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

JP2500529B2 - 面型光半導体素子 - Google Patents

面型光半導体素子

Info

Publication number
JP2500529B2
JP2500529B2 JP41692890A JP41692890A JP2500529B2 JP 2500529 B2 JP2500529 B2 JP 2500529B2 JP 41692890 A JP41692890 A JP 41692890A JP 41692890 A JP41692890 A JP 41692890A JP 2500529 B2 JP2500529 B2 JP 2500529B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
multilayer film
type
semiconductor
semiconductor multilayer
gaas
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP41692890A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04234183A (ja
Inventor
健一 笠原
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric 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 Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP41692890A priority Critical patent/JP2500529B2/ja
Publication of JPH04234183A publication Critical patent/JPH04234183A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2500529B2 publication Critical patent/JP2500529B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光伝送や光情報処理に用
いられる円筒状垂直キャビティ面発光半導体レーザなど
の面型光半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板に垂直な方向に発振する面発
光半導体レーザなどの面型光半導体素子はコンピュータ
間のデータ伝送や、光コンピューティングに欠かせない
キーデバイスとなる。面発光半導体レーザとしては従来
の基板に水平に発振する半導体レーザで、端面に45°
ミラーを形成し、それによって発振光を垂直方向に折り
曲げて出すものがあるが、ここでいう面発光半導体レー
ザは本当に基板に垂直な方向に光を行き来させて発振さ
せるレーザをいう。
【0003】この様な従来の面発光半導体レーザとして
は、例えば、エレクトロニクス・レターズ(Electron.Le
tt.)の25巻、20号、1989年の1377〜137
8頁に内容が詳述されている。この面発光半導体レーザ
は、円筒状の垂直キャビティを有し、その垂直キャビテ
ィ内において活性層は上下の半導体多層膜によって挟ま
れている。このように円筒状の垂直キャビティを有する
従来の面発光半導体レーザの断面構造を図3に示す。同
図に於いて、100Å厚のInGaAs(λ≒980n
m)歪量子井戸から成る活性層326の上下にはp型半
導体多層膜325とn型半導体多層膜327が形成さ
れ、それらがレーザ発振用の反射鏡となって、レーザ発
振が起こる。図3では光がGaAsから成るn型半導体
基板328を通して、下側に出てくる。p型半導体多層
膜325はλ/4厚(λは媒質内波長)から成るp−A
lAs317,315,313,…と、これもλ/4厚
から成るp−GaAs316,314が、15.5ペア
交互に積層されて形成されている。n型半導体多層膜3
27は、λ/4厚から成るn−AlAs318,32
0,322と、これもλ/4厚から成るn−GaAs3
19,321が24.5ペア交互に積層されて形成され
ている。324はCrlAuから成るp型電極であり、
通常コンタクトを取るために行うアロイはしていない。
その理由は、98%近い反射率を有するAuをp型半導
体多層膜325の上につけることで、p型半導体多層膜
の層数を減らせられるからである。共振器長が短い垂直
キャビティ面発光半導体レーザでは、上下の反射鏡の反
射率を99.9%近くに上げる必要があり、そうしない
としきい値電流が上昇してしまう。半導体多層膜だけ
で、高反射率のミラーを形成しようとすると、全体の層
厚が厚くなり、上下に段差が生じてプロセスが難しくな
る。図3の様に上部にノンアロイのAuをつけておけ
ば、それによってp型半導体多層膜325の層数が減ら
せられ、全体の高さを低く抑えることができる。330
はp−GaAsから成る位相補償用の半導体層である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3の従来例に於ける
問題点は反射鏡として作用する半導体多層膜での光吸収
が発振しきい値に影響を及ぼし、しきい値を上昇させる
点にあった。図3ではレーザ光の波長は980nmで、
活性層326、周囲のクラッド層や半導体多層膜はそれ
よりもバンドギャップ波長の大きい材料で形成されてい
るので、一見してそこでの光吸収は、問題にならないよ
うに思えるが、実際は効く。そこでの光吸収の原因は主
としてフリー・キャリア吸収による。フリー・キャリア
吸収αfc(cm-1)は αfc≒3×10-18 n+7×10-18 p…(1) で表わせられる。(1)式で、n,pはそれぞれcm-3
位で表わした電子と正孔の密度である。図3ではn型半
導体多層膜327は24.5ペア、p型半導体多層膜3
25は15.5ペア形成されており、厚さにするとそれ
ぞれ約3.69μm,2.26μmとなる。そして、キ
ャリア濃度はp型半導体多層膜325ではAlAs,G
aAsも共に2×1018cm-3である。また、n型半導体
多層膜327も共に2×1018cm-3であるが、AlAs
の層で実際に活性化して有効に効くキャリア密度はそれ
以下になっている。レーザの発振しきい値Ithは光吸収
損失とミラー損失の和で決まり、また微分量子効率ηD
はそれらの比で決まる。図3では光吸収損失とミラー損
失は、同じオーダの値となるように設計されているがη
D を数10%と実用上で必要な値を得るにはそのことが
必要となる。
【0005】したがって、半導体多層膜での光吸収損失
が減らせられれば、反射率を上げる(すなわち層数を増
やす)、ことによってηD を維持したままIthを下げら
れることになる。ところが、半導体多層膜では層数を増
やして反射率を上げようとすると、そこでの光吸収損失
もこれに比例して増えてしまうという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の面型光半導体素
子は、半導体基板の上に形成され半導体多層膜反射鏡を
下部に有し、第2導電型の多層膜反射鏡を上部に有し、
それらの反射鏡の間にレーザ発振用半導体活性層を有す
る面型光半導体素子に於いて、前記半導体多層膜反射鏡
で前記レーザ発振用半導体活性層に近い側は、前記第2
導電型とは反対の第1導電型とし、また残りはノンドー
プとし、前記半導体多層膜で第1導電型とした部分に通
電用の電極が形成されていることを特徴とする。
【0007】
【作用】電流は半導体多層膜の全てを貫通せずに流すよ
うにする。本発明によれば電流経路となる所はドーピン
グして第1導電型とするが、残りはノンドープとするこ
とができる。それによって上下方向に行き来する光に対
して半導体多層膜中での光吸収を小さくでき、低しきい
値化が達成できる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す断面図で
ある。126はInGaAs(λ=0.98μm)から
成る活性層で、それがλ/4厚のp−AlAs113と
p−GaAs114から成る15.5ペアのp型半導体
多層膜125と、λ/4厚でn−AlAs117とn−
GaAs118の2ペアの繰り返しから成り、更にその
下にノンドープAlAs119とノンドープGaAs1
20の22.5ペアの繰り返しから成るn型半導体多層
膜127とで挟まれている。p−AlAs113とp−
GaAs114はBeドープでドープ濃度は2×1018
cm-3である。n−AlAs117とn−GaAs118
はSiドープで、ドープ濃度は2×1018cm-3である。
ノンドープ領域116はp- でキャリア濃度は1×10
15cm-3である。MBE法で半導体層をエピタキシャル成
長しているが、ノンドープ層はp- となる。124はC
r/Auから成るp型電極で、p−GaAs130は位
相補償用に挿入した半導体層である。n型電極123と
129はAuGeNi/Auから成り、図1ではメサの
両側に2個ある様に描いてあるがリング状(内径40μ
mφ)の形をしている。また、p型半導体多層膜125
とn型半導体多層膜127の間隔は媒質内波長λの整数
倍にする必要があるが、この実施例ではλとした。メサ
径は30μmφでHClとH22 をベースにしたエッ
チング液を使って、図1の様にn−GaAs118の表
面でエッチングを止めた。AlAsとGaAsではエッ
チングの選択がとれ、ALAsはGaAsに比べて非常
に速くエッチングされる。ウエハーの色の変化を見てい
れば図1の様な所でエッチングを止めることは極めて容
易にできる。図1の実施例では電流はp型電極124よ
りn−AlAs117,n−GaAs118を通ってn
型電極123,129に流れる。一方、光はn型半導体
多層膜127の全体を見ることになるが、24.5ペア
中、22.5ペアはノンドープ領域116となっている
ので、光吸収損失はぐっと減らされることになり、しき
い値電流の低減が可能となった。
【0009】図2は本発明の第2の実施例を示す断面図
である。垂直共振器型VSTEPとよばれる素子で、p
nn 構造が上下方向に形成されており、高インピーダ
ンスのOFF状態、低インピーダンスのON状態と2つ
の安定状態が電流−電圧特性に表われる。この素子は下
方向からの光入射によってスイッチングし、OFFから
ONになると、レーザ発振し、下方向に光が出る。レー
ザ発振を起こすために、In0.2 Ga0.8 Asから成る
活性層205が内部に形成されている。p型半導体多層
膜208とn型半導体多層膜202は、上下方向に共振
器を形成するための反射鏡として作用する。p型半導体
多層膜208は15.5ペア、n型半導体多層膜202
は24.5ペア形成されている。n型半導体多層膜20
2の内、2ペアはnドープ領域220(ST,2×10
18cm-3)となっており、残りの下部にある22.5ペア
はノンドープ領域221となっている。InGaAs活
性層205を含むメサの径は30μmφでp型電極21
5はCr/Auから成り、n型電極216,217はA
uGeNi/Auから成る。n型電極216,217は
実際には図1の場合と同様にリング状をしておりその内
径は40μmφであり、ON状態に於ける発振しきい値
電流の大幅な低減が可能になった。
【0010】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、半導
体多層膜中での光吸収損失を減らし、面方向へのレーザ
発振のしきい値電流を減らすことが可能な面型光半導体
素子が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図。
【図2】本発明の別の実施例を示す断面図。
【図3】従来の面型光半導体素子を示す断面図。
【符号の説明】
128,328 n型半導体基板 127,202,327 n型半導体多層膜 123,129,216,217,323,329
n型電極 126,326 活性層 125,208,325 p型半導体多層膜 130,214,330 p−GaAs 124,215,324 p型電極 113,218,313,315,317 p−Al
As 114,219,314,316 p−GaAs 117,220,322,320,318 n−Al
As 118,221,321,319 n−GaAs 115,220 nドープ領域 116,221 ノンドープ領域 119,222 ノンドープAlAs 120,223 ノンドープGaAs 224 n−GaAs基板 203 p−GaAs 204,206 i−GaAs 205 InGaAs活性層 207 n−GaAs

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の上に形成され半導体多層膜
    反射鏡を下部に有し、第2導電型の多層膜反射鏡を上部
    に有し、それらの反射鏡の間にレーザ発振用半導体活性
    層を有する面型光半導体素子に於いて、前記半導体多層
    膜反射鏡で、前記レーザ発振用半導体活性層に近い側は
    前記第2導電型とは反対の第1導電型とし、また残りは
    ノン・ドープとし、前記半導体多層膜で第1導電型とし
    た部分に通電用の電極が形成されていることを特徴とす
    る面型光半導体素子。
JP41692890A 1990-12-28 1990-12-28 面型光半導体素子 Expired - Lifetime JP2500529B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41692890A JP2500529B2 (ja) 1990-12-28 1990-12-28 面型光半導体素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP41692890A JP2500529B2 (ja) 1990-12-28 1990-12-28 面型光半導体素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04234183A JPH04234183A (ja) 1992-08-21
JP2500529B2 true JP2500529B2 (ja) 1996-05-29

Family

ID=18525103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP41692890A Expired - Lifetime JP2500529B2 (ja) 1990-12-28 1990-12-28 面型光半導体素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2500529B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2891133B2 (ja) * 1994-10-24 1999-05-17 日本電気株式会社 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ及び光情報処理装置
US7372886B2 (en) * 2004-06-07 2008-05-13 Avago Technologies Fiber Ip Pte Ltd High thermal conductivity vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)
JP4915197B2 (ja) * 2006-10-11 2012-04-11 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP5169564B2 (ja) * 2008-07-15 2013-03-27 住友電気工業株式会社 面発光半導体レーザ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04234183A (ja) 1992-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5513202A (en) Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser
US6185241B1 (en) Metal spatial filter to enhance model reflectivity in a vertical cavity surface emitting laser
JP2598179B2 (ja) 半導体垂直キャビティ面発光レーザ
JP3748807B2 (ja) 電気光学的特性が改善された半導体光放出装置及びその製造方法
US5637511A (en) Vertical-to-surface transmission electro-photonic device and method for fabricating the same
US5732103A (en) Long wavelength VCSEL
JP2002164621A (ja) 面発光半導体レーザ素子
JP3052552B2 (ja) 面発光型半導体レーザ
JP2874442B2 (ja) 面入出力光電融合素子
JPH06314854A (ja) 面型発光素子とその製造方法
JP2646799B2 (ja) 半導体多層膜
US20020146053A1 (en) Surface emitting semiconductor laser device
JP2500529B2 (ja) 面型光半導体素子
JP2003347670A (ja) 面発光半導体レーザ素子及びレーザアレイ
JP4134366B2 (ja) 面発光レーザ
JPH05152674A (ja) 外部変調器付き面発光半導体レーザ
WO2022172663A1 (ja) 垂直共振器型面発光レーザ素子
JP2855934B2 (ja) 面発光半導体レーザ
JP2876814B2 (ja) 面型光半導体素子
JPH09237937A (ja) 低抵抗の下部p形上部発光リッジvcselおよび製造方法
JP3470282B2 (ja) 面発光半導体レーザとその製造方法
JP2546150B2 (ja) 立体共振器型面発光レーザ
JP2812024B2 (ja) 面発光素子の製造方法
JP2853432B2 (ja) 半導体光集積素子
JP2003115635A (ja) 面発光型半導体レーザ素子

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960123

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080313

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090313

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090313

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100313

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100313

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313

Year of fee payment: 15