(57)【要約】      （修正有）【課題】約１.３０μｍの中心波長を有する光を放射するために特に適合された高反射率分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を有するリン化インジウムベース縦型共振器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を作成する方法を提供する。【解決手段】特定の動作波長を選択する工程、選択された動作波長に相当する光子エネルギーを決定する工程、℃で表した最高動作温度を選択する工程及び、最高動作温度と１１０の和を１.９６で割った値と（ｍｅＶで表した）光子エネルギーとの和以上のバンドギャップを有するような材料でＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層の少なくとも半数を作成する工程、とを含む。そのようなバンドギャップをもつ高屈折率層の作成により、ＤＢＲの交互する層の屈折率の間に十分な差が生じ、同時に、少なくとも所望の最高動作温度まで反射率を維持するように光吸収は低いままになる。【選択図】図５
2015164211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１μｍ以上２．０μｍ以下の動作波長および５０℃以上１２５℃以下の最高動作温度Ｔ最高（℃で表示）を有し、交互する高屈折率層及び低屈折率層で形成された高反射率ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）を有してなるＩｎＰベースＶＣＳＥＬ（縦型キャビティ表面発光レーザ）を製造する方法において、当該方法が、
前記低屈折率層を構成する要素として、Ｉn、Ｐ、Ａｌ、Ａｓ、ＧａおよびＳｂからなる群の内の少なくとも２つを選択する工程、
前記高屈折率層を構成する要素として、Ｇａと、Ａｓと、Ａｌ、Ｉｎ、ＰおよびＳｂからなる群から選択される少なくとも２つと、を含む合金を選択する工程、
前記動作波長に対応する光子エネルギーＥレーザ発振を決定する工程、
式：
【数１】
2015164211.tif 000005
を満たすバンドギャップＧを決定する工程、
前記高屈折率層の少なくとも半数が、前記バンドギャップＧに等しいかより大きいバンドギャップを有するように、前記高屈折率層の少なくとも半数のＧａとＡｓのモル分率を調節する工程、および
ＩｎＰ基板上に前記前記交互する高屈折率層と低屈折率層を成長させる工程
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記高屈折率層の格子定数を前記ＩｎＰ基板の格子定数と等しく保つように、前記合金中のＧａおよびＡｓ以外の前記合金を構成する要素のモル分率を調節する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＶＣＳＥＬの活性領域に近い側の前記高屈折率層の少なくとも半数より多くが前記バンドギャップＧ以上のバンドギャップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記高屈折率層の各々が、前記バンドギャップＧに等しいかより大きいバンドギャップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記交互する高屈折率層および低屈折率層が、前記基板上にエピタキシャル成長により形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には表面発光レーザに関し、詳しくは、高屈折率分布ブラッグ反射器を有する、長波長リン化インジウム（ＩｎＰ）ベース縦型共振器表面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
縦型共振器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は従来技術で良く知られている。一般的に言って、ＶＣＳＥＬは、下層基板、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）、レーザ発振がおこる（１つまたは複数の）活性層及び別のＤＢＲまたは別のタイプのミラーとすることができる上層反射器を有する半導体デバイスである。上部電極層及び下部電極層もこのデバイスに設けられる。上部電極層と下部電極層の間に電圧が印加されたときに活性層によって発生される光をデバイスの外に通すための開口が上部電極層または下部電極層の中央に設けられる。
【０００３】
ＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬを低コスト光通信ネットワークでの使用に良く適するものとする、多くの属性を有する。ＶＣＳＥＬ構造から放射される対称な円形ビームは光ファイバに容易に結合させることができる。ＶＣＳＥＬは寸法が小さいので、ＶＣＳＥＬを単一半導体ウエハ上に密な２次元アレイで配列することが可能になる。最後に、端面発光レーザなどの他のタイプのレーザとは異なり、共振ミラーとして作用させるための反射ファセットはＤＢＲの形態でレーザ内に一体成長され、機械的または化学的に別個につくる必要はない。これは製造コストを下げる上で有利である。
【０００４】
光ネットワークのためのＶＣＳＥＬは多くの様々な半導体材料で形成することができるが、そのようなＶＣＳＥＬで発生するレーザ波長範囲（１.１μｍと２.０μｍの間）が、そのようなネットワークにおいて光ファイバを通して現在最善に伝送される比較的長い光波長、すなわち約１.３１μｍ及び１.５５μｍのいずれをも包含するので、リン化インジウム（ＩｎＰ）が好ましい。
【０００５】
以前は、約１.３μｍの中心波長を有するレーザ光を高効率で発生することができるＩｎＰベースＶＣＳＥＬの作成は特に困難であることがわかっていた。この問題は、高効率レーザ発振動作をおこさせるに必要な（９９.９％が望まれる）高反射率を与えるためのＶＣＳＥＬ内のＤＢＲがなかったことから生じている。この問題の原点を理解するためには、ＤＢＲの構造及び機能に関するいくらかの考察が必要である。
【０００６】
ＶＣＳＥＬにおけるＤＢＲは交互する層で形成され、それぞれの層は、厚さが１/４波長であり、異なる屈折率を有する半導体材料からなる。低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率の間の差がある大きさでなければ、ＶＣＳＥＬの活性領域内で高効率レーザ発振動作をもたらす光共振を永続させるに十分にはＤＢＲの反射率が高くならない。ＩｎＰベースＶＣＳＥＬでは、低屈折率を有する層をＩｎＰで形成し、高屈折率を有する層をＩｎＰ層上にエピタキシャル成長させることができる格子整合構造を有する半導体材料で形成することが好ましい。ＤＢＲにそのような材料を使用することにより、例えば、ＭＢＥ（分子ビームエピタキシー法）またはＭＯＣＶＤ（有機金属化学的気相成長法）による、ＶＣＳＥＬのエピタキシャル成長が可能になる。高屈折率層として用いることができるそのような材料の例には、ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ及びＡｌＧａＡｓＳｂのような、ガリウム（Ｇａ），ヒ素（Ａｓ），アルミニウム（Ａｌ），アンチモン（Ｓｂ），インジウム（Ｉｎ）及びリン（Ｐ）で形成される合金がある。ＤＢＲ用の交互する高屈折率層と低屈折率層を形成するためにＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長させることができる半導体材料の別の組合せには、ＡｌＧａＩｎＡｓ/ＡｌＩｎＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ/ＡｌＩｎＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂ/ＡｌＧａＡｓＳｂがある。本出願において、「ＩｎＰベースＶＣＳＥＬ」は、ＩｎＰ基板上に成長させた、上述した交互する層またはＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長させることができるその他のいずれかの交互層で形成されたＤＢＲを有する、全てのＶＣＳＥＬを包含する。
【０００７】
残念ながら、上述の合金を用いた場合には、高屈折率層と低屈折率層の間で十分な大きさの屈折率差を得ることは困難である。（ＩｎＰまたはＡｌＩｎＡｓなどの）低屈折率層を形成する材料の屈折率を下げる手段は全くないから、より大きな差を達成するための唯一の手段は高屈折率合金を形成する元素のモル分率を調節することによって高屈折材料の屈折率をさらに高くすることである。これには高屈折率材料のバンドギャップを縮小する効果があり、よってバンドギャップエネルギーがＶＣＳＥＬのレーザ発振波長の光子エネルギーに近づき始める。しかし、出願人等は、高屈折率材料のバンドギャップが縮小してレーザ発振波長の光子エネルギーに近くなりすぎると、高屈折材料によるレーザ光吸収のため、得られる反射率が実際上悪化し得ることを見いだした。出願人等はさらに、高屈折材料の屈折率増大を弱めることによってレーザ光吸収問題を回避しようとすれば、得られるＶＣＳＥＬは広い温度範囲にわたり良好に動作することはないことを見いだした。出願人等は、温度が上昇するにつれて光吸収スペクトルがレーザ発振波長よりかなり急速に長波長側にシフトするから、高温側においてはＤＢＲの反射率の低下によって性能の低下がおこると考えている。他方で、高屈折率材料の屈折率があるレベルより高くなければ、得られるＤＢＲの反射率は受け入れ難いほど低くなるであろう。したがって、広い周囲温度範囲にわたって高性能のＶＣＳＥＬを達成するためには狭い範囲内でしか高屈折率材料の屈折率を選ぶことができない。高性能のためのこの狭い範囲はＶＣＳＥＬの中心波長及びデバイス温度によって変化するから、高効率ＩｎＰベースＶＣＳＥＬを容易にかつ安定して作成するための手段は今に至るまで知られていなかった。
【０００８】
ＩｎＰタイプの材料において最適な大きさの屈折率差を達成する上での困難さのため、従来技術ではＧａＡｓ/Ａｌ（Ｇａ）Ａｓの交互層などの、異なる半導体材料をＤＢＲの形成に用いていた。ＩｎＰ上に厚い（Ａｌ）ＧａＡｓ層を成長させると、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓとＩｎＰの結晶格子定数間の差が大きいため、高密度の欠陥及び形態不完全性が生じる。そのような欠陥の構造全体にわたる伝搬を回避するため、ＧａＡｓベースＤＢＲがＩｎＰベース活性領域上に機械的に移載された。残念ながら、そのようなウエハ接合手法は困難であり、ＧａＡｓベースＤＢＲとＶＣＳＥＬウエハまたはＶＣＳＥＬ膜の間の精密な機械的方位合せが必要である。さらに、空気泡を入れずに、大面積を一様に接合することは困難である。得られるＶＣＳＥＬの信頼性は不完全な接合プロセスによって容易に弱められる。ＩｎＰ基板上へのそのようなＧａＡｓベースＤＢＲのメタモルフィック成長には同様に信頼性問題がともなう。
【０００９】
広いレーザ波長範囲にわたり、特に約１.３μｍにおいて、反射率が高いＤＢＲを有するＩｎＰベースＶＣＳＥＬを作成する方法が必要であることは明らかである。理想的には、そのような方法において、個別のウエハ接合工程またはメタモルフィック成長の必要が解消されるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、広いレーザ波長範囲にわたって反射率が高いＤＢＲを有するＩｎＰベースＶＣＳＥＬを、個別のウエハ接合工程またはメタモルフィック成長を用いずに、作成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した従来技術にともなう問題を克服する、ＩｎＰベースＶＣＳＥＬを作成する方法である。本発明の方法においては、ＶＣＳＥＬによって発生されるべき特定のレーザ光波長が初めに選択され、この波長は（通常ｍｅＶで表される）光子エネルギーＥレーザ発振と等価である。次に、最高動作温度Ｔ最高が選択される。ここで、Ｔ最高は℃で表され、ＤＢＲによる高反射率の維持が望まれる最高温度に相当する。最後に、ＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層の少なくとも半数が、式：
【００１２】
【数１】
2015164211.tif 000003
【００１３】
の値以上のバンドギャップＧ（ｍｅＶ）を有するように作成される。
【００１４】
そのようなバンドギャップをもつ高屈折率層の提供により、ＤＢＲの交互する高屈折率層と低屈折率層の屈折率の間に十分大きな差が生じ、同時に、高反射率が少なくとも所望の動作温度まで維持されるように、光吸収は低く保たれる。
【００１５】
レーザの活性層に近い側の高屈折率層の少なくとも半数以上はＧ以上のバンドギャップを有するべきである。本発明の好ましい方法において、Ｔ最高は約５０℃と１２５℃の間に選択される。選択される動作波長は約１.１μｍと２.０μｍの間、さらに好ましくは約１.２５μｍと１.３６μｍの間で選択される。
【００１６】
作成工程は、上述したバンドギャップが達成されるようにＤＢＲの高屈折率層の組成を調整する工程を含む。本発明の好ましい方法において、高屈折率層は、Ｇａ及びＡｓとＡｌ，Ｉｎ，Ｐ及びＳｂからなる群からの少なくとも２つの元素との合金で形成され、バンドギャップは合金を形成する元素のモル分率を変えることによって調節される。
【００１７】
高屈折率層がＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ａｓであれば、バンドギャップはＡｌ及びＧａのモル分率を修正することで調節することができ、Ｉｎのモル分率がこの層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数と等しく保つために僅かに調節される。これはＤＢＲなどの厚い構造の完全またはほぼ完全な成長のために重要である。高屈折率層がＧａｘＩｎ（１−ｘ）ＡｓｙＰ（１−ｙ）またはＡｌｘＧａ（１−ｘ）ＡｓｙＳｂ（１−ｙ）であれば、バンドギャップを調節し、同時にこの層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数と等しく保つためには、４つの元素の全てのモル分率を変える必要がある。好ましい方法において、ＤＢＲの高屈折率層及び低屈折率層はＩｎＰ基板の上にエピタキシャル成長で作成される。
【００１８】
本発明はさらに、約１.１μｍと１.５μｍの間の波長を有する光を放射するための、ＩｎＰ基板、ＩｎＰ基板上に成長させた高屈折率層及び低屈折率層を有するＤＢＲ並びにＤＢＲ上に成長させた活性レーザ発振区画を有し、高屈折率層の少なくとも半数が本発明の方法の上式で定められる値以上のバンドギャップＧを有する、長波長ＩｎＰベースＶＣＳＥＬを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にしたがって作成されたＶＣＳＥＬの簡略な断面図である
【図２】ＩｎＰベースＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層の屈折率増大と高屈折率層でおこるレーザ光吸収の間の関係を示すグラフである
【図３】比較のために、１.３３μｍの中心波長に対して本発明にしたがわない（Ｔ最高＝８５℃で式を満足しない）バンドギャップをもって作成された高屈折率層を有するＤＢＲの２０℃、８５℃及び１００℃における反射率スペクトルを示す
【図４】比較のために、１.３３μｍの中心波長に対して本発明にしたがわない（Ｔ最高＝８５℃で式を満足しない）バンドギャップをもって作成された高屈折率層を有するＤＢＲの２０℃、８５℃及び１００℃における反射率スペクトルを示す
【図５】１.３３μｍの中心波長に対して本発明にしたがって（Ｔ最高＝８５℃で式を満足して）作成されたＤＢＲの２０℃、８５℃及び１００℃における反射率スペクトルを示す
【図６】２０℃と６６℃の間の範囲にある温度について本発明にしたがわずに作成されたＤＢＲを有するＶＣＳＥＬのパワー出力対電流入力を示す
【図７】２０℃と１２５℃の間の温度範囲にわたる、本発明にしたがって作成されたＤＢＲを有するＶＣＳＥＬのパワー出力対電流入力を示す
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明を適用できる多くのＩｎＰベースＶＣＳＥＬ構造の内の１つを示す。本例において、ＶＣＳＥＬ１は、下から上に、ＤＢＲ３がその上にエピタキシャル成長しているＩｎＰ基板２を有する。この特定の例において、ＤＢＲ３はそれぞれがＡｌＧａＩｎＡｓ及びＩｎＰで形成され、それぞれの厚さが１/４波長の、交互する高屈折率層３ａ及び低屈折率層３ｂを有する。ＤＢＲ３は、例えば４０対をこえる、そのような交互する高屈折率層及び低屈折率層を有することができる。ＤＢＲ３の上に成長させた活性層４は、高屈折率層を形成する材料に比較してそれぞれの元素のモル分率が異なる、ＡｌＧａＩｎＡｓで形成することができる。次に、活性層４の上に別のＩｎＰ層５を成長させる。ＩｎＰ層５の上にコンタクト層６を成長させる。このコンタクト層は、例えば、ＧａＩｎＡｓで形成することができる。図示されるように、耐蝕合金ＮｉＧｅＡｕ及びＴｉＰｔＡｕでそれぞれが形成された、電極層７及び８がＶＣＳＥＬ１の底面及び上面の上に被着される。最後に、上部電極層８の上に上層ＤＢＲ９が被着される。上層ＤＢＲ９はＳｉ/Ａｌ２Ｏ３または、金属層上に容易に被着することができる、別のいずれかの高反射率材料で形成することができる。動作において、上部電極層８と下部電極層７の間に電圧が印加される。電圧は活性層４内に存在する正孔に向かう電子の流れを生じさせ、レーザ発振動作を開始させる。発生された初期レーザ光は次いで下層ＤＢＲ３と上層ＤＢＲ９の間で反射され、全面的なレーザ発振動作を誘起する光共振をおこさせる。得られるレーザ光が上部電極層８の開口１０を通して外部に放射される。
【００２１】
次に図２を参照する。本発明は、ＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層の屈折率が高くなるにつれてこれらの層によって吸収されるレーザ光の相対量に関する出願者等の観測にある程度立脚している。詳しくは、ＤＢＲの高屈折率層の屈折率が高くなって、グラフの区画Ａに示されるように、高屈折率層のバンドギャップがＶＣＳＥＬのレーザ発振波長の光子エネルギーに近づき始めると、高屈折率層によるレーザ光の吸収も急激に増大し始める。グラフの区画Ａにおいては、吸収量が非常に大きいので、得られるＤＢＲの反射率は高屈折率層の屈折率が高くなるにつれて実際上悪化する。対照的に、高屈折率層のバンドギャップがグラフの区画Ｂに示される範囲に限定されると、レーザ光の吸収量の増大がＤＢＲの反射率の増大より実質的に小さいから、ＤＢＲの反射率は十分高いレベルに達し得る。しかし、周囲温度が上昇すると、高屈折率層によるレーザ光の吸収は、ＤＢＲの反射率が弱まる程度まで強まるであろう。出願人等は、バンドギャップが温度とともに縮小し、したがってグラフの区画Ｂの領域がグラフの低反射率領域Ａに類似してくることによる、グラフの長波長側に向かう吸収曲線のシフトの結果として、そのような低下がおこると考えている。グラフの領域Ｄは、高効率ＩｎＰベースＶＣＳＥＬに十分に高い反射率を与えるには、高屈折率層の屈折率が低すぎ、したがってＤＢＲの反射率が低すぎる場合を示す。この結果、所望の高反射率ＤＢＲをつくるに十分に高屈折率層の屈折率が高められてはいるが、その結果のこれらの層の高吸収が高反射率の利点を失わせ始めるほど大きくはない、グラフの比較的狭い区画Ｃだけが残る。本出願で特許請求される本発明より前には、特に１.３μｍ帯における、高効率動作に必要な高い反射率を達成した、ＩｎＰ互換の、エピタキシャル成長ＤＢＲをもつＩｎＰベースＶＣＳＥＬを半導体製造業者が迅速かつ容易に製造するための手段は知られていなかった。
【００２２】
本発明の方法にしたがえば、ＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層３ａの内の少なくとも半数が、式：
【００２３】
【数２】
2015164211.tif 000004
【００２４】
の値以上の（ｍｅＶで表される）バンドギャップＧを有するように作成される。
【００２５】
上式によれば、高屈折率層のバンドギャップは、Ｔ最高を８５℃に設定すると、少なくとも９９.５ｍｅＶだけレーザ発振波長に対応するエネルギーより高くなければならない。
【００２６】
図３のＤＢＲの高屈折率層のバンドギャップは、１.３３μｍのレーザ発振波長に相当するエネルギーである０.９３２ｅＶにかなり近い、０.９９２ｅＶである。２つのエネルギーの差は６０ｍｅＶに過ぎない（図２の、区画Ｂ内で区画Ａに近い）。２０℃において、ＤＢＲの反射率はほぼ１.２９〜１.３６μｍのスペクトルにわたって許容できる高さにある。しかし、８５℃では、ピーク反射率が２０℃での値から０.４％下がる。最終的に、１００℃では、ＤＢＲのピーク反射率は２０℃での値から０.６％下がる。
【００２７】
図４では、ＤＢＲの高屈折率層のバンドギャップが１.０１６ｅＶに高められている（Ｇ−Ｅレーザ発振＝８４ｍｅＶ）。この場合も、２０℃において、レーザ光の全スペクトルにわたる反射率性能は十分に高い。しかし、８５℃では、スペクトルのピーク反射率が２０℃での値から０.２％下がった。最終的に、１００℃では、反射率は２０℃での値から０.３％下がった。このＤＢＲの性能は図３のＤＢＲより高いが、それでも図２の区画Ｂ内である。
【００２８】
図５は高屈折率材料のバンドギャップが、Ｔ最高＝８５℃としたときの上式を満足するから、図２に示されるグラフの区画Ｃに相当する、１.０３３ｅＶ（Ｇ−Ｅレーザ発振＝１００ｍｅＶ）に等しい、ＤＢＲの反射率スペクトルを示す。図５に示されるように、２５℃と８５℃の間の広い温度範囲にわたって反射率性能の低下は実質的にない。しかし、１００℃のスペクトルは２０℃での値からの０.１％の低下を示す。
【００２９】
図１に示される本発明のＶＣＳＥＬ１の例においては、低屈折率層３ｂがＩｎＰで形成され、高屈折率層３ａがＡｌＧａＩｎＡｓで形成されるが、高屈折率層は、ＡｌＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰまたはＡｌＧａＡｓＳｂのような、ガリウム（Ｇａ），ヒ素（Ａｓ），アルミニウム（Ａｌ），アンチモン（Ｓｂ），インジウム（Ｉｎ）及びリン（Ｐ）の合金で形成することもできるであろう。ＤＢＲ用の交互する高屈折率層３ａ及び低屈折率層３ｂを形成するためにＩｎＰ基板２の上にエピタキシャル成長させることができるその他の半導体材料の組合せには、ＡｌＧａＩｎＡｓ/ＡｌＩｎＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ/ＡｌＩｎＡｓ及びＡｌＧａＡｓＳｂ/ＡｌＧａＡｓＳｂがある。交互する高屈折率層３ａ及び低屈折率層３ｂのエピタキシャル成長は、例えば、ＭＢＥ（分子ビームエピタキシー法）またはＭＯＣＶＤ（有機金属化学的気相成長法）によって実施することができる。本出願において、「ＩｎＰベースＶＣＳＥＬ」は、ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長させることができるその他のいずれかの層で形成されたＤＢＲを有する、ＩｎＰ基板上に成長させたＶＣＳＥＬの全てを包含する。
【００３０】
高屈折率層３ａのバンドギャップは高屈折率合金を構成する様々な元素のモル分率を調節することによって変えることができる。ＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ａｓの場合は、Ａｌ及びＧａのモル分率を修正することでバンドギャップを調節することができ、Ｉｎのモル分率はこれらの層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数と等しく保つために若干調節される。これはＤＢＲのような厚い構造の完全なまたはほぼ完全な成長のために重要である。例として、図３，４及び５の高屈折率層のＡｌ，Ｇａ及びＩｎのモル分率はそれぞれ、０.１５６，０.３１５，０.５２９；０.１７２，０.２９９，０.５２９及び０.１８３，０.２８８，０.５２９である。高屈折率層がＧａｘＩｎ（１−ｘ）ＡｓｙＰ（１−ｙ）の場合は、バンドギャップを調節し、同時にこれらの層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数と等しく保つためには、Ｇａ及びＩｎのモル分率も、またＡｓ及びＰのモル分率も、変える必要がある。好ましい方法において、ＤＢＲの高屈折層及び低屈折層はＩｎＰ基板の上へのエピタキシャル成長によって作成される。
【００３１】
好ましい実施形態において、ＤＢＲの高屈折率層３ａのそれぞれは、上記の式にしたがうバンドギャップをもって作成される。しかし、ＶＣＳＥＬの活性層４に最も近いＤＢＲ高屈折率層３ａが上に定められるバンドギャップを有していれば、同様の有利な結果を得ることができる。
【００３２】
図６及び７は、１.３３μｍ（光子エネルギー＝０.９３２ｅＶ）で発光している、ＤＢＲが本発明にしたがって作成されていないＶＣＳＥＬと作成されているＶＣＳＥＬのパワー性能を比較している。図６では、ＶＣＳＥＬのＤＢＲの高屈折率層のバンドギャップが、図２に示されるグラフの区画Ｂ領域に概ね入り、図４に示される反射率特性に極めて近い反射率特性を与える、１.００８ｅＶに調節されている。グラフの６つの曲線は２０℃と６６℃の間の様々な温度に対するパワー出力対電流入力を示す。図７は、ＤＢＲの高屈折率層が上式を満たす１.０３３ｅＶのバンドギャップを有するＶＣＳＥＬについて、２０℃と１２５℃の間でのパワー出力対電流入力を示し、それぞれの曲線は異なる温度を表す。２つのグラフの比較からわかるように、本発明にしたがって構成されたＤＢＲを有するＶＣＳＥＬは１２５℃まで高効率レーザ発振動作を行うことができる。すなわち、本発明は広い温度範囲にわたって高効率でパワーを発生することができるＩｎＰベースＶＣＳＥＬを提供する。
【００３３】
好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、本発明はいかなるＶＣＳＥＬ構造にも適用できる。様々なその他の付加及び改変が当業者には明らかであろう。そのような付加、改変及び変形は全て、本明細書に添付される特許請求項及びそれらの等価物によってのみ限定される本特許の範囲内に包含されるとされる。
【符号の説明】
【００３４】
１    ＶＣＳＥＬ
２    ＩｎＰ基板
３，９    ＤＢＲ
４    活性層
５    ＩｎＰ層
６    コンタクト層
７，８    電極層
１０    開口
【図１】
2015164211.tif 000006
【図２】
2015164211.tif 000007
【図３】
2015164211.tif 000008
【図４】
2015164211.tif 000009
【図５】
2015164211.tif 000010
【図６】
2015164211.tif 000011
【図７】
2015164211.tif 000012