(57)【要約】【課題】量子ドットなどの半導体微結晶を高品質に多層化した半導体構造をもつ光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】ＩｎＡｓ層４ａに含まれる量子ドットの大きさと等しいかまたは小さい量子ドットを含むＩｎＡｓ層４ｂがＩｎＧａＡｓ層５ａを介してＩｎＡｓ層４ａ上に多層化される。ＩｎＡｓ層４ｂの材料供給量は、ＩｎＡｓ層４ａの材料供給量の半分以下にすることによって、ＩｎＡｓ層４ａ，４ｂの量子ドットの大きさをほぼ等しくすることができ、転位などを抑制し、高品質の多層量子ドットが形成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の大きさと等しいかまたは小さい第２の３次元微結晶を含む第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の歪みエネルギーとほぼ等しいかまたは小さい第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
前記第３の半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成され、前記第１および第２の３次元微結晶を被覆することを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記第３の半導体層は、Ａｌ原子を含むことを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記第３の半導体層は、Ｓｂ原子を含むことを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記半導体構造は、前記第３の半導体層が２層以上形成された多層構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記半導体構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記半導体構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記第１および第２の３次元微結晶は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項１０】
発光スペクトルの半値幅値が８０ｍｅＶ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記半導体構造を活性層として用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載された活性層を有した半導体レーザと、
前記半導体レーザのレーザ光をモニタする受光素子と、
前記半導体レーザのレーザ光を出力先に導波する光ファイバと、
前記半導体レーザのレーザ光の光束を調整するレンズと、
を備えたことを特徴とするレーザモジュール。
【請求項１３】
冷却装置をさらに有したことを特徴とする請求項１２に記載のレーザモジュール。
【請求項１４】
結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成する第１微結晶形成工程と、
前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成する第２微結晶形成工程と、
を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の３次元微結晶の材料の供給量は、前記第１の３次元微結晶の材料の供給量の半分以下であることを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体形成工程と前記第２微結晶形成工程とを繰り返し行い、
前記第１の３次元微結晶上に、前記半導体層と前記第２の３次元微結晶とを交互に積層した多層化構造を形成することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
発光スペクトルの半値幅が８０ｍｅＶ以下、より好ましくは７０ｍｅＶ以下を特徴とする（１００）ＩｎＰ基板上に形成された３次元微結晶で構成される活性層を備えたことを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線などを形成する３次元微結晶の多層化半導体構造を有した光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、量子ドットを用いた光デバイスの研究が盛んに行われている。量子ドットは、直径２０ｎｍ程度以下の半導体の微結晶を、この微結晶よりもエネルギーギャップが大きい半導体結晶中に多数埋め込んだ構造である。このような構造では、量子サイズ効果が顕著になるため従来のバルク半導体素子には期待できない特性をもった光デバイスの作製が可能になる。たとえば、この量子ドット構造を活性層とする半導体レーザが実現されると、従来よりも小さい閾値電流で発振し、かつ低消費電力で駆動するレーザ光を得ることができる。
【０００３】
【非特許文献１】K.Shiramine,Y.Horisaki,D.Suzuki,S.Utoh,S.Muto,Y.Nakata and N.Yokoyama,"TEM observation of threading dislocation in InAs self-assembled quantum dot structure,"Journal of Crystal Growth pp.461-466 205(1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、量子ドットなどの３次元結晶を含む半導体層を、半導体レーザなどの活性層として用いる場合、従来の活性層の量子薄膜構造よりも活性層体積が減少する。このため、活性層における光の閉じ込めを大きくするために、量子ドットの高密度化や多層化を図る必要がある。特に量子ドットの面内密度の高密度化には、限界があるため、多層化を行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、量子ドットの多層化時には、結晶欠陥が生じ、品質の低いッ量子ドットが形成されてしまい、結果的に品質の低い光デバイスとなってしまうという問題点があった。
【０００６】
たとえば、非特許文献１によれば、Ｓ−Ｋモードによって形成されるドットにおいて、横方向のサイズが３０〜５０ｎｍで、高さが５〜１０ｎｍ程度のＩｎＡｓドットでは、ミスフィット転位を含んだ成長が生じることや、結合した２つの量子ドットを起点に刃状転位が生じると記載されている。
【０００７】
特に、ＩｎＰ基板上のＩｎＡｓは、格子不整合度が３．２％であり、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓの格子不整合度７．２％よりも小さく、蓄積される歪みエネルギーが小さいさめ、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓドットよりも形成されるドットの横方向サイズが大きくなる傾向がある。
【０００８】
このことから、ＩｎＰ基板上に形成したＩｎＡｓドットは、ＧａＡｓ基板上に形成したＩｎＡｓドットよりも高品質の結晶性および光学特性をもった量子ドットの形成が困難であり、上述したように多層化時には転位が生じやすいという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、量子ドットなどの半導体微結晶を高品質に多層化した半導体構造をもつ光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる光半導体装置は、第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の大きさと等しいかまたは小さい第２の３次元微結晶を含む第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる光半導体装置は、第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の歪みエネルギーとほぼ等しいかまたは小さい第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成され、前記第１および第２の３次元微結晶を被覆することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、Ａｌ原子を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、Ｓｂ原子を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、前記第３の半導体層が２層以上形成された多層構造であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第１および第２の３次元微結晶は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０にかかる光半導体装置は、上記の発明において、発光スペクトルの半値幅値が８０ｍｅＶ以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造を活性層として用いることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２にかかるレーザモジュールは、請求項１１に記載された活性層を有した半導体レーザと、前記半導体レーザのレーザ光をモニタする受光素子と、前記半導体レーザのレーザ光を出力先に導波する光ファイバと、前記半導体レーザのレーザ光の光束を調整するレンズと、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３にかかるレーザモジュールは、上記の発明において、冷却装置をさらに有したことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１４にかかる光半導体装置の製造方法は、結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成する第１微結晶形成工程と、前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成する半導体層形成工程と、前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成する第２微結晶形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１５にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第２の３次元微結晶の材料の供給量は、前記第１の３次元微結晶の材料の供給量の半分以下であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１６にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成されることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１７にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体形成工程と前記第２微結晶形成工程とを繰り返し行い、前記第１の３次元微結晶上に、前記半導体層と前記第２の３次元微結晶とを交互に積層した多層化構造を形成することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１８にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１９にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２０にかかる光半導体装置は、発光スペクトルの半値幅が８０ｍｅＶ以下、より好ましくは７０ｍｅＶ以下を特徴とする（１００）ＩｎＰ基板上に形成された３次元微結晶で構成される活性層を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明にかかる光半導体装置、レーザモジュールでは、多層化された高品質の３次元微結晶を活性層に用いているので、低消費電力の光半導体装置やこれを用いたレーザモジュールを実現することができる。また、この発明にかかる光半導体装置の製造方法では、結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成し、前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成し、前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成することによって第２の３次元微結晶の大きさを第２の３次元微結晶の大きさと等しいかそれ以下にし、転位などの発生を抑止するようにしているので、量子ドットなどの半導体微結晶を高品質に多層化した半導体構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明を実施するための最良の形態である光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法について説明する。
【００３２】
（実施の形態）
図１は、光半導体装置である半導体レーザの活性層を含む半導体構造を示す図である。この半導体構造は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって形成され、ＩｎＡｓの量子ドットを含むＩｎＡｓ層を３層の多層構造としている。この半導体構造は、まずＩｎＰ基板１上に、６００℃でＩｎＰバッファ層２を１００ｎｍ堆積する。その後、さらにＩｎＰバッファ層２上にバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層を６００℃で１．５ｎｍ堆積する。その後、自然形成によるＩｎＡｓの量子ドットを形成するため、ＩｎＡｓ４ａを４８０℃で３．０ＭＬ供給する。その後、成長中断を行うことでＩｎＡｓ量子ドットの自然形成を行う。なお、ここで、ＩｎＡｓの供給量は、３．０ＭＬに限定されるものではなく、所望の量子ドットのサイズ、密度を実現する際に最適化される。ここで、１ＭＬ＝０．３ｎｍであるが、１ＭＬ＝０．５×格子定数  で定義されえるため、材料によって１ＭＬの絶対値が異なる。
【００３３】
その後、ＩｎＡｓ層４ａに形成されたＩｎＡｓの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ａを４８０℃で１２ｎｍ形成する。さらに、このＩｎＧａＡｓ層５ａ上に、ＩｎＡｓ層４ｂを４８０℃で１．５ＭＬ堆積し、ＩｎＡｓの量子ドットを自然形成する。
【００３４】
同様にして、ＩｎＡｓ層４ｂ上にこのＩｎＡｓ層４ｂの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ｂを４８０℃で１２ｎｍ形成する。さらにＩｎＧａＡｓ層５ｂ上にＩｎＡｓ層４ｃを４８０℃で１．５ＭＬ積層し、量子ドットを自然形成する。さらに、ＩｎＡｓ層４ｃの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ｃを４８０℃で１２ｎｍ形成する。これによって、３層の量子ドット層を有した活性層３が形成される。
【００３５】
その後、ＩｎＧａＡｓ層５ｃ上にＩｎＰバッファ層を６００℃で１００ｎｍ形成する。さらに活性層３と同様な多層の量子ドット層を形成する場合、このＩｎＰバッファ層６上に形成すればよい。すなわち、バリア層としてのＩｎＧａＡｓ層を６００℃で１．５ｎｍ形成し、その上部にＩｎＡｓ層４ｄを４８０℃で３．０ＭＬ堆積し、量子ドットを形成し、上述したように多層の量子ドット層を形成すればよい。
【００３６】
ここで、従来の量子ドット多層化形成では、２層目のＩｎＡｓ層４ｂを形成する際、４８０℃で３．０ＭＬ堆積していた。すなわち、２層目のＩｎＡｓ層４ｂと１層目のＩｎＡｓ層４ａとの成長条件を同じにしていた。この時、形成される量子ドットのサイズの関係は、４ｃ＞４ｂ＞４ａとなる。これは、以下のことに起因していると推測される。すなわち、量子ドットを埋め込むＩｎＧａＡｓ層５ａ，５ｂ，５ｃの層厚にもよるが、多層化した際に形成される量子ドットは、下層の量子ドットを含む層の面内歪みを反映して、量子ドットが形成される。
【００３７】
たとえば、２層目のＩｎＡｓ量子ドットは、１層目のＩｎＡｓ量子ドットの上に積層された方が１層目のＩｎＡｓ量子ドットの形成されていない領域に形成するよりも蓄積される歪みエネルギーが小さいため、１層目のＩｎＡｓ量子ドット上に２層目の量子ドットが形成される。また、量子ドットのサイズは、これが自然形成される下地の歪みエネルギーが小さいほど、サイズが大きくなるため、多層化するほどサイズが大きくなると考えられる。
【００３８】
この実施の形態による量子ドット多層化形成では、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの形成時にＩｎＡｓの材料供給量を１層目のＩｎＡｓ層４ａの形成時のＩｎＡｓの材料供給量の１／２にして量子ドットを形成している。これにより、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの量子ドットサイズは、１層目のＩｎＡｓ層４ａとほぼ同じ量子ドットサイズにすることができる。
【００３９】
この場合、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの歪みエネルギーは、１層目のＩｎＡｓ層４ａの歪みエネルギーに比して小さいが、ほぼ同じかあるいは小さい場合に上述したように、２層目以降のＩｎＡｓ層４ｂ、４ｃのＩｎＡｓ材料供給量を少なくすることによって、各層の量子ドットのサイズをほぼ同じにすることができる。なお、２層目、３層目のＩｎＡｓ材料供給量をさらに減らすことによって量子ドットのサイズを１層目のサイズと等しいか、それよりも小さくすることができる。
【００４０】
このような量子ドット多層化形成を行うことによって、蓄積される歪みエネルギーが従来方法よりも小さくなるため、量子ドットである３次元微結晶に発生した欠陥に起因する転位の発生を抑制することができ、高品質の３次元微結晶を含む多層化構造を実現することができる。
【００４１】
また、逆に１層目の量子ドットのＩｎＡｓ材料供給量を２層目以降の量子ドットのＩｎＡｓ材料供給量よりも多くすることができるので、一層目の量子ドット密度を高くすることができ、高密度の３次元微結晶を多層化することができるとも言える。
【００４２】
ここで、図２を参照して、図１に示した活性層３を用いた光半導体装置としての半導体レーザ装置について説明する。図２において、この半導体レーザ装置は、上述したように量子ドットが多層化された活性層３を有する。この半導体レーザ装置は、まずＩｎＰ基板１に対応するｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ＩｎＰバッファ層２に対応するｎ−ＩｎＰバッファ層１２を形成する。その後、図１に示した活性層３を形成し、回折格子２３を有するｐ−ＩｎＰスペーサ層１４を形成し、ＩｎＰバッファ層６に対応するｐ−ＩｎＰクラッド層１６を形成する。さらに、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１７を形成する。ここで、活性層３は、埋め込み型にしてメサストライプを形成してもよいし、リッジ型のようにハイメサ構造としてもよい。
【００４３】
その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１７の上部にＰ側電極２０を形成するとともに、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面にｎ側電極２１を形成する。最後にレーザ光の出射面側に低反射膜２５を形成するとともに、反射面側に高反射膜２４を形成する。なお、光ファイバ増幅器用励起レーザでは、回折格子２３のない構造が採用され、高出力化のために、共振器長、反射率や量子ドット活性層の層数などのレーザ構造パラメータが最適化される。
【００４４】
ここで、従来の量子ドット多層化構造の活性層を有した半導体レーザ装置とこの実施の形態の量子ドット多層化構造の活性層を有した半導体レーザ装置との発振特性を比較する。なお、量子ドットは３層構造である。図３は、室温時における従来の半導体レーザ装置とこの実施の形態による半導体レーザ装置とから出力される光強度のスペクトルを示す図である。図４は、７７Ｋ時における従来の半導体レーザ装置とこの実施の形態による半導体レーザ装置とから出力される光強度のスペクトルを示す図である。図３および図４において、曲線Ｌ１，Ｌ３はこの実施の形態による活性層３を有した半導体レーザ装置によるスペクトルであり、曲線Ｌ２，Ｌ４は従来の活性層を有した半導体レーザ装置によるスペクトルである。図３および図４に示すように、この実施の形態による活性層３を有した半導体レーザ装置の光強度は、従来のものに比して室温時で約２倍、７７Ｋの低温時で約４倍の光強度を発することができる。
【００４５】
また、曲線Ｌ１，Ｌ３のピーク波長は、曲線Ｌ２，Ｌ４のピーク波長よりも長波長側にシフトしている。このことは、大きなドットサイズとなったドット欠陥が低減していることを示している。また、ＦＭＨＷ（半値全幅：full width at half maximum）も狭くなっている。室温時において従来のＦＭＨＷが１１５ｍｅＶであったのがこの実施の形態では６７ｍｅＶになっており、７７Ｋ時において従来のＦＭＨＷが８３ｍｅＶであったのがこの実施の形態では５４ｍｅＶになっている。
【００４６】
なお、図５に示すように１５度以内に傾斜したＩｎＰ基板３１上に上述した多層化された量子ドットを形成してもよいし、図６に示すように、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有するＩｎＰ基板４１結晶面上に、多層化された量子ドットを形成するようにしてもよい。この場合、結晶が積層する際の結合エネルギーを最小にすることができるように微小ステップが結晶表面に形成されているので、より高密度で高品質の量子ドット構造を形成することができる。
【００４７】
つぎに、図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールについて説明する。図７は、図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールの構成を示す断面図である。このレーザモジュール５０は、半導体レーザ装置５１を有し、この半導体レーザ装置５１は、図２に示した半導体レーザ装置である。なお、この半導体レーザ装置５１は、ｐ側電極がヒートシンク５７ａに接合されるジャンクションダウン構成としている。半導体レーザモジュール５０の筐体として、セラミックなどによって形成されたパッケージ５９の内部底面上に、温度制御装置としてのペルチェ素子５８が配置される。ペルチェ素子５８上にはベース５７が配置され、このベース５７上にはヒートシンク５７ａが配置される。ペルチェ素子５８には、図示しない電流が与えられ、その極性によって冷却および加熱を行うが、半導体レーザ装置５１の温度上昇による発振波長ずれを防止するため、主として冷却器として機能する。すなわち、ペルチェ素子５８は、レーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合には、冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望の波長に比して短い波長である場合には、加熱して高い温度に制御する。この温度制御は、具体的に、ヒートシンク５７ａ上であって、半導体レーザ装置５１の近傍に配置されたサーミスタ５８ａの検出値をもとに制御され、図示しない制御装置は、通常、ヒートシンク５７ａの温度が一定に保たれるようにペルチェ素子５８を制御する。また、図示しない制御装置は、半導体レーザ装置５１の駆動電流を上昇させるに従って、ヒートシンク５７ａの温度が下がるようにペルチェ素子５８を制御する。このような温度制御を行うことによって、半導体レーザ装置５１の波長安定性を向上させることができ、歩留まりの向上にも有効となる。なお、ヒートシンク５７ａは、たとえばダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によって形成することが望ましい。これは、ヒートシンク５７ａがダイヤモンドで形成されると、高電流印加時の発熱が抑制されるからである。
【００４８】
ベース５７上には、半導体レーザ装置５１およびサーミスタ５８ａを配置したヒートシンク５７ａ、第１レンズ５２、および電流モニタ５６が配置される。半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光は、第１レンズ５２、アイソレータ５３、および第２レンズ５４を介し、光ファイバ５５上に導波される。第２レンズ５４は、レーザ光の光軸上であって、パッケージ５９上に設けられ、外部接続される光ファイバ５５に光結合される。なお、電流モニタ５６は、半導体レーザ装置５１の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。
【００４９】
ここで、この半導体レーザモジュール５０では、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に戻らないように、半導体レーザ装置５１と光ファイバ５５との間にアイソレータ５３を介在させている。このアイソレータ５３には、ファイバグレーティングを用いた従来の半導体レーザモジュールと異なり、インライン式のファイバ型でなく、半導体レーザモジュール５０内に内蔵できる偏波依存型のアイソレータを用いることができるため、アイソレータによる挿入損失を小さく、さらに低い相対強度雑音（ＲＩＮ）を達成することができ、部品点数も減らすことができる。
【００５０】
なお、量子ドットを用いた半導体レーザ装置は、応答性が良いことから光変調器、波長変換素子に利用することができるとともに、量子ドット多層化構造を光導波路として用いた光変調器、光中継器、波長変換素子、受光素子にも有用である。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、３次元微結晶の一例として量子ドットの多層化構造について説明したが、これに限らず、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線の形成にも適用される。
【００５２】
さらに、上述したバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層に、Ａｌ原子やＳｂ原子を含ませてもよい。
【００５３】
なお、上述した量子ドットの大きさは、実際には大きさに分布をもっており、上述した量子ドットの大きさ、サイズは、平均的な大きさを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施の形態にかかる半導体構造を示す図である。
【図２】図１に示した半導体構造を有する活性層を用いた半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
【図３】室温時における従来およびこの実施の形態による半導体レーザ装置の光強度スペクトルを示す図である。
【図４】７７Ｋ時における従来およびこの実施の形態による半導体レーザ装置の光強度スペクトルを示す図である。
【図５】傾斜基板を用いて形成した多層化半導体構造を示す図である。
【図６】結晶面を傾斜させて形成した多層化半導体構造を示す図である。
【図７】図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＩｎＰ基板
２，６  ＩｎＰバッファ層
３，５ａ，５ｂ，５ｃ，７  ＩｎＧａＡｓ層
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  ＩｎＡｓ層
１１  ｎ−ＩｎＰ基板
１２  ｎ−ＩｎＰバッファ層
１４  ｐ−ＩｎＰスペーサ層
１６  ｐ−ＩｎＰクラッド層
１７  ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
２０  Ｐ側電極
２１  ｎ側電極
２３  回折格子
２４  高反射膜
２５  低反射膜
５０  体レーザモジュール
５２  第１レンズ
５４  第２レンズ
５５  光ファイバ
５６  電流モニタ
５７  ベース
５７ａ  ヒートシンク
５８  ペルチェ素子
５８ａ  サーミスタ
５９  パッケージ
【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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