Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2003060312A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

Info

Publication number
JP2003060312A
JP2003060312A JP2001246391A JP2001246391A JP2003060312A JP 2003060312 A JP2003060312 A JP 2003060312A JP 2001246391 A JP2001246391 A JP 2001246391A JP 2001246391 A JP2001246391 A JP 2001246391A JP 2003060312 A JP2003060312 A JP 2003060312A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
refractive index
algaas
laser device
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.)
Withdrawn
Application number
JP2001246391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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 Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2001246391A priority Critical patent/JP2003060312A/en
Publication of JP2003060312A publication Critical patent/JP2003060312A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the high-output characteristic of a 0.7-1.2 μm semiconductor laser element formed on a GaAs substrate, by suppressing the resistance of the element. SOLUTION: The semiconductor laser element is constituted, by successively forming an n-type Alz1 Ga1-z1 As lower clad layer 3, n-type Alw Ga1-w As layer 4, n- or i-type Inx Ga1-x Asy P1-y lower optical waveguide layer 5 lattice-matched with GaAs, active layer 6, p- or i-type Inx Ga1-x Asy P1-y upper optical guide layer 7 lattice-matched with GaAs, p-type Alw Ga1-w As layer 8, p-type Alz1 Ga1-z1 As upper clad layer 9, p-type GaAs contact layer 11, and SiO2 film having a stripe-like current injection opening on an n-type GaAs substrate 1 and providing a p-side electrode 13 on the contact layer 11 and an n-side electrode 14 on the rear surface of the substrate 1. The Alw Ga1-w As layers 4 and 8 have band gaps E, which are smaller than those Ec of the clad layers 3 and 9 and larger than those Ew of the optical waveguide layers 5 and 7 (Ew<E<Ec) and have the same refractive index N as those Nw of the optical waveguide layers 5 and 7 (N=Nw).

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】本発明は半導体レーザ素子に
関し、特に詳細には、GaAs基板上に形成された0.7-1.2
μm帯の半導体レーザ素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a 0.7-1.2 formed on a GaAs substrate.
The present invention relates to a μm band semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、SPIE Vol. 3628, pp.29-37記
載のHigh Reliability in 0.8-■m High Power InGaAsP
/InGaP/AlGaAs Laser Diodes with A Broad Waveguide
には、GaAs基板上に形成したInGaAsP量子井戸活性層を
備えた半導体レーザにおいて、活性層に隣接した領域に
InGaP からなる光導波層を設け、クラッド層をAlGaAsに
することにより、高信頼性が得られることが報告されて
いる。また、上記文献においては、光導波層厚を厚くす
ることにより、活性層でのピーク光強度が低減でき、信
頼性が向上することも報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, High Reliability in 0.8- ■ m High Power InGaAsP described in SPIE Vol. 3628, pp.29-37
/ InGaP / AlGaAs Laser Diodes with A Broad Waveguide
In a semiconductor laser equipped with an InGaAsP quantum well active layer formed on a GaAs substrate,
It has been reported that high reliability can be obtained by providing an optical waveguide layer made of InGaP and making the cladding layer AlGaAs. Further, in the above document, it is also reported that by increasing the thickness of the optical waveguide layer, the peak light intensity in the active layer can be reduced and the reliability is improved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献において報告されている構造ではInGaP/AlGaAsのヘテ
ロ界面でのバンドオフセットが大きいため、この界面に
おいて実質的にスパイク状の障壁層が存在することとな
り、素子抵抗が高いと言う問題がある。そのため、光導
波層厚0.22μm、50μmストライプ幅、共振器長750?
μmの上記構造の半導体レーザ素子では、1W近傍の光
出力で熱飽和が生じている。
However, in the structure reported in the above document, the band offset at the InGaP / AlGaAs hetero interface is large, so that a substantially spike-like barrier layer exists at this interface. However, there is a problem that the element resistance is high. Therefore, optical waveguide layer thickness 0.22μm, 50μm stripe width, resonator length 750?
In the semiconductor laser device having the above structure of μm, thermal saturation occurs at an optical output near 1 W.

【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、GaAs基板上へ形成した0.7-1.2μm半導体レー
ザにおいて、ヘテロ界面に形成されるスパイク状の障壁
層の存在による素子抵抗を抑え、高出力特性を改善した
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a 0.7-1.2 μm semiconductor laser formed on a GaAs substrate, suppresses device resistance due to the presence of a spike-like barrier layer formed at the hetero interface. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having improved high output characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、GaAs基板上に、AlGaAs下部クラッド層、GaAsに格
子整合するInGaAsPまたはInGaPからなる下部光導波層、
活性層、GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInGaPからな
る上部光導波層、AlGaAs上部クラッド層、およびGaAsコ
ンタクト層をこの順に備えてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記下部および上部光導波層が、前記活性層のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有するもので
あり、前記下部クラッド層と前記下部光導波層との間
に、両者のバンドギャップの間の大きさのバンドギャッ
プを有し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もし
くは前記下部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有す
る第1のAlGaAs層を備え、前記上部クラッド層と前記上
部光導波層との間に、両者のバンドギャップの間の大き
さのバンドギャップを有し、かつ両者の屈折率の間の大
きさの屈折率もしくは前記上部光導波層の屈折率と略同
一の屈折率を有する第2のAlGaAs層を備えたことを特徴
とするものである。
A semiconductor laser device of the present invention comprises an AlGaAs lower clad layer, a lower optical waveguide layer made of InGaAsP or InGaP lattice-matched to GaAs, on a GaAs substrate.
In a semiconductor laser device comprising an active layer, an upper optical waveguide layer made of InGaAsP or InGaP lattice-matched to GaAs, an AlGaAs upper cladding layer, and a GaAs contact layer in this order, the lower and upper optical waveguide layers are the active layers. A band gap larger than the band gap between the lower cladding layer and the lower optical waveguide layer. A first AlGaAs layer having a refractive index of a size between the two or a refractive index substantially the same as the refractive index of the lower optical waveguide layer is provided, and a band of both is provided between the upper cladding layer and the upper optical waveguide layer. A second AlGaAs having a band gap having a size between the gaps and having a refractive index between the refractive indices of the two or substantially the same as the refractive index of the upper optical waveguide layer. The is characterized in that it comprises.

【0006】上記半導体レーザ素子においては、前記第
1のAlGaAs層の、前記下部クラッド層側の少なくとも一
部が、バンドギャップが、該下部クラッド層のバンドギ
ャップから前記第1のAlGaAs層のバンドギャップまで連
続的または段階的に変化する第1のAlGaAs組成傾斜層に
置き換えられ、前記第2のAlGaAs層の、前記上部クラッ
ド層側の少なくとも一部が、バンドギャップが、該上部
クラッド層のバンドギャップから前記第2のAlGaAs層の
バンドギャップまで連続的または段階的に変化する第2
のAlGaAs組成傾斜層の置き換えられていてもよい。
In the above semiconductor laser device, at least a part of the first AlGaAs layer on the side of the lower clad layer has a band gap from the band gap of the lower clad layer to the band gap of the first AlGaAs layer. Is replaced with a first AlGaAs composition gradient layer that changes continuously or stepwise, and at least a part of the second AlGaAs layer on the side of the upper clad layer has a band gap of the band gap of the upper clad layer. To the bandgap of the second AlGaAs layer continuously or stepwise
The AlGaAs composition gradient layer may be replaced.

【0007】すなわち、本発明の半導体レーザ素子は、
前記下部クラッド層と下部光導波層、および前記上部ク
ラッド層と上部光導波層の間にそれぞれ第1および第2
のAlGaAs層を備えたもの、第1および第2のAlGaAs層の
代わりに第1および第2のAlGaAs組成傾斜層を備えたも
の、あるいは、第1および第2のAlGaAs層と第1および
第2のAlGaAs組成傾斜層を同時に備えたものいずれであ
ってもよい。
That is, the semiconductor laser device of the present invention is
First and second layers are provided between the lower clad layer and the lower optical waveguide layer, and between the upper clad layer and the upper optical waveguide layer, respectively.
With an AlGaAs layer, a first and a second AlGaAs composition gradient layers instead of the first and the second AlGaAs layers, or a first and a second AlGaAs layers and a first and a second AlGaAs layer. Any of those provided with the AlGaAs composition gradient layer at the same time may be used.

【0008】また、さらに、前記GaAs基板と前記下部ク
ラッド層との間に、該GaAs基板から該下部クラッド層に
向ってバンドギャップが連続的または段階的に変化する
第3のAlGaAs組成傾斜層を備え、前記上部クラッド層か
ら前記GaAsコンタクト層との間に、該上部クラッド層か
ら該GaAsコンタクト層に向ってバンドギャップが連続的
または段階的に変化する第4のAlGaAs組成傾斜層を備え
ることが望ましい。
Further, a third AlGaAs composition gradient layer having a band gap that continuously or stepwise changes from the GaAs substrate to the lower clad layer is provided between the GaAs substrate and the lower clad layer. A fourth AlGaAs composition gradient layer having a band gap that continuously or stepwise changes from the upper clad layer to the GaAs contact layer between the upper clad layer and the GaAs contact layer. desirable.

【0009】上記半導体レーザ素子においては、前記活
性層を、0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.6であるInx1Ga1−x1As
1−y1Py1を含む量子井戸活性層であることが望ましい。
In the above semiconductor laser device, the active layer is formed of In x1 Ga 1-x1 As with 0 ≦ x1 ≦ 0.4 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6.
A quantum well active layer containing 1−y1 P y1 is desirable.

【0010】また、前記下部および上部光導波層がInGa
Pからなり、前記活性層の上下層として、該活性層より
バンドギャップの大きいInGaAsPからなる障壁層を備え
ることが望ましい。
The lower and upper optical waveguide layers are made of InGa.
It is desirable to provide barrier layers made of P and made of InGaAsP having a bandgap larger than that of the active layer as upper and lower layers of the active layer.

【0011】前記活性層上に、一部が除去されて該活性
層への電流の通路となる溝が形成された電流阻止層が設
けられてなる屈折率導波機構を有する、すなわち内部電
流狭窄構造の半導体レーザ素子としてもよい。
A refractive index guiding mechanism is provided, in which a current blocking layer is provided on the active layer, in which a groove is formed so as to form a current path to the active layer, that is, an internal current constriction. A semiconductor laser device having a structure may be used.

【0012】前記活性層上に、該活性層への電流の通路
となる領域の両側において該通路両脇から端までの少な
くとも一部が溝状に除去されて、該除去された領域の間
にリッジ状の電流の通路が設けられてなる屈折率導波機
構を有する、すなわちリッジ構造の半導体レーザ素子と
していてもよい。
On the active layer, at least a part from both sides to the end of the passage is removed in a groove shape on both sides of a region serving as a passage of a current to the active layer, and between the removed regions. A semiconductor laser device having a refractive index guiding mechanism provided with a ridge-shaped current passage, that is, a ridge structure may be used.

【0013】前記電流の通路の幅が1.5μm以上4μm
未満である場合、等価屈折率段差は2×10-3〜7×10-3
以下であることが望ましい。
The width of the current passage is 1.5 μm or more and 4 μm
If it is less than, the equivalent refractive index step is 2 × 10 −3 to 7 × 10 −3.
The following is desirable.

【0014】前記電流の通路の幅が4μm以上である場
合、等価屈折率段差は2×10-3以上であることが望まし
い。
When the width of the current passage is 4 μm or more, the equivalent refractive index step is preferably 2 × 10 −3 or more.

【0015】なお、等価屈折率段差とは、内部電流狭窄
構造の場合、電流狭窄層が存在する領域の積層方向の発
振波長での等価屈折率をnaとし、電流の通路での積層
方向の発振波長での等価屈折率をnbとすると、等価屈
折率差△nは、nb−naで定義される。また、リッジ構
造の場合は、リッジ両脇の底辺部分での積層方向の発振
波長での等価屈折率をnAとし、リッジ部での積層方向
の発振波長での等価屈折率をnBとすると、等価屈折率
段差△Nは、nB−nAで定義される。
In the case of the internal current confinement structure, the equivalent refractive index step is defined as na which is the equivalent refractive index at the oscillation wavelength in the laminating direction of the region where the current constricting layer exists, and oscillation in the laminating direction in the current path. Assuming that the equivalent refractive index at the wavelength is nb, the equivalent refractive index difference Δn is defined by nb-na. In the case of a ridge structure, if the equivalent refractive index at the oscillation wavelength in the stacking direction at the bottom portions on both sides of the ridge is nA and the equivalent refractive index at the oscillation wavelength in the stacking direction at the ridge is nB, then the equivalent The refractive index step ΔN is defined by nB-nA.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、クラッド
層と光導波層との間、すなわち、大きな素子抵抗の原因
となっていたAlGaAs層とInGaAsP層またはInGaP層とのへ
テロ界面に、両者のバンドギャップの間の大きさのバン
ドギャップを有し、かつ光導波層の屈折率と略同一の屈
折率を有する第1もしくは第2のAlGaAs層を備えたこと
により、ヘテロ界面に生じていたスパイク状の障壁高さ
を低減し、素子抵抗を低減することができるので、高出
力まで熱飽和が抑制され、信頼性が高い。
According to the semiconductor laser device of the present invention, both are provided between the cladding layer and the optical waveguide layer, that is, at the hetero interface between the AlGaAs layer and the InGaAsP layer or the InGaP layer, which has caused a large device resistance. The first or second AlGaAs layer having a bandgap of a size between the two bandgap and having a refractive index substantially the same as the refractive index of the optical waveguide layer is generated at the hetero interface. Since the spike-shaped barrier height can be reduced and the element resistance can be reduced, thermal saturation is suppressed up to a high output and reliability is high.

【0017】上記ヘテロ界面に第1および第2のAlGaAs
傾斜層を設けた合、AlGaAs層はAl組成を変化させてバン
ドギャップを小さくすると屈折率は大きくなるが、その
組成変化を、バンドギャップが第1および第2のAlGaAs
層のバンドギャップとなる組成、すなわちこのAlGaAs層
が有する最大の屈折率がInGaAsPまたはInGaPからなる光
導波層の屈折率よりも大きくならないように該光導波層
の屈折率と略同一となる組成までとすることにより、光
閉じ込めに悪影響を与えることのない良好な半導体レー
ザ素子を得ることができる。
At the hetero interface, first and second AlGaAs are formed.
When the graded layer is provided, the AlGaAs layer has a higher refractive index when the band gap is reduced by changing the Al composition, but the composition change is caused by the band gaps of the first and second AlGaAs layers.
The composition that becomes the bandgap of the layer, that is, the maximum refractive index of this AlGaAs layer is the same as the refractive index of the optical waveguide layer so that it does not become larger than the refractive index of the optical waveguide layer made of InGaAsP or InGaP With this, it is possible to obtain a good semiconductor laser device that does not adversely affect the optical confinement.

【0018】またさらに、GaAs基板と下部クラッド層と
の間、および、上部クラッド層とGaAsコンタクト層との
間にそれぞれバンドギャップが連続的に変化する第3の
AlGaAs組成傾斜層および第4のAlGaAs組成傾斜層を備え
れば、さらに素子抵抗が低減された半導体レーザ素子と
することができる。
Furthermore, a third band gap in which the band gap changes continuously between the GaAs substrate and the lower clad layer and between the upper clad layer and the GaAs contact layer, respectively.
If the AlGaAs composition gradient layer and the fourth AlGaAs composition gradient layer are provided, a semiconductor laser device having a further reduced device resistance can be obtained.

【0019】活性層を、0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.6であ
るInx1Ga1−x1As1−y1Py1を含む量子井戸活性層とすれ
ば、700<λ<1200(nm)の範囲にピーク波長を有す
る信頼性の高い半導体レーザ素子を得ることができる。
If the active layer is a quantum well active layer containing In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 with 0 ≦ x1 ≦ 0.4 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6, 700 <λ <1200 (nm) It is possible to obtain a highly reliable semiconductor laser device having a peak wavelength in the range.

【0020】また、光導波層としてInGaPを用いた場合
に、活性層の上下層として、該活性層よりバンドギャッ
プの大きいInGaAsPからなる障壁層を備えることによ
り、ヘテロ接合界面を精密に制御し、高品質な結晶成長
を行うことができる。
Further, when InGaP is used as the optical waveguide layer, a barrier layer made of InGaAsP having a bandgap larger than that of the active layer is provided as upper and lower layers of the active layer to precisely control the heterojunction interface, High quality crystal growth can be performed.

【0021】なお、屈折率導波機構を有する半導体レー
ザ素子の場合、電流の通路の幅を1.5μm以上4μm未
満とし、等価屈折率段差を2×10-3以上7×10-3以下と
することにより、高出力まで、基本横モード発振を得る
ことができる。
In the case of a semiconductor laser device having a refractive index guiding mechanism, the width of the current path is set to 1.5 μm or more and less than 4 μm, and the equivalent refractive index step is set to 2 × 10 −3 or more and 7 × 10 −3 or less. As a result, fundamental transverse mode oscillation can be obtained up to high output.

【0022】また、電流の通路の幅を4μm以上とし、
等価屈折率段差を2×10-3以上とすることにより、マル
チモードであっても低雑音な信頼性の高いレーザ光を得
ることができる。
Further, the width of the current passage is set to 4 μm or more,
By setting the equivalent refractive index step to 2 × 10 −3 or more, it is possible to obtain highly reliable laser light with low noise even in multimode.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態による半導体レーザの、導波方向に垂直な断面内
の形状(a)およびその積層方向におけるバンドギャッ
プエネルギープロファイル(b)、屈折率プロファイル
(c)を示すものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a shape (a) in a cross section perpendicular to the waveguiding direction, a bandgap energy profile (b), and a refractive index profile (c) in the stacking direction of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. It is shown.

【0024】図1(a)に示すとおり、この半導体レー
ザ素子は、n-GaAs基板1上に、n-Al z1Ga1-z1As下部クラ
ッド層3、n-AlwGa1-wAs層4、GaAsに格子整合するnあ
るいはi-InxGa1-xAsyP1-y下部光導波層5、活性層6、G
aAsに格子整合するpあるいはi-InxGa1-xAsyP1-y上部光
導波層7、p-AlwGa1-wAs層8、p-Alz1Ga1-z1As上部クラ
ッド層9、p-GaAsコンタクト層11、ストライプ状の電流
注入開口を有するSiO2膜12を備え、コンタクト層11上に
p側電極13、基板1側にn側電極14を備えてなるもので
ある。
As shown in FIG. 1A, this semiconductor laser
The device consists of n-Al on n-GaAs substrate 1. z1Ga1-z1As lower club
Dead layer 3, n-AlwGa1-wAs layer 4, n that lattice-matches GaAs
Ruiha i-InxGa1-xAsyP1-yLower optical waveguide layer 5, active layer 6, G
p or i-In lattice matched to aAsxGa1-xAsyP1-yUpper light
Waveguide layer 7, p-AlwGa1-wAs layer 8, p-Alz1Ga1-z1As upper club
Pad layer 9, p-GaAs contact layer 11, stripe current
SiO with injection openings2With a membrane 12 on the contact layer 11
It is equipped with a p-side electrode 13 and an n-side electrode 14 on the substrate 1 side.
is there.

【0025】図1(b)および同図(c)に示すよう
に、AlwGa1-wAs層4、8は、Alz1Ga1- z1Asからなるクラ
ッド層3、9のバンドギャップEcとInxGa1-xAsyP1-y
らなる光導波層5、7のバンドギャップEwの間の大き
さのバンドギャップE(Ew<E<Ec)を有し、かつ光
導波層5、7の屈折率Nwと略同一の屈折率N(N=N
w)を有するものであり、このAlwGa1-wAs層4および8
を設けたことにより、Alz1Ga1-z1As層3、9とInxGa1-x
AsyP1-y層5、7とが直接接合した場合の障壁高さを抑
制して素子抵抗を低減することができる。なお、例えば
InxGa1-xAsyP1-y光導波層5、7としてx=0.49,y=0で
あるIn0.49Ga0.51Pを用いた場合、この屈折率と略同一
の屈折率のAlwGa1-wAsの組成範囲は0.5≦w≦0.54であ
る。なお、このAlwGa1-wAs層4、8の屈折率は必ずしも
光導波層の屈折率と略同一である必要はなく、クラッド
層3、9の屈折率Ncよりも大きく、光導波層の屈折率
Nw以下、すなわちNc<N≦Nwであればよい。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the Al w Ga 1-w As layers 4 and 8 are the band gaps Ec of the cladding layers 3 and 9 made of Al z1 Ga 1- z1 As. And an optical waveguide layer 5 made of In x Ga 1-x As y P 1-y, having a band gap E (Ew <E <Ec) between the band gaps Ew of the optical waveguide layers 5 and 7, and , 7 which is substantially the same as the refractive index Nw (N = N
w) and the Al w Ga 1-w As layers 4 and 8
By providing the Al z1 Ga 1-z1 As layers 3 and 9 and In x Ga 1-x
The device resistance can be reduced by suppressing the barrier height when the As y P 1-y layers 5 and 7 are directly joined. For example,
When In 0.49 Ga 0.51 P with x = 0.49, y = 0 is used as the In x Ga 1-x As y P 1-y optical waveguide layers 5 and 7, Al w having a refractive index substantially equal to this refractive index is used. The composition range of Ga 1-w As is 0.5 ≦ w ≦ 0.54. The refractive index of the Al w Ga 1-w As layers 4 and 8 does not necessarily have to be substantially the same as the refractive index of the optical waveguide layer, and is larger than the refractive index Nc of the cladding layers 3 and 9, The refractive index is less than or equal to Nw, that is, Nc <N ≦ Nw.

【0026】なお、AlwGa1-wAs層4のかわりに、そのバ
ンドギャップがAlGaAs下部クラッド層3のバンドギャッ
プからInGaAsP下部光導波層5のバンドギャップに向け
て、該下部光導波層5の屈折率Nwと略同一の屈折率と
なる組成まで連続的に減少するように組成変化させたAl
w2Ga1-w2As組成傾斜層を備え、AlwGa1-wAs層8のかわり
に、そのバンドギャップがAlGaAs上部クラッド層9から
InGaAsP上部光導波層7に向けて、該上部光導波層7の
屈折率Nwと略同一の屈折率となる組成まで連続的に減
少するように組成変化させたAlw3Ga1-w3As組成傾斜層を
備えた、図2(a)に示すバンドギャッププロファイル
を有する半導体レーザ素子としてもよい。
Instead of the Al w Ga 1-w As layer 4, the band gap of the lower optical waveguide layer 5 is changed from the band gap of the AlGaAs lower cladding layer 3 toward the band gap of the InGaAsP lower optical waveguide layer 5. Al whose composition has been changed so as to continuously decrease until the composition has a refractive index substantially the same as the refractive index Nw of
A w2 Ga 1-w2 As compositionally graded layer is provided, and instead of the Al w Ga 1-w As layer 8, its band gap is from the AlGaAs upper cladding layer 9.
Al w3 Ga 1-w3 As composition gradient in which the composition is changed toward the InGaAsP upper optical waveguide layer 7 so that the composition has a refractive index substantially equal to the refractive index Nw of the upper optical waveguide layer 7. A semiconductor laser device having layers and having a bandgap profile shown in FIG. 2A may be used.

【0027】また、図2(b)にバンドギャッププロフ
ァイルを示すように、第1のAlGaAs層および第2のAlGa
As層の一部をAlw2Ga1-w2As組成傾斜層およびAlw3Ga1-w3
As組成傾斜層に置き換えた半導体レーザ素子としてもよ
い。さらに、バンドギャップが連続的でなく図2(c)
に示すように段階的に変化するAlGaAs組成傾斜層を備え
るものであってもよい。
Further, as shown in the band gap profile in FIG. 2B, the first AlGaAs layer and the second AlGa layer are formed.
Part of the As layer is Al w2 Ga 1-w2 As composition gradient layer and Al w3 Ga 1-w3
A semiconductor laser device in which the As composition gradient layer is replaced may be used. In addition, the band gap is not continuous and is shown in FIG.
It may be provided with a graded AlGaAs composition gradient layer as shown in FIG.

【0028】なお、活性層6として、Inx1Ga1−x1As
1−y1Py1(0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.6)を用い、その組成
比を制御することにより、700<λ<1200(nm)の範
囲にピーク発振波長を有する半導体レーザ素子とするこ
とができる。また、活性層6は格子整合系、圧縮歪を有
するもの、引張り歪を有するものいずれで構成してもよ
い。
As the active layer 6, In x1 Ga 1−x1 As
By using 1−y1 P y1 (0 ≦ x1 ≦ 0.4, 0 ≦ y1 ≦ 0.6) and controlling the composition ratio, a semiconductor laser device having a peak oscillation wavelength in the range of 700 <λ <1200 (nm) is obtained. can do. Further, the active layer 6 may be composed of any of lattice matching system, one having a compressive strain, and one having a tensile strain.

【0029】さらに、図3に示すように、活性層6の上
下層として該活性層6よりバンドギャップの大きいInGa
AsPからなる障壁層16、17を備えた半導体レーザ素子と
してもよい。このとき障壁層は格子整合するもの、圧縮
歪を有するもの、引張り歪を有するものいずれであって
もよい。
Further, as shown in FIG. 3, as a layer above and below the active layer 6, InGa having a band gap larger than that of the active layer 6 is used.
A semiconductor laser device including the barrier layers 16 and 17 made of AsP may be used. At this time, the barrier layer may be lattice-matched, compressively strained, or tensilely strained.

【0030】図4に第二の実施の形態の半導体レーザ素
子の断面図(a)および積層方向のエネルギーギャップ
プロファイル(b)を示す。図4に示すように、本半導
体レーザ素子は、図1に示した半導体レーザ素子におい
て、n-GaAs基板1とn-Alz1Ga 1-z1As下部クラッド層3と
の間に、そのバンドギャップがGaAs基板1のバンドギャ
ップから下部クラッド層3のバンドギャップまで連続的
に変化するn-Alw1Ga1- w1As組成傾斜層2を備え、p-Alz1
Ga1-z1As上部クラッド層9とp-GaAsコンタクト層11との
間に、そのバンドギャップがGaAsコンタクト層11のバン
ドギャップから上部クラッド層9のバンドギャップまで
連続的に変化するn-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層10を備えた
ものである。このように、AlGaAsからなる層3、9とGa
Asからなる層1、11との間に組成傾斜層を設けることに
よりさらに素子抵抗の低減を図ることができ、素子の信
頼性を向上させることができる。
FIG. 4 shows a semiconductor laser device according to the second embodiment.
Cross-sectional view of child (a) and energy gap in stacking direction
A profile (b) is shown. As shown in FIG.
The body laser element is similar to the semiconductor laser element shown in FIG.
N-GaAs substrate 1 and n-Alz1Ga 1-z1As lower clad layer 3
The band gap of the GaAs substrate 1 is
Up to the band gap of the lower cladding layer 3
N-Al changing tow1Ga1- w1Equipped with As composition graded layer 2, p-Alz1
Ga1-z1As upper clad layer 9 and p-GaAs contact layer 11
The band gap of the GaAs contact layer 11 is
From the gap to the band gap of the upper clad layer 9
N-Al that changes continuouslyw4Ga1-w4With As composition graded layer 10
It is a thing. Thus, the layers 3 and 9 made of AlGaAs and Ga
Providing a composition gradient layer between the layers 1 and 11 made of As
The element resistance can be further reduced, and the element
Reliability can be improved.

【0031】次に、図3(a)に示した本発明の第二の
実施の形態の半導体レーザ素子の作製方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3A will be described.

【0032】まず、有機金属気相成長法によりn-GaAs基
板1上に、n-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層2、n-Alz1Ga1-z1
As下部クラッド層3(0.57≦z1≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As
組成傾斜層4、nあるいはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層
5、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子井活性層6(0≦x1≦0.
4,0≦y1≦0.6,厚み:3〜20nm程度)、pあるいはi-I
n0.49Ga0.51P上部光導波層7、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜
層8、p-Alz1Ga1-z1As上部クラッド層9、p-Alw4Ga1-w4
As組成傾斜層10、p-GaAsコンタクト層11を積層する。引
き続き、SiO2膜12を形成し、通常のリソグラフィーによ
り、<011>方向に50μm程度の幅のストライプ領域
のSiO2膜12を除去し、p側電極13を形成し、その後基板
1の研磨を行い、その研磨面にn側電極14を形成する。
その後、試料をへき開して形成した共振器面の一方に高
反射率コート、他方に低反射率コートを行い、チップ化
して半導体レーザ素子を形成する。
First, the n-Al w1 Ga 1-w1 As composition gradient layer 2 and the n-Al z1 Ga 1-z1 are formed on the n-GaAs substrate 1 by the metal organic chemical vapor deposition method.
As lower clad layer 3 (0.57 ≦ z1 ≦ 0.8), n-Al w2 Ga 1-w2 As
Compositionally graded layer 4, n or i-In 0.49 Ga 0.51 P lower optical waveguide layer 5, In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 quantum well active layer 6 (0 ≦ x1 ≦ 0.
4,0 ≦ y1 ≦ 0.6, thickness: 3 to 20 nm), p or iI
n 0.49 Ga 0.51 P upper optical waveguide layer 7, p-Al w3 Ga 1-w3 As composition gradient layer 8, p-Al z1 Ga 1-z1 As upper cladding layer 9, p-Al w4 Ga 1-w4
An As composition gradient layer 10 and a p-GaAs contact layer 11 are laminated. Subsequently, forming a SiO 2 film 12 by conventional lithography, <011> direction to remove the SiO 2 film 12 of stripe area having a width of about 50 [mu] m, to form a p-side electrode 13, the subsequent polishing of the substrate 1 Then, the n-side electrode 14 is formed on the polished surface.
Then, one of the resonator surfaces formed by cleaving the sample is coated with a high reflectance and the other is coated with a low reflectance, and the semiconductor laser element is formed into chips.

【0033】図3(b)に示すように、p-Alw4Ga1-w4As
組成傾斜層10およびn-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層2はバン
ドギャップが連続的にクラッド層からGaAs層のバンドバ
ンドギャップの大きさになるような構成とし、その厚み
は0.3μm以内とする。また、Alw2Ga1-w2As組成傾斜層
4およびAlw3Ga1-w3As組成傾斜層8のかわりに、In0. 49
Ga0.51Pとからなる光導波層と屈折率が略一致するAlz2G
a1-z2As光導波層(0.5≦z2≦0.54)を代わりに設けてもよ
い。この場合にも素子抵抗の低減効果を有する。
As shown in FIG. 3B, p-Al w4 Ga 1-w4 As
The compositionally graded layer 10 and the n-Al w1 Ga 1-w1 As compositionally graded layer 2 are configured so that the band gap is continuously equal to the band band gap of the GaAs layer from the cladding layer, and the thickness is within 0.3 μm. And Further, in place of Al w2 Ga 1-w2 As gradient composition layer 4 and the Al w3 Ga 1-w3 As composition gradient layer 8, an In 0. 49
Al z2 G whose refractive index is almost the same as that of the optical waveguide layer made of Ga 0.51 P
An a 1-z 2 As optical waveguide layer (0.5 ≦ z 2 ≦ 0.54) may be provided instead. Also in this case, there is an effect of reducing the element resistance.

【0034】上記構成のストライプ幅50μm、共振器長7
50μmの素子と、同様の構成であって組成傾斜層のない
素子とを比較した。組成傾斜層のない素子の素子抵抗が
0.6Ωであったのに対して、組成傾斜層のある本実施形
態の素子の素子抵抗は0.4Ωであり、組成傾斜層を備え
たことにより明らかに素子抵抗が低減していることが明
らかとなった。
The stripe width of the above structure is 50 μm, and the resonator length is 7
An element having a thickness of 50 μm was compared with an element having the same structure but having no composition gradient layer. The device resistance of the device without composition gradient layer
While it was 0.6Ω, the element resistance of the element of the present embodiment having the composition gradient layer was 0.4Ω, and it is clear that the element resistance was obviously reduced by providing the composition gradient layer. Became.

【0035】なお、上記実施形態において、Inx1Ga1-x1
As1-y1Py1量子井活性層6に隣接して上下に、活性層よ
りもバンドギャップの大きいInx3Ga1-x3As1-y3Py3障壁
層(20nm以下程度)を設けて良い。この障壁層は格子
整合、圧縮歪、引っ張り歪であってもよい。InGaP系の
光導波層からInGaAsP系の障壁層を介してInGaAsP系の量
子井戸を形成することによりヘテロ接合界面での原料ガ
スの切換え時間を短縮でき、かつ、原料ガスの高精度な
制御ができるため、高品質な結晶成長を行うことができ
る。
In the above embodiment, In x1 Ga 1-x1
As 1-y1 P y1 quantum well An In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 barrier layer (about 20 nm or less) having a band gap larger than that of the active layer may be provided adjacent to the active layer 6 above and below. The barrier layer may be lattice matched, compressive strain, tensile strain. By forming InGaAsP-based quantum wells from the InGaP-based optical waveguide layer through the InGaAsP-based barrier layer, the source gas switching time at the heterojunction interface can be shortened and the source gas can be controlled with high accuracy. Therefore, high quality crystal growth can be performed.

【0036】上記の実施形態では、酸化膜ストライプ構
造を備えた構成を示したが、内部電流狭窄構造やリッジ
構造などの屈折率導波機構を有する半導体レーザ素子と
してもよい。以下に本発明の別の実施形態として屈折率
導波型半導体レーザ素子について述べる。
In the above embodiments, the structure having the oxide film stripe structure is shown, but a semiconductor laser device having a refractive index guiding mechanism such as an internal current constriction structure or a ridge structure may be used. A refractive index guided semiconductor laser device will be described below as another embodiment of the present invention.

【0037】図5は、本発明の別の実施形態の半導体レ
ーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示すもので
ある。本半導体レーザ素子は、内部電流狭窄構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下に本素子の具体的な
作製方法を説明する。
FIG. 5 shows a shape of a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention in a cross section perpendicular to the waveguide direction. This semiconductor laser device is of a refractive index guiding type having an internal current confinement structure, and a specific method for manufacturing the device will be described below.

【0038】n-GaAs基板21上に、n-Alw1Ga1-w1As組成
傾斜層22、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層23(0.57≦z1
≦0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層24、nあるいはi-In
0.49Ga 0.51P下部光導波層25、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層26(0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.6,厚み:3〜20n
m程度)、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層27、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層29、p-GaAs第一エッチング阻止層30、p-In
0.49Ga0.51P第二エッチング阻止層31(厚み:5〜20nm
程度)、n-Alz3Ga1-z3As電流狭窄層32(z1<z3≦0.8:
1μm)、n−GaAsキャップ層33(10nm)を順次積層
する。
On the n-GaAs substrate 21, n-Alw1Ga1-w1As composition
Graded layer 22, n-Alz1Ga1-z1As lower clad layer 23 (0.57 ≦ z1
≤0.8), n-Alw2Ga1-w2As composition graded layer 24, n or i-In
0.49Ga 0.51P Lower optical waveguide layer 25, Inx1Ga1-x1As1-y1Py1quantum
Well active layer 26 (0≤x1≤0.4, 0≤y1≤0.6, thickness: 3 to 20n
m), p or i-In0.49Ga0.51P upper optical waveguide layer 27,
p-Alw3Ga1-w3As composition graded layer 28, p-Alz1Ga1-z1As top first
Clad layer 29, p-GaAs first etching stop layer 30, p-In
0.49Ga0.51P 2nd etching stop layer 31 (thickness: 5 to 20 nm
Degree), n-Alz3Ga1-z3As current constriction layer 32 (z1 <z3 ≦ 0.8:
1 μm) and n-GaAs cap layer 33 (10 nm) are sequentially stacked.
To do.

【0039】この上に図示しないSiO2膜を形成し、<0
11>方向に通常のリソグラフィーにより1.5から4μ
m程度の幅のストライプ状のSiO2膜を除去する。次に、
このSiO2膜をマスクとして、硫酸系エッチャントでn-Ga
Asキャップ層33、n-Alz3Ga1-z 3As電流狭窄層32をエッチ
ングし、引き続き塩酸系エッチャントでp-In0.49Ga0.5 1
P第二エッチング阻止層31をエッチングすることによりp
-GaAs第一エッチング阻止層30を露出させる。その後、S
iO2膜をフッ酸系のエッチャントで除去し、p-Al z1Ga
1-z1As上部第二クラッド層35、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜
層36、p-GaAsコンタクト層37を形成する。
SiO (not shown)2Form a film, <0
11-4> 1.5-4μ by normal lithography
Striped SiO with a width of about m2Remove the membrane. next,
This SiO2N-Ga with sulfuric acid etchant using the film as a mask
As cap layer 33, n-Alz3Ga1-z 3As current confinement layer 32 is etched
And then p-In with hydrochloric acid based etchant0.49Ga0.5 1
P by etching the second etching stop layer 31
-Exposing the GaAs first etch stop layer 30. Then S
iO2Remove the film with a hydrofluoric acid-based etchant and remove p-Al. z1Ga
1-z1As upper second cladding layer 35, p-Alw4Ga1-w4As composition gradient
A layer 36 and a p-GaAs contact layer 37 are formed.

【0040】p側電極38を形成し、基板21の研磨を行い
研磨面にn側電極39を形成する。その後、試料をへき開
して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方に
低反射率コートを行い、その後、チップ化して半導体レ
ーザ素子を形成する。
The p-side electrode 38 is formed, the substrate 21 is polished, and the n-side electrode 39 is formed on the polished surface. After that, one of the cavity surfaces formed by cleaving the sample is coated with a high reflectance and the other is coated with a low reflectance, and thereafter, a semiconductor laser element is formed into chips.

【0041】pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層2
7、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層28、p-Alz1Ga1-z1As上部
第一クラッド層29の合計の厚みは基本横モード発振が高
出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部のス
トライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率段差
ΔNが2×10-3〜7×10-3の範囲となるようにする。
P or i-In 0.49 Ga 0.51 P Upper optical waveguide layer 2
7. The total thickness of the p-Al w3 Ga 1-w3 As compositionally graded layer 28 and the p-Al z1 Ga 1-z1 As upper first cladding layer 29 is such that fundamental transverse mode oscillation can be maintained up to high output. That is, the equivalent refractive index step ΔN perpendicular to the stripes of the light emitting portion and parallel to the active layer is set within the range of 2 × 10 −3 to 7 × 10 −3 .

【0042】このような内部電流狭窄構造を有する半導
体レーザ素子においては、内部に電流の通路を形成して
いるために、電極とのコンタクト抵抗の低減が図れると
ともに、ストライプ幅の制御と屈折率導波機構を高い精
度で作り込むことができる。したがって、再現性良く高
出力まで基本横モード発振ができ信頼性の高い半導体レ
ーザ素子を形成することができる。
In the semiconductor laser device having such an internal current constriction structure, since the current passage is formed inside, the contact resistance with the electrode can be reduced and the stripe width can be controlled and the refractive index can be reduced. The wave mechanism can be built in with high precision. Therefore, it is possible to form a highly reliable semiconductor laser device capable of performing fundamental transverse mode oscillation up to high output with good reproducibility.

【0043】図6は、本発明のさらに別の実施形態の半
導体レーザ素子の導波方向に垂直な断面内の形状を示す
ものである。本半導体レーザ素子は、リッジ構造を備え
た屈折率導波型のものであり、以下この素子の具体的な
作製方法を説明する。
FIG. 6 shows a shape of a semiconductor laser device according to still another embodiment of the present invention in a cross section perpendicular to the waveguide direction. This semiconductor laser device is of a refractive index waveguide type having a ridge structure, and a specific method for manufacturing this device will be described below.

【0044】n-GaAs基板41上に、n-Alw1Ga1-w1As組成傾
斜層42、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層43(0.57≦z1≦
0.8)、n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層44、nあるいはi-In
0.49Ga0. 51P下部光導波層45、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子
井活性層46(0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.6,厚み:3〜20n
m程度)、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層47、
p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As上部第一
クラッド層49、p-In0.49Ga0 .51Pエッチング阻止層50
(厚み:5〜20nm程度)、p-Alz1Ga1-z1As上部第二ク
ラッド層51、p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層52、p-GaAsコン
タクト層53を形成する。
On the n-GaAs substrate 41, an n-Al w1 Ga 1-w1 As composition gradient layer 42, an n-Al z1 Ga 1-z1 As lower cladding layer 43 (0.57 ≦ z1 ≦
0.8), n-Al w2 Ga 1-w2 As composition gradient layer 44, n or i-In
0.49 Ga 0. 51 P lower optical waveguide layer 45, In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 quantum well active layer 46 (0 ≦ x1 ≦ 0.4,0 ≦ y1 ≦ 0.6, Thickness: 3~20N
m), p or i-In 0.49 Ga 0.51 P upper optical waveguide layer 47,
p-Al w3 Ga 1-w3 As graded composition layer 48, p-Al z1 Ga 1 -z1 As first upper cladding layer 49, p-In 0.49 Ga 0 .51 P etching stop layer 50
(Thickness: about 5 to 20 nm), p-Al z1 Ga 1-z1 As upper second cladding layer 51, p-Al w4 Ga 1-w4 As composition gradient layer 52, and p-GaAs contact layer 53 are formed.

【0045】引き続き、レジストを塗布し通常のリソグ
ラフィーと硫酸系のエッチング液を用いたエッチングに
より、1.5〜4μmの領域をリッジ状に残すようにコン
タクト層53、組成傾斜層52、上部第二クラッド層51を除
去する。このときエッチングは、自動的にエッチング阻
止層50上面で停止する。引き続き、積層面上にリッジ部
を覆うようにして絶縁膜54を形成し、通常のリソグラフ
ィー技術で、リッジ上面の絶縁膜54を除去しコンタクト
層53を露出させ、該コンタクト層53を覆うようにしてp
側電極55を形成し、基板41の研磨を行いその研磨面にn
側電極56を形成する。その後、試料をへき開して形成し
た共振器面の一方に高反射率コート、他方に低反射率コ
ートを行い、その後、チップ化して半導体レーザ素子を
形成する。
Successively, a contact layer 53, a composition gradient layer 52, and an upper second clad layer are formed by applying a resist and etching by using ordinary lithography and a sulfuric acid type etching solution so as to leave a region of 1.5 to 4 μm in a ridge shape. Remove 51. At this time, the etching automatically stops on the upper surface of the etching stopper layer 50. Subsequently, an insulating film 54 is formed on the laminated surface so as to cover the ridge portion, and the insulating film 54 on the upper surface of the ridge is removed by a normal lithography technique to expose the contact layer 53 and cover the contact layer 53. P
The side electrode 55 is formed, the substrate 41 is polished, and n is applied to the polished surface.
The side electrode 56 is formed. After that, one of the cavity surfaces formed by cleaving the sample is coated with a high reflectance and the other is coated with a low reflectance, and thereafter, a semiconductor laser element is formed into chips.

【0046】なお、pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導
波層47、p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層48、p-Alz1Ga1-z1As
上部第一クラッド層49の合計の厚みは基本横モード発振
が高出力まで維持できる厚みとする。すなわち、発光部
のストライプに垂直で、活性層に平行方向の等価屈折率
段差ΔNが2×10-3〜7×10-3の範囲となるようにす
る。
The p or i-In 0.49 Ga 0.51 P upper optical waveguide layer 47, p-Al w3 Ga 1-w3 As composition gradient layer 48, p-Al z1 Ga 1-z1 As
The total thickness of the upper first cladding layer 49 is set so that the fundamental transverse mode oscillation can be maintained up to high output. That is, the equivalent refractive index step ΔN perpendicular to the stripes of the light emitting portion and parallel to the active layer is set within the range of 2 × 10 −3 to 7 × 10 −3 .

【0047】なお、上記においては、内部電流狭窄構造
もしくはリッジ構造を有するの屈折導波型半導体レーザ
素子として、基本横モード発振する半導体レーザ素子の
作製方法について述べたが、4μm以上のストライプ幅
を有する多モード発振する屈折率導波型半導体レーザ素
子としてもよい。4μm以上のストライプ幅を有する半
導体レーザ素子においては、その等価屈折率段差ΔNを
2×10-3以上とする。このような構成の幅広ストライプ
を有する半導体レーザ素子は、低雑音特性を有してお
り、固体レーザ励起などには必要とされる高出力な半導
体レーザ素子として用いることができる。
In the above description, the method of manufacturing a semiconductor laser device that oscillates in the fundamental transverse mode as a refraction waveguide type semiconductor laser device having an internal current confinement structure or a ridge structure is described, but a stripe width of 4 μm or more is used. A refractive index guided semiconductor laser device having a multimode oscillation may be used. In a semiconductor laser device having a stripe width of 4 μm or more, the equivalent refractive index step ΔN is 2 × 10 −3 or more. The semiconductor laser device having a wide stripe having such a structure has low noise characteristics and can be used as a high-power semiconductor laser device required for solid-state laser excitation and the like.

【0048】なお、本発明の半導体レーザ素子構造は、
屈折率導波機構付き半導体レーザ素子のみならず、回折
格子付きの半導体レーザや光集積回路の作製に用いるこ
とも可能である。
The semiconductor laser device structure of the present invention is
Not only the semiconductor laser device with a refractive index guiding mechanism but also a semiconductor laser with a diffraction grating or an optical integrated circuit can be manufactured.

【0049】上記各実施の形態においては、GaAs基板は
n型の導電性のもので記述しているが、p型の導電性の
基板を用いてもよく、この場合上記すべての導電性を反
対にすればよい。
In each of the above embodiments, the GaAs substrate is described as an n-type conductive substrate, but a p-type conductive substrate may be used, and in this case, all of the above-mentioned conductivity is reversed. You can do this.

【0050】なお、各半導体レーザ素子の作製において
は、各半導体層の成長法として、固体あるいはガスを原
料とする分子線エピタキシャル成長法を用いてもよい。
In the production of each semiconductor laser device, a molecular beam epitaxial growth method using solid or gas as a raw material may be used as a growth method of each semiconductor layer.

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

【図1】本発明の第1の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の断面図、バンドギャッププロファイルおよび屈折
率プロファイル
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, a band gap profile and a refractive index profile.

【図2】本発明の第1の実施形態の半導体レーザの変更
例を説明するための図
FIG. 2 is a diagram for explaining a modified example of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の変更例の断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified example of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態にかかる半導体レーザ
素子の断面図およびバンドギャッププロファイル
FIG. 4 is a sectional view and band gap profile of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態にかかる内部電流狭窄構造を
有する半導体レーザ素子の断面図
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor laser device having an internal current confinement structure according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態にかかるリッジ構造を有する
半導体レーザ素子の断面図
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser device having a ridge structure according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n-GaAs基板 2 n-Alw1Ga1-w1As組成傾斜層 3 n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層 4 n-Alw2Ga1-w2As組成傾斜層 5 nあるいはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層 6 Inx1Ga1-x1As1-y1Py1量子井活性層 7 pあるいはi-In0.49Ga0.51P上部光導波層 8 p-Alw3Ga1-w3As組成傾斜層 9 p-Alz1Ga1-z1As上部クラッド層 10 p-Alw4Ga1-w4As組成傾斜層 11 p-GaAsコンタクト層 12 SiO2膜 13 p側電極 14 n側電極1 n-GaAs substrate 2 n-Al w1 Ga 1-w1 As composition gradient layer 3 n-Al z1 Ga 1-z1 As lower cladding layer 4 n-Al w2 Ga 1-w2 As composition gradient layer 5 n or i-In 0.49 Ga 0.51 P lower optical waveguide layer 6 In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 quantum well active layer 7 p or i-In 0.49 Ga 0.51 P upper optical waveguide layer 8 p-Al w3 Ga 1-w3 As composition Graded layer 9 p-Al z1 Ga 1-z1 As Upper cladding layer 10 p-Al w4 Ga 1-w4 As Composition graded layer 11 p-GaAs contact layer 12 SiO 2 film 13 p-side electrode 14 n-side electrode

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上に、AlGaAs下部クラッド層、
GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInGaPからなる下部光
導波層、活性層、GaAsに格子整合するInGaAsPまたはInG
aPからなる上部光導波層、AlGaAs上部クラッド層、およ
びGaAsコンタクト層をこの順に備えてなる半導体レーザ
素子において、 前記下部および上部光導波層が、前記活性層のバンドギ
ャップより大きいバンドギャップを有するものであり、 前記下部クラッド層と前記下部光導波層との間に、両者
のバンドギャップの間の大きさのバンドギャップを有
し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もしくは前
記下部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有する第1
のAlGaAs層を備え、 前記上部クラッド層と前記上部光導波層との間に、両者
のバンドギャップの間の大きさのバンドギャップを有
し、かつ両者の屈折率の間の大きさの屈折率もしくは前
記上部光導波層の屈折率と略同一の屈折率を有する第2
のAlGaAs層を備えたことを特徴とする半導体レーザ素
子。
1. An AlGaAs lower clad layer on a GaAs substrate,
Lower optical waveguide layer made of InGaAsP or InGaP lattice-matched to GaAs, active layer, InGaAsP or InG lattice-matched to GaAs
A semiconductor laser device comprising an upper optical waveguide layer made of aP, an AlGaAs upper cladding layer, and a GaAs contact layer in this order, wherein the lower and upper optical waveguide layers have a bandgap larger than that of the active layer. Between the lower cladding layer and the lower optical waveguide layer, a band gap having a size between the two band gaps, and a refractive index between the two refractive index or the lower First having a refractive index substantially the same as that of the optical waveguide layer
Of AlGaAs layer, between the upper cladding layer and the upper optical waveguide layer has a bandgap of a size between the two bandgap, and a refractive index of a size between the two. Or a second index having a refractive index substantially the same as that of the upper optical waveguide layer
A semiconductor laser device having the AlGaAs layer of.
【請求項2】 前記第1のAlGaAs層の、前記下部クラッ
ド層側の少なくとも一部が、バンドギャップが、該下部
クラッド層のバンドギャップから前記第1のAlGaAs層の
バンドギャップまで連続的または段階的に変化する第1
のAlGaAs組成傾斜層に置き換えられ、 前記第2のAlGaAs層の、前記上部クラッド層側の少なく
とも一部が、バンドギャップが、該上部クラッド層のバ
ンドギャップから前記第2のAlGaAs層のバンドギャップ
まで連続的または段階的に変化する第2のAlGaAs組成傾
斜層に置き換えられていることを特徴とする請求項1記
載の半導体レーザ素子。
2. The band gap of at least a part of the first AlGaAs layer on the lower clad layer side is continuous or steps from the band gap of the lower clad layer to the band gap of the first AlGaAs layer. Change first
Of the second AlGaAs layer, at least a part of the second AlGaAs layer on the side of the upper clad layer has a bandgap from the bandgap of the upper clad layer to the bandgap of the second AlGaAs layer. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is replaced with a second AlGaAs compositionally graded layer that changes continuously or stepwise.
【請求項3】 前記GaAs基板と前記下部クラッド層との
間に、該GaAs基板から該下部クラッド層に向ってバンド
ギャップが連続的または段階的に変化する第3のAlGaAs
組成傾斜層を備え、 前記上部クラッド層から前記GaAsコンタクト層との間
に、該上部クラッド層から該GaAsコンタクト層に向って
バンドギャップが連続的または段階的に変化する第4の
AlGaAs組成傾斜層を備えたことを特徴とする請求項1ま
たは2記載の半導体レーザ素子。
3. A third AlGaAs having a band gap between the GaAs substrate and the lower clad layer which continuously or stepwise changes from the GaAs substrate to the lower clad layer.
A fourth composition comprising a compositionally graded layer, wherein a band gap between the upper clad layer and the GaAs contact layer changes continuously or stepwise from the upper clad layer to the GaAs contact layer.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising an AlGaAs composition gradient layer.
【請求項4】 前記活性層が、0≦x1≦0.4,0≦y1≦0.
6であるInx1Ga1−x1As1−y1Py1を含む量子井戸活性層で
あることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載
の半導体レーザ素子。
4. The active layer is 0 ≦ x1 ≦ 0.4, 0 ≦ y1 ≦ 0.
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a quantum well active layer containing In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 of 6.
【請求項5】 前記下部および上部光導波層がInGaPか
らなり、 前記活性層の上下層として、該活性層よりバンドギャッ
プの大きいInGaAsPからなる障壁層を備えたことを特徴
とする請求項1から4いずれか1項記載の半導体レーザ
素子。
5. The lower and upper optical waveguide layers are made of InGaP, and barrier layers made of InGaAsP having a band gap larger than that of the active layer are provided as upper and lower layers of the active layer. 4. The semiconductor laser device according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記活性層上に、一部が除去されて該活
性層への電流の通路となる溝が形成された電流阻止層が
設けられてなる屈折率導波機構を有することを特徴とす
る請求項1から5いずれか1項記載の半導体レーザ素
子。
6. A refractive index guiding mechanism comprising a current blocking layer provided on the active layer, the current blocking layer having a groove partially formed to serve as a current path to the active layer. The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記活性層上に、該活性層への電流の通
路となる領域の両側において該通路両脇から端までの少
なくとも一部が溝状に除去されて、該除去された領域の
間にリッジ状の電流の通路が設けられてなる屈折率導波
機構を有することを特徴とする請求項1から5いずれか
1項記載の半導体レーザ素子。
7. On the active layer, at least a part from both sides to the end of the passage is removed in a groove shape on both sides of a region serving as a passage of a current to the active layer, and the removed region is formed. 6. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a refractive index guiding mechanism having a ridge-shaped current path provided therebetween.
【請求項8】 前記電流の通路の幅が1.5μm以上4μ
m未満であり、等価屈折率段差が2×10-3〜7×10-3
あることを特徴とする請求項6または7記載の半導体レ
ーザ素子。
8. The width of the electric current passage is 1.5 μm or more and 4 μm or more.
8. The semiconductor laser element according to claim 6, wherein the semiconductor laser element has a refractive index difference of less than m and an equivalent refractive index step difference of 2 × 10 −3 to 7 × 10 −3 .
【請求項9】 前記電流の通路の幅が4μm以上であ
り、等価屈折率段差が2×10-3以上であることを特徴と
する請求項6または7記載の半導体レーザ素子。
9. The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the width of the current passage is 4 μm or more, and the equivalent refractive index step is 2 × 10 −3 or more.
JP2001246391A 2001-08-15 2001-08-15 Semiconductor laser element Withdrawn JP2003060312A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246391A JP2003060312A (en) 2001-08-15 2001-08-15 Semiconductor laser element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001246391A JP2003060312A (en) 2001-08-15 2001-08-15 Semiconductor laser element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003060312A true JP2003060312A (en) 2003-02-28

Family

ID=19075946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001246391A Withdrawn JP2003060312A (en) 2001-08-15 2001-08-15 Semiconductor laser element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003060312A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004349600A (en) * 2003-05-26 2004-12-09 Sharp Corp Oxide semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2009076640A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Fujifilm Corp Semiconductor light emitting element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004349600A (en) * 2003-05-26 2004-12-09 Sharp Corp Oxide semiconductor light emitting element and its manufacturing method
JP2009076640A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Fujifilm Corp Semiconductor light emitting element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11220224A (en) Semiconductor laser
US6580738B2 (en) High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed
JP3576560B2 (en) Semiconductor laser device
US6396863B1 (en) High-power semiconductor laser device having index-guided structure with InAlGaP current confinement layer
EP1220393B1 (en) Semiconductor laser device having InGaAs compressive-strain active layer, GaAsP tensile-strain barrier layers and InGaP optical waveguide layers
JPH11112080A (en) Refractive index waveguide type semiconductor laser device
US6856636B2 (en) Semiconductor laser device
JP2003060312A (en) Semiconductor laser element
JP4033930B2 (en) Semiconductor laser
US20010017871A1 (en) High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed
JP2001223436A (en) Semiconductor laser device
JP2002204032A (en) Semiconductor laser element
JP2001308466A (en) Semiconductor laser
JP2003347679A (en) Semiconductor laser device
JP2001053382A (en) Semiconductor laser
JPH104239A (en) Semiconductor light emitting diode
EP1251609B1 (en) High-power semiconductor window laser device
KR100817487B1 (en) Semiconductor laser device
JP2001267689A (en) Semiconductor laser element
JP2003017811A (en) Semiconductor laser element
JP2001053383A (en) Semiconductor laser and manufacture thereof
JP3403180B2 (en) Semiconductor laser
JPH1197794A (en) Semiconductor laser
JP2003069157A (en) Semiconductor laser element
JP2003078205A (en) Semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081104