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JPS63142878A - semiconductor laser - Google Patents

semiconductor laser

Info

Publication number
JPS63142878A
JPS63142878A JP29026386A JP29026386A JPS63142878A JP S63142878 A JPS63142878 A JP S63142878A JP 29026386 A JP29026386 A JP 29026386A JP 29026386 A JP29026386 A JP 29026386A JP S63142878 A JPS63142878 A JP S63142878A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor
semiconductor laser
active layer
type
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
JP29026386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Iwano
岩野 英明
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP29026386A priority Critical patent/JPS63142878A/en
Priority to FR8714606A priority patent/FR2606223B1/en
Priority to US07/113,788 priority patent/US4856013A/en
Priority to DE19873736497 priority patent/DE3736497A1/en
Publication of JPS63142878A publication Critical patent/JPS63142878A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基本横モード発振をし、低閾値電流密度(以下
工th  と記す〕において発振可能な半導体レーザの
構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a semiconductor laser that oscillates in a fundamental transverse mode and is capable of oscillating at a low threshold current density (hereinafter referred to as th).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の半導体レーザの構造は、膜厚方向には、”XGa
1−XAB/GaA13  Oダブルヘテロ構at用い
、接合面平行方向には、活性層より小器な屈折率を有f
ルAtxG、1−xA、  系の半導体層により、′亀
流狭搾及び元閉じ込め層を埋め込み形成するものでめっ
た。しかしこの従来技術では、埋め込むAtX Ga1
−χA、層の比抵抗が低いため所望の発振領域以外に電
流の漏洩が起こり、工th  の低減には有効ではない
という問題点を有していた。そこで考案されたのが、電
流狭搾及び元閉じ込め層に、比抵抗の高い■−VI族半
導体層を用いて、活性直上のクラッド層の中間の深さま
でストライブ状のリブが形成され、該リブの両端は、n
−■i化合物中導体より成る半導体層で埋め込んだ半導
体レーザであった。
The structure of a conventional semiconductor laser is "XGa" in the film thickness direction.
1-XAB/GaA13O double heterostructure is used, and the refractive index in the direction parallel to the junction surface is smaller than that of the active layer.
By using the AtxG and 1-xA type semiconductor layers, we succeeded in forming the 'torque constriction' and the original confinement layer embedded. However, in this conventional technology, the embedded AtX Ga1
-χA, the resistivity of the layer is low, so current leaks outside the desired oscillation region, resulting in a problem in that it is not effective in reducing the current. Therefore, the idea was to use a high-resistivity ■-VI group semiconductor layer as the current confinement and former confinement layer, and to form stripe-like ribs to the middle depth of the cladding layer directly above the active layer. Both ends of the rib are n
-■ It was a semiconductor laser embedded with a semiconductor layer made of a conductor in an i compound.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし前述の従来技術では、活性領域の9AWと■−■
族化合物半導体層直下のクラッド層の層厚tの大きさの
最適値が示されておらず、W及びtが大きくなりすぎる
と、横モードに高次モードの元の発振が起こり、元情報
記録装置の書き込みや読み出しのための微小スポットを
得られないという問題点を有していた。またあまりにW
が小さいと製造の方法が難しく、安価に大量に半導体レ
ーザを供給できないという問題点を有していた。
However, in the above-mentioned conventional technology, the 9AW of the active region and ■-■
The optimal value for the layer thickness t of the cladding layer directly under the group compound semiconductor layer has not been shown, and if W and t become too large, the original oscillation of the higher-order mode will occur in the transverse mode, and the original information recording will be interrupted. There was a problem in that it was not possible to obtain a minute spot for writing and reading data in the device. Also too W
If the laser diode is small, the manufacturing method is difficult and there is a problem in that semiconductor lasers cannot be supplied in large quantities at low cost.

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、発振領域以外への電流の漏洩を
完全に遮断し、しかも有効な光閉じ込め効果により、基
本横モードのみの発振を制御可能とし、工th  が低
く、高出力まで安定して発振可能な半導体レーザを提供
するところにある。
The present invention is intended to solve these problems.The purpose of the present invention is to completely block current leakage to areas other than the oscillation region, and to achieve oscillation in only the fundamental transverse mode by using an effective optical confinement effect. The object of the present invention is to provide a semiconductor laser that can be controlled, has a low manufacturing cost, and can stably oscillate up to high output.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体レーザは、l[−4化合合物半導体より
成る活性層及びクラッド層から構成されるダブルヘテロ
接合型半導体レーザの前記活性層直上のクラッド層の中
間の深さまでストライプ状のリブが形成され、該リブの
両端は、■−■族化合物半導体より成る半導体層で埋め
込まれている半導体レーザにおいて、前記リブの活性層
直上の幅(以下Wと記す〕が1lL5乃至1α0μmで
あり、且つ前記活性1−と前記■−■族半導体より成る
半導体層の間に残された前記活性層直上のクラッド層の
1−厚(以下tと記す)が、0乃至2.0μmであるこ
とを特徴とする。
The semiconductor laser of the present invention is a double heterojunction semiconductor laser composed of an active layer and a cladding layer made of an l[-4 compound semiconductor, and has striped ribs extending to an intermediate depth in the cladding layer immediately above the active layer. In a semiconductor laser in which both ends of the rib are embedded with a semiconductor layer made of a ■-■ group compound semiconductor, the width of the rib directly above the active layer (hereinafter referred to as W) is 1lL5 to 1α0μm, and A 1-thickness (hereinafter referred to as t) of a cladding layer immediately above the active layer, which is left between the active 1- and the semiconductor layer made of the ■-■ group semiconductor, is 0 to 2.0 μm. shall be.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の実施例における半導体レーザの主要
断面図である。(102)のn型GaA3単結晶基板上
に(103)のn型GaAsバッファ層、(104)の
n型AtGaAsクラッド層、(105)のGaA8あ
るいはAtGaA3活性層と(106)の逆メサ形状リ
ブ型に形成されたP型AAGaAsクラッド層、及び(
108)のP型GaAaコンタクト層から成り、リブの
両端は(107)のZn8e等の■−■族化合物半導体
で埋め込まれている。
FIG. 1 is a main cross-sectional view of a semiconductor laser in an embodiment of the present invention. On the n-type GaA3 single crystal substrate (102), there is an n-type GaAs buffer layer (103), an n-type AtGaAs cladding layer (104), a GaA8 or AtGaA3 active layer (105), and an inverted mesa-shaped rib (106). P-type AAGaAs cladding layer formed in the mold, and (
It consists of a P-type GaAa contact layer (108), and both ends of the rib are filled with a ■-■ group compound semiconductor such as Zn8e (107).

(1o8)のコンタクト層の上面のZり813層はエツ
チング工程によって、とられてお、9.(109)のP
型オーミック電極が形成されている。(101)のn型
オーミック電極が形成され(109)と(101)の電
極の間に電流を順方向に流すことによ、Q(105)の
活性層に電荷注入が起こり、キャリア再結合の発光が共
振器端面間で増幅されてレーザ元が発振される。その場
合、(107)のZn5e層は、10MΩ9cW1以上
の比抵抗を有しており、注入電流はリブの部分以外を流
れることはほとんどない。
The Z 813 layer on the top surface of the contact layer (1o8) is removed by an etching process, and 9. (109) P
A type ohmic electrode is formed. By forming an n-type ohmic electrode of (101) and passing a current between the electrodes of (109) and (101) in the forward direction, charge injection occurs in the active layer of Q (105), resulting in carrier recombination. The light emission is amplified between the cavity end faces, and the laser source is oscillated. In that case, the Zn5e layer (107) has a specific resistance of 10 MΩ9cW1 or more, and the injection current hardly flows anywhere other than the rib portion.

従ってレーザ発根は、リブ直下の活性層のみで、おこり
、むだな電流が流れないので工thは減少する。またZ
n5e l−の屈折率は、2.53であり、活性層のG
aA3あるいはAtGaAaの屈折率よフ小さい。従っ
て、リブ直下部とそれ以外の部分の有効屈折率は外側で
小となる念め、元閉じ込め型の導波路が形成される。従
って、発振光の横モードは基本横モードのみの発振が可
能となる。
Therefore, laser rooting occurs only in the active layer directly under the ribs, and as no unnecessary current flows, the process is reduced. Also Z
The refractive index of n5e l- is 2.53, and the G of the active layer
The refractive index is smaller than that of aA3 or AtGaAa. Therefore, since the effective refractive index of the area immediately below the rib and other parts becomes smaller on the outside, an original confinement type waveguide is formed. Therefore, only the fundamental transverse mode of the oscillated light can be oscillated.

しかし基本横モードのみが発振するためには、活性領域
の幅Wと、Zn5e層直下のクラッド層の層厚tには制
限がある。第2図は本発明の実施例における半導体レー
ザの主要断面図において、前記のWとtの場所を示す。
However, in order for only the fundamental transverse mode to oscillate, there are limits to the width W of the active region and the layer thickness t of the cladding layer directly below the Zn5e layer. FIG. 2 is a main sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, and shows the locations of the above-mentioned W and t.

(201)の長さがWを示し、(202)の長さがt2
示す。種々のWとtの値の組み合せの場合の閾値電流値
と、横モード特性の様子を以下の表にまとめて示す。
The length of (201) indicates W, and the length of (202) indicates t2
show. The threshold current values and transverse mode characteristics for various combinations of W and t values are summarized in the table below.

表の中に示されているように、Wの値はcL5乃至11
10μmであり且つtの値は0乃至2.0μmの場合に
のみ、基本横モードの発振が可能であり、Wが1α0μ
mを越えるかまたばtが2.0μmを越えfc場合には
高次モードの発振が起こり、発振光は、複数個のスポッ
トとなって出射してくる。
As shown in the table, the value of W is cL5~11
10 μm and the value of t is 0 to 2.0 μm, fundamental transverse mode oscillation is possible, and W is 1α0 μm.
If fc exceeds m or t exceeds 2.0 μm, higher-order mode oscillation occurs, and the oscillated light is emitted as a plurality of spots.

捷たWが05μmより小さいものは、製造が著しく内錐
であった。
In the case where the cut W was smaller than 05 μm, the fabrication was markedly inner conical.

第5図は、本発明の実施例における半導体レーザの製造
工程を示す図である。(301)のn型()aAs単結
晶基板にMOCVD法にょD(so6)のn型GaAs
バッファ層、(305)のn型AIG a A sクラ
ッド層、(304)のGaAsあるいはAiG a A
 s活性層、(sos)のP型AtGaAsクラッド層
、(302)OP型GaAsコンタクト層が順次積層さ
れる。
FIG. 5 is a diagram showing the manufacturing process of a semiconductor laser in an embodiment of the present invention. (301) n-type ()aAs single crystal substrate by MOCVD method D (so6) n-type GaAs
Buffer layer, (305) n-type AIG a As cladding layer, (304) GaAs or AiGa A
An S active layer, an (SOS) P-type AtGaAs cladding layer, and a (302) OP-type GaAs contact layer are sequentially laminated.

(第3図(b))。(Figure 3(b)).

次に通常のフォト工程によってストライプ状のリブを形
成する(第5図(C)〕。
Next, striped ribs are formed by a normal photo process (FIG. 5(C)).

次にまたMOOVD法によ、!l) (307)のZn
5e層を埋め込み成長する(第3図(d))。
Next, use the MOOVD method again! l) Zn of (307)
The 5e layer is embedded and grown (FIG. 3(d)).

次に再度フォト工程によりリブの上のZn5e層をエツ
チングする(第311(e)  ノ。
Next, the Zn5e layer above the ribs is etched again by a photo process (No. 311(e)).

次に(508)  のP型オーミック電極、(509)
のn型オーミック電極を形成して半導体レーザがでさる
(第5図(f))。
Next, (508) P type ohmic electrode, (509)
A semiconductor laser is produced by forming an n-type ohmic electrode (FIG. 5(f)).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば次のような効果を有す
る。
As described above, the present invention has the following effects.

(1)  埋め込みの且−■族化合物半導体は極めて高
い比抵抗を有するため発振領域以外への漏れ電流がほと
んどなく、低い閾値電流密度でレーザ発振が可能となシ
、従って半導体レーザの発熱が少なく、ヒートシンクへ
の実装等、半導体レーザの製造が容易となる。
(1) Because the buried -■ group compound semiconductor has an extremely high resistivity, there is almost no leakage current outside the oscillation region, and laser oscillation is possible with a low threshold current density, so the semiconductor laser generates less heat. This facilitates the manufacture of semiconductor lasers, such as mounting them on heat sinks.

(2)Wとtの値の畿適化により、発振横モードが基本
モードだけであり、発光は非常にきれいなスポットとな
る。従って、発愚光をレンズ系で集光した場合1μm以
下の微小スポットにでき、レーザビデオディスクや光磁
気ディスク等の元情報記録装置の読み出し時に高い8N
比とることができる。
(2) By optimizing the values of W and t, the oscillation transverse mode is only the fundamental mode, and the light emission becomes a very clean spot. Therefore, when the emitted light is focused by a lens system, it can be made into a minute spot of 1 μm or less, and when reading from original information recording devices such as laser video discs and magneto-optical discs, the 8N
It can be compared.

(3)半導体レーザを構成する半導体層がMOC!VD
法により製造するので、広い面積にわたって均一な特性
の半導体層を形成でき、量産性にすぐれ、従ってコスト
の低い半導体レーザを供給できる。
(3) The semiconductor layer that makes up the semiconductor laser is MOC! V.D.
Since it is manufactured by the method, a semiconductor layer with uniform characteristics can be formed over a wide area, and it is excellent in mass production, and therefore, a semiconductor laser can be provided at low cost.

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

第1図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図である。 第2図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図であり、W及びtを示す図である。 第3図(a)〜(f)は本発明の半導体レーザの一実施
例を示す製造工程図である。 (101)、 (309)・・・n型オーミック電極(
102)e (501) ・”n型GaAa単結晶基板
(105)e (306) ・”n型GaAsバッファ
層(104)、 (305)−n型AAGaAs  ク
ラッド層(105)、(504)・・・活性層 (106)、 (505) ・P型AtGaAs  ク
ラッド層(108)、(502)−P型GaAa :r
ンタクト層(107)、 (307) ・−Zn8e埋
め込み層(109バ(308)・・・P型オーミック電
極(201)・・・活性領域の@W (202)・・・Zn5e層直下のクラッド層の層厚を
以   上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士最上、、 :、拶他1名−セ!ii4.
:7 箒1図 ユtp/ 第2日
FIG. 1 is a main sectional view showing an embodiment of the semiconductor laser of the present invention. FIG. 2 is a main sectional view showing one embodiment of the semiconductor laser of the present invention, and is a diagram showing W and t. FIGS. 3(a) to 3(f) are manufacturing process diagrams showing one embodiment of the semiconductor laser of the present invention. (101), (309)...n-type ohmic electrode (
102) e (501) ・"n-type GaAa single crystal substrate (105) e (306) ・"n-type GaAs buffer layer (104), (305)-n-type AAGaAs cladding layer (105), (504)...・Active layer (106), (505) ・P-type AtGaAs Clad layer (108), (502)-P-type GaAa: r
Contact layer (107), (307) - Zn8e buried layer (109 bar (308)... P-type ohmic electrode (201)... @W in active region (202)... Cladding layer directly under the Zn5e layer Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Representative Patent Attorney Mogami...
:7 Broom 1 drawing tp/ 2nd day

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] III−V族化合物半導体より成る活性層及びクラッド層
から構成されるダブルヘテロ接合型半導体レーザの前記
活性層直上のクラッド層の中間の深さまでストライプ状
のリブが形成され、該リブの両端は、II−VI族化合物半
導体より成る半導体層で埋め込まれている半導体レーザ
において、前記リブの活性層直上の幅(以下wと記す)
が0.5乃至10.0μmであり、且つ前記活性層と前
記II−VI族半導体より成る半導体層の間に残された前記
活性層直上のクラッド層の層厚(以下tと記す)が、0
乃至2.0μmであることを特徴とする半導体レーザ。
In a double heterojunction semiconductor laser composed of an active layer and a cladding layer made of a III-V compound semiconductor, a striped rib is formed to a depth halfway between the cladding layer directly above the active layer, and both ends of the rib are In a semiconductor laser embedded with a semiconductor layer made of a group II-VI compound semiconductor, the width of the rib directly above the active layer (hereinafter referred to as w)
is 0.5 to 10.0 μm, and the layer thickness (hereinafter referred to as t) of the cladding layer immediately above the active layer remaining between the active layer and the semiconductor layer made of the II-VI group semiconductor is 0
A semiconductor laser characterized by having a diameter of 2.0 μm to 2.0 μm.
JP29026386A 1986-10-29 1986-12-05 semiconductor laser Pending JPS63142878A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29026386A JPS63142878A (en) 1986-12-05 1986-12-05 semiconductor laser
FR8714606A FR2606223B1 (en) 1986-10-29 1987-10-22 SEMICONDUCTOR LASER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
US07/113,788 US4856013A (en) 1986-10-29 1987-10-28 Semiconductor laser having an active layer and cladding layer
DE19873736497 DE3736497A1 (en) 1986-10-29 1987-10-28 SEMICONDUCTOR LASER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Applications Claiming Priority (1)

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