JPS61242089A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS61242089A JPS61242089A JP8374185A JP8374185A JPS61242089A JP S61242089 A JPS61242089 A JP S61242089A JP 8374185 A JP8374185 A JP 8374185A JP 8374185 A JP8374185 A JP 8374185A JP S61242089 A JPS61242089 A JP S61242089A
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- laser device
- quantum well
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- 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
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- 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
- H01S5/2203—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 with a transverse junction stripe [TJS] structure
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
- H01S5/3203—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth on non-planar substrates to create thickness or compositional variations
-
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は光情報処理分野に用いられる半導体レーザ装
置に関するものである。
置に関するものである。
従来の技術
最近の光情報処理分野において、光ディスク等の光学的
記録再生装置に、データの書き込み、読み出し、消去用
の半導体レーザが用いられる。そして、用途により、書
き込みの後すぐ読み出したい場合とか、消去しつつその
後に書き込み、読み出しを行ないたい場合がある。この
場合、書き込み用の半導体レーザ光の波長（λＷとする
）と読み出し用の半導体レーザ光の波長（λＲとする）
は異なる方がよい（λＷ〉λＲ）。何故ならばこれらの
半導体レーザは近接して配置されるので、読み出し時に
書き込み時の信号が混ざることをさけるためであシ、読
み出し時の信号を正確にするため、読み出し用レーザ光
のスポット径を小さくする（波長を短くする）ためでも
ある。
記録再生装置に、データの書き込み、読み出し、消去用
の半導体レーザが用いられる。そして、用途により、書
き込みの後すぐ読み出したい場合とか、消去しつつその
後に書き込み、読み出しを行ないたい場合がある。この
場合、書き込み用の半導体レーザ光の波長（λＷとする
）と読み出し用の半導体レーザ光の波長（λＲとする）
は異なる方がよい（λＷ〉λＲ）。何故ならばこれらの
半導体レーザは近接して配置されるので、読み出し時に
書き込み時の信号が混ざることをさけるためであシ、読
み出し時の信号を正確にするため、読み出し用レーザ光
のスポット径を小さくする（波長を短くする）ためでも
ある。
他には、高品位テレビ画像の記録する場合にも、輝度信
号とかカラー信号を別々のレーザ波長で書き込みたい要
望がある。これらを考えうるに波長の異なる複数個の半
導体レーザを１チツプ化したい要望がますます強くなっ
てきている。
号とかカラー信号を別々のレーザ波長で書き込みたい要
望がある。これらを考えうるに波長の異なる複数個の半
導体レーザを１チツプ化したい要望がますます強くなっ
てきている。
従来、この種の半導体レーザとして第４図に示すような
通常のダブルへテロ構造を２度積層し、上部のダブルへ
テロ構造の一部を除去して段差部を３１０２でマスクし
て、Ｚｎ を拡散して、Ｚｎ拡散層６を形成し、下部の
ダブルへテロ構造に対する半導体レーザ用の電極を形成
したものがある。
通常のダブルへテロ構造を２度積層し、上部のダブルへ
テロ構造の一部を除去して段差部を３１０２でマスクし
て、Ｚｎ を拡散して、Ｚｎ拡散層６を形成し、下部の
ダブルへテロ構造に対する半導体レーザ用の電極を形成
したものがある。
ここで、活性層１に対して電極６、活性層２に対して電
極４が各々レーザ駆動用の電極となっている。電極３は
共通電極であシ、今Ａ領域の半導体レーザを駆動させる
と発振波長λ１のレーザ光が出射され、Ｂ領域の半導体
レーザを駆動させると発振波長λ２のレーザ光が出射さ
れる仕組になっている。
極４が各々レーザ駆動用の電極となっている。電極３は
共通電極であシ、今Ａ領域の半導体レーザを駆動させる
と発振波長λ１のレーザ光が出射され、Ｂ領域の半導体
レーザを駆動させると発振波長λ２のレーザ光が出射さ
れる仕組になっている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、このような構造のものでは、各半導体レーザの
活性層が異なるエピタキシャル層で構成され、又成長後
電極形成のため上部のダブルへテロ構造の一部を除去し
なければならない等プロセスが複雑になる難点があった
。さらに、活性層はアンドープ層で形成され、Ａ領域に
は活性層２が余分に存在し、電流は破線１７に示すよう
に流れるのでＢ領域に比べて少し抵抗が高く、特性が劣
る問題があった。そこで、本発明はこれらを解決すべく
画期的な多波長半導体レーザを提供するものである。
活性層が異なるエピタキシャル層で構成され、又成長後
電極形成のため上部のダブルへテロ構造の一部を除去し
なければならない等プロセスが複雑になる難点があった
。さらに、活性層はアンドープ層で形成され、Ａ領域に
は活性層２が余分に存在し、電流は破線１７に示すよう
に流れるのでＢ領域に比べて少し抵抗が高く、特性が劣
る問題があった。そこで、本発明はこれらを解決すべく
画期的な多波長半導体レーザを提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、電子及
び正孔のド・ブロイ波長程度あるいはそれ以下の厚さを
有する２元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種
類以上の化合物半導体薄膜を交互に３層以上積み重ねて
構成した薄膜多層領域および第２のクラッド層を積層す
る構造で、発振波長の異なる複数個の半導体レーザ装置
を１回のエピタキシャル成長で形成することである。
び正孔のド・ブロイ波長程度あるいはそれ以下の厚さを
有する２元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種
類以上の化合物半導体薄膜を交互に３層以上積み重ねて
構成した薄膜多層領域および第２のクラッド層を積層す
る構造で、発振波長の異なる複数個の半導体レーザ装置
を１回のエピタキシャル成長で形成することである。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
発明者らは、研究の結果、段差構造を有する基板上にエ
ピタキシャル成長した場合、平坦領域および段差領域に
おいて成長速度が異なることを見出した。つまり結果的
には、各領域において各成長層の層厚が異なることにな
るのである。この現象は、従来のダブルへテロ構造レー
ザの発振波長にはほとんど影響を及ぼさない程度である
が、超薄膜を交互に積み重ねた単一量子井戸（ａ ｉｎ
ｇｌｅ −ｑｕｕｎｔｕｍ ｗｅ ｌ ｌ ： Ｓ Ｑ
Ｗ ）型レーザあるいは多量子井戸（ｍｕｌｔｉ −
ｑｕｕｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ： ＭＱＷ ）型レザにお
いては、超薄膜である量子井戸層の膜厚が異なることに
なり、これらの量子井戸型レーザの発振波長はこの量子
井戸層の膜厚に依存するので発振波長が各領域ごとに異
なってくる。この結果、−回の成長工程で発振波長が異
なる多波長半導体レーザが実現されることになる。
ピタキシャル成長した場合、平坦領域および段差領域に
おいて成長速度が異なることを見出した。つまり結果的
には、各領域において各成長層の層厚が異なることにな
るのである。この現象は、従来のダブルへテロ構造レー
ザの発振波長にはほとんど影響を及ぼさない程度である
が、超薄膜を交互に積み重ねた単一量子井戸（ａ ｉｎ
ｇｌｅ −ｑｕｕｎｔｕｍ ｗｅ ｌ ｌ ： Ｓ Ｑ
Ｗ ）型レーザあるいは多量子井戸（ｍｕｌｔｉ −
ｑｕｕｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ： ＭＱＷ ）型レザにお
いては、超薄膜である量子井戸層の膜厚が異なることに
なり、これらの量子井戸型レーザの発振波長はこの量子
井戸層の膜厚に依存するので発振波長が各領域ごとに異
なってくる。この結果、−回の成長工程で発振波長が異
なる多波長半導体レーザが実現されることになる。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図〜第３図にもとづいて説
明する。本発明の第１の実施例を示す第１図において、
半絶縁ＧａＡｓ化合物半導体基板７をエツチングによっ
て段差を設け、バッファ層ＧａＡｓ ０．５ μｍ ８
、第１のクラッド層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝０．４
）１ ａｍ ９、膜厚が１０〜２ｏｏ入の組成の異な
る２種類以上の化合物半導体を交互に３層以上積み重ね
た薄膜多層領域たとえばＡｌｙＧａ １−アＡｓ（ｙ＝
０．３） とＧａＡｓ で構成される薄膜多層領域（
ＳＯＷ層またはＭＱＷ層） ０．２ μｍ １０、第２
のクラッド層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ （ｘ ＝０．４
） １ μｍ １１を順次たとえば分子線エピタキシャ
ル成長法により形成する。第１および第２のクラッド層
の半導体の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯
幅に比べ同じかそれ以上広い。成長層上にＣＶＤ法ある
いはスパッタ法でＳｉＯ２あるいはＳｉＮ膜を付着し、
平坦領域の一部にストライブ状にエツチング除去し、成
長層表面を露出させ、Ｚｎを６８０℃、４０分間拡散し
てＺｎ拡散領域６を形成する。
明する。本発明の第１の実施例を示す第１図において、
半絶縁ＧａＡｓ化合物半導体基板７をエツチングによっ
て段差を設け、バッファ層ＧａＡｓ ０．５ μｍ ８
、第１のクラッド層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝０．４
）１ ａｍ ９、膜厚が１０〜２ｏｏ入の組成の異な
る２種類以上の化合物半導体を交互に３層以上積み重ね
た薄膜多層領域たとえばＡｌｙＧａ １−アＡｓ（ｙ＝
０．３） とＧａＡｓ で構成される薄膜多層領域（
ＳＯＷ層またはＭＱＷ層） ０．２ μｍ １０、第２
のクラッド層ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ （ｘ ＝０．４
） １ μｍ １１を順次たとえば分子線エピタキシャ
ル成長法により形成する。第１および第２のクラッド層
の半導体の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯
幅に比べ同じかそれ以上広い。成長層上にＣＶＤ法ある
いはスパッタ法でＳｉＯ２あるいはＳｉＮ膜を付着し、
平坦領域の一部にストライブ状にエツチング除去し、成
長層表面を露出させ、Ｚｎを６８０℃、４０分間拡散し
てＺｎ拡散領域６を形成する。
拡散深度は、約３μｍである。段差領域の一部の３１０
２膜あるいはＳｉＮ膜をエツチング除去した後、平坦領
域にはＰ型金属電極たとえばＡｕ／Ｚｎ １３、段差領
域にはｎ型金属電極たとえばＡｕ／Ｓｎ １４をそれ
ぞれ設は段差方向に垂直に骨間して反射面とすることに
より第１図に示す如き半導体レーザ装置となる。
２膜あるいはＳｉＮ膜をエツチング除去した後、平坦領
域にはＰ型金属電極たとえばＡｕ／Ｚｎ １３、段差領
域にはｎ型金属電極たとえばＡｕ／Ｓｎ １４をそれ
ぞれ設は段差方向に垂直に骨間して反射面とすることに
より第１図に示す如き半導体レーザ装置となる。
前述したようにエピタキシャル成長層の成長速度が上部
平坦領域、段差領域、下部平坦領域の順で遅くなシ結果
的には第２図に示すようにこの順で量子井戸層の層厚が
薄くなるため、発振波長は上部平坦領域における発振波
長（λ３）、段差領域における発振波長（λ５）、下部
平坦領域における発振波長（λ４）は、 λ３〉λ５〉λ４ なる関係になシ、各領域で波長の異なった多波長半導体
レーザが得られる。第１図に示す半導体レーザ装置は段
差領域を電極として用いているので、発振波長はλ３．
λ４の２種類となる。
平坦領域、段差領域、下部平坦領域の順で遅くなシ結果
的には第２図に示すようにこの順で量子井戸層の層厚が
薄くなるため、発振波長は上部平坦領域における発振波
長（λ３）、段差領域における発振波長（λ５）、下部
平坦領域における発振波長（λ４）は、 λ３〉λ５〉λ４ なる関係になシ、各領域で波長の異なった多波長半導体
レーザが得られる。第１図に示す半導体レーザ装置は段
差領域を電極として用いているので、発振波長はλ３．
λ４の２種類となる。
この発明の第２の実施例を第３図に基づいて述べる。エ
ピタキシャル成長層の構成は第１の実施例と同じである
が、平坦領域、段差領域共に半導体レーザの活性領域と
し、第１の実施例と同様な方法でＺｎの拡散を行なった
後電極を形成する。
ピタキシャル成長層の構成は第１の実施例と同じである
が、平坦領域、段差領域共に半導体レーザの活性領域と
し、第１の実施例と同様な方法でＺｎの拡散を行なった
後電極を形成する。
本発明の実施例では、単一段差に対して、−回のエピタ
キシャル成長で３種類の波長の異なった半導体レーザが
できることになる。更に複数の段差を形成した基板上に
本発明の構成を適用すれば更に多波長の半導体レーザが
一度に形成できることは明らかである。このときの電流
の流れを破線１７で示す。
キシャル成長で３種類の波長の異なった半導体レーザが
できることになる。更に複数の段差を形成した基板上に
本発明の構成を適用すれば更に多波長の半導体レーザが
一度に形成できることは明らかである。このときの電流
の流れを破線１７で示す。
実施例１．２に示す半導体レーザ装置はＡｌ！Ｇａ１−
８Ａｓ／ＧａＡｓ 系はもちろんのことＩ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ／ Ｉ ｎＰ系に対しても適用できる。実施例２
において、段差領域における出射パターンは段差の角度
を自由に変えられるので、例えば、直角段差では平坦領
域における出射パターンに対し、段差領域では９０゜回
転した出射パターンも容易に得られる。又薄膜多層領域
等は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ ：ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成してもよいし、他の成長法で
も形成可能である。
８Ａｓ／ＧａＡｓ 系はもちろんのことＩ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ／ Ｉ ｎＰ系に対しても適用できる。実施例２
において、段差領域における出射パターンは段差の角度
を自由に変えられるので、例えば、直角段差では平坦領
域における出射パターンに対し、段差領域では９０゜回
転した出射パターンも容易に得られる。又薄膜多層領域
等は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ ：ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成してもよいし、他の成長法で
も形成可能である。
発明の効果
本発明は、複数個の発振波長の異なる半導体レーザが１
チツプ上に容易に形成できるので光ディスク等のレーザ
アレイに応用でき、しかもレーザアレイが１回のエピタ
キシャル成長工程で形成できるので、作製プロセスが簡
単でしかも極めて優れた特性のレーザアレイが再現性よ
く作られる。
チツプ上に容易に形成できるので光ディスク等のレーザ
アレイに応用でき、しかもレーザアレイが１回のエピタ
キシャル成長工程で形成できるので、作製プロセスが簡
単でしかも極めて優れた特性のレーザアレイが再現性よ
く作られる。
又発振波長が活性領域である薄膜多層領域の膜厚制御で
自由にコントロールできるので、感光体材料の感光特性
に合った所望の多波長半導体レーザが容易に形成でき、
これらの多波長半導体レーザを用いた光情報処理システ
ムに大きく貢献できるものである。
自由にコントロールできるので、感光体材料の感光特性
に合った所望の多波長半導体レーザが容易に形成でき、
これらの多波長半導体レーザを用いた光情報処理システ
ムに大きく貢献できるものである。
第１図は本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置を示
す図、第２図は平坦領域、段差領域の各領域における薄
膜多層領域の層厚と発振波長との関係を示す図、第３図
は本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置を示す図、
第４図は従来法による多波長半導体レーザ装置を示す図
である。 ６・・・・・・Ｚｎ拡散層、７・・・・・・半絶縁Ｇａ
Ａｓ基板、１０・・・・・・ｓ□ｗ″！たはＭＱＷ層、
１３．１４・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名”
” ７−−−Ｈ！１ｔＧａＡｙｉ’［イｆ
−−−ｎ Ａｌｚ （ｇｌ−１１う５４ｆ！−−−５６
０２５ｒｃＩ：ｒＳｉ／Ｖ’９Ｉ１．／４−４猜 λ４ 第２ ｒＭｆｓ・−（、、、ａ、。 １６”・−ＡｌすＧヒ、−−５
す図、第２図は平坦領域、段差領域の各領域における薄
膜多層領域の層厚と発振波長との関係を示す図、第３図
は本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置を示す図、
第４図は従来法による多波長半導体レーザ装置を示す図
である。 ６・・・・・・Ｚｎ拡散層、７・・・・・・半絶縁Ｇａ
Ａｓ基板、１０・・・・・・ｓ□ｗ″！たはＭＱＷ層、
１３．１４・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名”
” ７−−−Ｈ！１ｔＧａＡｙｉ’［イｆ
−−−ｎ Ａｌｚ （ｇｌ−１１う５４ｆ！−−−５６
０２５ｒｃＩ：ｒＳｉ／Ｖ’９Ｉ１．／４−４猜 λ４ 第２ ｒＭｆｓ・−（、、、ａ、。 １６”・−ＡｌすＧヒ、−−５
Claims (4)
- （１）単一あるいは複数段の段差構造を有する半絶縁化
合物半導体基板上に少なくとも第１のクラッド層、電子
及び正孔のド・ブロイ波長程度或いはそれ以下の厚さを
有する２元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種
類以上の化合物半導体薄膜を交互に３層以上積み重ねて
構成した薄膜多層領域、および第２のクラッド層を有す
る積層構造を形成し、上記第１、第２のクラッド層の半
導体の禁制帯幅が上記薄膜多層領域の半導体の最も広い
禁制帯幅に比べ同じかそれ以上広いことを特徴とする半
導体レーザ装置。 - （２）成長層は同一導電型で形成され、平坦領域の一部
に所定深さに第２の導電型決定不純物を導入してＰＮ接
合を形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザ装置。 - （３）成長層は同一導電型で形成され、平坦領域および
段差領域の一部に所定深さに第２の導電型決定不純物を
導入してＰＮ接合を形成されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - （４）段差構造を有する半絶縁化合物半導体基板はＧａ
Ａｓ、ＩｎＰであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8374185A JPS61242089A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8374185A JPS61242089A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242089A true JPS61242089A (ja) | 1986-10-28 |
Family
ID=13810947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8374185A Pending JPS61242089A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61242089A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2642228A1 (fr) * | 1989-01-20 | 1990-07-27 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur quasi plat susceptible d'effet laser multi-longueurs d'onde et dispositif correspondant |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP8374185A patent/JPS61242089A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2642228A1 (fr) * | 1989-01-20 | 1990-07-27 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur quasi plat susceptible d'effet laser multi-longueurs d'onde et dispositif correspondant |
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