微細加工技術が
必要であり、製造工程が複雑で製造が難かしいという問
題があった。
Ｆ Ｂ （ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄ ｂａｃ
ｋ）構造という方法がとられていた。この方法は電流を
注入する部分に周期的な屈折率変化（コルゲージコン）
を与えることにより、分布的な光の帰還を生じさせ発振
を得るものである。ＤＦＢレーザにおいて得られる発振
波長λと、屈折率変化の周期へとの関係は、 λ＝ ２ ｎ Ａ／ｍ ・・・・・・・・・・・・（１
）ｎ：活性層の屈折率 ｍニブラッグ回折の次数 の関係で決まり、この発振波長λで単一波長発振の縦モ
ード動作が安定に行なわれる。しかしながら結晶へのコ
ルゲーションの形成は、その周期が１．３μｍμｍ−ザ
においては、（１〕式かられかるようにｍ ＝＝ １と
すれば、２０００人程度と極めて小さく微細加工技術が
必要であり、製造工程が複雑で製造が難かしいという問
題があった。
発明の目的
本発明は、微細加工技術を必要とせずまたコルゲーショ
ンをもたない構造で縦モードの安定化を計った半導体レ
ーザ素子を提供せんとするものである。
ンをもたない構造で縦モードの安定化を計った半導体レ
ーザ素子を提供せんとするものである。
発明の構成
本発明は、（１ｏＯ）基板上の〈ｏｌｌ〉方向にＵ字状
の溝をストライプ状に形成し、この上にｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ（Ｅｇ−０，９６ｅＶ）、ｎ−ＩｎＰ及びｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ−０，９５ｅＶ）を順次形成し、〈ｏ
ｌｌ〉方向にさらにＶ溝をストライプ状に形成し、この
ような直交する溝をもつウェーハ上にさらにｎ−ＩｎＰ
クラッド層、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層を形成したも
のである。尚ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャンプ層は本質的な
ものではなく、なくてもよい。
の溝をストライプ状に形成し、この上にｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ（Ｅｇ−０，９６ｅＶ）、ｎ−ＩｎＰ及びｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ−０，９５ｅＶ）を順次形成し、〈ｏ
ｌｌ〉方向にさらにＶ溝をストライプ状に形成し、この
ような直交する溝をもつウェーハ上にさらにｎ−ＩｎＰ
クラッド層、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層を形成したも
のである。尚ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャンプ層は本質的な
ものではなく、なくてもよい。
このような手段によって作られた半導体レーザばｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層の一部が（０１１）方向への成長層
のために、ＩｎＰ によってとぎれたことになる。周知
のように、ＩｎＰはｎ−ＩｎＧａＡｓＰより屈折率は小
さいので、活性層中の発振光は、このＩｎＰ 層で一部
は反射され一部は透過し、両者の干渉効果により、レー
ザの利得分布は極めて選択性の強いものとなり、縦単一
モードが実現される。一方活性層からＩｎＰ 層へ光が
入ると、ＩｎＰ 層は導波路にはなっていないからＩｎ
Ｐ 層の厚さが厚いと発振しきい値電流が増加してしま
うが、本発明のように活性層の一部に入れるＩｎＰ層の
厚さを０．６μｍ〜３．４μｍの範囲内のＩｎＰ層の厚
さをもつ半導体レーザは、極めて製造歩留り及び縦モー
ドの単一性がよい。
ｎＧａＡｓＰ活性層の一部が（０１１）方向への成長層
のために、ＩｎＰ によってとぎれたことになる。周知
のように、ＩｎＰはｎ−ＩｎＧａＡｓＰより屈折率は小
さいので、活性層中の発振光は、このＩｎＰ 層で一部
は反射され一部は透過し、両者の干渉効果により、レー
ザの利得分布は極めて選択性の強いものとなり、縦単一
モードが実現される。一方活性層からＩｎＰ 層へ光が
入ると、ＩｎＰ 層は導波路にはなっていないからＩｎ
Ｐ 層の厚さが厚いと発振しきい値電流が増加してしま
うが、本発明のように活性層の一部に入れるＩｎＰ層の
厚さを０．６μｍ〜３．４μｍの範囲内のＩｎＰ層の厚
さをもつ半導体レーザは、極めて製造歩留り及び縦モー
ドの単一性がよい。
実施例の説明
（１００）ｎ−ＩｎＰ基板１上に第１図に示すように、
〈ｏｌｌ〉方向にＵ溝を形成した。この方向では、溝は
末広がりとなる。開口部の幅は約２μｍ１深さは約３．
６μ？ｎである。このような基板上第２図のように液相
エピタキシャル法（以下ｐＰＥ法と略）により、ｐ−Ｉ
ｎＰ層２ 、 ｎ−ＩｎＰ層３及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
（Ｅｇ＝０．９５ｅＶ）層４を順次成長させる。図から
れかるように溝部におけるｎ −Ｉ ｎＧａＡ ｓ Ｐ
層４は、平坦部の約２倍の厚さで成長が行なわれる。こ
のようなエピタキシャルウェーハにＳ ｉＯ２膜をとり
つけホトエツチングの手段により、＜０１１＞方向に幅
約２．６μｍの窓を２５０μｍ間隔であける。ストライ
プ状に結晶面が露出されたウェーハをまずＨ２ＳＯ４：
Ｈ２Ｏ２：Ｈ２（３：１ ：１ ）の溶液にてエッチす
るとｎ−ＩｎＧａＡｓＰ５が選択的にとりのぞがれ、ｎ
−、ＩｎＰ層３が露出する。しかしながらこのエツチン
グによって溝上部のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４は、厚さが
他の部分より厚いため、残ってしまう。次にＨＯ２によ
ってエツチングを行うと、ＩｎＰ 層のみがエッチされ
、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４はエッチされない。すなわち
ＨＣｌはＩｎＰ層のみに腐蝕作用をもつからｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層がマスクとなりその下のＩｎＰ層エフェッチ
ずに残る。こうして得られた＜０１１＞方向に形成され
た溝は、第３図のように■溝状を呈する。 Ｓ １０２
膜６を除去後、第２のＬＰＥ成長を行う。第４はこうし
て得られた本発明の半導体レーザの＜０１１＞方向の断
面図であり、ｎ−ＩｎＰ第１クラッド層６ 、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ−０，９５ｅＶ）活性層７ 、ｐ−Ｉ
ｎＰ第２クラッド層９ 、 ｐ−１ｎＧａＡｇＰキャッ
プ層９が形成される。このような構造では、ｐ−ＩｎＰ
２ 、ｎ−ＩｎＰ層３が、電流ブロック層として働く
だめ電流は活性層７に集中し、極めてしきい電流は低い
。
〈ｏｌｌ〉方向にＵ溝を形成した。この方向では、溝は
末広がりとなる。開口部の幅は約２μｍ１深さは約３．
６μ？ｎである。このような基板上第２図のように液相
エピタキシャル法（以下ｐＰＥ法と略）により、ｐ−Ｉ
ｎＰ層２ 、 ｎ−ＩｎＰ層３及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
（Ｅｇ＝０．９５ｅＶ）層４を順次成長させる。図から
れかるように溝部におけるｎ −Ｉ ｎＧａＡ ｓ Ｐ
層４は、平坦部の約２倍の厚さで成長が行なわれる。こ
のようなエピタキシャルウェーハにＳ ｉＯ２膜をとり
つけホトエツチングの手段により、＜０１１＞方向に幅
約２．６μｍの窓を２５０μｍ間隔であける。ストライ
プ状に結晶面が露出されたウェーハをまずＨ２ＳＯ４：
Ｈ２Ｏ２：Ｈ２（３：１ ：１ ）の溶液にてエッチす
るとｎ−ＩｎＧａＡｓＰ５が選択的にとりのぞがれ、ｎ
−、ＩｎＰ層３が露出する。しかしながらこのエツチン
グによって溝上部のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４は、厚さが
他の部分より厚いため、残ってしまう。次にＨＯ２によ
ってエツチングを行うと、ＩｎＰ 層のみがエッチされ
、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４はエッチされない。すなわち
ＨＣｌはＩｎＰ層のみに腐蝕作用をもつからｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層がマスクとなりその下のＩｎＰ層エフェッチ
ずに残る。こうして得られた＜０１１＞方向に形成され
た溝は、第３図のように■溝状を呈する。 Ｓ １０２
膜６を除去後、第２のＬＰＥ成長を行う。第４はこうし
て得られた本発明の半導体レーザの＜０１１＞方向の断
面図であり、ｎ−ＩｎＰ第１クラッド層６ 、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（Ｅｇ−０，９５ｅＶ）活性層７ 、ｐ−Ｉ
ｎＰ第２クラッド層９ 、 ｐ−１ｎＧａＡｇＰキャッ
プ層９が形成される。このような構造では、ｐ−ＩｎＰ
２ 、ｎ−ＩｎＰ層３が、電流ブロック層として働く
だめ電流は活性層７に集中し、極めてしきい電流は低い
。
第５図は、本半導体レーザを＜０１１＞方向の断面図で
ある。上記したように、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ４の下部の
ｎ−ＩｎＰ ３は、■溝中に残るため、活性層７はここ
でとぎれることになる。したがって共振器面１０及び１
１からなるレーザチップとすると、活性層８中の発振光
はｎ−ＩｎＰ層３によって一部は反射、一部は透過し、
それらの光の干渉により利得分布に選択性をもだせるこ
とが可能である。
ある。上記したように、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ４の下部の
ｎ−ＩｎＰ ３は、■溝中に残るため、活性層７はここ
でとぎれることになる。したがって共振器面１０及び１
１からなるレーザチップとすると、活性層８中の発振光
はｎ−ＩｎＰ層３によって一部は反射、一部は透過し、
それらの光の干渉により利得分布に選択性をもだせるこ
とが可能である。
本発明では、活性層７に入るＩｎＰ 層３の厚みＬｉエ
ツチングによって０．４７ｔ ｍ〜５μ７７１ の間に
わたって変化させその最適長さを調べた。尚活性層の厚
みは１．５μ＋７１ 、幅は１．７μｍ程度に一定にし
た。
ツチングによって０．４７ｔ ｍ〜５μ７７１ の間に
わたって変化させその最適長さを調べた。尚活性層の厚
みは１．５μ＋７１ 、幅は１．７μｍ程度に一定にし
た。
第６図は、Ｌ ＝ １．２μｍとした時の２６°におけ
る光出力−電流特性と縦モードを示しだものである。し
きい電流は約４０ ｍＡであり、２ｍＷ 。
る光出力−電流特性と縦モードを示しだものである。し
きい電流は約４０ ｍＡであり、２ｍＷ 。
６ｍＷ、１０ｍＷ動作時における各発振波長のずれは、
わずかであり、通常のレーザにみられる側帯モードは見
られず、極めて縦モードの単一性は良好である。
わずかであり、通常のレーザにみられる側帯モードは見
られず、極めて縦モードの単一性は良好である。
第７図は、ＩｎＰ 層３の厚みをかえた時のしきい電流
の変化と、製造歩留りを示したものである。
の変化と、製造歩留りを示したものである。
尚製造歩留りは、縦モードの単一性が得られるか否かま
でを含めたものである。図から明らかなようにほぼ良好
なしきい値電流かつ、単−縦モードのレーザを歩留りよ
く製造しうる領域は、斜線内すなわちＬが０．６μｍか
ら３．４μｍ の範囲内である。
でを含めたものである。図から明らかなようにほぼ良好
なしきい値電流かつ、単−縦モードのレーザを歩留りよ
く製造しうる領域は、斜線内すなわちＬが０．６μｍか
ら３．４μｍ の範囲内である。
発明の効果
以上のように本発明においては、縦モードの単一性も良
好であり、かつ製造歩留りも向上する０
好であり、かつ製造歩留りも向上する０
第１図は本発明の一実施例における半導体基板の斜視図
、第２図は同基板に成長による（０１１）方向溝部膜厚
分布を示す図、第３図は第２図に示す基板の（０１１）
方向に形成された溝を示す図、第４図は第２の成長層を
設けた第３図に示す溝部の断面図、第５図は本発明の一
実施例の半導体レーザの（０１１）方向断面図、第６図
は同レーザの特性図、第７図ばｎ−ＩｎＰ層の最適長さ
を示す図である。 １ ・−・・（１００）ｎ−ＩｎＰ基板、２−−＝ ｐ
−ＩｎＰ。 ３−−ｎ−ＩｎＰ層、４・＝−ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、５
−・・・・Ｓ １０２ 膜、６−−ｎ−ＩｎＰクラッド
層、７・・・・・・ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、８−・
−・ｐ −Ｉ ｎＰクラッド層、９−−＝ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャラ・・・・・ファプリペ
ロー共振器面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第６図 雪ｊ流 （帆Ａ） 第７１！１ − Ｌ （μηｔ） →
、第２図は同基板に成長による（０１１）方向溝部膜厚
分布を示す図、第３図は第２図に示す基板の（０１１）
方向に形成された溝を示す図、第４図は第２の成長層を
設けた第３図に示す溝部の断面図、第５図は本発明の一
実施例の半導体レーザの（０１１）方向断面図、第６図
は同レーザの特性図、第７図ばｎ−ＩｎＰ層の最適長さ
を示す図である。 １ ・−・・（１００）ｎ−ＩｎＰ基板、２−−＝ ｐ
−ＩｎＰ。 ３−−ｎ−ＩｎＰ層、４・＝−ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、５
−・・・・Ｓ １０２ 膜、６−−ｎ−ＩｎＰクラッド
層、７・・・・・・ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、８−・
−・ｐ −Ｉ ｎＰクラッド層、９−−＝ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャラ・・・・・ファプリペ
ロー共振器面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第６図 雪ｊ流 （帆Ａ） 第７１！１ − Ｌ （μηｔ） →
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１００）面ｎ−ＩｎＰ基板上の（０１１）方向に沿っ
て溝をストライプ状に形成し、該基板上に少なくとも電
流ブロック層となるＩｎＰ 層及びＩｎＧａＡｓＰ層を
設け、（０１１）方向に第２の溝を形成し、溝中に少な
くともＩｎＰ クラッド層。 ＩｎＧａＡｓＰ活性層を成長し、溝中に前記Ｉ ｎＧａ
Ａｓ Ｐ活性層の一部例、〈０１１〉方向に設けた溝部
において、ＩｎＰ 層によって切断し、前記活性層を切
断するＩｎＰ 層の長さが０．６μｍ〜３．４μｍの範
囲であることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1361784A JPS60158686A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1361784A JPS60158686A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158686A true JPS60158686A (ja) | 1985-08-20 |
Family
ID=11838187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1361784A Pending JPS60158686A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60158686A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129163A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-06-17 | Nippon Petrochem Co Ltd | 新規なテトラピロ−ル化合物 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP1361784A patent/JPS60158686A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129163A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-06-17 | Nippon Petrochem Co Ltd | 新規なテトラピロ−ル化合物 |
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