JP2776375B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる、半導体レーザの構造に関する。さらに詳し
くは、高温においても、低閾値、高効率および高出力が
可能な半導体レーザに関する。
用いられる、半導体レーザの構造に関する。さらに詳し
くは、高温においても、低閾値、高効率および高出力が
可能な半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信技術の進歩にともない半導体レー
ザの適用分野は基幹伝送系から、加入者系、ＬＡＮ、デ
ータリンク等のシステムに急速に広がりつつある。これ
らの分野で用いられる半導体レーザは、さまざまな環境
で大量に使われることから、耐環境性能に優れかつ低価
格であることが要請されており、活発な研究開発が行わ
れている。特に、レーザモジュールの小型化、低価格化
の観点から無バイアスで温度調整を不要にするため、高
温でも低閾値、高効率、高出力なレーザが望まれてい
る。
ザの適用分野は基幹伝送系から、加入者系、ＬＡＮ、デ
ータリンク等のシステムに急速に広がりつつある。これ
らの分野で用いられる半導体レーザは、さまざまな環境
で大量に使われることから、耐環境性能に優れかつ低価
格であることが要請されており、活発な研究開発が行わ
れている。特に、レーザモジュールの小型化、低価格化
の観点から無バイアスで温度調整を不要にするため、高
温でも低閾値、高効率、高出力なレーザが望まれてい
る。
【０００３】このために活性層に歪ＭＱＷ構造を導入し
バンド構造を変化させ利得の増大を図ることや、ｐ型Ｉ
ｎＰ基板を用いて有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ成長）
により電流ブロック構造を形成しリーク電流を減少させ
る等の方法がとられている。第８図にＭＯＶＰＥ成長に
よりｐ型ＩｎＰ基板１上に歪ＭＱＷ活性層３、電流ブロ
ック層を形成した光通信用半導体レーザの構造を示す
（５ｔｈ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｊ
ｕｌｙ １９９４，１４Ｄ１−２）。この半導体レーザ
を高温、高出力で動作させるためには電流ブロック層の
耐圧を増加させる必要があり、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック
層７を高濃度に、ｐ型ＩｎＰ埋込層５及びｐ型ＩｎＰ電
流ブロック層９を低濃度にドーピングしていた。
バンド構造を変化させ利得の増大を図ることや、ｐ型Ｉ
ｎＰ基板を用いて有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ成長）
により電流ブロック構造を形成しリーク電流を減少させ
る等の方法がとられている。第８図にＭＯＶＰＥ成長に
よりｐ型ＩｎＰ基板１上に歪ＭＱＷ活性層３、電流ブロ
ック層を形成した光通信用半導体レーザの構造を示す
（５ｔｈ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｊ
ｕｌｙ １９９４，１４Ｄ１−２）。この半導体レーザ
を高温、高出力で動作させるためには電流ブロック層の
耐圧を増加させる必要があり、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック
層７を高濃度に、ｐ型ＩｎＰ埋込層５及びｐ型ＩｎＰ電
流ブロック層９を低濃度にドーピングしていた。
【０００４】しかし、第８図に示す従来構造では高温高
出力において光出力が飽和する傾向があり耐圧が低いこ
とが明らかになった。
出力において光出力が飽和する傾向があり耐圧が低いこ
とが明らかになった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の問題点
を解決し、高温で低閾値、高効率および高出力動作が可
能な半導体レーザを提供することを目的とする。
を解決し、高温で低閾値、高効率および高出力動作が可
能な半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性層とｐ型
ＩｎＰ層（第１層）、ｎ型ＩｎＰ層（第２層）、ｐ型Ｉ
ｎＰ層（第３層）およびｎ型ＩｎＰ層（第４層）を積層
した電流ブロック構造とを有する半導体レーザにおい
て、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型ＩｎＰ層（第２層）
の間またはｎ型ＩｎＰ層（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第
３層）の間の少なくとも一方に、ノンドープＩｎＰ層、
ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層から選ばれる
少なくとも１層を設けたことを特徴とする半導体レーザ
に関する。
ＩｎＰ層（第１層）、ｎ型ＩｎＰ層（第２層）、ｐ型Ｉ
ｎＰ層（第３層）およびｎ型ＩｎＰ層（第４層）を積層
した電流ブロック構造とを有する半導体レーザにおい
て、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型ＩｎＰ層（第２層）
の間またはｎ型ＩｎＰ層（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第
３層）の間の少なくとも一方に、ノンドープＩｎＰ層、
ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層から選ばれる
少なくとも１層を設けたことを特徴とする半導体レーザ
に関する。
【０００７】但し、ｎ型ＩｎＰ変成層は、ｎ型ＩｎＰ層
側からｐ型ＩｎＰ層側にかけて層内のｎ型不純物濃度が
連続的に１×１０17ｃｍ-3以下まで減少している層であ
り、ｐ型ＩｎＰ変成層は、ｐ型ＩｎＰ層側からｎ型Ｉｎ
Ｐ層側にかけて層内のｐ型不純物濃度が連続的に１×１
０17ｃｍ-3以下まで減少している層である。また、ｎ型
ＩｎＰ変成層はｎ型ＩｎＰ層に隣接して設け、ｐ型Ｉｎ
Ｐ変成層はｐ型ＩｎＰ層に隣接して設けるものとする。
側からｐ型ＩｎＰ層側にかけて層内のｎ型不純物濃度が
連続的に１×１０17ｃｍ-3以下まで減少している層であ
り、ｐ型ＩｎＰ変成層は、ｐ型ＩｎＰ層側からｎ型Ｉｎ
Ｐ層側にかけて層内のｐ型不純物濃度が連続的に１×１
０17ｃｍ-3以下まで減少している層である。また、ｎ型
ＩｎＰ変成層はｎ型ＩｎＰ層に隣接して設け、ｐ型Ｉｎ
Ｐ変成層はｐ型ＩｎＰ層に隣接して設けるものとする。
【０００８】本発明者らは、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）、
ｎ型ＩｎＰ層（第２層）、ｐ型ＩｎＰ層（第３層）およ
びｎ型ＩｎＰ層（第４層）の４層の中で、ｎ型ＩｎＰ層
（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）が電流ブロック層
として機能するが、ｎ型ＩｎＰ層（第２層）は通常層厚
が薄く、隣接するｐ型ＩｎＰ層からのｐ型不純物の拡散
によって電流ブロック層としての機能が低減することに
注目し、このｐ型不純物の拡散を効果的に防止する方法
を検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明に
おけるノンドープ層および変成層の機能は次の通りであ
る。
ｎ型ＩｎＰ層（第２層）、ｐ型ＩｎＰ層（第３層）およ
びｎ型ＩｎＰ層（第４層）の４層の中で、ｎ型ＩｎＰ層
（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）が電流ブロック層
として機能するが、ｎ型ＩｎＰ層（第２層）は通常層厚
が薄く、隣接するｐ型ＩｎＰ層からのｐ型不純物の拡散
によって電流ブロック層としての機能が低減することに
注目し、このｐ型不純物の拡散を効果的に防止する方法
を検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明に
おけるノンドープ層および変成層の機能は次の通りであ
る。
【０００９】第６図（ａ）に示すようにｎ型ＩｎＰ層
（不純物Ｓｉ濃度１×１０17〜１×１０18ｃｍ-3）と不
純物Ｚｎ濃度１×１０18ｃｍ-3で一定としたｐ型ＩｎＰ
層の間にノンドープＩｎＰ層（ｕ−ＩｎＰと略記）を０
から０．５μｍの厚さ（ｄ）で挿入したときに、ｐ−Ｉ
ｎＰ層フロントから拡散するＺｎ拡散量の変化を第６図
（ｂ）に示す。ｎ型ＩｎＰ層の不純物濃度が１×１０18
ｃｍ-3の場合、ノンドープＩｎＰ層挿入が無いとｎ型Ｉ
ｎＰ層内へＺｎ拡散が０．５μｍ近く発生する。ノンド
ープＩｎＰ層膜厚を増加させるに従い、Ｚｎ拡散が減少
し０．２μｍ近くで０になる。また、ｎ型ＩｎＰ層の不
純物濃度を減少させるに従いＺｎ拡散が減少する。
（不純物Ｓｉ濃度１×１０17〜１×１０18ｃｍ-3）と不
純物Ｚｎ濃度１×１０18ｃｍ-3で一定としたｐ型ＩｎＰ
層の間にノンドープＩｎＰ層（ｕ−ＩｎＰと略記）を０
から０．５μｍの厚さ（ｄ）で挿入したときに、ｐ−Ｉ
ｎＰ層フロントから拡散するＺｎ拡散量の変化を第６図
（ｂ）に示す。ｎ型ＩｎＰ層の不純物濃度が１×１０18
ｃｍ-3の場合、ノンドープＩｎＰ層挿入が無いとｎ型Ｉ
ｎＰ層内へＺｎ拡散が０．５μｍ近く発生する。ノンド
ープＩｎＰ層膜厚を増加させるに従い、Ｚｎ拡散が減少
し０．２μｍ近くで０になる。また、ｎ型ＩｎＰ層の不
純物濃度を減少させるに従いＺｎ拡散が減少する。
【００１０】また、第７図（ａ）に不純物Ｓｉ濃度が１
×１０18ｃｍ-3で一定としたｎ型ＩｎＰ層とｐ型ＩｎＰ
層（不純物Ｚｎ濃度１×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ
-3）の間にノンドープＩｎＰ層を層厚を変化させて挿入
したときに、ｐ−ＩｎＰ層フロントから拡散するＺｎ拡
散量の変化を第７図（ｂ）に示す。ｎ型不純物濃度を変
化した場合と同様にｐ型不純物濃度が低い程、ｐ−Ｉｎ
Ｐ層からのＺｎ拡散が減少する。
×１０18ｃｍ-3で一定としたｎ型ＩｎＰ層とｐ型ＩｎＰ
層（不純物Ｚｎ濃度１×１０17ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ
-3）の間にノンドープＩｎＰ層を層厚を変化させて挿入
したときに、ｐ−ＩｎＰ層フロントから拡散するＺｎ拡
散量の変化を第７図（ｂ）に示す。ｎ型不純物濃度を変
化した場合と同様にｐ型不純物濃度が低い程、ｐ−Ｉｎ
Ｐ層からのＺｎ拡散が減少する。
【００１１】即ち、本発明においてｎ型ＩｎＰ層とｐ型
ＩｎＰ層の界面にノンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成
層およびｐ型ＩｎＰ変成層のいずれかを挿入するとｐ型
不純物であるＺｎ拡散を効果的に抑制することができる
ことがわかる。その結果ｐｎｐｎの４層からなる電流ブ
ロック構造の耐圧を改善することができる。
ＩｎＰ層の界面にノンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成
層およびｐ型ＩｎＰ変成層のいずれかを挿入するとｐ型
不純物であるＺｎ拡散を効果的に抑制することができる
ことがわかる。その結果ｐｎｐｎの４層からなる電流ブ
ロック構造の耐圧を改善することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】ｎ型ＩｎＰ変成層内のｎ型不純物
濃度は、ｎ型ＩｎＰ層側界面では、隣接するｎ型ＩｎＰ
層の不純物濃度とほぼ等しく、ｐ型ＩｎＰ層側界面で
は、１×１０17ｃｍ-3以下になるように連続的に減少す
るよう設定するのが好ましい。
濃度は、ｎ型ＩｎＰ層側界面では、隣接するｎ型ＩｎＰ
層の不純物濃度とほぼ等しく、ｐ型ＩｎＰ層側界面で
は、１×１０17ｃｍ-3以下になるように連続的に減少す
るよう設定するのが好ましい。
【００１３】このときの濃度分布は、濃度が不連続に減
少したり、途中で増加したりしないプロファイルが好ま
しく、例えば、濃度の対数が層方向の距離に対し線形
（以下、単に線形という。）に変化するプロファイル等
が挙げられる。
少したり、途中で増加したりしないプロファイルが好ま
しく、例えば、濃度の対数が層方向の距離に対し線形
（以下、単に線形という。）に変化するプロファイル等
が挙げられる。
【００１４】ｐ型ＩｎＰ変成層内のｐ型不純物濃度も、
ｎ型ＩｎＰ変成層内のｎ型不純物濃度と同様に設定する
のが好ましい。
ｎ型ＩｎＰ変成層内のｎ型不純物濃度と同様に設定する
のが好ましい。
【００１５】本発明で、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型
ＩｎＰ層（第２層）の間またはｎ型ＩｎＰ層（第２層）
とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間に設ける層としては、ノ
ンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ
変成層のいずれでも良いが、拡散後に急峻なｐ／ｎ接合
が得られるように不純物の濃度プロファイルを最適化
し、空乏層の広がりを抑制できる点で、変成層の方が特
に好ましい。
ＩｎＰ層（第２層）の間またはｎ型ＩｎＰ層（第２層）
とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間に設ける層としては、ノ
ンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ
変成層のいずれでも良いが、拡散後に急峻なｐ／ｎ接合
が得られるように不純物の濃度プロファイルを最適化
し、空乏層の広がりを抑制できる点で、変成層の方が特
に好ましい。
【００１６】ノンドープＩｎＰ層の層厚は、電流ブロッ
ク構造の性質にあわせて適宜設定することができるが、
通常、０．１〜０．５μｍであれば、本発明の効果を達
成することができる。また、厚すぎると空乏層が広がり
易く耐圧が低下する場合があり、薄すぎるとＺｎ等のｐ
型不純物の拡散によりｎ型ＩｎＰ層厚が実効的に薄くな
り耐圧が低下する場合もあるので、好ましくは０．１５
〜０．３μｍである。
ク構造の性質にあわせて適宜設定することができるが、
通常、０．１〜０．５μｍであれば、本発明の効果を達
成することができる。また、厚すぎると空乏層が広がり
易く耐圧が低下する場合があり、薄すぎるとＺｎ等のｐ
型不純物の拡散によりｎ型ＩｎＰ層厚が実効的に薄くな
り耐圧が低下する場合もあるので、好ましくは０．１５
〜０．３μｍである。
【００１７】ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層
の層厚も、電流ブロック構造の性質にあわせて適宜設定
することができるが、通常、０．１〜０．５μｍであれ
ば、本発明の効果を達成することができる。また、厚す
ぎると空乏層が広がり易く耐圧が低下する場合があり、
薄すぎるとＺｎ等のｐ型不純物の拡散によりｎ型ＩｎＰ
層厚が実効的に薄くなり耐圧が低下する場合もあるの
で、好ましくは０．１５〜０．３μｍである。
の層厚も、電流ブロック構造の性質にあわせて適宜設定
することができるが、通常、０．１〜０．５μｍであれ
ば、本発明の効果を達成することができる。また、厚す
ぎると空乏層が広がり易く耐圧が低下する場合があり、
薄すぎるとＺｎ等のｐ型不純物の拡散によりｎ型ＩｎＰ
層厚が実効的に薄くなり耐圧が低下する場合もあるの
で、好ましくは０．１５〜０．３μｍである。
【００１８】本発明では、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ
型ＩｎＰ層（第２層）の間、およびｎ型ＩｎＰ層（第２
層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間の両方に、ノンドー
プＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層
から選ばれる層を設けるとさらに耐圧が改善されるので
好ましい。このとき、挿入する２つの層は、異なってい
ても同じであってもいずれでも良い。
型ＩｎＰ層（第２層）の間、およびｎ型ＩｎＰ層（第２
層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間の両方に、ノンドー
プＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層
から選ばれる層を設けるとさらに耐圧が改善されるので
好ましい。このとき、挿入する２つの層は、異なってい
ても同じであってもいずれでも良い。
【００１９】また本発明では、ｐ型ＩｎＰ層（第１層）
とｎ型ＩｎＰ層（第２層）の間および／またはｎ型Ｉｎ
Ｐ層（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間に挿入す
る層として、ノンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層お
よびｐ型ＩｎＰ変成層の中から選ばれる２層を積層し
て、または３層を積層して用いることができる。例えば
ノンドープＩｎＰ層とｎ型ＩｎＰ変成層を積層して、あ
るいはノンドープＩｎＰ層とｐ型ＩｎＰ変成層を積層し
て用いることができる。
とｎ型ＩｎＰ層（第２層）の間および／またはｎ型Ｉｎ
Ｐ層（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間に挿入す
る層として、ノンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層お
よびｐ型ＩｎＰ変成層の中から選ばれる２層を積層し
て、または３層を積層して用いることができる。例えば
ノンドープＩｎＰ層とｎ型ＩｎＰ変成層を積層して、あ
るいはノンドープＩｎＰ層とｐ型ＩｎＰ変成層を積層し
て用いることができる。
【００２０】
【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。この実施例ではｐ型基板上に電流ブロック構造
をｐｎｐｎの順で積層する。また、実施例では、ｐ型不
純物としてＺｎ、ｎ型不純物としてＳｉを用いたが、通
常用いられる不純物であれば特に制限はない。
明する。この実施例ではｐ型基板上に電流ブロック構造
をｐｎｐｎの順で積層する。また、実施例では、ｐ型不
純物としてＺｎ、ｎ型不純物としてＳｉを用いたが、通
常用いられる不純物であれば特に制限はない。
【００２１】［実施例１］ 図１に本発明のプレーナ型埋め込みレーザ（ＰＢＨ−Ｌ
Ｄ）の１例の製造方法を示す。減圧ＭＯＶＰＥ法により
（１００）ｐ−ＩｎＰ基板１上にｐ型ＩｎＰクラッド層
２、井戸層数５の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ活性層
３（井戸層が１．４％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚６ｎ
ｍ、障壁層が１．１３μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚１
０ｎｍ、発光波長１．３μｍ）、ｎ−ＩｎＰクラッド層
４を連続して成長する。その後、ＳｉＯ2膜をマスクと
して用い幅１．２μｍ、深さ２．５μｍのメサストライ
プを形成し、減圧ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＩｎＰ埋込層
５（不純物濃度２×１０17ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、
ｕ−ＩｎＰ（ノンドープＩｎＰ）層６（層厚０．２μ
ｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層７（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、ｕ−ＩｎＰ（ノンドー
プＩｎＰ）層８（層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚１μ
ｍ）の順に埋め込み成長をする。更に、ＳｉＯ2膜を除
去した後、全体にｎ型ＩｎＰ層１０（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3、膜厚１．５μｍ）、ｎ+型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１１（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3、膜厚
０．４μｍ）を成長する。再び全面に形成したＳｉＯ2
膜の活性領域上部のみを幅１．５μｍのストライプ状に
除去する。最後にｐ側電極１２およびｎ側電極１３を形
成して図１に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザ
を共振器長２００μｍ、前面、後面コーティング３０
％、９０％で評価したところ、室温で閾値電流は３ｍ
Ａ、スロープ効率は０．５５Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流
は６ｍＡ、スロープ効率は０．４Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上
の出力が得られた。
Ｄ）の１例の製造方法を示す。減圧ＭＯＶＰＥ法により
（１００）ｐ−ＩｎＰ基板１上にｐ型ＩｎＰクラッド層
２、井戸層数５の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ活性層
３（井戸層が１．４％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚６ｎ
ｍ、障壁層が１．１３μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚１
０ｎｍ、発光波長１．３μｍ）、ｎ−ＩｎＰクラッド層
４を連続して成長する。その後、ＳｉＯ2膜をマスクと
して用い幅１．２μｍ、深さ２．５μｍのメサストライ
プを形成し、減圧ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＩｎＰ埋込層
５（不純物濃度２×１０17ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、
ｕ−ＩｎＰ（ノンドープＩｎＰ）層６（層厚０．２μ
ｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層７（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、ｕ−ＩｎＰ（ノンドー
プＩｎＰ）層８（層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚１μ
ｍ）の順に埋め込み成長をする。更に、ＳｉＯ2膜を除
去した後、全体にｎ型ＩｎＰ層１０（不純物濃度１×１
０18ｃｍ-3、膜厚１．５μｍ）、ｎ+型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１１（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3、膜厚
０．４μｍ）を成長する。再び全面に形成したＳｉＯ2
膜の活性領域上部のみを幅１．５μｍのストライプ状に
除去する。最後にｐ側電極１２およびｎ側電極１３を形
成して図１に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザ
を共振器長２００μｍ、前面、後面コーティング３０
％、９０％で評価したところ、室温で閾値電流は３ｍ
Ａ、スロープ効率は０．５５Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流
は６ｍＡ、スロープ効率は０．４Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上
の出力が得られた。
【００２２】［実施例２］図２に本発明のプレーナ型埋
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）の他の例の製造方法を示
す。実施例１において、ｐ−ＩｎＰ埋込層５の形成まで
は実施例１を繰り返した。
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）の他の例の製造方法を示
す。実施例１において、ｐ−ＩｎＰ埋込層５の形成まで
は実施例１を繰り返した。
【００２３】その後、続いてｎ−ＩｎＰ変成層２６（不
純物濃度１×１０15ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3へ線形
に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層
７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、
ｎ−ＩｎＰ変成層２８（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3か
ら１×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃ
ｍ-3、膜厚１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
純物濃度１×１０15ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3へ線形
に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層
７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μｍ）、
ｎ−ＩｎＰ変成層２８（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3か
ら１×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃ
ｍ-3、膜厚１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
【００２４】その後は実施例１とまったく同様にして図
２に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は４ｍＡ、スロープ
効率は０．５３Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は７ｍＡ、ス
ロープ効率は０．３８Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出力が得
られた。
２に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は４ｍＡ、スロープ
効率は０．５３Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は７ｍＡ、ス
ロープ効率は０．３８Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出力が得
られた。
【００２５】［実施例３］図３に本発明のプレーナ型埋
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
【００２６】実施例１において、ｐ−ＩｎＰ埋込層５の
形成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｐ−
ＩｎＰ変成層３６（不純物濃度１×１０17ｃｍ-3から１
×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−
ＩｎＰ電流ブロック層７（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3、層厚０．５μｍ）、ｐ−ＩｎＰ変成層３８（不純
物濃度１×１０15ｃｍ-3から７×１０17ｃｍ-3、へ線形
に変化、層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚１μｍ）の順に
埋め込み成長をする。
形成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｐ−
ＩｎＰ変成層３６（不純物濃度１×１０17ｃｍ-3から１
×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−
ＩｎＰ電流ブロック層７（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3、層厚０．５μｍ）、ｐ−ＩｎＰ変成層３８（不純
物濃度１×１０15ｃｍ-3から７×１０17ｃｍ-3、へ線形
に変化、層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚１μｍ）の順に
埋め込み成長をする。
【００２７】その後は実施例１とまったく同様にして図
３に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は４．５ｍＡ、スロ
ープ効率は０．５３Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は８ｍ
Ａ、スロープ効率は０．３８Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
３に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は４．５ｍＡ、スロ
ープ効率は０．５３Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は８ｍ
Ａ、スロープ効率は０．３８Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
【００２８】［実施例４］図４に本発明のプレーナ型埋
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
【００２９】実施例１において、ｐ−ＩｎＰ埋込層５の
形成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｐ−
ＩｎＰ変成層４０（不純物濃度２×１０17ｃｍ-3から１
×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｕ−
ＩｎＰ層６（膜厚０．１μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μ
ｍ）、ｕ−ＩｎＰ層８（膜厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
変成層４１（不純物濃度１×１０15ｃｍ-3から７×１０
17ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚
１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
形成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｐ−
ＩｎＰ変成層４０（不純物濃度２×１０17ｃｍ-3から１
×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｕ−
ＩｎＰ層６（膜厚０．１μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μ
ｍ）、ｕ−ＩｎＰ層８（膜厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
変成層４１（不純物濃度１×１０15ｃｍ-3から７×１０
17ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚
１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
【００３０】その後は実施例１とまったく同様にして図
４に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は２．５ｍＡ、スロ
ープ効率は０．５８Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は５ｍ
Ａ、スロープ効率は０．４２Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
４に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は２．５ｍＡ、スロ
ープ効率は０．５８Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は５ｍ
Ａ、スロープ効率は０．４２Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
【００３１】［実施例５］図５に本発明のプレーナ型埋
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
め込みレーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）のさらに他の例の製造方
法を示す。
【００３２】実施例１においてｐ−ＩｎＰ埋込層５の形
成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｕ−Ｉ
ｎＰ層６（膜厚０．１μｍ）、ｎ−ＩｎＰ変成層５０
（不純物濃度１×１０15ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3へ
線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μ
ｍ）、ｎ−ＩｎＰ変成層５１（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3から１×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μ
ｍ）、ｕ−ＩｎＰ層８（膜厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚
１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
成までは実施例１を繰り返した。その後、続いてｕ−Ｉ
ｎＰ層６（膜厚０．１μｍ）、ｎ−ＩｎＰ変成層５０
（不純物濃度１×１０15ｃｍ-3から１×１０18ｃｍ-3へ
線形に変化、層厚０．２μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層７（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚０．５μ
ｍ）、ｎ−ＩｎＰ変成層５１（不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3から１×１０15ｃｍ-3へ線形に変化、層厚０．２μ
ｍ）、ｕ−ＩｎＰ層８（膜厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層９（不純物濃度７×１０17ｃｍ-3、膜厚
１μｍ）の順に埋め込み成長をする。
【００３３】その後は実施例１とまったく同様にして図
５に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は２ｍＡ、スロープ
効率は０．５８Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は４．５ｍ
Ａ、スロープ効率は０．４２Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
５に示すＰＢＨ−ＬＤを完成した。このレーザを共振器
長２００μｍ、前面、後面コーティング３０％、９０％
で評価したところ、室温で閾値電流は２ｍＡ、スロープ
効率は０．５８Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は４．５ｍ
Ａ、スロープ効率は０．４２Ｗ／Ａ、３５ｍＷ以上の出
力が得られた。
【００３４】［比較例］実施例１のプレーナ型埋め込み
レーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）の構造においてｕ−ＩｎＰ層６
および８を挿入せずに成長し、作製した結果、室温で閾
値電流は５ｍＡ、スロープ効率は０．５Ｗ／Ａ、８５℃
で閾値電流は１０ｍＡ、スロープ効率は０．３５Ｗ／
Ａ、２０ｍＷ出力で飽和が発生した。
レーザ（ＰＢＨ−ＬＤ）の構造においてｕ−ＩｎＰ層６
および８を挿入せずに成長し、作製した結果、室温で閾
値電流は５ｍＡ、スロープ効率は０．５Ｗ／Ａ、８５℃
で閾値電流は１０ｍＡ、スロープ効率は０．３５Ｗ／
Ａ、２０ｍＷ出力で飽和が発生した。
【００３５】実施例と比較例の比較より本発明によれ
ば、高温で低閾値、高効率、高出力駆動が可能になるこ
とがわかる。
ば、高温で低閾値、高効率、高出力駆動が可能になるこ
とがわかる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、高温で低閾値、高効
率、高出力駆動が可能な半導体レーザを提供することが
できる。
率、高出力駆動が可能な半導体レーザを提供することが
できる。
【図１】本発明の半導体レーザ構造の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の半導体レーザ構造の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の半導体レーザ構造の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図４】本発明の半導体レーザ構造の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図５】本発明の半導体レーザ構造の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図６】（ａ）は、ｎ−ＩｎＰ層の不純物濃度及びｕ−
ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離を測定するための
試料の構造断面図である。（ｂ）は、ｎ−ＩｎＰ層の不
純物濃度及びｕ−ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離
を測定したグラフである。
ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離を測定するための
試料の構造断面図である。（ｂ）は、ｎ−ＩｎＰ層の不
純物濃度及びｕ−ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離
を測定したグラフである。
【図７】（ａ）は、ｐ−ＩｎＰ層の不純物濃度及びｕ−
ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離を測定するための
試料の構造断面図である。（ｂ）は、ｐ−ＩｎＰ層の不
純物濃度及びｕ−ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離
を測定したグラフである。
ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離を測定するための
試料の構造断面図である。（ｂ）は、ｐ−ＩｎＰ層の不
純物濃度及びｕ−ＩｎＰ層厚を変化させてＺｎ拡散距離
を測定したグラフである。
【図８】従来型のＰＢＨ埋込み構造をもつ半導体レーザ
の断面図である。
の断面図である。
１ ｐ−ＩｎＰ基板 ２ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３ 活性層 ４ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ−ＩｎＰ埋込層 ６ ｕ−ＩｎＰ層 ７ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ８ ｕ−ＩｎＰ層 ９ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 １０ ｎ−ＩｎＰ層 １１ ｎ+−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １２ ｐ側電極 １３ ｎ側電極 ２６ ｎ−ＩｎＰ変成層 ２８ ｎ−ＩｎＰ変成層 ３６ ｐ−ＩｎＰ変成層 ３８ ｐ−ＩｎＰ変成層 ４０ ｐ−ＩｎＰ変成層 ４１ ｐ−ＩｎＰ変成層 ５０ ｎ−ＩｎＰ変成層 ５１ ｎ−ＩｎＰ変成層
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層とｐ型ＩｎＰ層（第１層）、ｎ型
ＩｎＰ層（第２層）、ｐ型ＩｎＰ層（第３層）およびｎ
型ＩｎＰ層（第４層）を積層した電流ブロック構造とを
有する半導体レーザにおいて、 ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型ＩｎＰ層（第２層）の間
またはｎ型ＩｎＰ層（第２層）とｐ型ＩｎＰ層（第３
層）の間の少なくとも一方に、ノンドープＩｎＰ層、ｎ
型ＩｎＰ変成層およびｐ型ＩｎＰ変成層から選ばれる少
なくとも１層を設けたことを特徴とする半導体レーザ。
（但し、ｎ型ＩｎＰ変成層は、ｎ型ＩｎＰ層側からｐ型
ＩｎＰ層側にかけて層内のｎ型不純物濃度が連続的に１
×１０17ｃｍ-3以下まで減少している層であり、ｐ型Ｉ
ｎＰ変成層は、ｐ型ＩｎＰ層側からｎ型ＩｎＰ層側にか
けて層内のＰ型純物濃度が連続的に１×１０17ｃｍ-3以
下まで減少している層である。また、ｎ型ＩｎＰ変成層
はｎ型ＩｎＰ層に隣接して設け、ｐ型ＩｎＰ変成層はｐ
型ＩｎＰ層に隣接して設けるものとする。） - 【請求項２】 前記ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型Ｉｎ
Ｐ層（第２層）の間、および前記ｎ型ＩｎＰ層（第２
層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間の両方に、互いに独
立して、ノンドープＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ変成層および
ｐ型ＩｎＰ変成層から選ばれる１層を設けたことを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記ｐ型ＩｎＰ層（第１層）とｎ型Ｉｎ
Ｐ層（第２層）の間、および前記ｎ型ＩｎＰ層（第２
層）とｐ型ＩｎＰ層（第３層）の間の両方に、互いに独
立して、ノンドープＩｎＰ層とｎ型ＩｎＰ変成層からな
る層、またはノンドープＩｎＰ層とｐ型ＩｎＰ変成層か
らなる層のいずれかを設けたことを特徴とする請求項１
記載の半導体レーザ。
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|---|---|---|---|
| JP8159719A JP2776375B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 半導体レーザ |
| US08/877,514 US5936990A (en) | 1996-06-20 | 1997-06-17 | Semiconductor laser |
| EP97110069A EP0814549A3 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8159719A JP2776375B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012961A JPH1012961A (ja) | 1998-01-16 |
| JP2776375B2 true JP2776375B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=15699791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8159719A Expired - Fee Related JP2776375B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 半導体レーザ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0814549A3 (ja) |
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| GB0126642D0 (en) * | 2001-11-06 | 2002-01-02 | Denselight Semiconductors Pte | Design of current blocking structure to improve semiconductor laser performance |
| EP1359614A1 (en) | 2002-05-02 | 2003-11-05 | Agilent Technologies, Inc. - a Delaware corporation - | Semiconductor substrates and structures with an oxide layer |
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| JP2009283822A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| GB201002088D0 (en) * | 2010-02-09 | 2010-03-24 | Ct For Integrated Photonics Th | Opto-electronic device |
| JP7156850B2 (ja) | 2018-08-02 | 2022-10-19 | 日本ルメンタム株式会社 | 半導体光素子及び光送受信モジュール |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3929312A1 (de) * | 1989-09-04 | 1991-03-07 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Halbleiterlaser |
| JP2747080B2 (ja) * | 1990-03-26 | 1998-05-06 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP3421140B2 (ja) * | 1994-08-23 | 2003-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法，および半導体レーザ装置 |
| JP2699888B2 (ja) * | 1994-09-20 | 1998-01-19 | 日本電気株式会社 | 埋め込み型ｐ型基板半導体レーザ |
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1996
- 1996-06-20 JP JP8159719A patent/JP2776375B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-17 US US08/877,514 patent/US5936990A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-19 EP EP97110069A patent/EP0814549A3/en not_active Withdrawn
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|---|---|
| EP0814549A3 (en) | 2000-05-31 |
| US5936990A (en) | 1999-08-10 |
| JPH1012961A (ja) | 1998-01-16 |
| EP0814549A2 (en) | 1997-12-29 |
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