JP2000277860A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流ブロック層の熱安定性を改善しつつ電流
ブロック層にクラックが入りにくい半導体レーザ素子を
提供することである。 【解決手段】 ＡｌまたはＢを含むｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ａとＩｎを含むｎ−第２電流ブロック層１２ｂ
を交互に積層する。ｎ−第２電流ブロック層１２ｂのバ
ンドギャップをｎ−第１電流ブロック層１２ａよりも小
さく設定する。
ブロック層にクラックが入りにくい半導体レーザ素子を
提供することである。 【解決手段】 ＡｌまたはＢを含むｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ａとＩｎを含むｎ−第２電流ブロック層１２ｂ
を交互に積層する。ｎ−第２電流ブロック層１２ｂのバ
ンドギャップをｎ−第１電流ブロック層１２ａよりも小
さく設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体レーザ素子に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する半導
体レーザ素子として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化
が進んできている。光による情報の書き込み、あるいは
読み出しを行う光メモリの中でも、光ディスクへの書き
込みおよび光ディスクからの読み出しを行う光ディスク
システムの光源に半導体レーザ素子が多用されている。
特にＧａＮ系半導体レーザ素子は、次世代ディジタルビ
デオディスク等の高密度光ディスクシステム用光源とし
て期待が高まっている。
体レーザ素子として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化
が進んできている。光による情報の書き込み、あるいは
読み出しを行う光メモリの中でも、光ディスクへの書き
込みおよび光ディスクからの読み出しを行う光ディスク
システムの光源に半導体レーザ素子が多用されている。
特にＧａＮ系半導体レーザ素子は、次世代ディジタルビ
デオディスク等の高密度光ディスクシステム用光源とし
て期待が高まっている。
【０００３】図１２は従来のＧａＮ系半導体レーザ素子
の模式的断面図である。図１２において、サファイア基
板５１上に、アンドープのＧａＮ低温バッファ層５２、
アンドープのＧａＮ層５３、ｎ−ＧａＮ層５４、ｎ−ク
ラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５６、ｎ
−ＧａＮ光ガイド層５７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層５８が順に設けられている。
の模式的断面図である。図１２において、サファイア基
板５１上に、アンドープのＧａＮ低温バッファ層５２、
アンドープのＧａＮ層５３、ｎ−ＧａＮ層５４、ｎ−ク
ラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５６、ｎ
−ＧａＮ光ガイド層５７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層５８が順に設けられている。
【０００４】さらに、活性層５８上には、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎキャリアブロック層５９、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０
およびｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１が順に設けら
れている。ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１上には、
ストライプ状開口部を有するｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２が形成されている。ストライプ状開口部内のｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１上およびｎ−ＧａＮ電流ブ
ロック層６２上には、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６
４およびｐ−ＧａＮコンタクト層６５が順に設けられて
いる。
Ｎキャリアブロック層５９、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０
およびｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１が順に設けら
れている。ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１上には、
ストライプ状開口部を有するｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２が形成されている。ストライプ状開口部内のｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１上およびｎ−ＧａＮ電流ブ
ロック層６２上には、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６
４およびｐ−ＧａＮコンタクト層６５が順に設けられて
いる。
【０００５】ｐ−ＧａＮコンタクト層６５からｎ−Ｇａ
Ｎ層５４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層５４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層６５の上面にｐ電極６６が形成され、ｎ−ＧａＮ層
５４の露出した上面にｎ電極６７が形成されている。
Ｎ層５４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層５４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層６５の上面にｐ電極６６が形成され、ｎ−ＧａＮ層
５４の露出した上面にｎ電極６７が形成されている。
【０００６】図１２の半導体レーザ素子において、ｎ電
極６７から供給される電子（負のキャリア）は、ｎ−Ｇ
ａＮ層５４、ｎ−クラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮ
クラッド層５６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層５７を介して活
性層５８に注入される。また、ｐ電極６６から供給され
る正孔（正のキャリア）は、ｐ−ＧａＮコンタクト層６
５、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎ第１クラッド層６１、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０およ
びｐ−ＡｌＧａＮキャリアブロック層５９を介して活性
層５８に注入される。
極６７から供給される電子（負のキャリア）は、ｎ−Ｇ
ａＮ層５４、ｎ−クラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮ
クラッド層５６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層５７を介して活
性層５８に注入される。また、ｐ電極６６から供給され
る正孔（正のキャリア）は、ｐ−ＧａＮコンタクト層６
５、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎ第１クラッド層６１、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０およ
びｐ−ＡｌＧａＮキャリアブロック層５９を介して活性
層５８に注入される。
【０００７】電流の流れをストライプ状に制限して、動
作電流の低減と発光スポット位置の限定とを図るため、
ストライプ状開口部６３を有するｎ−ＧａＮ電流ブロッ
ク層６２が設けられている。ｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２は、活性層５８へ流れ込む領域をほぼストライプ状
開口部６３下の領域に制限している。
作電流の低減と発光スポット位置の限定とを図るため、
ストライプ状開口部６３を有するｎ−ＧａＮ電流ブロッ
ク層６２が設けられている。ｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２は、活性層５８へ流れ込む領域をほぼストライプ状
開口部６３下の領域に制限している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の半導体レーザ素子においては、ｎ−ＧａＮ
電流ブロック層６２は、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層
６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４に比べて
屈折率が大きいため、光閉じ込めの効果を有さない。
ような従来の半導体レーザ素子においては、ｎ−ＧａＮ
電流ブロック層６２は、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層
６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４に比べて
屈折率が大きいため、光閉じ込めの効果を有さない。
【０００９】半導体レーザ素子を実屈折導波型構造にし
て光閉じ込め効果を上げるためには、ｎ−電流ブロック
層を例えばｎ−ＡｌＧａＮで形成し、ｐ−ＡｌＧａＮ第
１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
６４よりもＡｌ組成比を大きくすることにより、ｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２
クラッド層６４に比べて屈折率を小さくする必要があ
る。これにより、ｎ−電流ブロック層の下部における活
性層５８の領域の実効屈折率がストライプ状開口部６３
内のｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４の下部における
活性層５８の領域の実効屈折率よりも小さくなる。その
結果、活性層５８の中央部に光が閉じ込められる。しか
しながら、その場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６
１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４もｎ−Ａｌ
ＧａＮで形成されているため、ＡｌＧａＮの膜厚が、ｐ
−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１とｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層とｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４を合わ
せたものとなる。このようなＡｌ組成の大きな膜は、膜
厚が厚くなり過ぎるとクラックが生じやすくなる。
て光閉じ込め効果を上げるためには、ｎ−電流ブロック
層を例えばｎ−ＡｌＧａＮで形成し、ｐ−ＡｌＧａＮ第
１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
６４よりもＡｌ組成比を大きくすることにより、ｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２
クラッド層６４に比べて屈折率を小さくする必要があ
る。これにより、ｎ−電流ブロック層の下部における活
性層５８の領域の実効屈折率がストライプ状開口部６３
内のｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４の下部における
活性層５８の領域の実効屈折率よりも小さくなる。その
結果、活性層５８の中央部に光が閉じ込められる。しか
しながら、その場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６
１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４もｎ−Ａｌ
ＧａＮで形成されているため、ＡｌＧａＮの膜厚が、ｐ
−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１とｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層とｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４を合わ
せたものとなる。このようなＡｌ組成の大きな膜は、膜
厚が厚くなり過ぎるとクラックが生じやすくなる。
【００１０】本発明の目的は、熱安定性に優れかつクラ
ックの発生が防止された電流ブロック層を有する半導体
レーザ素子を提供することである。
ックの発生が防止された電流ブロック層を有する半導体
レーザ素子を提供することである。
【００１１】また、本発明の他の目的は、熱安定性に優
れクラックの発生が防止されかつ光閉じ込め効果が向上
された電流ブロック層を備えた半導体レーザ素子を供給
することである。
れクラックの発生が防止されかつ光閉じ込め効果が向上
された電流ブロック層を備えた半導体レーザ素子を供給
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を含みかつホウ
素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む第１の窒化物系半導体層上に、ストライ
プ状開口部を有する電流ブロック層が形成され、ストラ
イプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上にホウ素、
アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成され、電流ブ
ロック層は、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも一
方を含む窒化物系半導体からなる第１の層と、インジウ
ムを含む窒化物系半導体からなりかつ第１の層よりも小
さなバンドギャップを有する第２の層との積層構造を含
むものである。
発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を含みかつホウ
素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む第１の窒化物系半導体層上に、ストライ
プ状開口部を有する電流ブロック層が形成され、ストラ
イプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上にホウ素、
アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成され、電流ブ
ロック層は、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも一
方を含む窒化物系半導体からなる第１の層と、インジウ
ムを含む窒化物系半導体からなりかつ第１の層よりも小
さなバンドギャップを有する第２の層との積層構造を含
むものである。
【００１３】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、電流ブロック層の第１の層がホウ素およびアルミニ
ウムの少なくとも一方を含む。それにより、実屈折率導
波型構造の場合、電流ブロック層とストライプ状開口部
内の第２の窒化物系半導体層との屈折率差を大きくする
ことができるとともに熱的に安定となる。また、損失導
波型構造の場合、熱的に安定となる。その一方で、電流
ブロック層の第２の層がインジウムを含むので、ホウ素
およびアルミニウムの少なくとも一方を含む第１の層の
歪みを第２の層で吸収できクラックの発生が抑制され
る。
は、電流ブロック層の第１の層がホウ素およびアルミニ
ウムの少なくとも一方を含む。それにより、実屈折率導
波型構造の場合、電流ブロック層とストライプ状開口部
内の第２の窒化物系半導体層との屈折率差を大きくする
ことができるとともに熱的に安定となる。また、損失導
波型構造の場合、熱的に安定となる。その一方で、電流
ブロック層の第２の層がインジウムを含むので、ホウ素
およびアルミニウムの少なくとも一方を含む第１の層の
歪みを第２の層で吸収できクラックの発生が抑制され
る。
【００１４】電流ブロック層の平均の屈折率は開口部内
の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さくてもよ
い。
の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さくてもよ
い。
【００１５】この場合には、ストライプ状開口部下の活
性層の領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活
性層の領域での実効的な屈折率より大きくなり、光がス
トライプ状開口部下の領域に集中する。それにより、実
屈折率導波型構造が実現される。
性層の領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活
性層の領域での実効的な屈折率より大きくなり、光がス
トライプ状開口部下の領域に集中する。それにより、実
屈折率導波型構造が実現される。
【００１６】さらに、電流ブロック層の平均の屈折率が
開口部内の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さ
い場合に、第１の層の厚みを第２の層の厚みよりも厚く
することが好ましい。それにより、電流ブロック層の平
均の屈折率を小さく設定することが容易になる。
開口部内の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さ
い場合に、第１の層の厚みを第２の層の厚みよりも厚く
することが好ましい。それにより、電流ブロック層の平
均の屈折率を小さく設定することが容易になる。
【００１７】電流ブロック層の平均のバンドギャップは
活性層のバンドギャップとほぼ等しいか活性層のバンド
ギャップよりも小さくてもよい。
活性層のバンドギャップとほぼ等しいか活性層のバンド
ギャップよりも小さくてもよい。
【００１８】この場合には、電流ブロック層下の活性層
の領域で発生した光が電流ブロック層により吸収される
ため、光がストライプ状開口部下の領域に集中する。そ
れにより、損失導波型構造が実現される。
の領域で発生した光が電流ブロック層により吸収される
ため、光がストライプ状開口部下の領域に集中する。そ
れにより、損失導波型構造が実現される。
【００１９】電流ブロック層は、２以上の第１の層と１
以上の第２の層とが交互に積層されてなる構成であるこ
とが好ましい。
以上の第２の層とが交互に積層されてなる構成であるこ
とが好ましい。
【００２０】この場合には、第１の層の間に第２の層が
挟まれるので、第２の層がその両側で発生する第１の層
の歪みを効果的に吸収することができる。
挟まれるので、第２の層がその両側で発生する第１の層
の歪みを効果的に吸収することができる。
【００２１】第１の窒化物系半導体層は、第１導電型の
クラッド層、活性層および第２導電型の第１のクラッド
層を含み、第２の窒化物系半導体層は、第２導電型の第
２のクラッド層をこの順に含んでもよい。
クラッド層、活性層および第２導電型の第１のクラッド
層を含み、第２の窒化物系半導体層は、第２導電型の第
２のクラッド層をこの順に含んでもよい。
【００２２】電流ブロック層の平均の屈折率が第２導電
型の第１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率
より小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の
領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の
領域での実効的な屈折率よりも大きくなり、実屈折率導
波型構造の半導体レーザ素子が実現される。
型の第１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率
より小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の
領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の
領域での実効的な屈折率よりも大きくなり、実屈折率導
波型構造の半導体レーザ素子が実現される。
【００２３】一方、電流ブロック層が活性層よりも小さ
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光を電流ブロック層により吸
収する損失導波型構造の半導体レーザ素子が実現され
る。
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光を電流ブロック層により吸
収する損失導波型構造の半導体レーザ素子が実現され
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】（１）第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の模式的断面図である。また、図２は図１の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。
ーザ素子の模式的断面図である。また、図２は図１の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。
【００２５】図１に示すように、サファイア基板１上
に、厚さ２００ÅのアンドープのＢＡｌＧａＮからなる
低温バッファ層２、厚さ４．５μｍのアンドープのＢＧ
ａＮ層３、厚さ４．５μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および
厚さ０．２５μｍのｎ−クラック防止層５が順に形成さ
れている。ｎ−クラック防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡ
ｌＧａＮおよび厚さ６０ÅのＧａＮが２１対交互に積層
されてなる。
に、厚さ２００ÅのアンドープのＢＡｌＧａＮからなる
低温バッファ層２、厚さ４．５μｍのアンドープのＢＧ
ａＮ層３、厚さ４．５μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および
厚さ０．２５μｍのｎ−クラック防止層５が順に形成さ
れている。ｎ−クラック防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡ
ｌＧａＮおよび厚さ６０ÅのＧａＮが２１対交互に積層
されてなる。
【００２６】ｎ−クラック防止層５上には、厚さ０．８
μｍのＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６および厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順
に形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧ
ａＮからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、厚さ５０Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ
２０Åの３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造を有する。
μｍのＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６および厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順
に形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧ
ａＮからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、厚さ５０Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ
２０Åの３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造を有する。
【００２７】ｎ−ＭＱＷ活性層８上には、厚さ２００Å
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．２μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１が順に形成されている。ｐ−第１クラッド層１
１の上には、ストライプ状開口部１３を有する厚さ約
０．５μｍのｎ−電流ブロック層１２が形成されてい
る。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１クラッド層１
１上とｎ−電流ブロック層１２上とに厚さ０．７μｍの
ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第２クラッド層１４が形成さ
れている。ｐ−第２クラッド層１２の上に、厚さ０．０
５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コンタクト層１５が形成
されている。ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネル
ギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ
０．１μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、
ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第
２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなる。
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．２μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１が順に形成されている。ｐ−第１クラッド層１
１の上には、ストライプ状開口部１３を有する厚さ約
０．５μｍのｎ−電流ブロック層１２が形成されてい
る。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１クラッド層１
１上とｎ−電流ブロック層１２上とに厚さ０．７μｍの
ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第２クラッド層１４が形成さ
れている。ｐ−第２クラッド層１２の上に、厚さ０．０
５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コンタクト層１５が形成
されている。ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネル
ギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ
０．１μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、
ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第
２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなる。
【００２８】ｐ−コンタクト層１５からｎ−ＢＧａＮ層
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１５上に
ｐ電極１６が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１７が形成されている。
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１５上に
ｐ電極１６が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１７が形成されている。
【００２９】図１の半導体レーザ素子は、例えばＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２，１４，
１５の組成、膜厚および成長温度を示す。
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２，１４，
１５の組成、膜厚および成長温度を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】ｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられ、
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｎ−キ
ャリアブロック層８、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１ク
ラッド層１１、ｎ−第１電流ブロック層１２ａおよびｐ
−コンタクト層１５の成長温度は１０８０℃である。ま
た、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９お
よびｎ−第２電流ブロック層１２ｂの成長温度は８００
℃である。
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｎ−キ
ャリアブロック層８、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１ク
ラッド層１１、ｎ−第１電流ブロック層１２ａおよびｐ
−コンタクト層１５の成長温度は１０８０℃である。ま
た、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９お
よびｎ−第２電流ブロック層１２ｂの成長温度は８００
℃である。
【００３２】低温バッファ層２の成長時には、原料ガス
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５、ｎ−クラ
ッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１２ａの成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５、ｎ−クラ
ッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１２ａの成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。
【００３３】ｎ−ＭＱＷ活性層８およびｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ
−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の
成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 お
よびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−
光ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ
−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の
成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 お
よびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−
光ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
【００３４】ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率は、ｎ−クラ
ッド層６およびｐ−クラッド層１２の屈折率よりも高
く、ｎ−光ガイド層７およびｐ−光ガイド層１０の屈折
率は、ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率よりも低くかつｎ−
クラッド層６、ｐ−第１クラッド層１１、ｐ−第２クラ
ッド層１４の屈折率よりも高い。
ッド層６およびｐ−クラッド層１２の屈折率よりも高
く、ｎ−光ガイド層７およびｐ−光ガイド層１０の屈折
率は、ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率よりも低くかつｎ−
クラッド層６、ｐ−第１クラッド層１１、ｐ−第２クラ
ッド層１４の屈折率よりも高い。
【００３５】また、図２から分かるように、ｐ−第１ク
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギ
ャップよりも、ｎ−第１電流ブロック層１２ａのバンド
ギャップは大きい。ところが、ｎ−第２電流ブロック層
１２ｂのバンドギャップは、ｎ−第１電流ブロック層１
２ａよりも小さく、さらにはｐ−第１クラッド層１１お
よびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよりも小
さいが、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層（伝導帯下端のエ
ネルギー準位Ｅ１）のバンドギャップよりは大きい。そ
して、ｎ−第１電流ブロック層１２ａとｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２
にはｐ−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層
１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定され
ている。
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギ
ャップよりも、ｎ−第１電流ブロック層１２ａのバンド
ギャップは大きい。ところが、ｎ−第２電流ブロック層
１２ｂのバンドギャップは、ｎ−第１電流ブロック層１
２ａよりも小さく、さらにはｐ−第１クラッド層１１お
よびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよりも小
さいが、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層（伝導帯下端のエ
ネルギー準位Ｅ１）のバンドギャップよりは大きい。そ
して、ｎ−第１電流ブロック層１２ａとｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２
にはｐ−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層
１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定され
ている。
【００３６】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＧａＮにＢおよびＡｌの少なくとも一方が添加されてな
る層がｎ−第１電流ブロック層１２ａを含めてｐ−第１
クラッド層１１からｐ−第２クラッド層１４まであり、
その厚さがほぼ０．９μｍと厚くなっている。しかし、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ａよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電
流ブロック層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック
層１２ａで発生する歪みを効果的に吸収するため、クラ
ックが入りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｂがインジウムを含んでいるため、クラック
を防止する効果が大きくなっている。
ＧａＮにＢおよびＡｌの少なくとも一方が添加されてな
る層がｎ−第１電流ブロック層１２ａを含めてｐ−第１
クラッド層１１からｐ−第２クラッド層１４まであり、
その厚さがほぼ０．９μｍと厚くなっている。しかし、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ａよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電
流ブロック層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック
層１２ａで発生する歪みを効果的に吸収するため、クラ
ックが入りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｂがインジウムを含んでいるため、クラック
を防止する効果が大きくなっている。
【００３７】５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと４
つのｎ−第２電流ブロック層１２ｂからなるｎ−電流ブ
ロック層１２の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２が
ｎ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝
導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されているた
め、ｎ−電流ブロック層１２の平均の屈折率がｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折率
より小さくなっている。それにより、ストライプ状開口
部１３下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率が
ｎ−電流ブロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での
実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ状開
口部１３下の領域に集中する効果を大きくできる。それ
により、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素子が実現
される。
つのｎ−第２電流ブロック層１２ｂからなるｎ−電流ブ
ロック層１２の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２が
ｎ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝
導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されているた
め、ｎ−電流ブロック層１２の平均の屈折率がｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折率
より小さくなっている。それにより、ストライプ状開口
部１３下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率が
ｎ−電流ブロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での
実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ状開
口部１３下の領域に集中する効果を大きくできる。それ
により、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素子が実現
される。
【００３８】また、伝導帯下端のエネルギー準位の低い
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂの４層分の膜厚の合計は
０．０８μｍである。一方、伝導帯下端のエネルギー準
位の高いｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚は０．１
μｍであり、５層を合計すると０．５μｍである。この
ようにｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚をｎ−第２
電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くすることによ
り、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラ
ッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く制
御することが容易になる。
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂの４層分の膜厚の合計は
０．０８μｍである。一方、伝導帯下端のエネルギー準
位の高いｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚は０．１
μｍであり、５層を合計すると０．５μｍである。この
ようにｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚をｎ−第２
電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くすることによ
り、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラ
ッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く制
御することが容易になる。
【００３９】（２）第２の実施例 図３は本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図３の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２では９層であるのに対し、ｎ−電流ブ
ロック層１２Ａでは３層になっている点である。ｎ−電
流ブロック層１２Ａを除く図３の半導体レーザ素子の他
の部分の構成および製造方法は、図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図３の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２では９層であるのに対し、ｎ−電流ブ
ロック層１２Ａでは３層になっている点である。ｎ−電
流ブロック層１２Ａを除く図３の半導体レーザ素子の他
の部分の構成および製造方法は、図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００４０】ｐ−ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ａは、
図３のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｃと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｄとが交互に積層
されてなる。
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ａは、
図３のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｃと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｄとが交互に積層
されてなる。
【００４１】図２のｎ−第１電流ブロック層１２ａと図
３のｎ−第１電流ブロック層１２ｃおよび、図２のｎ−
第２電流ブロック層１２ｂと図３のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｄとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。
３のｎ−第１電流ブロック層１２ｃおよび、図２のｎ−
第２電流ブロック層１２ｂと図３のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｄとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。
【００４２】また、ｎ−電流ブロック層１２Ａを除く図
３の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長条
件は、図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，
１５の組成、膜厚および成長条件と同様である。ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃの伝導帯下端のエネルギー準位
とｎ−第１電流ブロック層１２ａの伝導帯下端のエネル
ギー準位とは同じであり、ｎ−第２電流ブロック層１２
ｄの伝導帯下端のエネルギー準位とｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂの伝導帯下端のエネルギー準位は同じであ
る。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ａの伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ３はｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く設定されている。
３の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長条
件は、図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，
１５の組成、膜厚および成長条件と同様である。ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃの伝導帯下端のエネルギー準位
とｎ−第１電流ブロック層１２ａの伝導帯下端のエネル
ギー準位とは同じであり、ｎ−第２電流ブロック層１２
ｄの伝導帯下端のエネルギー準位とｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂの伝導帯下端のエネルギー準位は同じであ
る。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ａの伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ３はｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く設定されている。
【００４３】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第１の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ａによる光閉じ込
め効果を向上させることができ、同時にｐ−電流クラッ
ド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ａとｐ−第２クラッ
ド層１４にクラックが入りにくくなる。そして、ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃがホウ素およびアルミニウムを
含むことにより熱安定性が向上している。
レーザ素子においては、第１の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ａによる光閉じ込
め効果を向上させることができ、同時にｐ−電流クラッ
ド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ａとｐ−第２クラッ
ド層１４にクラックが入りにくくなる。そして、ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃがホウ素およびアルミニウムを
含むことにより熱安定性が向上している。
【００４４】（３）第３の実施例 図４は本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図４の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｂがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図４の半導体レーザ素子の他の部分の構成およ
び製造方法は、図１に示す半導体レーザ素子の構成およ
び製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図４の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｂがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図４の半導体レーザ素子の他の部分の構成およ
び製造方法は、図１に示す半導体レーザ素子の構成およ
び製造方法と同様である。
【００４５】ｐ−ＢＡｌＧａＮ第１クラッド層１１上に
形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｂは、図４のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−ＢＡｌＧａＮ第１電流ブロック層１２ｅと厚さ０．０
１μｍの４つのｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１
２ｆとが交互に積層されてなる。
形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｂは、図４のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−ＢＡｌＧａＮ第１電流ブロック層１２ｅと厚さ０．０
１μｍの４つのｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１
２ｆとが交互に積層されてなる。
【００４６】表２に図４の半導体レーザ素子に関わる一
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｂ以外の層の組成、膜厚および成長温度
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温度と同様
である。
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｂ以外の層の組成、膜厚および成長温度
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温度と同様
である。
【００４７】
【表２】
【００４８】図４から分かるように、ｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅのバンドギャップは、ｐ−第１クラッド層
１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよ
りも大きい。一方、ｎ−第２電流ブロック層１２ｆのバ
ンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンド
ギャップより小さい。そして、ｎ−第１電流ブロック層
１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１２ｆとの伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ４は、ｐ−第１クラッド層１１
およびｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギ
ー準位よりも高く設定されている。
ック層１２ｅのバンドギャップは、ｐ−第１クラッド層
１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよ
りも大きい。一方、ｎ−第２電流ブロック層１２ｆのバ
ンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンド
ギャップより小さい。そして、ｎ−第１電流ブロック層
１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１２ｆとの伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ４は、ｐ−第１クラッド層１１
およびｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギ
ー準位よりも高く設定されている。
【００４９】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ｅよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｆがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅの間に挟み込まれているのでクラックを防
止する効果が大きくなっている。特に、第１の実施例と
比べると、ｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１２ｆ
のインジウムの組成比がｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロ
ック層１２ｂのインジウムの組成比よりも大きいので、
クラックはさらに入りにくくなっている。
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ｅよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｆがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅの間に挟み込まれているのでクラックを防
止する効果が大きくなっている。特に、第１の実施例と
比べると、ｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１２ｆ
のインジウムの組成比がｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロ
ック層１２ｂのインジウムの組成比よりも大きいので、
クラックはさらに入りにくくなっている。
【００５０】一方、ｎ−電流ブロック層１２Ｂの熱安定
性は、ｎ−第１電流ブロック層１２ｅがアルミニウムお
よびホウ素を含んでいるため向上している。また、ｎ−
第１電流ブロック層１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１
２ｆの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ４がｐ−第１
クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端
のエネルギー準位よりも高くなっていることにより、ｎ
−電流ブロック層１２Ｂの平均の屈折率がｐ−第１クラ
ッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４よりも小さく
なってｎ−電流ブロック層１２Ｂのストライプ状開口部
１３下のＭＱＷ活性層８の領域に光が集中し、光閉じ込
めの効果が向上している。ただし、第１の実施例と比べ
ると、ｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流層１２ｆ
のバンドギャップがｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｂのバンドギャップよりも小さいの
で、第１の実施例の半導体レーザ素子の方がｎ−電流ブ
ロック層の伝導帯下端の平均エネルギー準位の制御が容
易である。
性は、ｎ−第１電流ブロック層１２ｅがアルミニウムお
よびホウ素を含んでいるため向上している。また、ｎ−
第１電流ブロック層１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１
２ｆの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ４がｐ−第１
クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端
のエネルギー準位よりも高くなっていることにより、ｎ
−電流ブロック層１２Ｂの平均の屈折率がｐ−第１クラ
ッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４よりも小さく
なってｎ−電流ブロック層１２Ｂのストライプ状開口部
１３下のＭＱＷ活性層８の領域に光が集中し、光閉じ込
めの効果が向上している。ただし、第１の実施例と比べ
ると、ｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流層１２ｆ
のバンドギャップがｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｂのバンドギャップよりも小さいの
で、第１の実施例の半導体レーザ素子の方がｎ−電流ブ
ロック層の伝導帯下端の平均エネルギー準位の制御が容
易である。
【００５１】（４）第４の実施例 図５は本発明の第４の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
【００５２】図５の半導体レーザ素子が図４の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｂでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｃでは３層になっている点である。図５
の半導体レーザ素子の他の部分の構成および製造方法
は、図３の半導体レーザ素子の構成および製造方法、す
なわち図１に示す半導体レーザ素子の構成および製造方
法と同様である。
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｂでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｃでは３層になっている点である。図５
の半導体レーザ素子の他の部分の構成および製造方法
は、図３の半導体レーザ素子の構成および製造方法、す
なわち図１に示す半導体レーザ素子の構成および製造方
法と同様である。
【００５３】ｐ−ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｃは、
図５のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｈとが交互に積層
されてなる。図４のｎ−第１電流ブロック層１２ｅと図
５のｎ−第１電流ブロック層１２ｇおよび、図４のｎ−
第２電流ブロック層１２ｆと図５のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｈとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。また、ｎ−電流ブロック層１２
Ｃを除く図５の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚お
よび成長条件は図４の半導体レーザ素子の各層、すなわ
ち図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，１５
の組成、膜厚および成長条件と同じである。
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｃは、
図５のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｈとが交互に積層
されてなる。図４のｎ−第１電流ブロック層１２ｅと図
５のｎ−第１電流ブロック層１２ｇおよび、図４のｎ−
第２電流ブロック層１２ｆと図５のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｈとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。また、ｎ−電流ブロック層１２
Ｃを除く図５の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚お
よび成長条件は図４の半導体レーザ素子の各層、すなわ
ち図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，１５
の組成、膜厚および成長条件と同じである。
【００５４】ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇのバンドギャップはＢＡｌＧａＮからなるｎ
−第１電流ブロック層１２ｅと同等であり、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｈのバンドギャ
ップはＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１
２ｆと同等である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｃ
の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ５はｐ−第１クラ
ッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエ
ネルギー準位よりも高く設定されている。
ク層１２ｇのバンドギャップはＢＡｌＧａＮからなるｎ
−第１電流ブロック層１２ｅと同等であり、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｈのバンドギャ
ップはＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１
２ｆと同等である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｃ
の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ５はｐ−第１クラ
ッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエ
ネルギー準位よりも高く設定されている。
【００５５】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第３の実施例の半導体素子と同
様に、ｎ−電流ブロック層１２Ｃによる光閉じ込め効果
および熱安定性を向上させることができ、同時にｐ−第
１クラッド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ｃとｐ−第
２クラッド層１４にクラックが入りにくくなる。
レーザ素子においては、第３の実施例の半導体素子と同
様に、ｎ−電流ブロック層１２Ｃによる光閉じ込め効果
および熱安定性を向上させることができ、同時にｐ−第
１クラッド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ｃとｐ−第
２クラッド層１４にクラックが入りにくくなる。
【００５６】（５）第５の実施例 図６は本発明の第５の実施例におけるＧａＮ系半導体体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【００５７】図６の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｄがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図６の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層
１２Ｄ以外の部分の構成および製造方法は、図１に示す
半導体レーザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｄがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図６の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層
１２Ｄ以外の部分の構成および製造方法は、図１に示す
半導体レーザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００５８】ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッド層
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｄは、図６
のエネルギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの
５つのＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック
層１２ｉと厚さ０．０１μｍの４つのＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｋとが交互に積層され
てなる。
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｄは、図６
のエネルギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの
５つのＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック
層１２ｉと厚さ０．０１μｍの４つのＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｋとが交互に積層され
てなる。
【００５９】表３に図６の半導体レーザ素子に関わる一
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｄ以外の層の組成、膜厚および成長条件
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長条件と同様
である。
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｄ以外の層の組成、膜厚および成長条件
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長条件と同様
である。
【００６０】
【表３】
【００６１】図６に示すように、ＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップは、Ｍ
ＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
い。ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層
１２ｉのバンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子障壁
層のバンドギャップとほぼ同じかそれよりも小さい。そ
のため、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均
エネルギー準位がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エ
ネルギー準位Ｅ６とほぼ同じかそれ以下に設定される。
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップは、Ｍ
ＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
い。ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層
１２ｉのバンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子障壁
層のバンドギャップとほぼ同じかそれよりも小さい。そ
のため、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均
エネルギー準位がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エ
ネルギー準位Ｅ６とほぼ同じかそれ以下に設定される。
【００６２】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＧａＮにＡｌまたはＢの少なくとも一方が添加されてな
る層の厚さが０．９μｍと厚くなっているが、ＢＡｌＩ
ｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉよりも
バンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｋがＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｉの間に挟み込まれているの
で、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの熱安定性を向上させつ
つクラックを防止することができる。
ＧａＮにＡｌまたはＢの少なくとも一方が添加されてな
る層の厚さが０．９μｍと厚くなっているが、ＢＡｌＩ
ｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉよりも
バンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｋがＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｉの間に挟み込まれているの
で、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの熱安定性を向上させつ
つクラックを防止することができる。
【００６３】この場合、５つのｎ−第１電流ブロック層
１２ｉと４つのｎ−第２電流ブロック層１２ｋからなる
ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均エネルギ
ー準位がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エネルギー
準位Ｅ６よりも低く設定されているため、ｎ−電流ブロ
ック層１２Ｄ下の活性層８の領域で発生した光がｎ−電
流ブロック層１２Ｄにより吸収され、光がｎ−電流ブロ
ック層１２Ｄのストライプ状開口部１３下の活性層８の
領域に集中する。それにより、損失導波型構造の半導体
レーザ素子が得られる。
１２ｉと４つのｎ−第２電流ブロック層１２ｋからなる
ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均エネルギ
ー準位がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エネルギー
準位Ｅ６よりも低く設定されているため、ｎ−電流ブロ
ック層１２Ｄ下の活性層８の領域で発生した光がｎ−電
流ブロック層１２Ｄにより吸収され、光がｎ−電流ブロ
ック層１２Ｄのストライプ状開口部１３下の活性層８の
領域に集中する。それにより、損失導波型構造の半導体
レーザ素子が得られる。
【００６４】また、ｎ−第２電流ブロック層１２ｋにＭ
ＱＷ活性層８の量子井戸層よりもバンドギャップが小さ
いものを用いることによりｎ−電流ブロック層１２Ｄの
伝導帯下端の平均エネルギー準位を活性層８の伝導帯下
端の平均エネルギー準位Ｅ６よりも小さく制御すること
が容易になる。
ＱＷ活性層８の量子井戸層よりもバンドギャップが小さ
いものを用いることによりｎ−電流ブロック層１２Ｄの
伝導帯下端の平均エネルギー準位を活性層８の伝導帯下
端の平均エネルギー準位Ｅ６よりも小さく制御すること
が容易になる。
【００６５】（６）第６の実施例 図７は本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。図７の半導体レーザ素子が図６の半導
体レーザ素子と異なるのは、積層される層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｄでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｅでは３層になっている点である。図７
の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２Ｅ以外の
部分の構成および製造方法は、図６の半導体レーザ素子
の構成および製造方法、すなわち図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。図７の半導体レーザ素子が図６の半導
体レーザ素子と異なるのは、積層される層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｄでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｅでは３層になっている点である。図７
の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２Ｅ以外の
部分の構成および製造方法は、図６の半導体レーザ素子
の構成および製造方法、すなわち図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００６６】ｐ−ＢＡｌＧａＮ第１電流ブロック層１１
上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｅは、図７に示
すように、厚さ０．２５μｍの２つのＢＡｌＩｎＧａＮ
からなるｎ−第１電流ブロック層１２ｍと、厚さ０．０
５μｍの１つのＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎとが交互に積層されてなる。図７のｎ−第
１電流ブロック層１２ｍと図６のｎ−第１電流ブロック
層１２ｉおよび、図７のｎ−第２電流ブロック層１２ｎ
と図６のｎ−第２電流ブロック層１２ｋとはそれぞれ膜
厚が異なるだけで組成および成長温度は同じである。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２Ｅを除く図７の半導体レー
ザ素子の各層の組成、膜厚および成長温度は図６の半導
体レーザ素子の各層、すなわち図１の半導体レーザ素子
の各層２〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温
度と同じである。
上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｅは、図７に示
すように、厚さ０．２５μｍの２つのＢＡｌＩｎＧａＮ
からなるｎ−第１電流ブロック層１２ｍと、厚さ０．０
５μｍの１つのＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎとが交互に積層されてなる。図７のｎ−第
１電流ブロック層１２ｍと図６のｎ−第１電流ブロック
層１２ｉおよび、図７のｎ−第２電流ブロック層１２ｎ
と図６のｎ−第２電流ブロック層１２ｋとはそれぞれ膜
厚が異なるだけで組成および成長温度は同じである。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２Ｅを除く図７の半導体レー
ザ素子の各層の組成、膜厚および成長温度は図６の半導
体レーザ素子の各層、すなわち図１の半導体レーザ素子
の各層２〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温
度と同じである。
【００６７】ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブ
ロック層１２ｍのバンドギャップはＢＡｌＩｎＧａＮか
らなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉのバンドギャップ
と同等であり、ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎのバンドギャップはＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップと同等
である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｅの伝導帯下
端の平均エネルギー準位はＭＱＷ活性層８の伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ７とほぼ同じかそれよりも低く
設定されている。
ロック層１２ｍのバンドギャップはＢＡｌＩｎＧａＮか
らなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉのバンドギャップ
と同等であり、ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎのバンドギャップはＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップと同等
である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｅの伝導帯下
端の平均エネルギー準位はＭＱＷ活性層８の伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ７とほぼ同じかそれよりも低く
設定されている。
【００６８】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第５の半導体レーザ素子と同様
に、アルミニウムとホウ素のうちの少なくとも一方の組
成比を大きくしてｎ−電流ブロック層１２Ｅの熱安定性
を向上させることができる。それと同時に、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｎが挟み込まれ
ているためｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック
層１２Ｅとｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りに
くくなっている。
レーザ素子においては、第５の半導体レーザ素子と同様
に、アルミニウムとホウ素のうちの少なくとも一方の組
成比を大きくしてｎ−電流ブロック層１２Ｅの熱安定性
を向上させることができる。それと同時に、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｎが挟み込まれ
ているためｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック
層１２Ｅとｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りに
くくなっている。
【００６９】（７）第７の実施例 図８は本発明の第７の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の模式的断面図である。
ーザ素子の模式的断面図である。
【００７０】図８に示すように、ＧａＮ基板等の導電性
基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−
クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層
７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９、
ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１クラッド層１１が順に形
成されている。ｐ−第１クラッド層１１の上に、ストラ
イプ状開口部１３を有するｎ−電流ブロック層１２が形
成されている。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１ク
ラッド層１１上およびｎ−電流ブロック層１２上にｐ−
第２クラッド層１４が形成されている。ｐ−第２クラッ
ド層１４上にｐ−コンタクト層１５が形成されている。
ｐ−コンタクト層１５上にｐ電極１６が形成され、導電
性基板１８の裏面にｎ電極１７が形成されている。図８
の半導体レーザ素子では、図１の半導体レーザ素子のＢ
ＧａＮ層３は設けられていない。また、図８の半導体レ
ーザ素子においても図１の半導体レーザ素子と同様に、
ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバンド図
に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの
５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、ＢＩｎＧａＮ
からなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂとが交互に積層されてなる。
基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−
クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層
７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９、
ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１クラッド層１１が順に形
成されている。ｐ−第１クラッド層１１の上に、ストラ
イプ状開口部１３を有するｎ−電流ブロック層１２が形
成されている。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１ク
ラッド層１１上およびｎ−電流ブロック層１２上にｐ−
第２クラッド層１４が形成されている。ｐ−第２クラッ
ド層１４上にｐ−コンタクト層１５が形成されている。
ｐ−コンタクト層１５上にｐ電極１６が形成され、導電
性基板１８の裏面にｎ電極１７が形成されている。図８
の半導体レーザ素子では、図１の半導体レーザ素子のＢ
ＧａＮ層３は設けられていない。また、図８の半導体レ
ーザ素子においても図１の半導体レーザ素子と同様に、
ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバンド図
に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの
５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、ＢＩｎＧａＮ
からなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂとが交互に積層されてなる。
【００７１】図８の半導体レーザ素子の各層２，４〜１
２，１４，１５の組成、膜厚および成長条件は、図１の
半導体レーザ素子の各層２，４〜１２，１４，１５の組
成、膜厚および成長条件と同様である。
２，１４，１５の組成、膜厚および成長条件は、図１の
半導体レーザ素子の各層２，４〜１２，１４，１５の組
成、膜厚および成長条件と同様である。
【００７２】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ａよ
りもバンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−
第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロック層１
２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層１２ａ
で発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入
りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層１
２ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止す
る効果が大きくなっている。
ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ａよ
りもバンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−
第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロック層１
２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層１２ａ
で発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入
りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層１
２ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止す
る効果が大きくなっている。
【００７３】ｎ−電流ブロック層１２の屈折率がｐ−第
１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折
率より小さくなっており、ストライプ状開口部１３下の
ＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率がｎ−電流ブ
ロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈
折率よりも小さくなり、光がストライプ状開口部１３下
の領域に集中する効果を大きくできる。
１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折
率より小さくなっており、ストライプ状開口部１３下の
ＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率がｎ−電流ブ
ロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈
折率よりも小さくなり、光がストライプ状開口部１３下
の領域に集中する効果を大きくできる。
【００７４】また、ｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜
厚をｎ−第２電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く制御することが容易になる。
厚をｎ−第２電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く制御することが容易になる。
【００７５】（８）第８の実施例 次に、本発明の第８の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子について説明する。
ーザ素子について説明する。
【００７６】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、各
層の材料を除いて図１の半導体レーザ素子の構成と同様
である。表４に本実施例の半導体レーザ素子の各層の組
成、膜厚および成長温度を示す。
層の材料を除いて図１の半導体レーザ素子の構成と同様
である。表４に本実施例の半導体レーザ素子の各層の組
成、膜厚および成長温度を示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】表４に示すように、低温バッファ層２はＡ
ｌＧａＮからなり、ＢＧａＮ層３の代わりにアンドープ
のＧａＮ層が設けられ、ｎ−ＢＧａＮ層４の代わりにｎ
−ＧａＮ層が設けられている。クラック防止層５は厚さ
６０ÅのＡｌＧａＮと厚さ６０ÅのＧａＮとが２１対交
互に積層されてなり、ｎ−クラッド層６はＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−光ガイド層７はＧａＮからなる。
ｌＧａＮからなり、ＢＧａＮ層３の代わりにアンドープ
のＧａＮ層が設けられ、ｎ−ＢＧａＮ層４の代わりにｎ
−ＧａＮ層が設けられている。クラック防止層５は厚さ
６０ÅのＡｌＧａＮと厚さ６０ÅのＧａＮとが２１対交
互に積層されてなり、ｎ−クラッド層６はＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−光ガイド層７はＧａＮからなる。
【００７９】また、ｎ−ＭＱＷ活性層８は、厚さ５０Å
の４つのＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ２０Åの３つのＩ
ｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層されてなる。さら
に、ｐ−キャリアブロック層９はＡｌＧａＮからなり、
ｐ−光ガイド層１０はＧａＮからなり、ｐ−第１クラッ
ド層１１およびｐ−第２クラッド層１４はＡｌＧａＮか
らなり、ｐ−コンタクト層１３はＧａＮからなる。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ−第１電
流ブロック層１２ａと、厚さ０．０２μｍの４つのｎ−
第２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなり、
ｎ−第１電流ブロック層１２ａはＡｌＧａＮからなり、
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂはＩｎＧａＮからなる。
の４つのＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ２０Åの３つのＩ
ｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層されてなる。さら
に、ｐ−キャリアブロック層９はＡｌＧａＮからなり、
ｐ−光ガイド層１０はＧａＮからなり、ｐ−第１クラッ
ド層１１およびｐ−第２クラッド層１４はＡｌＧａＮか
らなり、ｐ−コンタクト層１３はＧａＮからなる。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ−第１電
流ブロック層１２ａと、厚さ０．０２μｍの４つのｎ−
第２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなり、
ｎ−第１電流ブロック層１２ａはＡｌＧａＮからなり、
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂはＩｎＧａＮからなる。
【００８０】低温バッファ層２の成長時には、原料ガス
としてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3を用いる。ＧａＮ層
の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用
いる。ｎ−ＧａＮ層およびｎ−光ガイド層７の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層
５、ｎ−クラッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１
２ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよ
びＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ 4 を用い
る。
としてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3を用いる。ＧａＮ層
の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用
いる。ｎ−ＧａＮ層およびｎ−光ガイド層７の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層
５、ｎ−クラッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１
２ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよ
びＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ 4 を用い
る。
【００８１】ｎ−ＭＱＷ活性層８およびｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、
ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉ
Ｈ4を用いる。ｐ−キャリアブロック層１０、ｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−光
ガイド層１１およびｐ−コンタクト層１３の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、
ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉ
Ｈ4を用いる。ｐ−キャリアブロック層１０、ｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−光
ガイド層１１およびｐ−コンタクト層１３の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
【００８２】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００８３】（９）第９の実施例 次に、本発明の第９の実施例におけるＧａＮ系の半導体
レーザ素子について説明する。
レーザ素子について説明する。
【００８４】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、ｎ
−電流ブロック層の材料を膜厚を除いて第６の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表５に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
−電流ブロック層の材料を膜厚を除いて第６の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表５に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
【００８５】
【表５】
【００８６】表５に示す量子障壁層、量子井戸層、ｐ−
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
【００８７】図４のエネルギーバンド図に示すように、
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｂは、厚さ０．１μｍの５つのＡｌＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｅと、厚さ０．０１μｍの４つ
のＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｆ
とを交互に積層してなる。
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｂは、厚さ０．１μｍの５つのＡｌＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｅと、厚さ０．０１μｍの４つ
のＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｆ
とを交互に積層してなる。
【００８８】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図４の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図４の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００８９】（１０）第１０の実施例 次に、本発明の第１０の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子について説明する。
レーザ素子について説明する。
【００９０】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、ｎ
−電流ブロック層の材料と膜厚を除いて第８の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表６に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
−電流ブロック層の材料と膜厚を除いて第８の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表６に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
【００９１】
【表６】
【００９２】表６に示す量子障壁層、量子井戸層、ｐ−
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
【００９３】図６のエネルギーバンド図に示すように、
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｄは、ＡｌＩｎＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層１２ｉと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０１μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層１２
ｋとを交互に積層してなる。
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｄは、ＡｌＩｎＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層１２ｉと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０１μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層１２
ｋとを交互に積層してなる。
【００９４】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図６の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図６の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００９５】（１１）第１１の実施例 図９は、本発明の第１１の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。図１０は図９の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。図９に示す半導体レーザ素子
は、ｐ−クラッド層４１にストライプ状リッジ部４１ａ
を有するタイプである。
体レーザ素子の模式的断面図である。図１０は図９の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。図９に示す半導体レーザ素子
は、ｐ−クラッド層４１にストライプ状リッジ部４１ａ
を有するタイプである。
【００９６】本実施例の半導体レーザ素子のサファイア
基板１からｐ−光ガイド層１０までの各層については、
図１の半導体レーザ素子の構成と同様である。また、本
実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層４２に
ついては、ストライプ状開口部４５の長手方向と垂直な
方向における開口部の断面形状を除き図１のｎ−電流ブ
ロック層１２と同様である。表７に本実施例の半導体レ
ーザ素子のｐ−光ガイド層１０よりも上に形成されてい
る各層の組成、膜厚および成長温度を示す。
基板１からｐ−光ガイド層１０までの各層については、
図１の半導体レーザ素子の構成と同様である。また、本
実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層４２に
ついては、ストライプ状開口部４５の長手方向と垂直な
方向における開口部の断面形状を除き図１のｎ−電流ブ
ロック層１２と同様である。表７に本実施例の半導体レ
ーザ素子のｐ−光ガイド層１０よりも上に形成されてい
る各層の組成、膜厚および成長温度を示す。
【００９７】
【表７】
【００９８】表７に示すように、リッジ部４１ａを有す
るＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層４１がＢＧａＮ
からなるｐ−光ガイド層１０上に設けられている。リッ
ジ部４１ａの領域を除きｐ−クラッド層４１の厚さは
０．２μｍである。ｐ−クラッド層４１のリッジ部４１
ａ上にはＢＧａＮからなるｐ−キャップ層４３が設けら
れ、リッジ部４１ａ両側のｐ−クラッド層４１上にｎ−
電流ブロック層４２が設けられている。ｎ−電流ブロッ
ク層４２上とｐ−キャップ４３上に、ＢＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層４４が設けられている。ｐ−クラッド
層４１においては、リッジ部４１ａがｐ−第２クラッド
層に相当し、リッジ部４１ａ以外の部分がｐ−第１クラ
ッド層に相当する。
るＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層４１がＢＧａＮ
からなるｐ−光ガイド層１０上に設けられている。リッ
ジ部４１ａの領域を除きｐ−クラッド層４１の厚さは
０．２μｍである。ｐ−クラッド層４１のリッジ部４１
ａ上にはＢＧａＮからなるｐ−キャップ層４３が設けら
れ、リッジ部４１ａ両側のｐ−クラッド層４１上にｎ−
電流ブロック層４２が設けられている。ｎ−電流ブロッ
ク層４２上とｐ−キャップ４３上に、ＢＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層４４が設けられている。ｐ−クラッド
層４１においては、リッジ部４１ａがｐ−第２クラッド
層に相当し、リッジ部４１ａ以外の部分がｐ−第１クラ
ッド層に相当する。
【００９９】図１の半導体レーザ素子と同様に、ｎ−電
流ブロック層４２は、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１
μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＢＩｎ
ＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流
ブロック層４２ｂとを図１０に示すように交互に積層し
てなる。
流ブロック層４２は、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１
μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＢＩｎ
ＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流
ブロック層４２ｂとを図１０に示すように交互に積層し
てなる。
【０１００】ｐ−ＢＡｌＧａＮクラッド層４１の成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 、Ｍｇを用
いる。ｐ−ＢＧａＮキャップ層４３およびｐ−ＢＧａＮ
コンタクト層４４の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＣｐ2 、Ｍｇを用いる。ｎ−第１電流ブロック層４２
ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ
3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ
4 を用いる。また、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成
長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩ、ＮＨ3 およ
びＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用
いる。
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 、Ｍｇを用
いる。ｐ−ＢＧａＮキャップ層４３およびｐ−ＢＧａＮ
コンタクト層４４の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＣｐ2 、Ｍｇを用いる。ｎ−第１電流ブロック層４２
ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ
3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ
4 を用いる。また、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成
長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩ、ＮＨ3 およ
びＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用
いる。
【０１０１】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【０１０２】なお、上記第１１の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１０３】また、上記第１１の実施例のＢＩｎＧａＮ
からなるｎ−第２電流ブロック層４２ｂのバンドギャッ
プはＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップより
も大きくなっているが、インジウムの組成比を大きく
し、例えばその組成をＢ0.02Ｉｎ0.15Ｇａ0.83Ｎとして
ｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップを量子井戸層
のバンドギャップよりも小さくしてもよい。
からなるｎ−第２電流ブロック層４２ｂのバンドギャッ
プはＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップより
も大きくなっているが、インジウムの組成比を大きく
し、例えばその組成をＢ0.02Ｉｎ0.15Ｇａ0.83Ｎとして
ｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップを量子井戸層
のバンドギャップよりも小さくしてもよい。
【０１０４】また、上記第１１の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がＢＡｌＧａＮからなるｐ
−クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈
折導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平
均のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップ
よりも小さくしてもよく、その場合には、図６の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がＢＡｌＧａＮからなるｐ
−クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈
折導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平
均のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップ
よりも小さくしてもよく、その場合には、図６の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
【０１０５】（１２）第１２の実施例 次に、本発明の第１２の実施例における半導体レーザ素
子について説明する。
子について説明する。
【０１０６】本実施例の半導体レーザ素子の模式的断面
構造は、図９に示す第１１の実施例の半導体レーザ素子
と同様である。ただし、本実施例の半導体レーザ素子の
各層の材料が第１１の実施例の材料と異なっている。本
実施例の半導体レーザ素子のサファイア基板１からｐ−
光ガイド層１０までの各層については、表４に示されて
いる第８の実施例の各層と同じである。そして、表８に
本実施例の半導体レーザ素子のｐ−光ガイド層１０より
も上に形成されている各層の組成、膜厚および成長温度
を示す。
構造は、図９に示す第１１の実施例の半導体レーザ素子
と同様である。ただし、本実施例の半導体レーザ素子の
各層の材料が第１１の実施例の材料と異なっている。本
実施例の半導体レーザ素子のサファイア基板１からｐ−
光ガイド層１０までの各層については、表４に示されて
いる第８の実施例の各層と同じである。そして、表８に
本実施例の半導体レーザ素子のｐ−光ガイド層１０より
も上に形成されている各層の組成、膜厚および成長温度
を示す。
【０１０７】
【表８】
【０１０８】ｐ−ＧａＮ光ガイド層１０上に形成された
ｐ−クラッド層４１は、ＡｌＧａＮからなり、リッジ部
４１ａの領域を除き０．２μｍの膜厚を有する。ｐ−キ
ャップ層４３は、ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を
有する。また、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０に示
すように、ＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層と、ＩｎＧａＮからなる厚さ
０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層とが交互
に積層されてなる。ｎ−電流ブロック層４２上とｐ−キ
ャップ層４３上には、ＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
のコンタクト層４４が形成されている。
ｐ−クラッド層４１は、ＡｌＧａＮからなり、リッジ部
４１ａの領域を除き０．２μｍの膜厚を有する。ｐ−キ
ャップ層４３は、ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を
有する。また、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０に示
すように、ＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層と、ＩｎＧａＮからなる厚さ
０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層とが交互
に積層されてなる。ｎ−電流ブロック層４２上とｐ−キ
ャップ層４３上には、ＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
のコンタクト層４４が形成されている。
【０１０９】ｐ−クラッド層４１の成長時には、原料ガ
スとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−キ
ャップ層４３およびｐ−コンタクト層４４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ 3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第
１電流ブロック層の成長時には、ＴＭＧ、ＴＭＡおよび
ＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。ｎ−第２電流ブロック層の成長時には、原料ガスと
してＴＥＧ、ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 を用いる。
スとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−キ
ャップ層４３およびｐ−コンタクト層４４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ 3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第
１電流ブロック層の成長時には、ＴＭＧ、ＴＭＡおよび
ＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。ｎ−第２電流ブロック層の成長時には、原料ガスと
してＴＥＧ、ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 を用いる。
【０１１０】本実施例の半導体レーザ素子においても、
第８の実施例の半導体レーザ素子と同様の効果が得られ
る。
第８の実施例の半導体レーザ素子と同様の効果が得られ
る。
【０１１１】なお、上記第１２の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすれば、ｎ−第１電流ブロ
ック層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形
になり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生する
ｎ−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすれば、ｎ−第１電流ブロ
ック層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形
になり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生する
ｎ−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１１２】また、上記第１２の実施例のＩｎＧａＮか
らなるｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップはＭＱ
Ｗ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも大きく
なっているが、インジウムの組成比を大きくし、例えば
その組成をＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロ
ック層のバンドギャップを量子井戸層のバンドギャップ
よりも小さくしてもよい。
らなるｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップはＭＱ
Ｗ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも大きく
なっているが、インジウムの組成比を大きくし、例えば
その組成をＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロ
ック層のバンドギャップを量子井戸層のバンドギャップ
よりも小さくしてもよい。
【０１１３】また、上記第１２の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折導波型構
造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均のバンド
ギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよりも小さ
くしてもよく、その場合には、第１０の実施例の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折導波型構
造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均のバンド
ギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよりも小さ
くしてもよく、その場合には、第１０の実施例の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
【０１１４】（１３）第１３の実施例 図１１は本発明の第１３の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。
体レーザ素子の模式的断面図である。
【０１１５】図１１に示すように、ＧａＮ基板等の導電
性基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ
−クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド
層７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層
９、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−クラッド層４１が順に形
成されている。ｐ−クラッド層４１にはストライプ状リ
ッジ部４１ａが形成されている。ストライプ状リッジ部
４１ａの両側のｐ−クラッド層４１上にはｎ−電流ブロ
ック層４２が形成されている。ストライプ状リッジ部４
１ａの上にはｐ−キャップ層４３が形成されている。ｎ
−電流ブロック層４２上およびｐ−キャップ層４３上に
ｐ−コンタクト層４４が形成されている。ｐ−コンタク
ト層４４上にｐ電極１６が形成され、導電性基板１８の
裏面にｎ電極１７が形成されている。図１１の半導体レ
ーザ素子では、図９の半導体レーザ素子のＢＧａＮ層３
は設けられていない。
性基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ
−クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド
層７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層
９、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−クラッド層４１が順に形
成されている。ｐ−クラッド層４１にはストライプ状リ
ッジ部４１ａが形成されている。ストライプ状リッジ部
４１ａの両側のｐ−クラッド層４１上にはｎ−電流ブロ
ック層４２が形成されている。ストライプ状リッジ部４
１ａの上にはｐ−キャップ層４３が形成されている。ｎ
−電流ブロック層４２上およびｐ−キャップ層４３上に
ｐ−コンタクト層４４が形成されている。ｐ−コンタク
ト層４４上にｐ電極１６が形成され、導電性基板１８の
裏面にｎ電極１７が形成されている。図１１の半導体レ
ーザ素子では、図９の半導体レーザ素子のＢＧａＮ層３
は設けられていない。
【０１１６】図１１の半導体レーザ素子の各層２，４〜
１０，４１〜４４の組成、膜厚および成長条件は、図９
の半導体レーザ素子の各層２，４〜１０，４１〜４４の
組成、膜厚および成長条件と同様である。また、図１１
の半導体レーザ素子においても図９の半導体レーザ素子
と同様に、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと、厚さ０．０２μｍの４
つのｎ−第２電流ブロック層４２ｂとが交互に積層され
てなる。この第１電流ブロック層４２ａはＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂはＩｎＧａＮか
らなる。
１０，４１〜４４の組成、膜厚および成長条件は、図９
の半導体レーザ素子の各層２，４〜１０，４１〜４４の
組成、膜厚および成長条件と同様である。また、図１１
の半導体レーザ素子においても図９の半導体レーザ素子
と同様に、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと、厚さ０．０２μｍの４
つのｎ−第２電流ブロック層４２ｂとが交互に積層され
てなる。この第１電流ブロック層４２ａはＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂはＩｎＧａＮか
らなる。
【０１１７】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層４２ａより
もバンドギャップの小さい、ＩｎＧａＮからなるｎ−第
２電流ブロック層４２ｂがｎ−第１電流ブロック層４２
ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロック
層４２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層４２ａで
発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入り
にくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層４２
ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止する
効果が大きくなっている。
ＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層４２ａより
もバンドギャップの小さい、ＩｎＧａＮからなるｎ−第
２電流ブロック層４２ｂがｎ−第１電流ブロック層４２
ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロック
層４２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層４２ａで
発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入り
にくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層４２
ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止する
効果が大きくなっている。
【０１１８】ｎ−電流ブロック層４２の屈折率がｐ−ク
ラッド層４１の屈折率より小さくなっており、ストライ
プ状開口部４２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な
屈折率がｎ−電流ブロック層４２下のＭＱＷ活性層８の
領域での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストラ
イプ状開口部４５下の領域に集中する効果を大きくでき
る。それにより、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素
子が実現される。
ラッド層４１の屈折率より小さくなっており、ストライ
プ状開口部４２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な
屈折率がｎ−電流ブロック層４２下のＭＱＷ活性層８の
領域での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストラ
イプ状開口部４５下の領域に集中する効果を大きくでき
る。それにより、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素
子が実現される。
【０１１９】また、ｎ−第１電流ブロック層４２ａの膜
厚をｎ−第２電流ブロック層４２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層４２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ８をｐ−クラッド層４１の伝導帯
下端のエネルギー準位よりも高く制御することが容易に
なる。
厚をｎ−第２電流ブロック層４２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層４２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ８をｐ−クラッド層４１の伝導帯
下端のエネルギー準位よりも高く制御することが容易に
なる。
【０１２０】なお、上記第１３の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１２１】また、上記第１３の実施例のｎ−第２電流
ブロック層４２ｂのバンドギャップはＭＱＷ活性層８の
量子井戸層のバンドギャップよりも大きくなっている
が、インジウムの組成比を大きくし、例えばその組成を
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロック層のバ
ンドギャップを量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
ブロック層４２ｂのバンドギャップはＭＱＷ活性層８の
量子井戸層のバンドギャップよりも大きくなっている
が、インジウムの組成比を大きくし、例えばその組成を
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロック層のバ
ンドギャップを量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
【０１２２】また、上記第１３の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がＡｌＧａＮからなるｐ−
クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折
導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均
のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよ
りも小さくしてもよく、その場合には、第１０の実施例
の半導体レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レ
ーザ素子が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がＡｌＧａＮからなるｐ−
クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折
導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均
のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよ
りも小さくしてもよく、その場合には、第１０の実施例
の半導体レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レ
ーザ素子が得られる。
【０１２３】なお、第１の層であるｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ
および第２の層であるｎ−第２電流ブロック層１２ｂ，
１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂの組成および
膜厚は上記実施例に限定されない。第１の層はアルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも一方を含む窒化物系半導
体からなり、第２の層はインジウムを含む窒化物系半導
体からなり、第１の層よりも第２の層のバンドギャップ
が小さければよい。
ク層１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ
および第２の層であるｎ−第２電流ブロック層１２ｂ，
１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂの組成および
膜厚は上記実施例に限定されない。第１の層はアルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも一方を含む窒化物系半導
体からなり、第２の層はインジウムを含む窒化物系半導
体からなり、第１の層よりも第２の層のバンドギャップ
が小さければよい。
【０１２４】また、ｐ−第１クラッド層１１，４１とｐ
−第２クラッド層１４，４１ａの組成は異なっていても
よい。
−第２クラッド層１４，４１ａの組成は異なっていても
よい。
【図１】本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の模式的断面図である。
レーザ素子の模式的断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の電流ブロック層およ
びその近傍のエネルギーバンド図である。
びその近傍のエネルギーバンド図である。
【図３】本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図４】本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図５】本発明の第４の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図６】本発明の第５の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図７】本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図８】本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の模式的断面図である。
レーザ素子の模式的断面図である。
【図９】本発明の第１１の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。
体レーザ素子の模式的断面図である。
【図１０】図９の半導体レーザ素子の電流ブロック層お
よびその近傍のエネルギーバンド図である。
よびその近傍のエネルギーバンド図である。
【図１１】本発明の第１３の実施例におけるＧａＮ系半
導体レーザ素子の模式的断面図である。
導体レーザ素子の模式的断面図である。
【図１２】従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的断
面図である。
面図である。
１ サファイア基板 ６ ｎ−クラッド層 ７ ｎ−光ガイド層 ８ ｎ−ＭＱＷ活性層 ９ ｐ−キャリアブロック層 １０ ｐ−光ガイド層 １１ ｐ−第１クラッド層 １２，１２Ａ〜１２Ｅ，４２ ｎ−電流ブロック層 １２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ ｎ
−第１電流ブロック層 １２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂ ｎ
−第２電流ブロック層 １３，４５ ストライプ状開口部 １４ ｐ−第２クラッド層 １５，４４ ｐ−コンタクト層 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 １８ 導電性基板 ４１ ｐ−クラッド層 ４３ ｐ−キャップ層
−第１電流ブロック層 １２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂ ｎ
−第２電流ブロック層 １３，４５ ストライプ状開口部 １４ ｐ−第２クラッド層 １５，４４ ｐ−コンタクト層 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 １８ 導電性基板 ４１ ｐ−クラッド層 ４３ ｐ−キャップ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月１７日（２０００．３．１
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体レーザ素子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体レーザ素子に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する半導
体レーザ素子として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化
が進んできている。光による情報の書き込み、あるいは
読み出しを行う光メモリの中でも、光ディスクへの書き
込みおよび光ディスクからの読み出しを行う光ディスク
システムの光源に半導体レーザ素子が多用されている。
特にＧａＮ系半導体レーザ素子は、次世代ディジタルビ
デオディスク等の高密度光ディスクシステム用光源とし
て期待が高まっている。
体レーザ素子として、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化
が進んできている。光による情報の書き込み、あるいは
読み出しを行う光メモリの中でも、光ディスクへの書き
込みおよび光ディスクからの読み出しを行う光ディスク
システムの光源に半導体レーザ素子が多用されている。
特にＧａＮ系半導体レーザ素子は、次世代ディジタルビ
デオディスク等の高密度光ディスクシステム用光源とし
て期待が高まっている。
【０００３】図１２は従来のＧａＮ系半導体レーザ素子
の模式的断面図である。図１２において、サファイア基
板５１上に、アンドープのＧａＮ低温バッファ層５２、
アンドープのＧａＮ層５３、ｎ−ＧａＮ層５４、ｎ−ク
ラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５６、ｎ
−ＧａＮ光ガイド層５７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層５８が順に設けられている。
の模式的断面図である。図１２において、サファイア基
板５１上に、アンドープのＧａＮ低温バッファ層５２、
アンドープのＧａＮ層５３、ｎ−ＧａＮ層５４、ｎ−ク
ラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５６、ｎ
−ＧａＮ光ガイド層５７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層５８が順に設けられている。
【０００４】さらに、活性層５８上には、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎキャリアブロック層５９、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０
およびｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１が順に設けら
れている。ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１上には、
ストライプ状開口部を有するｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２が形成されている。ストライプ状開口部内のｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１上およびｎ−ＧａＮ電流ブ
ロック層６２上には、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６
４およびｐ−ＧａＮコンタクト層６５が順に設けられて
いる。
Ｎキャリアブロック層５９、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０
およびｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１が順に設けら
れている。ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１上には、
ストライプ状開口部を有するｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２が形成されている。ストライプ状開口部内のｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１上およびｎ−ＧａＮ電流ブ
ロック層６２上には、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６
４およびｐ−ＧａＮコンタクト層６５が順に設けられて
いる。
【０００５】ｐ−ＧａＮコンタクト層６５からｎ−Ｇａ
Ｎ層５４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層５４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層６５の上面にｐ電極６６が形成され、ｎ−ＧａＮ層
５４の露出した上面にｎ電極６７が形成されている。
Ｎ層５４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層５４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層６５の上面にｐ電極６６が形成され、ｎ−ＧａＮ層
５４の露出した上面にｎ電極６７が形成されている。
【０００６】図１２の半導体レーザ素子において、ｎ電
極６７から供給される電子（負のキャリア）は、ｎ−Ｇ
ａＮ層５４、ｎ−クラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮ
クラッド層５６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層５７を介して活
性層５８に注入される。また、ｐ電極６６から供給され
る正孔（正のキャリア）は、ｐ−ＧａＮコンタクト層６
５、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎ第１クラッド層６１、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０およ
びｐ−ＡｌＧａＮキャリアブロック層５９を介して活性
層５８に注入される。
極６７から供給される電子（負のキャリア）は、ｎ−Ｇ
ａＮ層５４、ｎ−クラック防止層５５、ｎ−ＡｌＧａＮ
クラッド層５６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層５７を介して活
性層５８に注入される。また、ｐ電極６６から供給され
る正孔（正のキャリア）は、ｐ−ＧａＮコンタクト層６
５、ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎ第１クラッド層６１、ｐ−ＧａＮ光ガイド層６０およ
びｐ−ＡｌＧａＮキャリアブロック層５９を介して活性
層５８に注入される。
【０００７】電流の流れをストライプ状に制限して、動
作電流の低減と発光スポット位置の限定とを図るため、
ストライプ状開口部６３を有するｎ−ＧａＮ電流ブロッ
ク層６２が設けられている。ｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２は、活性層５８へ流れ込む領域をほぼストライプ状
開口部６３下の領域に制限している。
作電流の低減と発光スポット位置の限定とを図るため、
ストライプ状開口部６３を有するｎ−ＧａＮ電流ブロッ
ク層６２が設けられている。ｎ−ＧａＮ電流ブロック層
６２は、活性層５８へ流れ込む領域をほぼストライプ状
開口部６３下の領域に制限している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の半導体レーザ素子においては、ｎ−ＧａＮ
電流ブロック層６２は、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層
６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４に比べて
屈折率が大きいため、光閉じ込めの効果を有さない。
ような従来の半導体レーザ素子においては、ｎ−ＧａＮ
電流ブロック層６２は、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層
６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４に比べて
屈折率が大きいため、光閉じ込めの効果を有さない。
【０００９】半導体レーザ素子を実屈折導波型構造にし
て光閉じ込め効果を上げるためには、ｎ−電流ブロック
層を例えばｎ−ＡｌＧａＮで形成し、ｐ−ＡｌＧａＮ第
１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
６４よりもＡｌ組成比を大きくすることにより、ｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２
クラッド層６４に比べて屈折率を小さくする必要があ
る。これにより、ｎ−電流ブロック層の下部における活
性層５８の領域の実効屈折率がストライプ状開口部６３
内のｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４の下部における
活性層５８の領域の実効屈折率よりも小さくなる。その
結果、活性層５８の中央部に光が閉じ込められる。しか
しながら、その場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６
１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４もｎ−Ａｌ
ＧａＮで形成されているため、ＡｌＧａＮの膜厚が、ｐ
−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１とｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層とｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４を合わ
せたものとなる。このようなＡｌ組成の大きな膜は、膜
厚が厚くなり過ぎるとクラックが生じやすくなる。
て光閉じ込め効果を上げるためには、ｎ−電流ブロック
層を例えばｎ−ＡｌＧａＮで形成し、ｐ−ＡｌＧａＮ第
１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層
６４よりもＡｌ組成比を大きくすることにより、ｐ−Ａ
ｌＧａＮ第１クラッド層６１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２
クラッド層６４に比べて屈折率を小さくする必要があ
る。これにより、ｎ−電流ブロック層の下部における活
性層５８の領域の実効屈折率がストライプ状開口部６３
内のｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４の下部における
活性層５８の領域の実効屈折率よりも小さくなる。その
結果、活性層５８の中央部に光が閉じ込められる。しか
しながら、その場合、ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６
１およびｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４もｎ−Ａｌ
ＧａＮで形成されているため、ＡｌＧａＮの膜厚が、ｐ
−ＡｌＧａＮ第１クラッド層６１とｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層とｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層６４を合わ
せたものとなる。このようなＡｌ組成の大きな膜は、膜
厚が厚くなり過ぎるとクラックが生じやすくなる。
【００１０】本発明の目的は、熱安定性に優れかつクラ
ックの発生が防止された電流ブロック層を有する半導体
レーザ素子を提供することである。
ックの発生が防止された電流ブロック層を有する半導体
レーザ素子を提供することである。
【００１１】また、本発明の他の目的は、熱安定性に優
れクラックの発生が防止されかつ光閉じ込め効果が向上
された電流ブロック層を備えた半導体レーザ素子を供給
することである。
れクラックの発生が防止されかつ光閉じ込め効果が向上
された電流ブロック層を備えた半導体レーザ素子を供給
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を含みかつホウ
素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む第１の窒化物系半導体層上に、ストライ
プ状開口部を有する電流ブロック層が形成され、ストラ
イプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上にホウ素、
アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成され、電流ブ
ロック層は、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも一
方を含む窒化物系半導体からなる第１の層と、インジウ
ムを含む窒化物系半導体からなりかつ第１の層よりも小
さなバンドギャップを有する第２の層との積層構造を含
むものである。
発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を含みかつホウ
素、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む第１の窒化物系半導体層上に、ストライ
プ状開口部を有する電流ブロック層が形成され、ストラ
イプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上にホウ素、
アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成され、電流ブ
ロック層は、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも一
方を含む窒化物系半導体からなる第１の層と、インジウ
ムを含む窒化物系半導体からなりかつ第１の層よりも小
さなバンドギャップを有する第２の層との積層構造を含
むものである。
【００１３】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、電流ブロック層の第１の層がホウ素およびアルミニ
ウムの少なくとも一方を含む。それにより、実屈折率導
波型構造の場合、電流ブロック層とストライプ状開口部
内の第２の窒化物系半導体層との屈折率差を大きくする
ことができるとともに熱的に安定となる。また、損失導
波型構造の場合、熱的に安定となる。その一方で、電流
ブロック層の第２の層がインジウムを含むので、ホウ素
およびアルミニウムの少なくとも一方を含む第１の層の
歪みを第２の層で吸収できクラックの発生が抑制され
る。
は、電流ブロック層の第１の層がホウ素およびアルミニ
ウムの少なくとも一方を含む。それにより、実屈折率導
波型構造の場合、電流ブロック層とストライプ状開口部
内の第２の窒化物系半導体層との屈折率差を大きくする
ことができるとともに熱的に安定となる。また、損失導
波型構造の場合、熱的に安定となる。その一方で、電流
ブロック層の第２の層がインジウムを含むので、ホウ素
およびアルミニウムの少なくとも一方を含む第１の層の
歪みを第２の層で吸収できクラックの発生が抑制され
る。
【００１４】電流ブロック層の平均の屈折率は開口部内
の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さくてもよ
い。
の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さくてもよ
い。
【００１５】この場合には、ストライプ状開口部下の活
性層の領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活
性層の領域での実効的な屈折率より大きくなり、光がス
トライプ状開口部下の領域に集中する。それにより、実
屈折率導波型構造が実現される。
性層の領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活
性層の領域での実効的な屈折率より大きくなり、光がス
トライプ状開口部下の領域に集中する。それにより、実
屈折率導波型構造が実現される。
【００１６】さらに、電流ブロック層の平均の屈折率が
開口部内の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さ
い場合に、第１の層の厚みを第２の層の厚みよりも厚く
することが好ましい。それにより、電流ブロック層の平
均の屈折率を小さく設定することが容易になる。
開口部内の第２の窒化物系半導体層の屈折率よりも小さ
い場合に、第１の層の厚みを第２の層の厚みよりも厚く
することが好ましい。それにより、電流ブロック層の平
均の屈折率を小さく設定することが容易になる。
【００１７】電流ブロック層の平均のバンドギャップは
活性層のバンドギャップとほぼ等しいか活性層のバンド
ギャップよりも小さくてもよい。
活性層のバンドギャップとほぼ等しいか活性層のバンド
ギャップよりも小さくてもよい。
【００１８】この場合には、電流ブロック層下の活性層
の領域で発生した光が電流ブロック層により吸収される
ため、光がストライプ状開口部下の領域に集中する。そ
れにより、損失導波型構造が実現される。
の領域で発生した光が電流ブロック層により吸収される
ため、光がストライプ状開口部下の領域に集中する。そ
れにより、損失導波型構造が実現される。
【００１９】電流ブロック層は、２以上の第１の層と１
以上の第２の層とが交互に積層されてなる構成であるこ
とが好ましい。
以上の第２の層とが交互に積層されてなる構成であるこ
とが好ましい。
【００２０】この場合には、第１の層の間に第２の層が
挟まれるので、第２の層がその両側で発生する第１の層
の歪みを効果的に吸収することができる。
挟まれるので、第２の層がその両側で発生する第１の層
の歪みを効果的に吸収することができる。
【００２１】第１の窒化物系半導体層は、第１導電型の
クラッド層、活性層および第２導電型の第１のクラッド
層をこの順に含み、第２の窒化物系半導体層は、第２導
電型の第２のクラッド層を含んでもよい。
クラッド層、活性層および第２導電型の第１のクラッド
層をこの順に含み、第２の窒化物系半導体層は、第２導
電型の第２のクラッド層を含んでもよい。
【００２２】電流ブロック層の平均の屈折率が第２導電
型の第１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率
より小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の
領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の
領域での実効的な屈折率よりも大きくなり、実屈折率導
波型構造の半導体レーザ素子が実現される。
型の第１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率
より小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の
領域での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の
領域での実効的な屈折率よりも大きくなり、実屈折率導
波型構造の半導体レーザ素子が実現される。
【００２３】一方、電流ブロック層が活性層よりも小さ
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光を電流ブロック層により吸
収する損失導波型構造の半導体レーザ素子が実現され
る。
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光を電流ブロック層により吸
収する損失導波型構造の半導体レーザ素子が実現され
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】（１）第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の模式的断面図である。また、図２は図１の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。
ーザ素子の模式的断面図である。また、図２は図１の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。
【００２５】図１に示すように、サファイア基板１上
に、厚さ２００ÅのアンドープのＢＡｌＧａＮからなる
低温バッファ層２、厚さ４．５μｍのアンドープのＢＧ
ａＮ層３、厚さ４．５μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および
厚さ０．２５μｍのｎ−クラック防止層５が順に形成さ
れている。ｎ−クラック防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡ
ｌＧａＮおよび厚さ６０ÅのＧａＮが２１対交互に積層
されてなる。
に、厚さ２００ÅのアンドープのＢＡｌＧａＮからなる
低温バッファ層２、厚さ４．５μｍのアンドープのＢＧ
ａＮ層３、厚さ４．５μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および
厚さ０．２５μｍのｎ−クラック防止層５が順に形成さ
れている。ｎ−クラック防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡ
ｌＧａＮおよび厚さ６０ÅのＧａＮが２１対交互に積層
されてなる。
【００２６】ｎ−クラック防止層５上には、厚さ０．８
μｍのＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６および厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順
に形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧ
ａＮからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、厚さ５０Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ
２０Åの３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造を有する。
μｍのＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６および厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順
に形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧ
ａＮからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、厚さ５０Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ
２０Åの３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造を有する。
【００２７】ｎ−ＭＱＷ活性層８上には、厚さ２００Å
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．２μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１が順に形成されている。ｐ−第１クラッド層１
１の上には、ストライプ状開口部１３を有する厚さ約
０．５μｍのｎ−電流ブロック層１２が形成されてい
る。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１クラッド層１
１上とｎ−電流ブロック層１２上とに厚さ０．７μｍの
ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第２クラッド層１４が形成さ
れている。ｐ−第２クラッド層１２の上に、厚さ０．０
５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コンタクト層１５が形成
されている。ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネル
ギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ
０．１μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、
ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第
２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなる。
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．２μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１が順に形成されている。ｐ−第１クラッド層１
１の上には、ストライプ状開口部１３を有する厚さ約
０．５μｍのｎ−電流ブロック層１２が形成されてい
る。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１クラッド層１
１上とｎ−電流ブロック層１２上とに厚さ０．７μｍの
ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第２クラッド層１４が形成さ
れている。ｐ−第２クラッド層１２の上に、厚さ０．０
５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コンタクト層１５が形成
されている。ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネル
ギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ
０．１μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、
ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第
２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなる。
【００２８】ｐ−コンタクト層１５からｎ−ＢＧａＮ層
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１５上に
ｐ電極１６が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１７が形成されている。
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１５上に
ｐ電極１６が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１７が形成されている。
【００２９】図１の半導体レーザ素子は、例えばＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２，１４，
１５の組成、膜厚および成長温度を示す。
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２，１４，
１５の組成、膜厚および成長温度を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】ｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられ、
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｎ−キ
ャリアブロック層８、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１ク
ラッド層１１、ｎ−第１電流ブロック層１２ａおよびｐ
−コンタクト層１５の成長温度は１０８０℃である。ま
た、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９お
よびｎ−第２電流ブロック層１２ｂの成長温度は８００
℃である。
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｎ−キ
ャリアブロック層８、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１ク
ラッド層１１、ｎ−第１電流ブロック層１２ａおよびｐ
−コンタクト層１５の成長温度は１０８０℃である。ま
た、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９お
よびｎ−第２電流ブロック層１２ｂの成長温度は８００
℃である。
【００３２】低温バッファ層２の成長時には、原料ガス
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５、ｎ−クラ
ッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１２ａの成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５、ｎ−クラ
ッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１２ａの成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
る。
【００３３】ｎ−ＭＱＷ活性層８およびｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ
−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の
成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 お
よびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−
光ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ
（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ
−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の
成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 お
よびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−
光ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
【００３４】ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率は、ｎ−クラ
ッド層６およびｐ−クラッド層１２の屈折率よりも高
く、ｎ−光ガイド層７およびｐ−光ガイド層１０の屈折
率は、ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率よりも低くかつｎ−
クラッド層６、ｐ−第１クラッド層１１、ｐ−第２クラ
ッド層１４の屈折率よりも高い。
ッド層６およびｐ−クラッド層１２の屈折率よりも高
く、ｎ−光ガイド層７およびｐ−光ガイド層１０の屈折
率は、ｎ−ＭＱＷ活性層８の屈折率よりも低くかつｎ−
クラッド層６、ｐ−第１クラッド層１１、ｐ−第２クラ
ッド層１４の屈折率よりも高い。
【００３５】また、図２から分かるように、ｐ−第１ク
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギ
ャップよりも、ｎ−第１電流ブロック層１２ａのバンド
ギャップは大きい。ところが、ｎ−第２電流ブロック層
１２ｂのバンドギャップは、ｎ−第１電流ブロック層１
２ａよりも小さく、さらにはｐ−第１クラッド層１１お
よびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよりも小
さいが、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層（伝導帯下端のエ
ネルギー準位Ｅ１）のバンドギャップよりは大きい。そ
して、ｎ−第１電流ブロック層１２ａとｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２
はｐ−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１
４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されて
いる。
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギ
ャップよりも、ｎ−第１電流ブロック層１２ａのバンド
ギャップは大きい。ところが、ｎ−第２電流ブロック層
１２ｂのバンドギャップは、ｎ−第１電流ブロック層１
２ａよりも小さく、さらにはｐ−第１クラッド層１１お
よびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよりも小
さいが、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層（伝導帯下端のエ
ネルギー準位Ｅ１）のバンドギャップよりは大きい。そ
して、ｎ−第１電流ブロック層１２ａとｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２
はｐ−第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１
４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されて
いる。
【００３６】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＧａＮにＢおよびＡｌの少なくとも一方が添加されてな
る層がｎ−第１電流ブロック層１２ａを含めてｐ−第１
クラッド層１１からｐ−第２クラッド層１４まであり、
その厚さがほぼ０．９μｍと厚くなっている。しかし、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ａよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電
流ブロック層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック
層１２ａで発生する歪みを効果的に吸収するため、クラ
ックが入りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｂがインジウムを含んでいるため、クラック
を防止する効果が大きくなっている。
ＧａＮにＢおよびＡｌの少なくとも一方が添加されてな
る層がｎ−第１電流ブロック層１２ａを含めてｐ−第１
クラッド層１１からｐ−第２クラッド層１４まであり、
その厚さがほぼ０．９μｍと厚くなっている。しかし、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ａよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電
流ブロック層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック
層１２ａで発生する歪みを効果的に吸収するため、クラ
ックが入りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｂがインジウムを含んでいるため、クラック
を防止する効果が大きくなっている。
【００３７】５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと４
つのｎ−第２電流ブロック層１２ｂからなるｎ−電流ブ
ロック層１２の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２が
ｎ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝
導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されているた
め、ｎ−電流ブロック層１２の平均の屈折率がｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折率
より小さくなっている。それにより、ストライプ状開口
部１３下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率が
ｎ−電流ブロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での
実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ状開
口部１３下の領域に集中する効果を大きくできる。それ
により、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素子が実現
される。
つのｎ−第２電流ブロック層１２ｂからなるｎ−電流ブ
ロック層１２の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ２が
ｎ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝
導帯下端のエネルギー準位よりも高く設定されているた
め、ｎ−電流ブロック層１２の平均の屈折率がｐ−第１
クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折率
より小さくなっている。それにより、ストライプ状開口
部１３下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率が
ｎ−電流ブロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での
実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ状開
口部１３下の領域に集中する効果を大きくできる。それ
により、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素子が実現
される。
【００３８】また、伝導帯下端のエネルギー準位の低い
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂの４層分の膜厚の合計は
０．０８μｍである。一方、伝導帯下端のエネルギー準
位の高いｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚は０．１
μｍであり、５層を合計すると０．５μｍである。この
ようにｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚をｎ−第２
電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くすることによ
り、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラ
ッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く制
御することが容易になる。
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂの４層分の膜厚の合計は
０．０８μｍである。一方、伝導帯下端のエネルギー準
位の高いｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚は０．１
μｍであり、５層を合計すると０．５μｍである。この
ようにｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜厚をｎ−第２
電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くすることによ
り、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ−第２クラ
ッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高く制
御することが容易になる。
【００３９】（２）第２の実施例 図３は本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図３の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２では９層であるのに対し、ｎ−電流ブ
ロック層１２Ａでは３層になっている点である。ｎ−電
流ブロック層１２Ａを除く図３の半導体レーザ素子の他
の部分の構成および製造方法は、図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図３の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２では９層であるのに対し、ｎ−電流ブ
ロック層１２Ａでは３層になっている点である。ｎ−電
流ブロック層１２Ａを除く図３の半導体レーザ素子の他
の部分の構成および製造方法は、図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００４０】ｐ−ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ａは、
図３のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｃと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｄとが交互に積層
されてなる。
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ａは、
図３のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｃと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｄとが交互に積層
されてなる。
【００４１】図２のｎ−第１電流ブロック層１２ａと図
３のｎ−第１電流ブロック層１２ｃおよび、図２のｎ−
第２電流ブロック層１２ｂと図３のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｄとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。
３のｎ−第１電流ブロック層１２ｃおよび、図２のｎ−
第２電流ブロック層１２ｂと図３のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｄとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。
【００４２】また、ｎ−電流ブロック層１２Ａを除く図
３の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長条
件は、図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，
１５の組成、膜厚および成長条件と同様である。ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃの伝導帯下端のエネルギー準位
とｎ−第１電流ブロック層１２ａの伝導帯下端のエネル
ギー準位とは同じであり、ｎ−第２電流ブロック層１２
ｄの伝導帯下端のエネルギー準位とｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂの伝導帯下端のエネルギー準位は同じであ
る。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ａの伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ３はｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く設定されている。
３の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長条
件は、図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，
１５の組成、膜厚および成長条件と同様である。ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃの伝導帯下端のエネルギー準位
とｎ−第１電流ブロック層１２ａの伝導帯下端のエネル
ギー準位とは同じであり、ｎ−第２電流ブロック層１２
ｄの伝導帯下端のエネルギー準位とｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂの伝導帯下端のエネルギー準位は同じであ
る。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ａの伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ３はｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く設定されている。
【００４３】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第１の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ａによる光閉じ込
め効果を向上させることができ、同時にｐ−第１クラッ
ド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ａとｐ−第２クラッ
ド層１４にクラックが入りにくくなる。そして、ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃがホウ素およびアルミニウムを
含むことにより熱安定性が向上している。
レーザ素子においては、第１の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ａによる光閉じ込
め効果を向上させることができ、同時にｐ−第１クラッ
ド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ａとｐ−第２クラッ
ド層１４にクラックが入りにくくなる。そして、ｎ−第
１電流ブロック層１２ｃがホウ素およびアルミニウムを
含むことにより熱安定性が向上している。
【００４４】（３）第３の実施例 図４は本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図４の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｂがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図４の半導体レーザ素子の他の部分の構成およ
び製造方法は、図１に示す半導体レーザ素子の構成およ
び製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層とその近傍のエネルギーバン
ド図である。図４の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｂがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図４の半導体レーザ素子の他の部分の構成およ
び製造方法は、図１に示す半導体レーザ素子の構成およ
び製造方法と同様である。
【００４５】ｐ−ＢＡｌＧａＮ第１クラッド層１１上に
形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｂは、図４のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−ＢＡｌＧａＮ第１電流ブロック層１２ｅと厚さ０．０
１μｍの４つのｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１
２ｆとが交互に積層されてなる。
形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｂは、図４のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−ＢＡｌＧａＮ第１電流ブロック層１２ｅと厚さ０．０
１μｍの４つのｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１
２ｆとが交互に積層されてなる。
【００４６】表２に図４の半導体レーザ素子に関わる一
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｂ以外の層の組成、膜厚および成長温度
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温度と同様
である。
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｂ以外の層の組成、膜厚および成長温度
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長温度と同様
である。
【００４７】
【表２】
【００４８】図４から分かるように、ｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅのバンドギャップは、ｐ−第１クラッド層
１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよ
りも大きい。一方、ｎ−第２電流ブロック層１２ｆのバ
ンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンド
ギャップより小さい。そして、ｎ−第１電流ブロック層
１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１２ｆとの伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ４は、ｐ−第１クラッド層１１
およびｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギ
ー準位よりも高く設定されている。
ック層１２ｅのバンドギャップは、ｐ−第１クラッド層
１１およびｐ−第２クラッド層１４のバンドギャップよ
りも大きい。一方、ｎ−第２電流ブロック層１２ｆのバ
ンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンド
ギャップより小さい。そして、ｎ−第１電流ブロック層
１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１２ｆとの伝導帯下端
の平均エネルギー準位Ｅ４は、ｐ−第１クラッド層１１
およびｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギ
ー準位よりも高く設定されている。
【００４９】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ｅよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｆがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅの間に挟み込まれているのでクラックを防
止する効果が大きくなっている。特に、第１の実施例と
比べると、ｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１２ｆ
のインジウムの組成比がｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロ
ック層１２ｂのインジウムの組成比よりも大きいので、
クラックはさらに入りにくくなっている。
ｎ−ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２
ｅよりもバンドギャップの小さいｎ−ＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｆがｎ−第１電流ブロ
ック層１２ｅの間に挟み込まれているのでクラックを防
止する効果が大きくなっている。特に、第１の実施例と
比べると、ｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロック層１２ｆ
のインジウムの組成比がｎ−ＢＩｎＧａＮ第２電流ブロ
ック層１２ｂのインジウムの組成比よりも大きいので、
クラックはさらに入りにくくなっている。
【００５０】一方、ｎ−電流ブロック層１２Ｂの熱安定
性は、ｎ−第１電流ブロック層１２ｅがアルミニウムお
よびホウ素を含んでいるため向上している。また、ｎ−
第１電流ブロック層１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１
２ｆの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ４がｐ−第１
クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端
のエネルギー準位よりも高くなっていることにより、ｎ
−電流ブロック層１２Ｂの平均の屈折率がｐ−第１クラ
ッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４よりも小さく
なってｎ−電流ブロック層１２Ｂのストライプ状開口部
１３下のＭＱＷ活性層８の領域に光が集中し、光閉じ込
めの効果が向上している。ただし、第１の実施例と比べ
ると、ｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック
層１２ｆのバンドギャップがｎ−ＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂのバンドギャップよりも
小さいので、第１の実施例の半導体レーザ素子の方がｎ
−電流ブロック層の伝導帯下端の平均エネルギー準位の
制御が容易である。
性は、ｎ−第１電流ブロック層１２ｅがアルミニウムお
よびホウ素を含んでいるため向上している。また、ｎ−
第１電流ブロック層１２ｅとｎ−第２電流ブロック層１
２ｆの伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ４がｐ−第１
クラッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端
のエネルギー準位よりも高くなっていることにより、ｎ
−電流ブロック層１２Ｂの平均の屈折率がｐ−第１クラ
ッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４よりも小さく
なってｎ−電流ブロック層１２Ｂのストライプ状開口部
１３下のＭＱＷ活性層８の領域に光が集中し、光閉じ込
めの効果が向上している。ただし、第１の実施例と比べ
ると、ｎ−ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック
層１２ｆのバンドギャップがｎ−ＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂのバンドギャップよりも
小さいので、第１の実施例の半導体レーザ素子の方がｎ
−電流ブロック層の伝導帯下端の平均エネルギー準位の
制御が容易である。
【００５１】（４）第４の実施例 図５は本発明の第４の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
【００５２】図５の半導体レーザ素子が図４の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｂでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｃでは３層になっている点である。図５
の半導体レーザ素子の他の部分の構成および製造方法
は、図３の半導体レーザ素子の構成および製造方法、す
なわち図１に示す半導体レーザ素子の構成および製造方
法と同様である。
ーザ素子と異なるのは、積層されている層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｂでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｃでは３層になっている点である。図５
の半導体レーザ素子の他の部分の構成および製造方法
は、図３の半導体レーザ素子の構成および製造方法、す
なわち図１に示す半導体レーザ素子の構成および製造方
法と同様である。
【００５３】ｐ−ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッ
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｃは、
図５のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｈとが交互に積層
されてなる。図４のｎ−第１電流ブロック層１２ｅと図
５のｎ−第１電流ブロック層１２ｇおよび、図４のｎ−
第２電流ブロック層１２ｆと図５のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｈとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。また、ｎ−電流ブロック層１２
Ｃを除く図５の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚お
よび成長条件は図４の半導体レーザ素子の各層、すなわ
ち図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，１５
の組成、膜厚および成長条件と同じである。
ド層１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｃは、
図５のエネルギーバンド図に示すように、ＢＡｌＧａＮ
からなる厚さ０．２５μｍの２つのｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇと、ＢＩｎＧａＮからなる厚さ０．０５μｍ
の１つのｎ−第２電流ブロック層１２ｈとが交互に積層
されてなる。図４のｎ−第１電流ブロック層１２ｅと図
５のｎ−第１電流ブロック層１２ｇおよび、図４のｎ−
第２電流ブロック層１２ｆと図５のｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｈとはそれぞれ膜厚が異なるだけで組成および
成長条件は同じである。また、ｎ−電流ブロック層１２
Ｃを除く図５の半導体レーザ素子の各層の組成、膜厚お
よび成長条件は図４の半導体レーザ素子の各層、すなわ
ち図１の半導体レーザ素子の各層２〜１１，１４，１５
の組成、膜厚および成長条件と同じである。
【００５４】ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ｇのバンドギャップはＢＡｌＧａＮからなるｎ
−第１電流ブロック層１２ｅと同等であり、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｈのバンドギャ
ップはＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１
２ｆと同等である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｃ
の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ５はｐ−第１クラ
ッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエ
ネルギー準位よりも高く設定されている。
ク層１２ｇのバンドギャップはＢＡｌＧａＮからなるｎ
−第１電流ブロック層１２ｅと同等であり、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｈのバンドギャ
ップはＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１
２ｆと同等である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｃ
の伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ５はｐ−第１クラ
ッド層１１とｐ−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエ
ネルギー準位よりも高く設定されている。
【００５５】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第３の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ｃによる光閉じ込
め効果および熱安定性を向上させることができ、同時に
ｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ｃと
ｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りにくくなる。
レーザ素子においては、第３の実施例の半導体レーザ素
子と同様に、ｎ−電流ブロック層１２Ｃによる光閉じ込
め効果および熱安定性を向上させることができ、同時に
ｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック層１２Ｃと
ｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りにくくなる。
【００５６】（５）第５の実施例 図６は本発明の第５の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。
【００５７】図６の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｄがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図６の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層
１２Ｄ以外の部分の構成および製造方法は、図１に示す
半導体レーザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子と異なるのは、ｎ−電流ブロック層１２Ｄがｎ
−電流ブロック層１２とは異なった組成になっている点
である。図６の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層
１２Ｄ以外の部分の構成および製造方法は、図１に示す
半導体レーザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００５８】ＢＡｌＧａＮからなるｐ−第１クラッド層
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｄは、図６
のエネルギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの
５つのＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック
層１２ｉと厚さ０．０１μｍの４つのＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｋとが交互に積層され
てなる。
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｄは、図６
のエネルギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの
５つのＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック
層１２ｉと厚さ０．０１μｍの４つのＢＩｎＧａＮから
なるｎ−第２電流ブロック層１２ｋとが交互に積層され
てなる。
【００５９】表３に図６の半導体レーザ素子に関わる一
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｄ以外の層の組成、膜厚および成長条件
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長条件と同様
である。
部の層の組成、膜厚および成長温度を示す。ｎ−電流ブ
ロック層１２Ｄ以外の層の組成、膜厚および成長条件
は、図１（表１）に示された半導体レーザ素子の各層２
〜１１，１４，１５の組成、膜厚および成長条件と同様
である。
【００６０】
【表３】
【００６１】図６に示すように、ＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップは、Ｍ
ＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
い。ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層
１２ｉのバンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子障壁
層のバンドギャップとほぼ同じかそれよりも小さい。そ
のため、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均
エネルギー準位Ｅ６がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平
均エネルギー準位Ｅ１とほぼ同じかそれ以下に設定され
る。
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップは、Ｍ
ＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
い。ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層
１２ｉのバンドギャップは、ＭＱＷ活性層８の量子障壁
層のバンドギャップとほぼ同じかそれよりも小さい。そ
のため、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均
エネルギー準位Ｅ６がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平
均エネルギー準位Ｅ１とほぼ同じかそれ以下に設定され
る。
【００６２】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＧａＮにＡｌまたはＢの少なくとも一方が添加されてな
る層の厚さが０．９μｍと厚くなっているが、ＢＡｌＩ
ｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉよりも
バンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｋがＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｉの間に挟み込まれているの
で、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの熱安定性を向上させつ
つクラックを防止することができる。
ＧａＮにＡｌまたはＢの少なくとも一方が添加されてな
る層の厚さが０．９μｍと厚くなっているが、ＢＡｌＩ
ｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉよりも
バンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２
電流ブロック層１２ｋがＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｉの間に挟み込まれているの
で、ｎ−電流ブロック層１２Ｄの熱安定性を向上させつ
つクラックを防止することができる。
【００６３】この場合、５つのｎ−第１電流ブロック層
１２ｉと４つのｎ−第２電流ブロック層１２ｋからなる
ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均エネルギ
ー準位Ｅ６がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ１よりも低く設定されているため、ｎ−電流
ブロック層１２Ｄ下の活性層８の領域で発生した光がｎ
−電流ブロック層１２Ｄにより吸収され、光がｎ−電流
ブロック層１２Ｄのストライプ状開口部１３下の活性層
８の領域に集中する。それにより、損失導波型構造の半
導体レーザ素子が得られる。
１２ｉと４つのｎ−第２電流ブロック層１２ｋからなる
ｎ−電流ブロック層１２Ｄの伝導帯下端の平均エネルギ
ー準位Ｅ６がＭＱＷ活性層８の伝導帯下端の平均エネル
ギー準位Ｅ１よりも低く設定されているため、ｎ−電流
ブロック層１２Ｄ下の活性層８の領域で発生した光がｎ
−電流ブロック層１２Ｄにより吸収され、光がｎ−電流
ブロック層１２Ｄのストライプ状開口部１３下の活性層
８の領域に集中する。それにより、損失導波型構造の半
導体レーザ素子が得られる。
【００６４】また、ｎ−第２電流ブロック層１２ｋにＭ
ＱＷ活性層８の量子井戸層よりもバンドギャップが小さ
いものを用いることによりｎ−電流ブロック層１２Ｄの
伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ６を活性層８の伝導
帯下端の平均エネルギー準位Ｅ１よりも小さく制御する
ことが容易になる。
ＱＷ活性層８の量子井戸層よりもバンドギャップが小さ
いものを用いることによりｎ−電流ブロック層１２Ｄの
伝導帯下端の平均エネルギー準位Ｅ６を活性層８の伝導
帯下端の平均エネルギー準位Ｅ１よりも小さく制御する
ことが容易になる。
【００６５】（６）第６の実施例 図７は本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。図７の半導体レーザ素子が図６の半導
体レーザ素子と異なるのは、積層される層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｄでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｅでは３層になっている点である。図７
の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２Ｅ以外の
部分の構成および製造方法は、図６の半導体レーザ素子
の構成および製造方法、すなわち図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
ーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギー
バンド図である。図７の半導体レーザ素子が図６の半導
体レーザ素子と異なるのは、積層される層の数がｎ−電
流ブロック層１２Ｄでは９層であるのに対し、ｎ−電流
ブロック層１２Ｅでは３層になっている点である。図７
の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２Ｅ以外の
部分の構成および製造方法は、図６の半導体レーザ素子
の構成および製造方法、すなわち図１に示す半導体レー
ザ素子の構成および製造方法と同様である。
【００６６】ｐ−ＢＡｌＧａＮからなる第１クラッド層
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｅは、図７
に示すように、厚さ０．２５μｍの２つのＢＡｌＩｎＧ
ａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｍと、厚さ
０．０５μｍの１つのＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電
流ブロック層１２ｎとが交互に積層されてなる。図７の
ｎ−第１電流ブロック層１２ｍと図６のｎ−第１電流ブ
ロック層１２ｉおよび、図７のｎ−第２電流ブロック層
１２ｎと図６のｎ−第２電流ブロック層１２ｋとはそれ
ぞれ膜厚が異なるだけで組成および成長温度は同じであ
る。また、ｎ−電流ブロック層１２Ｅを除く図７の半導
体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長温度は図６
の半導体レーザ素子の各層、すなわち図１の半導体レー
ザ素子の各層２〜１１，１４，１５の組成、膜厚および
成長温度と同じである。
１１上に形成されるｎ−電流ブロック層１２Ｅは、図７
に示すように、厚さ０．２５μｍの２つのＢＡｌＩｎＧ
ａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ｍと、厚さ
０．０５μｍの１つのＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電
流ブロック層１２ｎとが交互に積層されてなる。図７の
ｎ−第１電流ブロック層１２ｍと図６のｎ−第１電流ブ
ロック層１２ｉおよび、図７のｎ−第２電流ブロック層
１２ｎと図６のｎ−第２電流ブロック層１２ｋとはそれ
ぞれ膜厚が異なるだけで組成および成長温度は同じであ
る。また、ｎ−電流ブロック層１２Ｅを除く図７の半導
体レーザ素子の各層の組成、膜厚および成長温度は図６
の半導体レーザ素子の各層、すなわち図１の半導体レー
ザ素子の各層２〜１１，１４，１５の組成、膜厚および
成長温度と同じである。
【００６７】ＢＡｌＩｎＧａＮからなるｎ−第１電流ブ
ロック層１２ｍのバンドギャップはＢＡｌＩｎＧａＮか
らなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉのバンドギャップ
と同等であり、ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎのバンドギャップはＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップと同等
である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｅの伝導帯下
端の平均エネルギー準位Ｅ７はＭＱＷ活性層８の伝導帯
下端の平均エネルギー準位Ｅ１とほぼ同じかそれよりも
低く設定されている。
ロック層１２ｍのバンドギャップはＢＡｌＩｎＧａＮか
らなるｎ−第１電流ブロック層１２ｉのバンドギャップ
と同等であり、ＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロ
ック層１２ｎのバンドギャップはＢＩｎＧａＮからなる
ｎ−第２電流ブロック層１２ｋのバンドギャップと同等
である。そして、ｎ−電流ブロック層１２Ｅの伝導帯下
端の平均エネルギー準位Ｅ７はＭＱＷ活性層８の伝導帯
下端の平均エネルギー準位Ｅ１とほぼ同じかそれよりも
低く設定されている。
【００６８】以上のように構成された本実施例の半導体
レーザ素子においては、第５の半導体レーザ素子と同様
に、アルミニウムとホウ素のうちの少なくとも一方の組
成比を大きくしてｎ−電流ブロック層１２Ｅの熱安定性
を向上させることができる。それと同時に、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｎが挟み込まれ
ているためｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック
層１２Ｅとｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りに
くくなっている。
レーザ素子においては、第５の半導体レーザ素子と同様
に、アルミニウムとホウ素のうちの少なくとも一方の組
成比を大きくしてｎ−電流ブロック層１２Ｅの熱安定性
を向上させることができる。それと同時に、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｎが挟み込まれ
ているためｐ−第１クラッド層１１とｎ−電流ブロック
層１２Ｅとｐ−第２クラッド層１４にクラックが入りに
くくなっている。
【００６９】（７）第７の実施例 図８は本発明の第７の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子の模式的断面図である。
ーザ素子の模式的断面図である。
【００７０】図８に示すように、ＧａＮ基板等の導電性
基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−
クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層
７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９、
ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１クラッド層１１が順に形
成されている。ｐ−第１クラッド層１１の上に、ストラ
イプ状開口部１３を有するｎ−電流ブロック層１２が形
成されている。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１ク
ラッド層１１上およびｎ−電流ブロック層１２上にｐ−
第２クラッド層１４が形成されている。ｐ−第２クラッ
ド層１４上にｐ−コンタクト層１５が形成されている。
ｐ−コンタクト層１５上にｐ電極１６が形成され、導電
性基板１８の裏面にｎ電極１７が形成されている。図８
の半導体レーザ素子では、図１の半導体レーザ素子のＢ
ＧａＮ層３は設けられていない。また、図８の半導体レ
ーザ素子においても図１の半導体レーザ素子と同様に、
ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバンド図
に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの
５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、ＢＩｎＧａＮ
からなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂとが交互に積層されてなる。
基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−
クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層
７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層９、
ｐ−光ガイド層１０、ｐ−第１クラッド層１１が順に形
成されている。ｐ−第１クラッド層１１の上に、ストラ
イプ状開口部１３を有するｎ−電流ブロック層１２が形
成されている。ストライプ状開口部１３内のｐ−第１ク
ラッド層１１上およびｎ−電流ブロック層１２上にｐ−
第２クラッド層１４が形成されている。ｐ−第２クラッ
ド層１４上にｐ−コンタクト層１５が形成されている。
ｐ−コンタクト層１５上にｐ電極１６が形成され、導電
性基板１８の裏面にｎ電極１７が形成されている。図８
の半導体レーザ素子では、図１の半導体レーザ素子のＢ
ＧａＮ層３は設けられていない。また、図８の半導体レ
ーザ素子においても図１の半導体レーザ素子と同様に、
ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバンド図
に示すように、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの
５つのｎ−第１電流ブロック層１２ａと、ＢＩｎＧａＮ
からなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂとが交互に積層されてなる。
【００７１】図８の半導体レーザ素子の各層２，４〜１
２，１４，１５の組成、膜厚および成長条件は、図１の
半導体レーザ素子の各層２，４〜１２，１４，１５の組
成、膜厚および成長条件と同様である。
２，１４，１５の組成、膜厚および成長条件は、図１の
半導体レーザ素子の各層２，４〜１２，１４，１５の組
成、膜厚および成長条件と同様である。
【００７２】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ａよ
りもバンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−
第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロック層１
２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層１２ａ
で発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入
りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層１
２ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止す
る効果が大きくなっている。
ＢＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層１２ａよ
りもバンドギャップの小さいＢＩｎＧａＮからなるｎ−
第２電流ブロック層１２ｂがｎ−第１電流ブロック層１
２ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロッ
ク層１２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層１２ａ
で発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入
りにくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層１
２ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止す
る効果が大きくなっている。
【００７３】ｎ−電流ブロック層１２の屈折率がｐ−第
１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折
率より小さくなっており、ストライプ状開口部１３下の
ＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率がｎ−電流ブ
ロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈
折率よりも小さくなり、光がストライプ状開口部１３下
の領域に集中する効果を大きくできる。
１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の屈折
率より小さくなっており、ストライプ状開口部１３下の
ＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈折率がｎ−電流ブ
ロック層１２下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な屈
折率よりも小さくなり、光がストライプ状開口部１３下
の領域に集中する効果を大きくできる。
【００７４】また、ｎ−第１電流ブロック層１２ａの膜
厚をｎ−第２電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く制御することが容易になる。
厚をｎ−第２電流ブロック層１２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層１２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ２をｐ−第１クラッド層１１とｐ
−第２クラッド層１４の伝導帯下端のエネルギー準位よ
りも高く制御することが容易になる。
【００７５】（８）第８の実施例 次に、本発明の第８の実施例におけるＧａＮ系半導体レ
ーザ素子について説明する。
ーザ素子について説明する。
【００７６】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、各
層の材料を除いて図１の半導体レーザ素子の構成と同様
である。表４に本実施例の半導体レーザ素子の各層の組
成、膜厚および成長温度を示す。
層の材料を除いて図１の半導体レーザ素子の構成と同様
である。表４に本実施例の半導体レーザ素子の各層の組
成、膜厚および成長温度を示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】表４に示すように、低温バッファ層２はＡ
ｌＧａＮからなり、ＢＧａＮ層３の代わりにアンドープ
のＧａＮ層が設けられ、ｎ−ＢＧａＮ層４の代わりにｎ
−ＧａＮ層が設けられている。クラック防止層５は厚さ
６０ÅのＡｌＧａＮと厚さ６０ÅのＧａＮとが２１対交
互に積層されてなり、ｎ−クラッド層６はＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−光ガイド層７はＧａＮからなる。
ｌＧａＮからなり、ＢＧａＮ層３の代わりにアンドープ
のＧａＮ層が設けられ、ｎ−ＢＧａＮ層４の代わりにｎ
−ＧａＮ層が設けられている。クラック防止層５は厚さ
６０ÅのＡｌＧａＮと厚さ６０ÅのＧａＮとが２１対交
互に積層されてなり、ｎ−クラッド層６はＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−光ガイド層７はＧａＮからなる。
【００７９】また、ｎ−ＭＱＷ活性層８は、厚さ５０Å
の４つのＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ２０Åの３つのＩ
ｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層されてなる。さら
に、ｐ−キャリアブロック層９はＡｌＧａＮからなり、
ｐ−光ガイド層１０はＧａＮからなり、ｐ−第１クラッ
ド層１１およびｐ−第２クラッド層１４はＡｌＧａＮか
らなり、ｐ−コンタクト層１５はＧａＮからなる。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ−第１電
流ブロック層１２ａと、厚さ０．０２μｍの４つのｎ−
第２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなり、
ｎ−第１電流ブロック層１２ａはＡｌＧａＮからなり、
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂはＩｎＧａＮからなる。
の４つのＩｎＧａＮ量子障壁層と厚さ２０Åの３つのＩ
ｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層されてなる。さら
に、ｐ−キャリアブロック層９はＡｌＧａＮからなり、
ｐ−光ガイド層１０はＧａＮからなり、ｐ−第１クラッ
ド層１１およびｐ−第２クラッド層１４はＡｌＧａＮか
らなり、ｐ−コンタクト層１５はＧａＮからなる。ま
た、ｎ−電流ブロック層１２は、図２のエネルギーバン
ド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ−第１電
流ブロック層１２ａと、厚さ０．０２μｍの４つのｎ−
第２電流ブロック層１２ｂとが交互に積層されてなり、
ｎ−第１電流ブロック層１２ａはＡｌＧａＮからなり、
ｎ−第２電流ブロック層１２ｂはＩｎＧａＮからなる。
【００８０】低温バッファ層２の成長時には、原料ガス
としてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3を用いる。ＧａＮ層
の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用
いる。ｎ−ＧａＮ層およびｎ−光ガイド層７の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層
５、ｎ−クラッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１
２ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよ
びＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ 4 を用い
る。
としてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3を用いる。ＧａＮ層
の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用
いる。ｎ−ＧａＮ層およびｎ−光ガイド層７の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層
５、ｎ−クラッド層６およびｎ−第１電流ブロック層１
２ａの成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよ
びＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ 4 を用い
る。
【００８１】ｎ−ＭＱＷ活性層８およびｎ−第２電流ブ
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、
ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉ
Ｈ4を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ−第１ク
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−光
ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
ロック層１２ｂの成長時には、原料ガスとしてＴＥＧ、
ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉ
Ｈ4を用いる。ｐ−キャリアブロック層９、ｐ−第１ク
ラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡおよびＮＨ3 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−光
ガイド層１０およびｐ−コンタクト層１５の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧおよびＮＨ3 を用い、ドーパ
ントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。
【００８２】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００８３】（９）第９の実施例 次に、本発明の第９の実施例におけるＧａＮ系の半導体
レーザ素子について説明する。
レーザ素子について説明する。
【００８４】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、ｎ
−電流ブロック層の材料を膜厚を除いて第６の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表５に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
−電流ブロック層の材料を膜厚を除いて第６の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表５に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
【００８５】
【表５】
【００８６】表５に示す量子障壁層、量子井戸層、ｐ−
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
【００８７】図４のエネルギーバンド図に示すように、
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｂは、厚さ０．１μｍの５つのＡｌＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｅと、厚さ０．０１μｍの４つ
のＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｆ
とを交互に積層してなる。
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｂは、厚さ０．１μｍの５つのＡｌＧａＮからなるｎ−
第１電流ブロック層１２ｅと、厚さ０．０１μｍの４つ
のＢＩｎＧａＮからなるｎ−第２電流ブロック層１２ｆ
とを交互に積層してなる。
【００８８】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図４の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図４の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００８９】（１０）第１０の実施例 次に、本発明の第１０の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子について説明する。
レーザ素子について説明する。
【００９０】本実施例の半導体レーザ素子の構成は、ｎ
−電流ブロック層の材料と膜厚を除いて第８の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表６に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
−電流ブロック層の材料と膜厚を除いて第８の実施例の
半導体レーザ素子の構成と同様である。表６に本実施例
の半導体レーザ素子の組成、膜厚および成長温度を示
す。
【００９１】
【表６】
【００９２】表６に示す量子障壁層、量子井戸層、ｐ−
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
第１クラッド層１１およびｐ−第２クラッド層１４の組
成、膜厚および成長温度は表４に示す半導体レーザ素子
と同様である。
【００９３】図６のエネルギーバンド図に示すように、
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｄは、ＡｌＩｎＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層１２ｉと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０１μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層１２
ｋとを交互に積層してなる。
本実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層１２
Ｄは、ＡｌＩｎＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層１２ｉと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０１μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層１２
ｋとを交互に積層してなる。
【００９４】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図６の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図６の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【００９５】（１１）第１１の実施例 図９は、本発明の第１１の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。図１０は図９の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。図９に示す半導体レーザ素子
は、ｐ−クラッド層４１にストライプ状リッジ部４１ａ
を有するタイプである。
体レーザ素子の模式的断面図である。図１０は図９の半
導体レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネ
ルギーバンド図である。図９に示す半導体レーザ素子
は、ｐ−クラッド層４１にストライプ状リッジ部４１ａ
を有するタイプである。
【００９６】本実施例の半導体レーザ素子のサファイア
基板１からｐ−光ガイド層１０までの各層については、
図１の半導体レーザ素子の構成と同様である。また、本
実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層４２に
ついては、ストライプ状開口部４５の長手方向と垂直な
方向における開口部の断面形状を除き図１のｎ−電流ブ
ロック層１２と同様である。表７に本実施例の半導体レ
ーザ素子のｐ−光ガイド層１０よりも上に形成されてい
る各層の組成、膜厚および成長温度を示す。
基板１からｐ−光ガイド層１０までの各層については、
図１の半導体レーザ素子の構成と同様である。また、本
実施例の半導体レーザ素子のｎ−電流ブロック層４２に
ついては、ストライプ状開口部４５の長手方向と垂直な
方向における開口部の断面形状を除き図１のｎ−電流ブ
ロック層１２と同様である。表７に本実施例の半導体レ
ーザ素子のｐ−光ガイド層１０よりも上に形成されてい
る各層の組成、膜厚および成長温度を示す。
【００９７】
【表７】
【００９８】表７に示すように、リッジ部４１ａを有す
るＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層４１がＢＧａＮ
からなるｐ−光ガイド層１０上に設けられている。リッ
ジ部４１ａの領域を除きｐ−クラッド層４１の厚さは
０．２μｍである。ｐ−クラッド層４１のリッジ部４１
ａ上にはＢＧａＮからなるｐ−キャップ層４３が設けら
れ、リッジ部４１ａ両側のｐ−クラッド層４１上にｎ−
電流ブロック層４２が設けられている。ｎ−電流ブロッ
ク層４２上とｐ−キャップ４３上に、ＢＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層４４が設けられている。ｐ−クラッド
層４１においては、リッジ部４１ａがｐ−第２クラッド
層に相当し、リッジ部４１ａ以外の部分がｐ−第１クラ
ッド層に相当する。
るＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層４１がＢＧａＮ
からなるｐ−光ガイド層１０上に設けられている。リッ
ジ部４１ａの領域を除きｐ−クラッド層４１の厚さは
０．２μｍである。ｐ−クラッド層４１のリッジ部４１
ａ上にはＢＧａＮからなるｐ−キャップ層４３が設けら
れ、リッジ部４１ａ両側のｐ−クラッド層４１上にｎ−
電流ブロック層４２が設けられている。ｎ−電流ブロッ
ク層４２上とｐ−キャップ４３上に、ＢＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層４４が設けられている。ｐ−クラッド
層４１においては、リッジ部４１ａがｐ−第２クラッド
層に相当し、リッジ部４１ａ以外の部分がｐ−第１クラ
ッド層に相当する。
【００９９】図１の半導体レーザ素子と同様に、ｎ−電
流ブロック層４２は、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１
μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＢＩｎ
ＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流
ブロック層４２ｂとを図１０に示すように交互に積層し
てなる。
流ブロック層４２は、ＢＡｌＧａＮからなる厚さ０．１
μｍの５つのｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＢＩｎ
ＧａＮからなる厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流
ブロック層４２ｂとを図１０に示すように交互に積層し
てなる。
【０１００】ｐ−ＢＡｌＧａＮクラッド層４１の成長時
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用い
る。ｐ−ＢＧａＮキャップ層４３およびｐ−ＢＧａＮコ
ンタクト層４４の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、
ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣ
ｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第１電流ブロック層４２ａの成
長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およ
びＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用
いる。また、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成長時に
は、原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩ、ＮＨ3 およびＢ2
Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。
には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ
2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用い
る。ｐ−ＢＧａＮキャップ層４３およびｐ−ＢＧａＮコ
ンタクト層４４の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、
ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＣ
ｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第１電流ブロック層４２ａの成
長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およ
びＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用
いる。また、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成長時に
は、原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩ、ＮＨ3 およびＢ2
Ｈ4 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。
【０１０１】本実施例の半導体レーザ素子においても、
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
図１の半導体レーザ素子と同様の効果が得られる。
【０１０２】なお、上記第１１の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１０３】また、上記第１１の実施例のＢＩｎＧａＮ
からなるｎ−第２電流ブロック層４２ｂのバンドギャッ
プはＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップより
も大きくなっているが、インジウムの組成比を大きく
し、例えばその組成をＢ0.02Ｉｎ0.15Ｇａ0.83Ｎとして
ｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップを量子井戸層
のバンドギャップよりも小さくしてもよい。
からなるｎ−第２電流ブロック層４２ｂのバンドギャッ
プはＭＱＷ活性層８の量子井戸層のバンドギャップより
も大きくなっているが、インジウムの組成比を大きく
し、例えばその組成をＢ0.02Ｉｎ0.15Ｇａ0.83Ｎとして
ｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップを量子井戸層
のバンドギャップよりも小さくしてもよい。
【０１０４】また、上記第１１の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がＢＡｌＧａＮからなるｐ
−クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈
折導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平
均のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップ
よりも小さくしてもよく、その場合には、図６の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がＢＡｌＧａＮからなるｐ
−クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈
折導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平
均のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップ
よりも小さくしてもよく、その場合には、図６の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
【０１０５】（１２）第１２の実施例 次に、本発明の第１２の実施例における半導体レーザ素
子について説明する。
子について説明する。
【０１０６】本実施例の半導体レーザ素子の模式的断面
構造は、図９に示す第１１の実施例の半導体レーザ素子
と同様である。ただし、本実施例の半導体レーザ素子の
各層の材料が第１１の実施例の材料と異なっている。本
実施例の半導体レーザ素子のサファイア基板１からｐ−
光ガイド層１０までの各層については、表４に示されて
いる第８の実施例の各層と同じである。そして、表８に
本実施例の半導体レーザ素子のｐ−光ガイド層１０より
も上に形成されている各層の組成、膜厚および成長温度
を示す。
構造は、図９に示す第１１の実施例の半導体レーザ素子
と同様である。ただし、本実施例の半導体レーザ素子の
各層の材料が第１１の実施例の材料と異なっている。本
実施例の半導体レーザ素子のサファイア基板１からｐ−
光ガイド層１０までの各層については、表４に示されて
いる第８の実施例の各層と同じである。そして、表８に
本実施例の半導体レーザ素子のｐ−光ガイド層１０より
も上に形成されている各層の組成、膜厚および成長温度
を示す。
【０１０７】
【表８】
【０１０８】ｐ−ＧａＮ光ガイド層１０上に形成された
ｐ−クラッド層４１は、ＡｌＧａＮからなり、リッジ部
４１ａの領域を除き０．２μｍの膜厚を有する。ｐ−キ
ャップ層４３は、ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を
有する。また、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０に示
すように、ＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層４２
ｂとが交互に積層されてなる。ｎ−電流ブロック層４２
上とｐ−キャップ層４３上には、ＧａＮからなる厚さ
０．０５μｍのコンタクト層４４が形成されている。
ｐ−クラッド層４１は、ＡｌＧａＮからなり、リッジ部
４１ａの領域を除き０．２μｍの膜厚を有する。ｐ−キ
ャップ層４３は、ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を
有する。また、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０に示
すように、ＡｌＧａＮからなる厚さ０．１μｍの５つの
ｎ−第１電流ブロック層４２ａと、ＩｎＧａＮからなる
厚さ０．０２μｍの４つのｎ−第２電流ブロック層４２
ｂとが交互に積層されてなる。ｎ−電流ブロック層４２
上とｐ−キャップ層４３上には、ＧａＮからなる厚さ
０．０５μｍのコンタクト層４４が形成されている。
【０１０９】ｐ−クラッド層４１の成長時には、原料ガ
スとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−キ
ャップ層４３およびｐ−コンタクト層４４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ 3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第
１電流ブロック層４２ａの成長時には、ＴＭＧ、ＴＭＡ
およびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を
用いる。ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成長時には、
原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。
スとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｐ−キ
ャップ層４３およびｐ−コンタクト層４４の成長時に
は、原料ガスとしてＴＭＧ、ＮＨ 3 およびＢ2 Ｈ4 を用
い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用いる。ｎ−第
１電流ブロック層４２ａの成長時には、ＴＭＧ、ＴＭＡ
およびＮＨ3 を用い、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を
用いる。ｎ−第２電流ブロック層４２ｂの成長時には、
原料ガスとしてＴＥＧ、ＴＭＩおよびＮＨ3 を用い、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。
【０１１０】本実施例の半導体レーザ素子においても、
第８の実施例の半導体レーザ素子と同様の効果が得られ
る。
第８の実施例の半導体レーザ素子と同様の効果が得られ
る。
【０１１１】なお、上記第１２の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすれば、ｎ−第１電流ブロ
ック層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形
になり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生する
ｎ−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすれば、ｎ−第１電流ブロ
ック層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形
になり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生する
ｎ−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１１２】また、上記第１２の実施例のＩｎＧａＮか
らなるｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップはＭＱ
Ｗ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも大きく
なっているが、インジウムの組成比を大きくし、例えば
その組成をＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロ
ック層のバンドギャップを量子井戸層のバンドギャップ
よりも小さくしてもよい。
らなるｎ−第２電流ブロック層のバンドギャップはＭＱ
Ｗ活性層８の量子井戸層のバンドギャップよりも大きく
なっているが、インジウムの組成比を大きくし、例えば
その組成をＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロ
ック層のバンドギャップを量子井戸層のバンドギャップ
よりも小さくしてもよい。
【０１１３】また、上記第１２の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折導波型構
造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均のバンド
ギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよりも小さ
くしてもよく、その場合には、第１０の実施例の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がｐ−ＡｌＧａＮクラッド
層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折導波型構
造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均のバンド
ギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよりも小さ
くしてもよく、その場合には、第１０の実施例の半導体
レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レーザ素子
が得られる。
【０１１４】（１３）第１３の実施例 図１１は本発明の第１３の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。
体レーザ素子の模式的断面図である。
【０１１５】図１１に示すように、ＧａＮ基板等の導電
性基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ
−クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド
層７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層
９、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−クラッド層４１が順に形
成されている。ｐ−クラッド層４１にはストライプ状リ
ッジ部４１ａが形成されている。ストライプ状リッジ部
４１ａの両側のｐ−クラッド層４１上にはｎ−電流ブロ
ック層４２が形成されている。ストライプ状リッジ部４
１ａの上にはｐ−キャップ層４３が形成されている。ｎ
−電流ブロック層４２上およびｐ−キャップ層４３上に
ｐ−コンタクト層４４が形成されている。ｐ−コンタク
ト層４４上にｐ電極１６が形成され、導電性基板１８の
裏面にｎ電極１７が形成されている。図１１の半導体レ
ーザ素子では、図９の半導体レーザ素子のＢＧａＮ層３
は設けられていない。
性基板１８上に、バッファ層２、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ
−クラック防止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド
層７、ｎ−ＭＱＷ活性層８、ｐ−キャリアブロック層
９、ｐ−光ガイド層１０、ｐ−クラッド層４１が順に形
成されている。ｐ−クラッド層４１にはストライプ状リ
ッジ部４１ａが形成されている。ストライプ状リッジ部
４１ａの両側のｐ−クラッド層４１上にはｎ−電流ブロ
ック層４２が形成されている。ストライプ状リッジ部４
１ａの上にはｐ−キャップ層４３が形成されている。ｎ
−電流ブロック層４２上およびｐ−キャップ層４３上に
ｐ−コンタクト層４４が形成されている。ｐ−コンタク
ト層４４上にｐ電極１６が形成され、導電性基板１８の
裏面にｎ電極１７が形成されている。図１１の半導体レ
ーザ素子では、図９の半導体レーザ素子のＢＧａＮ層３
は設けられていない。
【０１１６】図１１の半導体レーザ素子の各層２，４〜
１０，４１〜４４の組成、膜厚および成長条件は、図９
の半導体レーザ素子の各層２，４〜１０，４１〜４４の
組成、膜厚および成長条件と同様である。また、図１１
の半導体レーザ素子においても図９の半導体レーザ素子
と同様に、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと、厚さ０．０２μｍの４
つのｎ−第２電流ブロック層４２ｂとが交互に積層され
てなる。この第１電流ブロック層４２ａはＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂはＩｎＧａＮか
らなる。
１０，４１〜４４の組成、膜厚および成長条件は、図９
の半導体レーザ素子の各層２，４〜１０，４１〜４４の
組成、膜厚および成長条件と同様である。また、図１１
の半導体レーザ素子においても図９の半導体レーザ素子
と同様に、ｎ−電流ブロック層４２は、図１０のエネル
ギーバンド図に示すように、厚さ０．１μｍの５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと、厚さ０．０２μｍの４
つのｎ−第２電流ブロック層４２ｂとが交互に積層され
てなる。この第１電流ブロック層４２ａはＡｌＧａＮか
らなり、ｎ−第２電流ブロック層４２ｂはＩｎＧａＮか
らなる。
【０１１７】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層４２ａより
もバンドギャップの小さい、ＩｎＧａＮからなるｎ−第
２電流ブロック層４２ｂがｎ−第１電流ブロック層４２
ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロック
層４２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層４２ａで
発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入り
にくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層４２
ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止する
効果が大きくなっている。
ＡｌＧａＮからなるｎ−第１電流ブロック層４２ａより
もバンドギャップの小さい、ＩｎＧａＮからなるｎ−第
２電流ブロック層４２ｂがｎ−第１電流ブロック層４２
ａの間に挟み込まれているので、ｎ−第２電流ブロック
層４２ｂがその両側のｎ−第１電流ブロック層４２ａで
発生する歪みを効果的に吸収するため、クラックが入り
にくくなっている。特に、ｎ−第２電流ブロック層４２
ｂがインジウムを含んでいるため、クラックを防止する
効果が大きくなっている。
【０１１８】ｎ−電流ブロック層４２の屈折率がｐ−ク
ラッド層４１の屈折率より小さくなっており、ストライ
プ状開口部４５下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な
屈折率がｎ−電流ブロック層４２下のＭＱＷ活性層８の
領域での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストラ
イプ状開口部４５下の領域に集中する効果を大きくでき
る。それにより、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素
子が実現される。
ラッド層４１の屈折率より小さくなっており、ストライ
プ状開口部４５下のＭＱＷ活性層８の領域での実効的な
屈折率がｎ−電流ブロック層４２下のＭＱＷ活性層８の
領域での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストラ
イプ状開口部４５下の領域に集中する効果を大きくでき
る。それにより、実屈折率導波型構造の半導体レーザ素
子が実現される。
【０１１９】また、ｎ−第１電流ブロック層４２ａの膜
厚をｎ−第２電流ブロック層４２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層４２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ８をｐ−クラッド層４１の伝導帯
下端のエネルギー準位よりも高く制御することが容易に
なる。
厚をｎ−第２電流ブロック層４２ｂの膜厚よりも厚くす
ることにより、ｎ−電流ブロック層４２の伝導帯下端の
平均エネルギー準位Ｅ８をｐ−クラッド層４１の伝導帯
下端のエネルギー準位よりも高く制御することが容易に
なる。
【０１２０】なお、上記第１３の実施例では、５つのｎ
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
−第１電流ブロック層４２ａと４つのｎ−第２電流ブロ
ック層４２ｂとを交互に積層する場合について説明した
が、積層するｎ−第１電流ブロック層とｎ−第２電流ブ
ロック層の数は上記の例に限られない。２以上のｎ−第
１電流ブロック層と１以上の第２電流ブロック層とが交
互に積層されればよい。そうすればｎ−第１電流ブロッ
ク層の間にｎ−第２電流ブロック層が挟み込まれる形に
なり、ｎ−第２電流ブロック層がその両側で発生するｎ
−第１電流ブロック層の歪みを効果的に吸収できる。
【０１２１】また、上記第１３の実施例のｎ−第２電流
ブロック層４２ｂのバンドギャップはＭＱＷ活性層８の
量子井戸層のバンドギャップよりも大きくなっている
が、インジウムの組成比を大きくし、例えばその組成を
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロック層のバ
ンドギャップを量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
ブロック層４２ｂのバンドギャップはＭＱＷ活性層８の
量子井戸層のバンドギャップよりも大きくなっている
が、インジウムの組成比を大きくし、例えばその組成を
Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎとしてｎ−第２電流ブロック層のバ
ンドギャップを量子井戸層のバンドギャップよりも小さ
くしてもよい。
【０１２２】また、上記第１３の実施例ではｎ−電流ブ
ロック層４２の平均の屈折率がＡｌＧａＮからなるｐ−
クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折
導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均
のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよ
りも小さくしてもよく、その場合には、第１０の実施例
の半導体レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レ
ーザ素子が得られる。
ロック層４２の平均の屈折率がＡｌＧａＮからなるｐ−
クラッド層４１の屈折率よりも小さく設定され、実屈折
導波型構造となっているが、ｎ−電流ブロック層の平均
のバンドギャップをＭＱＷ活性層８のバンドギャップよ
りも小さくしてもよく、その場合には、第１０の実施例
の半導体レーザ素子と同様に損失導波型構造の半導体レ
ーザ素子が得られる。
【０１２３】なお、第１の層であるｎ−第１電流ブロッ
ク層１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ
および第２の層であるｎ−第２電流ブロック層１２ｂ，
１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂの組成および
膜厚は上記実施例に限定されない。第１の層はアルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも一方を含む窒化物系半導
体からなり、第２の層はインジウムを含む窒化物系半導
体からなり、第１の層よりも第２の層のバンドギャップ
が小さければよい。
ク層１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ
および第２の層であるｎ−第２電流ブロック層１２ｂ，
１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂの組成および
膜厚は上記実施例に限定されない。第１の層はアルミニ
ウムおよびホウ素の少なくとも一方を含む窒化物系半導
体からなり、第２の層はインジウムを含む窒化物系半導
体からなり、第１の層よりも第２の層のバンドギャップ
が小さければよい。
【０１２４】また、ｐ−第１クラッド層１１，４１とｐ
−第２クラッド層１４，４１ａの組成は異なっていても
よい。
−第２クラッド層１４，４１ａの組成は異なっていても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の模式的断面図である。
レーザ素子の模式的断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の電流ブロック層およ
びその近傍のエネルギーバンド図である。
びその近傍のエネルギーバンド図である。
【図３】本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図４】本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図５】本発明の第４の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図６】本発明の第５の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図７】本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
レーザ素子の電流ブロック層およびその近傍のエネルギ
ーバンド図である。
【図８】本発明の第６の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の模式的断面図である。
レーザ素子の模式的断面図である。
【図９】本発明の第１１の実施例におけるＧａＮ系半導
体レーザ素子の模式的断面図である。
体レーザ素子の模式的断面図である。
【図１０】図９の半導体レーザ素子の電流ブロック層お
よびその近傍のエネルギーバンド図である。
よびその近傍のエネルギーバンド図である。
【図１１】本発明の第１３の実施例におけるＧａＮ系半
導体レーザ素子の模式的断面図である。
導体レーザ素子の模式的断面図である。
【図１２】従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的断
面図である。
面図である。
【符号の説明】 １ サファイア基板 ６ ｎ−クラッド層 ７ ｎ−光ガイド層 ８ ｎ−ＭＱＷ活性層 ９ ｐ−キャリアブロック層 １０ ｐ−光ガイド層 １１ ｐ−第１クラッド層 １２，１２Ａ〜１２Ｅ，４２ ｎ−電流ブロック層 １２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｉ，４２ａ ｎ
−第１電流ブロック層 １２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂ ｎ
−第２電流ブロック層 １３，４５ ストライプ状開口部 １４ ｐ−第２クラッド層 １５，４４ ｐ−コンタクト層 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 １８ 導電性基板 ４１ ｐ−クラッド層 ４３ ｐ−キャップ層
−第１電流ブロック層 １２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｋ，４２ｂ ｎ
−第２電流ブロック層 １３，４５ ストライプ状開口部 １４ ｐ−第２クラッド層 １５，４４ ｐ−コンタクト層 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 １８ 導電性基板 ４１ ｐ−クラッド層 ４３ ｐ−キャップ層
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
Claims (6)
- 【請求項１】 活性層を含みかつホウ素、アルミニウ
ム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む
第１の窒化物系半導体層上に、ストライプ状開口部を有
する電流ブロック層が形成され、前記ストライプ状開口
部内の前記第１の窒化物系半導体層上にホウ素、アルミ
ニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくとも１つを
含む第２の窒化物系半導体層が形成され、前記電流ブロ
ック層は、アルミニウムおよびホウ素の少なくとも一方
を含む窒化物系半導体からなる第１の層と、インジウム
を含む窒化物系半導体からなりかつ前記第１の層よりも
小さなバンドギャップを有する第２の層との積層構造を
含むことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記電流ブロック層の平均の屈折率は前
記開口部内の前記第２の窒化物系半導体層の屈折率より
も小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ
素子。 - 【請求項３】 前記第１の層の厚みが前記第２の層の厚
みよりも厚いことを特徴とする請求項２記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項４】 前記電流ブロック層の平均のバンドギャ
ップは前記活性層のバンドギャップとほぼ等しいか前記
活性層のバンドギャップよりも小さいことを特徴とする
請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記電流ブロック層は、２以上の前記第
１の層と１以上の前記第２の層とが交互に積層されてな
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記第１の窒化物系半導体層は、第１導
電型のクラッド層、前記活性層および第２導電型の第１
のクラッド層をこの順に含み、前記第２の窒化物系半導
体層は、第２導電型の第２のクラッド層を含むことを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ
素子。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP11079471A JP2000277860A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子 |
| US09/532,775 US6836496B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-22 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11079471A JP2000277860A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277860A true JP2000277860A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13690813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11079471A Pending JP2000277860A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2000277860A (ja) |
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| US8106403B2 (en) * | 2009-03-04 | 2012-01-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | III-nitride light emitting device incorporation boron |
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| US8890113B2 (en) * | 2011-06-08 | 2014-11-18 | Nikolay Ledentsov | Optoelectronic device with a wide bandgap and method of making same |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH09246670A (ja) | 1996-03-04 | 1997-09-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子 |
| JPH09307190A (ja) | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
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