(57)【要約】【課題】レーザ光出射端面に生じる析出物を抑制して、大気中で動作させてもレーザ光出力の低下を生じない窒化物半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】  第１基板２上に第１導電型ＡｌＧａＮクラッド層４、活性層５、第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層６と、ストライプ状の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層７を挟持する絶縁層９と、が順次積層され、第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層７上には第２導電型ＧａＮコンタクト層８が形成され、活性層５からレーザ光を出射する窒化物半導体レーザ素子１において、レーザ光の出射側における第１基板２乃至第２導電型ＧａＮコンタクト層８の両端面にＴｉＯ2からなる保護層１３が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上に第１導電型ＡｌＧａＮクラッド層、活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層と、ストライプ状の第２の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層を挟持する絶縁層と、が順次積層され、更に前記第２の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層上には、第２導電型ＧａＮコンタクト層が形成されてなり、前記活性層からレーザ光を出射する窒化物半導体レーザ素子において、
前記レーザ光の出射側における前記第１基板乃至前記第２導電型ＧａＮコンタクト層の両端面にＴｉＯ2からなる保護層が形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中でも安定したレーザ特性が得られる窒化物半導体レーザ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の窒化物半導体レーザ素子については、特許文献１の特開２００３−１０１１１３号公報に記載されている。
即ち、特許文献１には、ステム上に側面を接するようにして垂直に形成されたチップ搭載部と、このステム表面に直交する前記チップ搭載部の平面部に固定されたサブマントと、前記サブマウント上にｎ電極側を向けてハンダにより固定された窒化物半導体レーザ素子と、からなり、前記窒化物半導体レーザ素子のｐ電極側と前記ステムのピンとがワイヤで接続され、前記ステム上にキャップを被せ、このキャップ内に窒素ガスが封入されていることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０１１１３号公報（５〜６頁、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近、前記キャップを付けない状態でアッセンブリしてコストダウンを図ったり、或いは光ディスク装置に用いられる場合に、この装置内で用いられる光学部品に組み込んでアッセンブリしたりするために、窒化物半導体レーザ素子を大気に晒したまま使用する用途が多くなってきた。
しかしながら、大気中で窒化物半導体レーザ素子を動作させると、レーザ光出力が低下するといった問題を生じていた。
これは、窒化物半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長が青色から緑色と短波であるので、光子エネルギーが大きいため、大気中に存在するガス状の有機物の分解が促進されて、レーザ光が出射する端面に多量の析出物を生じるためと考えられている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、レーザ光出射端面に生じる析出物を抑制して、大気中で動作させてもレーザ光出力の低下を生じない窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願における発明は、第１基板上に第１導電型ＡｌＧａＮクラッド層、活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層と、ストライプ状の第２の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層を挟持する絶縁層と、が順次積層され、更に前記第２の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層上には、第２導電型ＧａＮコンタクト層が形成されてなり、前記活性層からレーザ光を出射する窒化物半導体レーザ素子において、前記レーザ光の出射側における前記第１基板乃至前記第２導電型ＧａＮコンタクト層の両端面にＴｉＯ2からなる保護層が形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、活性層から出射されるレーザ光の出射側における第１基板乃至第２導電型ＧａＮコンタクト層の両端面にＴｉＯ2からなる保護層が形成されているので、レーザ光出射端面に生じる析出物を抑制して、大気中でも安定動作可能な窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態における窒化物半導体レ−ザ素子について図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態における窒化物半導体レ−ザ素子を示し、（Ａ）は、断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＭＭ断面図である。
図２は、窒化物半導体レーザ素子の通電試験結果を示す図である。
【０００９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本発明の実施形態の窒化物半導体レ−ザ素子１は、ｎ型ＧａＮ基板２上に厚さ１μｍのｎ型ＧａＮバッファ層３と、厚さ１．２μｍのｎ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層４と、活性層５と、厚さ０．２μｍのｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層６と、が積層されている。このｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層６の中央部には、幅１．５μｍのストライブ状を有し、かつ厚さ１μｍのｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層７と、ｐ型ＧａＮコンタクト層８と、が順次積層されている。
ストライプ状のｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層７は、リッジ部を形成している。
ここで、活性層５は、厚さ５ｎｍのＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層と、厚さ２ｎｍのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ量子井戸層とを１ペアとして、これを２〜４ペアにした構造を、厚さ０．１μｍのアンドープＧａＮガイド層で挟んだ構成からなる。
【００１０】
更に、ｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層６上には、ｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層７及びｐ型ＧａＮコンタクト層８を挟んだ一対の絶縁層９、９が形成されている。ストライプ状のｐ型ＧａＮコンタクト層８及び一対の絶縁層９、９上には、ｐ型電極１０が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＮ基板２には、ｎ型電極１１が形成されている。
更に、図１（Ａ）に示すように、レーザ光の出射方向におけるｐ型電極１０〜ｎ型電極１１における各層の両端面には、レーザ光を所定の反射率で反射するために、光学膜厚が（１／４）λであり、かつ屈折率が互いに異なる例えばＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2を交互に積層した多層反射膜１２、１２が形成されている。ここで、λは、レーザ光の波長である。この多層反射膜１２、１２上には、ＴｉＯ2からなる保護膜１３、１３が積層されている。
【００１１】
そして、この窒化物半導体レーザ素子１は、ｐ型電極１０側からｎ型電極１１側に向かって順方向電流を流し、この電流が発振閾値以上になったとき、ストライプ状のｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層７の下部に対応した活性層５からレーザ光を出射させるものである。
【００１２】
次に、窒化物半導体レーザ素子１を大気中で通電動作させて、レーザ光出力の低下を調べた。その結果を図２に示す。
図２中、本発明の半導体レーザ素子とあるのは、窒化物半導体レーザ素子１であり、従来の半導体レーザとあるのは、窒化物半導体レーザ素子１の保護膜１３としてＴｉＯ2の代りに通常のＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4を用いた従来の半導体レーザ素子である。この際の通電電流は、５０ｍＡであり、横軸は通電時間（時間）、縦軸は、レーザ光出力（初期値で規格化した値）である。
図２に示すように、窒化物半導体レーザ素子１では、３０００時間経過してもレーザ光出力は一定であるのに対して、従来の半導体レーザ素子では、レーザ光出力は、周期的に変動して、不安定である。
【００１３】
このことは、本発明の実施形態の窒化物半導体レーザ素子１では、レーザ光の一部がＴｉＯ2で吸収され、光化学反応を生じて保護膜１３表面への有機物を付き難くするためと考えられる。
一方、従来の半導体レーザ素子では、大気中の有機物がレーザ光により分解されて、端面に付着し、その厚みの増大により光の吸収が生じ且つ反射率が周期的に変化している結果と考えられる。
【００１４】
以上のように、本発明の実施形態によれば、レーザ光の出射面にＴｉＯ2からなる保護膜１３を有しているので、レーザ光の一部がＴｉＯ2で吸収され、光化学反応を生じて保護膜１３表面へ有機物を付き難くするため、レーザ光出力の低下を防止できる。
本発明の実施形態では、保護層１３をレーザ光の出射方向におけるｐ型電極１０〜ｎ型電極１１における各層の両端面に形成したが、ｎ型ＧａＮ基板２〜ｐ型ＧａＮコンタクト層８における各層の両端面に形成するようにしても良い。
また、保護膜１３にＴｉＯ2を用いたが、レーザ光の波長によっては、ＴｉＯ−Ｎなどを用いることができる。また、保護膜１３のＴｉＯ2をレーザ出射面の反射率が最適となるように、その厚さを（１／４）λ〜（１／２）λにするようにすることもできる。
更に、（１／４）λのＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2を交互に積層した多層反射膜１２、１２上に厚さを５ｎｍ〜（１／４）λのＴｉＯ2を形成して、保護膜兼反射膜にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
次世代光ディスク装置や医療機器等に幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における窒化物半導体レ−ザ素子を示し、（Ａ）は、断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＭＭ断面図である。
【図２】窒化物半導体レーザ素子の通電試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…窒化物半導体レーザ素子、２…ｎ型ＧａＮ基板（第１基板）、３…ｎ型ＧａＮバッファ層、４…ｎ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層（第１導電型ＡｌＧａＮクラッド層）、５…活性層、６…ｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層（第１の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層）、７…ｐ型Ａｌ0.14Ｇａ0.86Ｎクラッド層（第２の第２導電型ＡｌＧａＮクラッド層）、８…ｐ型ＧａＮコンタクト層（第２導電型ＧａＮコンタクト層）、９…絶縁層、１０…ｐ型電極、１１…ｎ型電極、１２…多層反射膜、１３…保護膜
【図１】
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【図２】
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