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JP2000068585A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

Info

Publication number
JP2000068585A
JP2000068585A JP10232804A JP23280498A JP2000068585A JP 2000068585 A JP2000068585 A JP 2000068585A JP 10232804 A JP10232804 A JP 10232804A JP 23280498 A JP23280498 A JP 23280498A JP 2000068585 A JP2000068585 A JP 2000068585A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
sch
ingap
inp
semiconductor laser
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
JP10232804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuo Morimoto
卓夫 森本
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
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP10232804A priority Critical patent/JP2000068585A/en
Publication of JP2000068585A publication Critical patent/JP2000068585A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser having a multiple quantum well structure (MQN). SOLUTION: A semiconductor laser has a SCH-distortion MQW layer structure consisting a laminated layer of an n-InGaAsP SCH layer 2, a pulled distortion InGaAsP SCH layer 3, a distortion MQW layer 4, a pulled distortion InGaAsP SCH layer 7 and InGaAsP SCH layer 8 on an n-InP substrate 1, and a p-InGaP spacer layer 9 is inserted between an layer structure of SCH- distortion MQW and a p-InP clad layer 10 which becomes as an uppermost layer. The inserted p-InGaP spacer layer 9 prevents electronic carriers injected from the n-InP substrate 1 side to the SCH-distortion MQW from overflowing to the p-InP clad layer 10. As a result, satisfactory high-temperature property and high-output property are obtained.

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、多重量子井戸構造
(MQW)の半導体レーザに関する。
The present invention relates to a semiconductor laser having a multiple quantum well structure (MQW).

【0002】[0002]

【従来の技術】長波長帯光ファイバ通信用半導体レーザ
では、温度特性や高出力特性を実現することが重要な要
素の一つとなっている。
2. Description of the Related Art In semiconductor lasers for long wavelength band optical fiber communication, realizing temperature characteristics and high output characteristics is one of the important factors.

【0003】光ファイバ通信に用いられる1.3μm帯
や1.55μm帯半導体レーザにおいては、MQWの材
料として、InP基板上のInGaAsP系の材料を用
いるのが一般的である。しかしながら、この材料系は、
伝導帯のバンド不連続が小さく、電子が、多重量子井戸
をオーバフローしやすいという問題がある。
In a 1.3 μm band or 1.55 μm band semiconductor laser used for optical fiber communication, an InGaAsP-based material on an InP substrate is generally used as an MQW material. However, this material system
There is a problem that the band discontinuity of the conduction band is small and electrons easily overflow in the multiple quantum well.

【0004】このような問題は、半導体レーザに加工し
たときに、高温特性の悪化、高出力特性の悪化を招く原
因になる。実際、この材料系は、他の材料系と比べて、
特性温度T0が概して悪い。このような欠点を回避する
ために、InAl(Ga)Asをクラッドとともに用いる
方法もあるが、Alが酸化に弱いため、BH(Buri
ed Heterostructure)構造にするの
が難しいという問題がある。
Such a problem causes deterioration of high-temperature characteristics and high-output characteristics when processed into a semiconductor laser. In fact, this material system, compared to other material systems,
The characteristic temperature T 0 is generally poor. In order to avoid such a defect, there is a method of using InAl (Ga) As together with the clad. However, since Al is weak against oxidation, BH (Buri) is used.
However, there is a problem that it is difficult to form an ed (Heterostructure) structure.

【0005】ところで、高温特性の改善のため、図7、
図8に示すようにウェル層として圧縮歪InAsPを採
用し、バリアに引っ張り歪を導入するという手法が採用
されている。図7は、従来の半導体レーザの活性層、ク
ラッド層部分の断面図、図8は、図7の層構造に対する
バンドダイヤグラムである。
Incidentally, in order to improve the high temperature characteristics, FIG.
As shown in FIG. 8, a method of employing compressive strain InAsP as a well layer and introducing tensile strain into a barrier is employed. FIG. 7 is a cross-sectional view of an active layer and a clad layer portion of a conventional semiconductor laser, and FIG. 8 is a band diagram for the layer structure of FIG.

【0006】図7,8において、n-InP基板1上
に、n-InGaAsP SCH層2、引っ張り歪In
GaAsP SCH層3、歪MQW層4、圧縮歪InA
sPウェル層5、引っ張り歪InGaAsPバリア層
6、引っ張り歪InGaAsP SCH層7、InGa
AsP SCH層8及びp-InPクラッド層10が積
層されている。
7 and 8, on an n-InP substrate 1, an n-InGaAsP SCH layer 2, a tensile strain In
GaAsP SCH layer 3, strained MQW layer 4, compression strain InA
sP well layer 5, tensile strained InGaAsP barrier layer 6, tensile strained InGaAsP SCH layer 7, InGa
An AsP SCH layer 8 and a p-InP cladding layer 10 are stacked.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法によるときには、ウェルとバリア間の伝導帯バンドの
不連続は改善されるが、バリアの電子エネルギー準位が
上がってしまうため、バリア、SCH層から、p-クラ
ッド層へのキャリアオーバフローがより顕著となり、十
分な高温特性が得られない。
However, according to this method, the discontinuity of the conduction band between the well and the barrier is improved, but the electron energy level of the barrier is increased. In addition, carrier overflow to the p-clad layer becomes more remarkable, and sufficient high-temperature characteristics cannot be obtained.

【0008】このような問題を解決するために、pクラ
ッドとして、p-InGaPをクラッドとして用いる方
法がいくつか提案されている。
In order to solve such a problem, several methods using p-InGaP as a clad have been proposed.

【0009】例えば、特開平9−167877号公報
(先行例1)では、n-InP基板上に、1.3μmの
波長で発光するGRIN-SCH-MQWを成長する一方
で、p-GaAs基板上に、エッチングストッパ層、p-
GaAsコンタクト層、p-InGaPクラッド層を成
長する。そして、これらのエピタキシャル成長面同士を
基板融着させ、その後、p-GaAs基板をエッチオフ
するという方法が開示されている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-167877 (Prior Art 1), while a GRIN-SCH-MQW emitting at a wavelength of 1.3 μm is grown on an n-InP substrate, a p-GaAs substrate is grown. , Etching stopper layer, p-
A GaAs contact layer and a p-InGaP cladding layer are grown. Then, a method is disclosed in which these epitaxial growth surfaces are fused to each other, and thereafter, the p-GaAs substrate is etched off.

【0010】この先行例1の方法は、InP基板と格子
定数の違うInGaPを基板融着という方法で取り入れ
ることに成功しているが、現在の技術では、基板融着界
面の欠陥の発生を完全に抑えることができず、また、大
面積ウェハーにも対応することができないため、量産技
術としては、まだまだ成立し得ないものである。
The method of the prior art example 1 has succeeded in incorporating InGaP having a different lattice constant from that of an InP substrate by a method called substrate fusion. However, with the current technology, it is possible to completely eliminate the generation of defects at the substrate fusion interface. In addition, it cannot be applied to large-area wafers, and thus cannot be established as a mass production technology.

【0011】また、例えば特開平8−46286号公報
(先行例2)には、n-GaAs基板上に、xが0から
0.3まで変化するn-InxGa1-xAsグレーデッド
バッファ層を成長し、格子定数をIn0.8Ga0.2Pに合
うように変化させるという方法が開示されている。この
先行例2の技術は、InGaPのエピタキシャル成長時
には格子整合した成長としているので、この点に関する
限り一応の効果を奏している。
Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-46286
(Prior example 2) is to grow an n-In x Ga 1 -x As graded buffer layer in which x varies from 0 to 0.3 on an n-GaAs substrate, and set the lattice constant to In 0.8 Ga 0.2 P. A method is disclosed that is changed to suit. In the technique of the prior art example 2, the growth is lattice-matched during the epitaxial growth of InGaP.

【0012】しかしながら、先行例2の方法ではグレー
デッドバッファ層上の転位を十分取り除くことが難し
く、高信頼度の半導体レーザを製造すること難しいとい
う問題がある。
However, the method of the prior art 2 has a problem that it is difficult to sufficiently remove dislocations on the graded buffer layer, and it is difficult to manufacture a highly reliable semiconductor laser.

【0013】また、特開平8−222799号公報(先
行例3)には、n-InGaP基板を用いることによ
り、クラッド層をInGaPとする例開示されている。
先行例3の方法によれば、埋込み層もInGaPでなけ
ればならないが、平坦成長でないInGaPでは、成長
面方位により組成が変化するため、格子不整が発生し、
欠陥の導入が避けられない。また、そもそも3元基板
は、それ自体を製造することが難しい。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-222799 (Prior Art 3) discloses an example in which an n-InGaP substrate is used and the cladding layer is made of InGaP.
According to the method of the preceding example 3, the buried layer must also be made of InGaP. However, in InGaP that is not flatly grown, the composition changes depending on the growth plane orientation, so that lattice irregularity occurs.
The introduction of defects is inevitable. Moreover, it is difficult to manufacture the ternary substrate in the first place.

【0014】3元混晶では、結晶育成中に組成が変わっ
ていくため、所望の組成の3元基板が得るのが難しい上
に、格子定数が変わっていくため、低転位基板を作るの
が困難である。
In a ternary mixed crystal, the composition changes during crystal growth, so that it is difficult to obtain a ternary substrate having a desired composition. Further, since the lattice constant changes, it is necessary to produce a low dislocation substrate. Have difficulty.

【0015】このため、現在、妥当なコストの2”φ3
元基板は存在せず、仮にこの製造方法を採用したとして
も、極めて高コストにならざるを得ない。
Therefore, at present, a reasonable cost of 2 ″ φ3
There is no original substrate, and even if this manufacturing method is adopted, the cost must be extremely high.

【0016】本発明の目的は、酸化しやすいAlを用い
ず、また結晶欠陥を導入することなく、電子がMQWか
らクラッド層へオーバフローしにくい層構造を有する半
導体レーザを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser having a layer structure in which electrons do not easily overflow from the MQW to the cladding layer without using Al which is easily oxidized and without introducing crystal defects.

【0017】本発明の他の目的は、同時に、基幹系光フ
ァイバ通信での仕様に耐えうる高信頼な半導体レーザを
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor laser that can withstand specifications in backbone optical fiber communication.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体レーザにおいては、InP基板
またはGaAs基板上に多重量子井戸構造を有する半導
体レーザであって、多重量子井戸構造の活性層とp-I
nPクラッド層との間に、引っ張り歪InGaP層を少
なくとも一層以上有するものである。
To achieve the above object, a semiconductor laser according to the present invention is a semiconductor laser having a multiple quantum well structure on an InP substrate or a GaAs substrate, wherein the active layer has a multiple quantum well structure. And p-I
At least one tensile strained InGaP layer is provided between the nP clad layer and the nP clad layer.

【0019】また、引っ張り歪InGaP層の膜厚は、
臨界膜厚以下である。
The thickness of the tensile strained InGaP layer is as follows:
It is below the critical film thickness.

【0020】また、n-InP基板上に、n-InGaA
sP SCH層、引っ張り歪InGaAsP SCH
層、歪MQW層、引っ張り歪InGaAsP SCH
層、InGaAsP SCH層の積層からなるSCH-
歪MQW層構成を有する半導体レーザであって、SCH
-歪MQWの層構成と、最上層となるp-InPクラッド
層との間に、p-InGaPスペーサ層を有するもので
ある。
Further, n-InGaAs is formed on an n-InP substrate.
sP SCH layer, tensile strained InGaAsP SCH
Layer, strained MQW layer, tensile strained InGaAsP SCH
SCH- comprising a stack of InGaAsP SCH layers
A semiconductor laser having a strained MQW layer configuration, wherein SCH
-A p-InGaP spacer layer is provided between the strained MQW layer structure and the uppermost p-InP clad layer.

【0021】また、p-InGaPスペーサ層は、n-I
nP基板側から、SCH-歪MQWの層構成に注入され
てくる電子キャリアがp-InPクラッド層にオーバフ
ローするのを防止する層である。
The p-InGaP spacer layer is made of nI
This is a layer for preventing electron carriers injected into the SCH-strained MQW layer configuration from the nP substrate side from overflowing into the p-InP cladding layer.

【0022】また、p-InGaPスペーサ層の層厚
は、3nm以上、100nm以下である。
The thickness of the p-InGaP spacer layer is not less than 3 nm and not more than 100 nm.

【0023】また、p-InGaPスペーサ層の歪量
は、−0.2%から−1.5%の間のいずれかの値であ
る。
The amount of strain of the p-InGaP spacer layer is any value between -0.2% and -1.5%.

【0024】また、n-InP基板上に、n-InGaA
sP SCH層、引っ張り歪InGaAsP SCH
層、歪MQW層、引っ張り歪InGaAsP SCH
層、InGaAsP SCH層の積層からなるSCH-歪
MQW層構成を有する半導体レーザであって、InGa
AsP SCH層の上に、InP層が積層され、その上
に順次p-InGaP/p-InP超格子クラッド層、p
-InPクラッド層が積層され、p-InGaP/p-I
nP超格子クラッド層は、電子障壁を形成し、複数の層
のp-InGaP層と、複数の層のp-InPとから構成
されているものである。
Further, n-InGaAs is formed on an n-InP substrate.
sP SCH layer, tensile strained InGaAsP SCH
Layer, strained MQW layer, tensile strained InGaAsP SCH
Semiconductor laser having a SCH-strained MQW layer configuration comprising a stack of InGaAsP SCH layers.
An InP layer is stacked on the AsP SCH layer, and a p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer,
-InP clad layer is laminated and p-InGaP / p-I
The nP superlattice cladding layer forms an electron barrier and is composed of a plurality of p-InGaP layers and a plurality of p-InP layers.

【0025】また、p-InGaP/p-InP超格子ク
ラッド層の層数は、2以上30以下である。
The number of p-InGaP / p-InP superlattice cladding layers is 2 or more and 30 or less.

【0026】n-GaAs基板上に、n-InGaPクラ
ッド、n-InGaAsP SCH層、GaAs SCH
層、歪MQW層、GaAs SCH層、InGaAsP
SCH層、引っ張り歪InGaP層1、p-InGa
Pクラッド層、p-GaAs層を有する半導体レーザで
あって、引っ張り歪InGaP層は、In0.4Ga0.6
程度のGaAsに対し引っ張り歪がかかる組成としたも
のである。
On an n-GaAs substrate, an n-InGaP clad, an n-InGaAsP SCH layer, and a GaAs SCH
Layer, strained MQW layer, GaAs SCH layer, InGaAsP
SCH layer, tensile strained InGaP layer 1, p-InGa
A semiconductor laser having a P cladding layer and a p-GaAs layer, wherein the tensile strained InGaP layer is In 0.4 Ga 0.6 P
The composition is such that tensile strain is applied to a certain amount of GaAs.

【0027】半導体レーザは、図1に示すように、基板
1上に、n-InGaAsP SCH層2、引っ張り歪
InGaAsP SCH層3、歪MQW層4、引っ張り
歪InGaAsP SCH層7、InGaAsP SC
H層8の積層からなるSCH-歪MQW層構成を有する
ものである。本発明は、このようなSCH-歪MQWの
層構成と、最上層となるp-InPクラッド層10との
間に、p-InGaPスペーサ層9を挿入したものであ
る。
As shown in FIG. 1, a semiconductor laser includes an n-InGaAsP SCH layer 2, a tensile strained InGaAsP SCH layer 3, a strained MQW layer 4, a tensile strained InGaAsP SCH layer 7, and an InGaAsP SC
It has a SCH-strained MQW layer configuration composed of a stack of H layers 8. In the present invention, the p-InGaP spacer layer 9 is inserted between the SCH-strained MQW layer structure and the p-InP clad layer 10 as the uppermost layer.

【0028】挿入されたp-InGaPスペーサ層9に
よって、n-InP基板1側から、SCH-歪MQWの層
構成に注入されてくる電子キャリアがp-InPクラッ
ド層10にオーバフローすることが防止される。
The inserted p-InGaP spacer layer 9 prevents electron carriers injected from the n-InP substrate 1 into the SCH-strained MQW layer structure from overflowing into the p-InP cladding layer 10. You.

【0029】また、該p-InGaPスペーサ層9は、
臨界膜厚以下としているので、ミスフィット転位など、
結晶欠陥の発生が防止される。
The p-InGaP spacer layer 9 is
Since the thickness is less than the critical thickness, misfit dislocations, etc.
The generation of crystal defects is prevented.

【0030】従って、この層構造を半導体レーザに適用
したときに、高温で光出力特性が低下する現象や、大電
流注入時に光出力特性が飽和してしまう現象を防止する
という効果が得られる。
Therefore, when this layer structure is applied to a semiconductor laser, the effect of preventing the phenomenon that the light output characteristics are deteriorated at a high temperature and the phenomenon that the light output characteristics are saturated when a large current is injected can be obtained.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しつつその実施形態を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0032】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1による多重量子井戸構造(MQW)半導体レーザの断
面図である。以下の説明においては、多重量子井戸構造
をMQW(Multi-quantum well)と
略す。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a multiple quantum well structure (MQW) semiconductor laser according to Embodiment 1 of the present invention. In the following description, the multiple quantum well structure is abbreviated as MQW (Multi-quantum well).

【0033】図2は、図1の層構造に対するバンドダイ
アグラム図である。図1に示されたMQW半導体レーザ
では、表面の面方位が(100)のn-InP基板1上
に、1.0μm組成のn-InGaAsP SCH層2
が層厚45nm、引っ張り歪InGaAsP SCH層
3が15nm、歪MQW層4、引っ張り歪InGaAs
P SCH層7が15nm、1.0μm組成のInGa
AsP SCH層8が45nm形成されている。
FIG. 2 is a band diagram for the layer structure of FIG. In the MQW semiconductor laser shown in FIG. 1, an n-InGaAsP SCH layer 2 having a composition of 1.0 μm is formed on an n-InP substrate 1 having a surface orientation of (100).
Is a layer thickness of 45 nm, a tensile strained InGaAsP SCH layer 3 is 15 nm, a strained MQW layer 4, a tensile strained InGaAs.
The PSCH layer 7 is made of InGa having a composition of 15 nm and a composition of 1.0 μm.
An AsP SCH layer 8 is formed to a thickness of 45 nm.

【0034】ここで、SCHとは、Separate
Confinement Heterostructu
reの略であり、光を閉じ込める機能を有している。こ
の歪MQW4は、5層の各層厚が4.5nmの圧縮歪I
nAsPウェル層5と、各層厚が10nmの引っ張り歪
InGaAsPバリア層6から成っている。
Here, SCH means Separate.
Confinement Heterostructu
It is an abbreviation for "re" and has a function of confining light. This strain MQW4 has a compressive strain I of which each of the five layers has a thickness of 4.5 nm.
It comprises an nAsP well layer 5 and a tensile-strained InGaAsP barrier layer 6 having a thickness of 10 nm.

【0035】圧縮歪InAsPウェル層5の組成は、
1.22μm組成のInGaAsPからAs/V比を一
定にGa/III比を変化させて1.5%歪をかけたも
のに相当する。引っ張り歪InGaAsP SCH層
3、引っ張り歪InGaAsPバリア層6、引っ張り歪
InGaAsP SCH層7は、いずれも、1.1μm
組成のInGaAsPからAs/V比を一定にGa/I
II比を変化させて−0.5%歪をかけたものである。
The composition of the compressively strained InAsP well layer 5 is as follows:
This is equivalent to InGaAsP having a composition of 1.22 μm and subjected to 1.5% strain by changing the Ga / III ratio while keeping the As / V ratio constant. Each of the tensile strained InGaAsP SCH layer 3, the tensile strained InGaAsP barrier layer 6, and the tensile strained InGaAsP SCH layer 7 is 1.1 μm.
From the composition InGaAsP, the As / V ratio is kept constant by Ga / I
This is obtained by applying -0.5% strain by changing the II ratio.

【0036】n-InGaAsP SCH層2からInG
aAsP SCH層8までで、これをSCH-歪MQW
構造と呼ばれ、この歪MQWは、1.3μm帯の光を発
する。 そして、本発明に従って、SCH-歪MQW層
とp-InPクラッド層10の間に、0.5%引っ張り
歪のp-InGaPスペーサ層9を30nm挿入してい
る。
From the n-InGaAsP SCH layer 2 to InG
Up to the aAsP SCH layer 8, the SCH-strain MQW
This strain MQW emits light in the 1.3 μm band. Then, according to the present invention, a p-InGaP spacer layer 9 having a tensile strain of 0.5% is inserted between the SCH-strained MQW layer and the p-InP clad layer 10 to a thickness of 30 nm.

【0037】この層は、臨界膜厚以下としているので、
p-InGaPスペーサ層9を挿入することにより、ミ
スフィット転位など、結晶欠陥の発生は防止される。そ
のp-InGaPスペーサ層9の伝導帯端は、InPに
対し、おおよそ55meV程度高くなっている。InG
aAsP SCH層8に対しては、おおよそ100me
V程度高い。
Since this layer has a thickness less than the critical thickness,
By inserting the p-InGaP spacer layer 9, generation of crystal defects such as misfit dislocations is prevented. The conduction band edge of the p-InGaP spacer layer 9 is about 55 meV higher than InP. InG
For the aAsP SCH layer 8, approximately 100 me
About V higher.

【0038】100meVというエネルギーは、室温の
kTに対して十分大きく、しかも、30nmという層厚
は、電子がトンネルできない厚さなので、p-InGa
Pスペーサ層9は、SCH-歪MQW層からp-InPク
ラッド層10への電子キャリアのオーバフローを十分抑
制することができる。
The energy of 100 meV is sufficiently large with respect to kT at room temperature, and the layer thickness of 30 nm is such that electrons cannot tunnel.
The P spacer layer 9 can sufficiently suppress the overflow of electron carriers from the SCH-strained MQW layer to the p-InP cladding layer 10.

【0039】ここで、p-InPクラッド層10からS
CH-歪MQW層へのホールキャリア注入が阻害されれ
ば、半導体レーザ特性に問題が生じるが、p-InGa
Pスペーサ層9は、歪応力により、ヘビーホール準位と
ライトホール準位が分裂し、このうちライトホールは、
キャリア注入に対し障害の無いエネルギー準位となるた
め、ホールキャリア注入も問題はない。
Here, the p-InP cladding layer 10
If hole carrier injection into the CH-strained MQW layer is hindered, a problem occurs in the semiconductor laser characteristics.
In the P spacer layer 9, the heavy hole level and the light hole level are split by the strain stress.
Since the energy level has no obstacle to carrier injection, there is no problem in hole carrier injection.

【0040】従って、かかる構成においては、p-In
GaPスペーサ層9が、ホールキャリアの注入には全く
支障を与えずに、電子のキャリアオーバフローを抑制で
きる障壁となっているため、高温時や、高電流注入時に
も、十分、SCH-歪MQW層に、電子キャリアを閉じ
込めておくことができることととなる。
Therefore, in such a configuration, p-In
Since the GaP spacer layer 9 is a barrier capable of suppressing the carrier overflow of electrons without impeding the injection of hole carriers at all, the SCH-strained MQW layer can be sufficiently used even at a high temperature or at a high current injection. In addition, electron carriers can be confined.

【0041】従って、半導体レーザの動作においては、
温度特性や、高出力特性が、大きく向上するという効果
がもたらされる。これは、−40℃から85℃まで、光
出力の変化を2dB以内に抑えた、APCフリーレーザ
の実現を可能とする。
Therefore, in the operation of the semiconductor laser,
The effect that temperature characteristics and high output characteristics are greatly improved is brought about. This makes it possible to realize an APC-free laser in which the change in optical output is kept within 2 dB from -40 ° C to 85 ° C.

【0042】このことを図2を用いてさらに説明する。
図2では、上段に電子のバンドダイアグラム、下段にホ
ールのバンドダイアグラムを示している。長距離光ファ
イバ通信用の長波長帯半導体レーザに用いられるInG
aAsP材料系は、価電子帯のバンド不連続に対し、伝
導帯のバンド不連続が小さいという特徴がある。
This will be further described with reference to FIG.
In FIG. 2, an upper band diagram shows an electron band diagram, and a lower diagram shows a hole band diagram. InG used for long wavelength semiconductor laser for long distance optical fiber communication
The aAsP material system is characterized in that the conduction band discontinuity is smaller than the valence band discontinuity.

【0043】電子はホールに比べ有効質量が小さいと、
電子のキャリアオーバフローが起こりやすいという問題
を生じさせる。本発明において、バリア層に引っ張り歪
を導入しているのは、電子の障壁を高くして、キャリア
をウェル内に閉じ込めるためである。このように歪MQ
W層4に対して最適設計を行うと、今度は、引っ張り歪
InGaAsPバリア層6に対して、InPの電子エネ
ルギー準位が、十分高くならないという問題を生じる。
If the electron has a smaller effective mass than the hole,
This causes a problem that carrier overflow of electrons easily occurs. In the present invention, the reason why tensile strain is introduced into the barrier layer is to increase the electron barrier and confine carriers in the well. Thus, the distortion MQ
When the optimum design is performed on the W layer 4, there arises a problem that the electron energy level of InP does not become sufficiently high with respect to the tensile strained InGaAsP barrier layer 6.

【0044】この例では、バリアに対して、p-InP
クラッド層10のエネルギー高さが50meV程度にな
り、バリア、SCHから、p-InPクラッド層10へ
のキャリアオーバフローが大きな問題となってくる。特
に、高温時や、大電流注入時に、その現象がより大きく
なっていく。
In this example, p-InP
The energy height of the cladding layer 10 becomes about 50 meV, and carrier overflow from the barrier and SCH to the p-InP cladding layer 10 becomes a serious problem. In particular, when the temperature is high or when a large current is injected, the phenomenon becomes larger.

【0045】本発明によれば、p-InGaPスペーサ
層9の存在により、バリア、SCHに対する電子の障壁
高さが倍増する点において、キャリアオーバフローの抑
止が格段に向上していることが分かる。
According to the present invention, it can be seen that the presence of the p-InGaP spacer layer 9 significantly improves the suppression of carrier overflow in that the barrier height of the electron with respect to the barrier and SCH is doubled.

【0046】このことは、半導体レーザの設計に対し
て、別の自由度をもたらす。p-クラッド層組成をIn
Pに固定して設計した場合、p-クラッド層の電子準位
をなるべく上げるため、高濃度にpドーピングするとい
うことが行われる。
This provides another degree of freedom for semiconductor laser design. Change the composition of the p-cladding layer to In
When it is designed to be fixed to P, p-doping is performed at a high concentration in order to raise the electron level of the p-cladding layer as much as possible.

【0047】しかし、高濃度にZnドープしたInPで
は、導波光の損失が大きく、半導体レーザ特性の閾値電
流や効率が悪化するという問題がある。上で述べたIn
GaPを挿入する効果は、p濃度を上げるより、はるか
に効果的に電子のエネルギー準位を上げるので、この設
計では、損失が大きな問題になるほど、p濃度を上げな
くてもよいという利点が生ずる。
However, with InP doped with Zn at a high concentration, there is a problem that the loss of guided light is large and the threshold current and efficiency of the semiconductor laser characteristics are deteriorated. In mentioned above
Since the effect of inserting GaP increases the energy level of electrons much more effectively than increasing the p concentration, this design has the advantage that the p concentration does not need to be increased as loss becomes a significant problem. .

【0048】この結果として、本発明の半導体レーザ
は、閾値電流、効率、温度特性、高出力特性、アナログ
特性、いずれをとっても、従来に対し、性能が向上す
る。しかも、本実施形態では、引っ張り歪InGaP層
を臨界膜厚以内でエピタキシャル成長して、層構造形成
時に欠陥が導入されない製造方法となっているので、I
nGaPクラッドを有しているが、結晶欠陥の導入が避
けられない、基板融着による先行例1やグレーデッドバ
ッファー層の先行例2と比べて、はるかに高い信頼度が
得られる。
As a result, the semiconductor laser of the present invention has improved performance in any of the threshold current, the efficiency, the temperature characteristic, the high output characteristic, and the analog characteristic as compared with the conventional one. Moreover, in the present embodiment, since the tensile strained InGaP layer is epitaxially grown within the critical film thickness and a defect is not introduced at the time of forming the layer structure, the manufacturing method is
Although having an nGaP cladding, much higher reliability can be obtained as compared with the prior art 1 by substrate fusion and the prior art 2 of the graded buffer layer, in which the introduction of crystal defects is unavoidable.

【0049】本実施形態に示す半導体レーザでは、85
℃、15mW動作時のMTF(Median Time
to Failure)が10万時間以上、安定して
得られる。また、p-InGaPスペーサ層9を導入す
るにあたり、なんら特別な製法を必要としないため、3
元基板を用いる先行例3の方法に比べて、圧倒的に低コ
ストで生産できるという効果が得られる。
In the semiconductor laser shown in this embodiment, 85
, MTF (Median Time) at 15mW operation
to Failure) can be stably obtained for 100,000 hours or more. In addition, since no special manufacturing method is required for introducing the p-InGaP spacer layer 9, 3
As compared with the method of the prior art example 3 using the original substrate, an effect is obtained that the production can be performed at an extremely low cost.

【0050】図1に示す本実施形態の半導体レーザの層
構造は、有機金属成長気相成長法によって製造される。
有機金属気相成長法は、よくMO−VPE(Metal
−organic Vapor Phase Epit
axy)と略される。MO−VPEでは、III族原料
として、有機金属、トリメチルインジウム(TMI)、
トリメチルガリウム(TMG)を用い、V族原料とし
て、アルシン(AsH3)、ホスフィン(PH3)を用い
る。
The layer structure of the semiconductor laser according to the present embodiment shown in FIG. 1 is manufactured by metal organic chemical vapor deposition.
Metal-organic vapor phase epitaxy often uses MO-VPE (Metal
-Organic Vapor Phase Edit
axy). In MO-VPE, organometallic, trimethylindium (TMI),
Trimethylgallium (TMG) is used, and arsine (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ) are used as group V raw materials.

【0051】ドーパントとしては、ジシラン(Si
26)、トリメチル亜鉛(TMZn)を用いる。n-I
nP基板1は、反応炉内で、650℃に加熱され、各原
料ガスは各層毎に切り換えられて、図1に示す構造に成
長する。特に、本実施形態では、InGaAsP SC
H層8とp-InGaPスペーサ層9とについて、Ga
/III比が0.07と等しいため、この界面の切換え
は、AsH3の供給を止めるのみでよい。
As the dopant, disilane (Si
2 H 6 ) and trimethylzinc (TMZn) are used. n-I
The nP substrate 1 is heated to 650 ° C. in a reaction furnace, and each source gas is switched for each layer to grow into the structure shown in FIG. In particular, in the present embodiment, InGaAsP SC
For the H layer 8 and the p-InGaP spacer layer 9, Ga
Since the / III ratio is equal to 0.07, switching this interface only requires turning off the supply of AsH 3 .

【0052】また、p-InGaPスペーサ層9とp-I
nPクラッド層10との切換えは、TMGの供給を止め
るだけでよい。このように、本実施形態では、p-In
GaPスペーサ層9の前後での界面切換えが、それぞ
れ、1原料ガスであるという工程を採用しているので、
p-InGaPスペーサ層9の積層の前後において、変
成層が全くなく、InGaP挿入による結晶品質低下の
懸念は最小限に抑えられている。
The p-InGaP spacer layer 9 and p-I
Switching with the nP cladding layer 10 only requires stopping the supply of TMG. Thus, in the present embodiment, p-In
Since the interface switching before and after the GaP spacer layer 9 employs the step of using one source gas,
Before and after lamination of the p-InGaP spacer layer 9, there is no metamorphic layer at all, and the concern of crystal quality degradation due to InGaP insertion is minimized.

【0053】上記実施形態において、p-InGaPス
ペーサ層9は、歪量を−0.2%から−1.5%の間の
いずれかの値としても良い。引っ張り歪を最低0.2%
かけないと、電子キャリアのオーバフローを止める働き
をなさない。また、1.5%以上の引っ張り歪をかける
と、ミスフィット転位が発生し、高信頼度の半導体レー
ザが得られない。
In the above embodiment, the strain amount of the p-InGaP spacer layer 9 may be any value between -0.2% and -1.5%. 0.2% tensile strain
Otherwise, it does not stop the overflow of electron carriers. Further, when a tensile strain of 1.5% or more is applied, misfit dislocations occur, and a highly reliable semiconductor laser cannot be obtained.

【0054】また、p-InGaPスペーサ層9の層厚
は、3nm以上、100nm以下でなければならない。
3nm以下では、トンネル現象により、電子が通り抜
け、また、100nm以上では、結晶欠陥が発生し、良
好な信頼度が得られない。
The layer thickness of the p-InGaP spacer layer 9 must be 3 nm or more and 100 nm or less.
If it is 3 nm or less, electrons pass through due to a tunnel phenomenon, and if it is 100 nm or more, crystal defects occur, and good reliability cannot be obtained.

【0055】また、InGaAsP SCH層8とp-I
nGaPスペーサ層9の間に、5nm〜50nmの層厚
のInPスペーサ層を挿入しても良い。InPは、In
P基板に完全に格子整合しているので、これを挿入する
ことにより結晶性を向上させる効果がある。
Further, the InGaAsP SCH layer 8 and p-I
An InP spacer layer having a thickness of 5 nm to 50 nm may be inserted between the nGaP spacer layers 9. InP is In
Since it is perfectly lattice-matched to the P substrate, the insertion of this has the effect of improving the crystallinity.

【0056】さらに、上記実施形態においては、ウェル
層にInAsPを用いる例を示したが、InGaAs
P、InGaAsなどでも良い。また、1.3μm帯の
ファブリ・ペローレーザについて述べたが、これは、
1.55μm半導体レーザ、分布帰還型レーザにも適用
できることは、言うまでもない。
Further, in the above embodiment, an example in which InAsP is used for the well layer has been described.
P or InGaAs may be used. In addition, the Fabry-Perot laser in the 1.3 μm band was described.
It goes without saying that the present invention can be applied to a 1.55 μm semiconductor laser and a distributed feedback laser.

【0057】(実施形態2)実施形態1においては、p
-InGaP層が1層であったが、これを複数層にする
ことにより、いっそう電子のキャリアオーバフローを低
減することができる。その構成を図3に示す。図4は、
図3のバンドダイアグラム図である。本図において、n
-InP基板1からInGaAsP SCH層8までは、
実施形態1と同じである。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, p
Although the -InGaP layer is a single layer, by using a plurality of layers, the carrier overflow of electrons can be further reduced. The configuration is shown in FIG. FIG.
FIG. 4 is a band diagram of FIG. 3. In this figure, n
From the -InP substrate 1 to the InGaAsP SCH layer 8
This is the same as the first embodiment.

【0058】実施形態2においては、InGaAsP
SCH層8の上に、InP層11が20nmの膜厚で積
層され、その上に順次p-InGaP/p-InP超格子
クラッド層12、p-InPクラッド層10が積層され
ている。p-InGaP/p-InP超格子クラッド層1
2は、4nmのp-InGaP層が10層と、2nmの
p-InPが9層から構成されており、トータルで58
nmの層厚を有している。
In the second embodiment, InGaAsP
On the SCH layer 8, an InP layer 11 is laminated with a thickness of 20 nm, and a p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer 12 and a p-InP cladding layer 10 are laminated thereon in that order. p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer 1
No. 2 is composed of 10 layers of 4 nm p-InGaP layers and 9 layers of 2 nm p-InP.
It has a layer thickness of nm.

【0059】p-InGaP層は、−0.5%歪で、電
子準位はInPに比べ約55meV高くなる。また、p
-InGaPにはさまれたp-InP内にできる電子の量
子準位は、InPを基準として約50meVの位置にあ
る。
The p-InGaP layer has a strain of -0.5% and the electron level is about 55 meV higher than that of InP. Also, p
The quantum level of electrons formed in p-InP sandwiched between -InGaP is at a position of about 50 meV with respect to InP.

【0060】従って、p-InGaP/p-InP超格子
クラッド層の電子障壁高さは、p-InGaPとほとん
ど同程度に機能する。その上に、トータル層厚が58n
mと厚くなっている分、電子障壁としての効果が増加し
ている。トータル層厚の増加は、単にInPが加わって
いるだけではなく、InGaPの各層厚の合計も増やす
ことができている。
Accordingly, the electron barrier height of the p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer functions almost as well as p-InGaP. On top of that, a total layer thickness of 58n
The effect as an electron barrier increases as the thickness increases to m. The increase in the total layer thickness is not merely due to the addition of InP, but also increases the total thickness of each layer of InGaP.

【0061】これは、格子整合するInPを挿入するこ
とにより、トータルの臨界膜厚が増加しているためであ
る。また、完全に格子整合するInP層11がいったん
挿入されていることにより、その上の層に結晶欠陥が発
生しにくくなっている。
This is because the total critical film thickness is increased by inserting InP lattice-matching. Further, since the InP layer 11 that is perfectly lattice-matched is inserted once, crystal defects are less likely to occur in the layer above it.

【0062】一方、価電子帯側では、ライトホールにと
ってInPが障壁となるが、InPが2nmと薄いた
め、トンネルして走行することができる。加えて、pド
ーピングにより十分なホールキャリア濃度があるため、
p-InGaP/p-InP超格子クラッド層12で、ホ
ールキャリアの走行が阻害されることは無い。
On the other hand, on the valence band side, InP acts as a barrier for the light hole. However, since InP is as thin as 2 nm, it can travel in a tunnel. In addition, since there is a sufficient hole carrier concentration due to p doping,
The p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer 12 does not hinder the movement of hole carriers.

【0063】従って、このp-InGaP/p-InP超
格子クラッド層12の構造では、実効的にクラッド層を
ワイドギャップ化し、高温特性や高出力特性がよりいっ
そう向上するという効果が得られる。
Therefore, in the structure of the p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer 12, an effect that the cladding layer is effectively widened and the high temperature characteristics and the high output characteristics are further improved is obtained.

【0064】しかも、p-InGaP/p-InPの界面
が多数あるので、p-InPクラッド層10からのZn
の拡散が、これらの界面にトラップされ、SCH-歪M
QW層へ拡散しにくくなる。SCH-歪MQWへのZn
の拡散が小さいと、導波光の損失が小さくなる。従っ
て、半導体レーザの閾値電流が低減し、外部効率が向上
するという効果も得られる。
Further, since there are many interfaces of p-InGaP / p-InP, Zn from p-InP clad layer 10
Is trapped at these interfaces and the SCH-strain M
Diffuse diffusion to the QW layer becomes difficult. Zn to SCH-strain MQW
Is small, the loss of guided light is small. Therefore, the effect of reducing the threshold current of the semiconductor laser and improving the external efficiency can be obtained.

【0065】本発明の構成において、p-InGaP/
p-InP超格子クラッド層12の層数は、2以上30
以下のいずれであっても良い。30以上の層数では、結
晶欠陥が発生し、半導体レーザの信頼度が低下する。さ
らには、各p-InGaP層厚、あるいは、p-InP層
厚は、1nmから、30nmの範囲内が望ましい。
In the structure of the present invention, p-InGaP /
The number of p-InP superlattice cladding layers 12 is 2 or more and 30
Any of the following may be used. If the number of layers is 30 or more, crystal defects occur, and the reliability of the semiconductor laser decreases. Further, the thickness of each p-InGaP layer or the thickness of the p-InP layer is preferably in the range of 1 nm to 30 nm.

【0066】1nm以下の層厚では、界面の組成揺らぎ
に対して、有効に厚さとなっていない。また、30nm
以上が2層以上あると、やはり、結晶欠陥が生じる。
When the layer thickness is 1 nm or less, the thickness is not effectively increased with respect to the composition fluctuation at the interface. 30 nm
If there are two or more layers, crystal defects will also occur.

【0067】(実施形態3)実施形態1、2において、
InP基板をGaAs基板にし、p-InGaP層をG
aAs基板に対する引っ張り歪で構成することができ
る。そのための構成を、第3の実施形態として図5、図
6に示す。
(Embodiment 3) In Embodiments 1 and 2,
The InP substrate is a GaAs substrate, and the p-InGaP layer is G
It can be constituted by tensile strain on the aAs substrate. The configuration for that is shown in FIGS. 5 and 6 as a third embodiment.

【0068】本実施形態の半導体レーザでは、0.98
μmの波長で発振する。0.98μm帯レーザでは、A
lGaAsをクラッド層に使用する場合と、InGaP
層をクラッドとして使用する場合がある。酸化に弱いA
lが含まれていると、信頼度の確保が難しいが、InG
aPでは、クラッドが十分高くないため、AlGaAs
に比べて、高出力が得られないという問題があった。実
施形態3は、これを解決するための構造である。
In the semiconductor laser of this embodiment, 0.98
It oscillates at a wavelength of μm. For a 0.98 μm laser, A
1GaAs is used for the cladding layer and InGaP
The layer may be used as a cladding. A that is susceptible to oxidation
l, it is difficult to secure the reliability.
In aP, since the cladding is not sufficiently high, AlGaAs
However, there is a problem that a high output cannot be obtained as compared with. Embodiment 3 is a structure for solving this.

【0069】図5、6において、n-GaAs基板10
1上に、n-InGaPクラッド102、n-InGaA
sP SCH層2、GaAs SCH層103、歪MQW
層4、GaAs SCH層107、InGaAsP SC
H層8、引っ張り歪InGaP層109、p-InGa
Pクラッド層110、p-GaAs層111が形成され
ている。
5 and 6, the n-GaAs substrate 10
1, n-InGaP cladding 102, n-InGaAs
sP SCH layer 2, GaAs SCH layer 103, strained MQW
Layer 4, GaAs SCH layer 107, InGaAsP SC
H layer 8, tensile strained InGaP layer 109, p-InGa
A P cladding layer 110 and a p-GaAs layer 111 are formed.

【0070】この歪MQW層4は、2層の圧縮歪InG
aAsウェル層105と、GaAsバリア層106から
成っている。n-InGaPクラッド102、p-InG
aPクラッド層110の組成は、In0.48Ga0.52
で、GaAsに対し格子整合する組成とするが、引っ張
り歪InGaP層109は、In0.4Ga0.6P程度のG
aAsに対し引っ張り歪がかかる組成とする。そうすれ
ば、引っ張り歪InGaP層109の電子準位を、p-
InGaPクラッド層110より上げることができる。
The strained MQW layer 4 has two layers of compressive strain InG.
It comprises an aAs well layer 105 and a GaAs barrier layer 106. n-InGaP cladding 102, p-InG
The composition of the aP cladding layer 110 is In 0.48 Ga 0.52 P
In this case, the composition is lattice-matched to GaAs, but the tensile strained InGaP layer 109 has a G of about In 0.4 Ga 0.6 P.
The composition is such that tensile strain is applied to aAs. Then, the electron level of the tensile strained InGaP layer 109 is changed to p-
It can be higher than the InGaP cladding layer 110.

【0071】従って、歪MQW層4からp-InGaP
クラッド層110への電子のキャリアオーバフローが抑
制され、高出力特性が向上し、本発明の目的が達成され
ることは勿論、結晶欠陥が生じないので、高信頼度が得
られる。
Therefore, the p-InGaP
Carrier overflow of electrons to the cladding layer 110 is suppressed, high output characteristics are improved, and the object of the present invention is achieved. Of course, crystal defects do not occur, and high reliability is obtained.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、 基板上に形成された
SCH-歪MQW層とp-InPクラッド層の間に、引っ
張り歪InGaP層を少なくとも一層以上挿入したの
で、SCH-歪MQWに注入されてくる電子キャリア
が、p-InPクラッド層にオーバフローすることを防
止するという役目を果たす。
According to the present invention, since at least one tensile strained InGaP layer is inserted between the SCH-strained MQW layer and the p-InP clad layer formed on the substrate, the SCH-strained MQW is injected into the SCH-strained MQW. It serves to prevent incoming electron carriers from overflowing into the p-InP cladding layer.

【0073】従って、本発明による層構造を半導体レー
ザに適用したときに、高温で光出力特性が低下する現象
や、大電流注入時に光出力特性が飽和してしまうといっ
た現象を防止できる効果を有する。
Accordingly, when the layer structure according to the present invention is applied to a semiconductor laser, there is an effect that a phenomenon that the light output characteristics are deteriorated at a high temperature and a phenomenon that the light output characteristics are saturated when a large current is injected can be prevented. .

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

【図1】本発明による半導体レーザの第1の実施形態を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】本発明の半導体レーザの第1の実施形態を示す
バンドダイアグラム図である。
FIG. 2 is a band diagram showing a first embodiment of the semiconductor laser of the present invention.

【図3】本発明による半導体レーザの第2の実施の形態
を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図4】本発明による半導体レーザの第2の実施の形態
を示すバンドダイアグラム図である。
FIG. 4 is a band diagram showing a second embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図5】本発明による半導体レーザの第3の実施形態を
示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図6】本発明による半導体レーザの第3の実施形態を
示すバンドダイアグラム図である。
FIG. 6 is a band diagram showing a third embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図7】従来の半導体レーザを示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser.

【図8】従来の半導体レーザを示すバンドダイアグラム
図である。
FIG. 8 is a band diagram showing a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n-InP基板 2 n-InGaAsP SCH層 3 引っ張り歪InGaAsP SCH層 4 歪MQW層 5 圧縮歪InAsPウェル層 6 引っ張り歪InGaAsPバリア層 7 引っ張り歪InGaAsP SCH層 8 InGaAsP SCH層 9 p-InGaPスペーサ層 10 p-InPクラッド層 11 InP層 12 p-InGaP/p-InP超格子クラッド層 101 n-GaAs基板 102 n-InGaPクラッド層 103 GaAs SCH層 105 圧縮歪InGaAsウェル層 106 GaAsバリア層 107 GaAs SCH層 109 引っ張り歪InGaP層 110 p-InGaPクラッド層 111 p-GaAs層 Reference Signs List 1 n-InP substrate 2 n-InGaAsP SCH layer 3 tensile strained InGaAsP SCH layer 4 strained MQW layer 5 compressive strained InAsP well layer 6 tensile strained InGaAsP barrier layer 7 tensile strained InGaAsP SCH layer 8 InGaAsP SCH layer 9 InGaAsP SCH layer p-InP cladding layer 11 InP layer 12 p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer 101 n-GaAs substrate 102 n-InGaP cladding layer 103 GaAs SCH layer 105 compression-strained InGaAs well layer 106 GaAs barrier layer 107 GaAs SCH layer 109 Tensile strain InGaP layer 110 p-InGaP cladding layer 111 p-GaAs layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 InP基板またはGaAs基板上に多重
量子井戸構造を有する半導体レーザであって、 多重量子井戸構造の活性層とp-InPクラッド層との
間に、引っ張り歪InGaP層を少なくとも一層以上有
することを特徴とする半導体レーザ。
1. A semiconductor laser having a multiple quantum well structure on an InP substrate or a GaAs substrate, wherein at least one tensile strained InGaP layer is provided between an active layer having a multiple quantum well structure and a p-InP cladding layer. A semiconductor laser comprising:
【請求項2】 引っ張り歪InGaP層の膜厚は、臨界
膜厚以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導
体レーザ。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the thickness of the tensile-strained InGaP layer is equal to or less than a critical thickness.
【請求項3】 n-InP基板上に、n-InGaAsP
SCH層、引っ張り歪InGaAsP SCH層、歪
MQW層、引っ張り歪InGaAsP SCH層、In
GaAsP SCH層の積層からなるSCH-歪MQW
層構成を有する半導体レーザであって、 SCH-歪MQWの層構成と、最上層となるp-InPク
ラッド層との間に、p-InGaPスペーサ層を有する
ことを特徴とする半導体レーザ。
3. An n-InGaAsP substrate on an n-InP substrate.
SCH layer, tensile strained InGaAsP SCH layer, strained MQW layer, tensile strained InGaAsP SCH layer, In
SCH-strain MQW composed of a stack of GaAsP SCH layers
A semiconductor laser having a layer structure, comprising a p-InGaP spacer layer between a SCH-strained MQW layer structure and a p-InP clad layer as an uppermost layer.
【請求項4】 p-InGaPスペーサ層は、n-InP
基板側から、SCH-歪MQWの層構成に注入されてく
る電子キャリアがp-InPクラッド層にオーバフロー
するのを防止する層であることを特徴とする請求項3に
記載の半導体レーザ。
4. The p-InGaP spacer layer comprises n-InP
4. The semiconductor laser according to claim 3, wherein the semiconductor laser is a layer for preventing electron carriers injected into the SCH-strained MQW layer configuration from the substrate side from overflowing into the p-InP cladding layer.
【請求項5】 p-InGaPスペーサ層の層厚は、3
nm以上、100nm以下であることを特徴とする請求
項3に記載の半導体レーザ。
5. The layer thickness of the p-InGaP spacer layer is 3
4. The semiconductor laser according to claim 3, wherein the thickness is not less than 100 nm and not more than 100 nm.
【請求項6】 p-InGaPスペーサ層の歪量は、−
0.2%から−1.5%の間のいずれかの値であること
を特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ。
6. The strain amount of the p-InGaP spacer layer is −
4. The semiconductor laser according to claim 3, wherein the value is any value between 0.2% and -1.5%.
【請求項7】 n-InP基板上に、n-InGaAsP
SCH層、引っ張り歪InGaAsP SCH層、歪
MQW層、引っ張り歪InGaAsP SCH層、In
GaAsP SCH層の積層からなるSCH-歪MQW
層構成を有する半導体レーザであって、 InGaAsP SCH層の上に、InP層が積層さ
れ、その上に順次p-InGaP/p-InP超格子クラ
ッド層、p-InPクラッド層が積層され、 p-InGaP/p-InP超格子クラッド層は、電子障
壁を形成し、複数の層のp-InGaP層と、複数の層
のp-InPとから構成されていることを特徴とする半
導体レーザ。
7. An n-InGaAsP on an n-InP substrate.
SCH layer, tensile strained InGaAsP SCH layer, strained MQW layer, tensile strained InGaAsP SCH layer, In
SCH-strain MQW composed of a stack of GaAsP SCH layers
A semiconductor laser having a layer configuration, wherein an InP layer is laminated on an InGaAsP SCH layer, and a p-InGaP / p-InP superlattice cladding layer and a p-InP cladding layer are sequentially laminated thereon, A semiconductor laser, wherein the InGaP / p-InP superlattice cladding layer forms an electron barrier and comprises a plurality of p-InGaP layers and a plurality of p-InP layers.
【請求項8】 p-InGaP/p-InP超格子クラッ
ド層の層数は、2以上30以下であることを特徴とする
請求項7に記載の半導体レーザ。
8. The semiconductor laser according to claim 7, wherein the number of p-InGaP / p-InP superlattice cladding layers is 2 or more and 30 or less.
【請求項9】 n-GaAs基板上に、n-InGaPク
ラッド、n-InGaAsP SCH層、GaAs S
CH層、歪MQW層、GaAs SCH層、InGaA
sP SCH層、引っ張り歪InGaP層、p-InG
aPクラッド層、p-GaAs層を有する半導体レーザ
であって、 引っ張り歪InGaP層は、In0.4Ga0.6P程度のG
aAsに対し引っ張り歪がかかる組成としたことを特徴
とする半導体レーザ。
9. An n-InGaP cladding, an n-InGaAsP SCH layer, and a GaAs S layer on an n-GaAs substrate.
CH layer, strained MQW layer, GaAs SCH layer, InGaAs
sP SCH layer, tensile strained InGaP layer, p-InG
A semiconductor laser having an aP cladding layer and a p-GaAs layer, wherein the tensile strained InGaP layer has a G of about In 0.4 Ga 0.6 P.
A semiconductor laser having a composition in which tensile strain is applied to aAs.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011187826A (en) * 2010-03-10 2011-09-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser
JP2014229742A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 株式会社デンソー Semiconductor laser
JP2014229743A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 株式会社デンソー Semiconductor laser

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