(57)【要約】【課題】位相制御領域におけるキャリアの再結合および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる光位相制御素子および半導体発光素子を提供する。【解決手段】ｎ型ＩｎＰからなる半導体基板１１と、半導体基板１１上に形成されたＳｉドープされたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層１２と、ｎ型クラッド層１２上に形成され、入射された光の位相を変化させる活性導波路層１３と、活性導波路層１３上に形成されたＺｎドープされたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１４と、を備え、活性導波路層１３は、４層のＧａＩｎＡｓＰからなる電子閉じ込め層１３１と４層のＡｌＧａＩｎＡｓからなるホール閉じ込め層１３２が１層ずつ交互に積層された構造を有する。【選択図】図１
2010109237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、入射された光の位相を変化させる活性導波路層を備え、
前記活性導波路層が、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなして交互に積層されてなることを特徴とする光位相制御素子。
【請求項２】
前記電子閉じ込め層の層厚が前記ホール閉じ込め層の層厚よりも大きい請求項１に記載の光位相制御素子。
【請求項３】
基板上に、光を放出する発光領域と、前記発光領域によって放出された光の位相を変化させる位相制御領域とが光の導波方向に直列に配置される半導体発光素子において、
前記位相制御領域が、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなして交互に積層されてなる活性導波路層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
前記電子閉じ込め層の層厚が前記ホール閉じ込め層の層厚よりも大きい請求項３に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の位相を変化させることにより連続的に発振波長を変化させるための位相制御領域を備えた光位相制御素子および半導体発光素子に係り、特に、注入キャリアのプラズマ効果による活性導波路の屈折率変化を利用した光位相制御素子および半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光通信に利用される光源として、光を放出する発光領域と、発光領域によって放出された光の位相を変化させる位相制御領域とを備えることにより、発振波長を可変できる半導体レーザが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、従来の半導体レーザの光の導波方向に沿った断面図である。図８に示す半導体レーザは、半導体基板１０１と、光学利得および波長選択性を有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１０２（発光領域）と、光学利得を有しない導波路層１０３（位相制御領域）と、発光領域用電極１０４と、位相制御領域用電極１０５と、裏面電極１０６と、反射防止膜１０７と、導波路端面１０８と、を備える。
【０００４】
ＤＢＲ１０２は光学利得と波長選択性とを併せ持つため、ＤＢＲ１０２においては、ＤＢＲ１０２のブラッグ波長を中心とし、ＤＢＲ１０２のストップバンド幅で決定される特定の波長帯の光のみが増幅される。
【０００５】
発振波長は、ＤＢＲ１０２、導波路層１０３、および導波路端面１０８により構成されるレーザ共振器の共振器長に基づいて決定される縦モード波長のうち、上記特定の波長帯に存在するものである。
【０００６】
ここで、利得を有しない位相制御領域としての導波路層１０３にキャリアが注入されると、プラズマ効果により導波路層１０３の実効屈折率が低下するため、導波路層１０３を透過する光の位相が変化し、縦モードの波長および間隔が変化する。
【０００７】
図８に示す従来の半導体レーザにおいては、縦モードの間隔がＤＢＲ１０２のストップバンド幅よりも広くなっており、ストップバンド内には縦モードは一つしか存在しない。このため、上記の半導体レーザは、導波路層１０３に注入する電流を制御することにより、ストップバンド幅で決定される特定の波長帯において連続的に発振波長を変化させることができる。
【特許文献１】特開２００４−２７３６４４号公報（［００５５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された半導体レーザにおいては、位相制御領域においてキャリア間で再結合が起こるため、その再結合によって減少したキャリアを補うために位相制御領域に注入する電流を増大させなければならないという課題があった。
【０００９】
また、特に大きな位相変化を得るためにはより大きな電流を位相制御領域に注入することになるが、この場合には位相制御領域の導波路層のキャリア密度が高くなるため、キャリアの再結合に起因した光学利得が発生してしまう。これにより、キャリアの減少が著しくなり、位相制御領域に注入する電流をさらに増大させないと所望の位相変化を得ることができないという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、位相制御領域におけるキャリアの再結合および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる光位相制御素子および半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光位相制御素子は、基板上に、入射された光の位相を変化させる活性導波路層を備え、前記活性導波路層が、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなして交互に積層されてなる構成を有している。
【００１２】
この構成により、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなすため、活性導波路層におけるキャリアの再結合および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる。
【００１３】
また、本発明の光位相制御素子は、前記電子閉じ込め層の層厚が前記ホール閉じ込め層の層厚よりも大きい構成を有している。
この構成により、電子によるオーバーフロー電流が抑制されるため、電力消費を大幅に低減することができる。
【００１４】
本発明の半導体発光素子は、基板上に、光を放出する発光領域と、前記発光領域によって放出された光の位相を変化させる位相制御領域とが光の導波方向に直列に配置される半導体発光素子において、前記位相制御領域が、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなして交互に積層されてなる活性導波路層を備える構成を有している。
【００１５】
この構成により、電子閉じ込め層とホール閉じ込め層とがスタッガード型バンド構造をなすため、活性導波路層におけるキャリアの再結合および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる。
【００１６】
また、本発明の半導体発光素子は、前記電子閉じ込め層の層厚が前記ホール閉じ込め層の層厚よりも大きい構成を有している。
この構成により、電子によるオーバーフロー電流が抑制されるため、電力消費を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、位相制御領域におけるキャリアの再結合および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができるという効果を有する光位相制御素子および半導体発光素子を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光位相制御素子および半導体発光素子の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明に係る光位相制御素子の第１の実施形態を図１に示す。図１（ａ）は本実施形態の光位相制御素子の光の導波方向に沿った断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大図である。
【００２０】
即ち、第１の実施形態の光位相制御素子は、ｎ型ＩｎＰからなる半導体基板１１と、半導体基板１１上に形成されたＳｉドープされたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層１２と、ｎ型クラッド層１２上に形成され、入射された光の位相を変化させる活性導波路層１３と、活性導波路層１３上に形成されたＺｎドープされたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１４と、を備える。
【００２１】
また、ｐ型クラッド層１４の上面には、ｐ型コンタクト層１５が形成され、さらにこのｐ型コンタクト層１５の上面には、ｐ型電極１６が設けられている。また、半導体基板１１の下面にはｎ型電極１７が設けられている。
【００２２】
さらに、第１の実施形態の光位相制御素子は一方の端面１８ａおよび他方の端面１８ｂを備えている。
【００２３】
活性導波路層１３は、図１（ｂ）の部分拡大図に示すように、例えば４層の電子閉じ込め層１３１と４層のホール閉じ込め層１３２が１層ずつ交互に積層された構造を有する。電子閉じ込め層１３１およびホール閉じ込め層１３２はＩｎＰに格子整合している。
【００２４】
ここで、電子閉じ込め層１３１はノンドープのＧａ0.067Ｉｎ0.933Ａｓ0.144Ｐ0.856からなり、層厚は０．１μｍである。ホール閉じ込め層１３２はノンドープのＡｌ0.468Ｇａ0.012Ｉｎ0.52Ａｓからなり、層厚は０．１μｍである。また、ｎ型クラッド層１２はＳｉドープされたｎ型ＩｎＰからなり、ｐ型クラッド層１４はＺｎドープされたｐ型ＩｎＰからなる。
【００２５】
図２は、本実施形態の光位相制御素子の活性導波路層１３のバンド構造を模式的に示す図である。電子閉じ込め層１３１の伝導帯バンド端は、ホール閉じ込め層１３２のそれよりも低いエネルギー位置に存在している。一方、ホール閉じ込め層１３２のホールバンド端は、電子閉じ込め層１３１のそれよりもホールにとって低いエネルギー位置に存在している。
【００２６】
このようなバンド構造はスタッガード（staggered）型バンド構造、あるいはタイプＩＩのバンド構造と呼ばれる。なお、電子閉じ込め層１３１またはホール閉じ込め層１３２のいずれもＩｎＰに格子整合しているため、重いホールバンドと軽いホールバンドは縮退している。また、活性導波路層１３における電子およびホールに対するヘテロ障壁は、それぞれ約２８６ｍｅＶおよび１０８ｍｅＶである。
【００２７】
スタッガード型バンド構造からなる活性導波路層１３にｐ型電極１６およびｎ型電極１７を介して直流電流（以下、位相制御電流と記す）が印加されると、図２に示したように、電子は電子閉じ込め層１３１に蓄積され、ホールはホール閉じ込め層１３２に蓄積される。このように、電子およびホールは活性導波路層１３内で空間的に分離されるため、電子とホールの再結合が抑制される。
【００２８】
このとき、活性導波路層１３内で空間的に分離されて蓄積された電子およびホールによるプラズマ効果により、活性導波路層１３の実効屈折率ｎpが低下する。この実効屈折率ｎpの低下量Δｎp（＜０）の絶対値は、位相制御電流を増加させることにより大きくなるが、本実施形態においては電子とホールの再結合が抑制されているため、従来よりも少ない電流で所望の位相変化をもたらす低下量Δｎpを得ることができる。
【００２９】
このように構成された本実施形態の光位相制御素子の他方の端面１８ｂに不図示の反射防止膜を形成し、一方の端面１８ａを介して、半導体レーザ等の図示しない半導体発光素子から出射された光が活性導波路層１３に入射されると、活性導波路層１３に入射された光の位相は、位相制御電流によって変化した活性導波路層１３の実効屈折率ｎpに応じて進められる。活性導波路層１３において位相が進められた光は、反射防止膜が形成された他方の端面１８ｂから出射される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の光位相制御素子は、活性導波路層内で電子とホールが空間的に分離されているため、再結合電流および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる。
【００３１】
また、本実施形態の光位相制御素子の活性導波路層における電子およびホールに対するヘテロ障壁は、それぞれ約２８６ｍｅＶおよび１０８ｍｅＶと大きいため、電子またはホールのオーバーフローにより流れる電流も少なくすることができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本発明に係る光位相制御素子の第２の実施形態を図３に示す。図３は本実施形態の光位相制御素子の活性導波路層付近の部分拡大図である。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３３】
即ち、本実施形態の光位相制御素子は、Ｓｉドープされたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層１２とＺｎドープされたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１４との間に形成された活性導波路層２３を備える。
【００３４】
活性導波路層２３は、図３の部分拡大図に示すように、例えば４層の電子閉じ込め層２３１と４層のホール閉じ込め層２３２が１層ずつ交互に積層された構造を有する。いずれの層もＩｎＰに格子整合している。
【００３５】
ここで、電子閉じ込め層２３１およびホール閉じ込め層２３２の組成は第１の実施形態と同様であるが、ホール閉じ込め層２３２の層厚より電子閉じ込め層２３１の層厚が大きく、例えばホール閉じ込め層２３２が０．０５μｍ、電子閉じ込め層２３１が０．１５μｍである。
【００３６】
図４は、本実施形態の光位相制御素子の活性導波路層２３のバンド構造を模式的に示す図である。第１の実施形態の光位相制御素子と同様に、活性導波路層２３に位相制御電流が印加されると、電子は電子閉じ込め層２３１に蓄積され、ホールはホール閉じ込め層２３２に蓄積される。
【００３７】
活性導波路層２３内では電荷中性条件が成り立つので、ホール閉じ込め層２３２の層厚より電子閉じ込め層２３１の層厚が大きい本実施形態の光位相制御素子においては、電子閉じ込め層２３１の層厚とホール閉じ込め層２３２の層厚が等しい第１の実施形態と比較して、電子閉じ込め層２３１の電子密度が低下する。
【００３８】
一般にホールに比べて有効質量が軽い電子は、ヘテロ障壁を越えて閉じ込め層から漏れ出す、いわゆるオーバーフローによる電流が流れやすい。しかし、電子密度が低いほどこのオーバーフロー電流は抑制されるため、本実施形態の光位相制御素子は第１の実施形態よりもさらに電力消費を低減することができる。
【００３９】
なお、第１の実施形態における位相変化量と本実施形態の光位相制御素子における位相変化量は、電子閉じ込め層およびホール閉じ込め層の層厚とそれぞれの層におけるキャリア密度が反比例するため同一となる。即ち、光位相制御素子の動作においては電力消費が大幅に低減できる本実施形態の構造がさらに有利である。
【００４０】
（第３の実施形態）
本発明に係る半導体発光素子の実施形態を図５に示す。図５（ａ）は第３の実施形態の半導体発光素子の光の導波方向に沿った断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の部分拡大図である。
【００４１】
即ち、第３の実施形態の半導体発光素子は、光学利得を有する発光領域１と、発光領域１から出射された光の位相を変化させる位相制御領域２とが光の導波方向に直列に配置された構成を有している。
【００４２】
また、第３の実施形態の半導体発光素子は、ｎ型ＩｎＰからなる半導体基板３１と、半導体基板３１上に形成されたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２の上方に形成されたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３３と、ｐ型クラッド層３３上に形成されたｐ型コンタクト層３４と、を備える。
【００４３】
発光領域１は、ｎ型クラッド層３２とｐ型クラッド層３３の間に、ＧａＩｎＡｓＰからなる光分離閉じ込め（ＳＣＨ）層３５と、ＳＣＨ層３５上に形成され、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有し、光を放出するＭＱＷ層３６と、ＭＱＷ層３６上に形成されたＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ層３７と、を含む。
【００４４】
一方、位相制御領域２は、第１または第２の実施形態の光位相制御素子に相当する領域であり、ｎ型クラッド層３２とｐ型コンタクト層３４の間に、Ｓｉドープされたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層３８と、入射された光の位相を変化させる活性導波路層３９と、Ｚｎドープされたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層４０と、を含む。
【００４５】
また、ｐ型コンタクト層３４の上面には、発光領域用ｐ型電極４１および位相制御領域用ｐ型電極４２がそれぞれ発光領域１および位相制御領域２に設けられている。また、半導体基板３１の下面には発光領域１および位相制御領域２に共通のｎ型電極４３が設けられている。
【００４６】
さらに、本実施形態の半導体発光素子は一方の端面４４ａおよび他方の端面４４ｂを備え、他方の端面４４ｂには反射防止膜４５が設けられている。
【００４７】
ＭＱＷ層３６は、図５（ｂ）の部分拡大図に示すように、４層の井戸層３６１と３層の障壁層３６２が１層ずつ交互に積層されたＭＱＷ構造を有する。半導体基板３１側から、井戸層３６１、障壁層３６２、井戸層３６１の順に層が積層されている。
【００４８】
井戸層３６１はノンドープのＧａ0.2Ｉｎ0.8Ａｓからなり、層厚は３ｎｍである。一方、障壁層３６２はノンドープのＧａ0.282Ｉｎ0.718Ａｓ0.612Ｐ0.388からなり、層厚は２０ｎｍである。ここで、例えば井戸層３６１は圧縮歪を有していてもよく、障壁層３６２は伸張歪を有していてもよい。
【００４９】
また、ＳＣＨ層３５およびＳＣＨ層３７はノンドープのＧａ0.282Ｉｎ0.718Ａｓ0.612Ｐ0.388からなり、バンドギャップ波長が１．３μｍで層厚が４０ｎｍであり、ＩｎＰに格子整合している。また、ｎ型クラッド層３２はＳｉドープされたｎ型ＩｎＰからなり、ｐ型クラッド層３３はＺｎドープされたｐ型ＩｎＰからなる。
【００５０】
活性導波路層３９は、第１または第２の実施形態の光位相制御素子における活性導波路層と同様に、図示しない例えば４層の電子閉じ込め層と４層のホール閉じ込め層が１層ずつ交互に積層されたスタッガード型バンド構造を有する。電子閉じ込め層およびホール閉じ込め層はＩｎＰに格子整合している。
【００５１】
ここで、第２の実施形態の光位相制御素子と同様に、電子閉じ込め層はノンドープのＧａ0.067Ｉｎ0.933Ａｓ0.144Ｐ0.856からなり、層厚は０．１５μｍである。ホール閉じ込め層はノンドープのＡｌ0.468Ｇａ0.012Ｉｎ0.52Ａｓからなり、層厚は０．０５μｍである。また、活性導波路層３９における電子およびホールに対するヘテロ障壁は、それぞれ約２８６ｍｅＶおよび１０８ｍｅＶである。
【００５２】
このような本発明の素子構造について本出願人がシミュレーションを行った結果、発光領域１と位相制御領域２の間における光結合効率は約９６％と大変高く、かつ位相制御領域２の活性導波路層３９におけるＴＥモード光閉じ込め係数として約４８％が得られ、位相制御効率が良好であることがわかった。
【００５３】
なお、本実施形態の半導体発光素子は、発光領域１の少なくとも一部に回折格子を備えた態様、ＤＢＲ領域を備えた態様（発光領域−位相制御領域−ＤＢＲ領域）、さらに発光領域を備えた態様（発光領域−位相制御領域−発光領域）でもよい。また、以下に述べるように回転機構を有する回折格子や液晶フィルタ等の波長選択機構を備えた外部共振器型レーザ用の半導体レーザとして適用されてもよい。
【００５４】
図６は、本実施形態の半導体発光素子が適用された外部共振器型レーザの構成を示す上面図である。図６に示す外部共振器型レーザは、半導体発光素子３と、半導体発光素子３の他方の端面４４ｂから出射された光を平行光とするためのレンズ４と、発振波長の選択を行うための回転可能な回折格子５と、を備える。
【００５５】
発振波長は、半導体発光素子３の一方の端面４４ａ、位相制御領域２、発光領域１、および回折格子５により構成されるレーザ共振器の共振器長に基づいて［数１］により決定される縦モード波長のうちから回折格子５によって選択される。ここで、ｍは縦モードの次数、ｎ1およびＬ1は位相制御領域２の実効屈折率および長さ、ｎ2およびＬ2は発光領域１の実効屈折率および長さ、ｎ3およびＬ3は大気の屈折率および半導体発光素子３の他方の端面４４ｂから回折格子５までの長さである。
【数１】
2010109237.tif 000003
【００５６】
このとき、縦モードの間隔Δλは［数２］で与えられる。
【数２】
2010109237.tif 000004
【００５７】
発光領域用ｐ型電極４１を介して発光領域１に電流が印加されることにより、発光領域１のＭＱＷ層３６から光が出射される。また、位相制御領域用ｐ型電極４２を介して位相制御領域２に位相制御電流が印加されることにより、活性導波路層３９の実効屈折率ｎ1がΔｎ1低下する。
【００５８】
したがって、発光領域１のＭＱＷ層３６から出射され、位相制御領域２の活性導波路層３９に入射された光の位相は、位相制御電流に応じて変化し、それに伴って縦モードの波長λおよび間隔Δλが変化する。このときの縦モード波長の変化量Δλ'は［数３］で与えられる。
【数３】
2010109237.tif 000005
【００５９】
したがって、縦モード波長の変化量Δλ'が縦モードの間隔Δλよりも大となるまで連続的に位相制御電流を変化させることにより、連続的に発振波長を変化させることができる。本実施形態においては位相制御領域２において電子とホールの再結合が抑制されているため、従来よりも少ない電流で発振波長を変化させることができる。
【００６０】
以下、本実施形態の半導体発光素子の製造方法の一例を説明する。図７は、本実施形態の半導体発光素子の製造工程の一部を示す、光の導波方向に沿った断面図である。
【００６１】
まず、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてｎ型ＩｎＰからなる半導体基板３１上に、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層３２を形成する。次に、ＳＣＨ層３５としてバンドギャップ波長が１．３μｍであり、ＩｎＰに格子整合するＧａ0.282Ｉｎ0.718Ａｓ0.612Ｐ0.388層（層厚：４０ｎｍ／ノンドープ）を形成する。
【００６２】
次に、ＳＣＨ層３５上に、Ｇａ0.2Ｉｎ0.8Ａｓ（層厚：３ｎｍ／層数：４／ノンドープ）の井戸層３６１、および、Ｇａ0.282Ｉｎ0.718Ａｓ0.612Ｐ0.388（層厚：２０ｎｍ／層数：３／ノンドープ）の障壁層３６２からなるＭＱＷ構造を有するＭＱＷ層３６を形成する。
【００６３】
このようにして形成されたＭＱＷ層３６の上に、ＳＣＨ層３７としてバンドギャップ波長が１．３μｍであり、ＩｎＰに格子整合するＧａ0.282Ｉｎ0.718Ａｓ0.612Ｐ0.388層（層厚：４０ｎｍ／ノンドープ）を形成する。
【００６４】
次に、ＳＣＨ層３７の上に、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層３３を形成し、さらにｐ型ＧａＩｎＡｓＰからなるｐ型コンタクト層３４を形成し、発光領域１を有する多層構造基板を作製する（図７（１））。
【００６５】
次に、上記の多層構造基板をウェットエッチング法などにより、ｎ型クラッド層３２の一部を含むようにエッチングを行い、このエッチングされた部分にＳｉドープされたｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層３８を積層する（図７（２））。
【００６６】
このｎ型クラッド層３８側から、図示しないＧａ0.067Ｉｎ0.933Ａｓ0.144Ｐ0.856の電子閉じ込め層（層厚：０．１μｍ／ノンドープ）、Ａｌ0.468Ｇａ0.012Ｉｎ0.52Ａｓのホール閉じ込め層（層厚：０．１μｍ／ノンドープ）の順に、例えば４層ずつ繰り返して活性導波路層３９を積層し、既に形成されている発光領域１のＭＱＷ層３６とのバットジョイント接合を形成する。なお、この工程においては、発光領域１のＭＱＷ層３６の積層中心と位相制御領域２の活性導波路層３９の積層中心を一致させるように成長を行うことが重要である。
【００６７】
次に、位相制御領域２の活性導波路層３９上に、Ｚｎドープされたｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層４０を積層し、さらに再びｐ型ＧａＩｎＡｓＰのｐ型コンタクト層３４を積層して、発光領域１および位相制御領域２を有するダブルヘテロ構造基板を形成する（図７（３））。
【００６８】
引き続きダブルヘテロ構造基板に対して、ＭＱＷ層３６を有する発光領域１と活性導波路層３９を有する位相制御領域２とが光の導波方向に直列に配置されるように、ｎ型クラッド層３２よりも深く半導体基板３１の一部を含むようにメサエッチングを行う。
【００６９】
このようにして形成されたメサエッチング基板を図示しないｐ型ＩｎＰ、ｎ型ＩｎＰにより順次埋め込み成長を行う。この埋め込み成長後、ｎ型ＩｎＰの半導体基板３１側にｎ型電極４３およびｐ型ＧａＩｎＡｓＰのｐ型コンタクト層３４側に発光領域用ｐ型電極４１および位相制御領域用ｐ型電極４２を形成し、本発明の半導体発光素子を完成する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態の半導体発光素子は、位相制御領域の活性導波路層内で電子とホールが空間的に分離されているため、再結合電流および再結合に起因する光学利得を抑制し、電力消費を低減することができる。
【００７１】
また、本発明の第２の実施形態を用いた半導体発光素子は、位相制御領域の活性導波路層における電子およびホールに対するヘテロ障壁がそれぞれ約２８６ｍｅＶおよび１０８ｍｅＶと大きく、かつ、電子閉じ込め層の電子密度が低いため、オーバーフロー電流が抑制されることにより、さらに電力消費を低減することができる。
【００７２】
ここまで位相制御領域の活性導波路を形成する混晶材料として、ＡｌＧａＩｎＡｓ（ホール閉じ込め層）とＧａＩｎＡｓＰ（電子閉じ込め層）を組み合わせた構造に関して本発明の説明を行ってきた。しかし、本発明の骨子は活性導波路を構成する電子閉じ込め層とホール閉じ込め層がスタッガード型バンドラインナップとなっていればよいことから、位相制御領域の活性導波路として、例えばＡｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ（ホール閉じ込め層）とＡｌＡｓ（電子閉じ込め層）の組み合わせや、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐ（ホール閉じ込め層）とＡｌＩｎＰ（電子閉じ込め層）の組み合わせ、ＧａＡｓＳｂ（ホール閉じ込め層）とＧａＩｎＡｓ（電子閉じ込め層）の組み合わせなども本発明に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光位相制御素子を示す断面図および部分拡大図
【図２】本発明の第１の実施形態の光位相制御素子のバンド構造を示す模式図
【図３】本発明の第２の実施形態の光位相制御素子を示す部分拡大図
【図４】本発明の第２の実施形態の光位相制御素子のバンド構造を示す模式図
【図５】本発明の第３の実施形態の半導体発光素子を示す断面図および部分拡大図
【図６】本発明の第３の実施形態の半導体発光素子が適用された外部共振器型レーザの構成を示す上面図
【図７】本発明の第３の実施形態の半導体発光素子の製造工程の一部を示す断面図
【図８】従来の半導体レーザを示す断面図
【符号の説明】
【００７４】
１  発光領域
２  位相制御領域
１３、２３、３９  活性導波路層
１３１、２３１  電子閉じ込め層
１３２、２３２  ホール閉じ込め層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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