(57)【要約】【課題】  半導体レーザ素子の駆動電流を下げることにより、長い寿命を確保することを可能にする半導体発光装置を提供する。【解決手段】  少なくともＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子１を備えて成り、この半導体レーザ素子１が、少なくとも半導体基板２とｎ型クラッド層４と活性層５とｐ型クラッド層６とが形成され、ｐ型クラッド層６の格子定数が半導体基板２の格子定数に対して０．０８％〜０．１５％大きい半導体発光装置を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子を備えて成り、
前記半導体レーザ素子は、少なくとも半導体基板と、ｎ型クラッド層と、活性層と、ｐ型クラッド層とが形成され、
前記ｐ型クラッド層の格子定数が、前記半導体基板の格子定数に対して、０．０８％〜０．１５％大きい
ことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記ｐ型クラッド層の一部がリッジ構造であり、前記リッジ構造の両側を埋めて半導体から成る電流ブロック層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子を備えて成る、半導体レーザ、マルチレーザ、或いは光集積回路等の、いわゆる半導体発光装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録用や再生用の半導体レーザとして、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子が用いられている。
【０００３】
このＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子においては、ｐ型クラッド層を基板（ＧａＡｓ）と格子整合させれば、結晶欠陥が少なくなるため、結晶性が良好になると考えられていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２０５２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子において、ｐ型クラッド層を基板（ＧａＡｓ）に格子整合させると、動作電流が高くなってしまい、寿命が短くなることがある。
【０００５】
上述した問題の解決のために、本発明においては、半導体レーザ素子の駆動電流を下げることにより、長い寿命を確保することを可能にする半導体発光装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体発光装置は、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ素子を備えて成り、この半導体レーザ素子が、少なくとも半導体基板と、ｎ型クラッド層と、活性層と、ｐ型クラッド層とが形成され、ｐ型クラッド層の格子定数が半導体基板の格子定数に対して０．０８％〜０．１５％大きいものである。
【０００７】
上述の本発明によれば、ｐ型クラッド層の格子定数が半導体基板の格子定数に対して０．０８％〜０．１５％大きいことにより、ｐ型クラッド層の格子定数を半導体基板の格子定数に整合させた従来の場合と比較して、ｐ型クラッド層の屈折率を大きくすることができる。
これにより、光の閉じ込めが良くなるため、半導体レーザ素子の駆動電流を従来よりも低減することが可能になる。
【０００８】
また、上記本発明の半導体発光装置において、ｐ型クラッド層の一部がリッジ構造であり、リッジ構造の両側を埋めて半導体から成る電流ブロック層が形成されている構成とすることも可能である。
この構成としたときには、ｐ型クラッド層の格子定数が半導体基板の格子定数に対して０．０８％〜０．１５％大きいことにより、リッジ構造の部分の屈折率が相対的に高く、両側の電流ブロック層の屈折率が相対的に低く、屈折率の差が大きくなる。
【発明の効果】
【０００９】
上述の本発明によれば、半導体レーザ素子の駆動電流を低減することができることにより、劣化率を小さくして、寿命を長くすることが可能になる。
これにより、寿命が長く、長期にわたり安定して動作する半導体発光装置を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態の半導体レーザの概略断面図を図１に示す。
この半導体レーザ１は、例えばＧａＡｓ基板から成る半導体基板２上に、例えばｎ型のＧａＡｓとｎ型のＧａＩｎＰとの積層から成るバッファ層３を介して、例えばｎ型のＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型クラッド層４、例えばＧａＩｎＰから成る活性層５、例えばｐ型のＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型クラッド層６、中間層７及び例えばｐ型のＧａＡｓから成るコンタクト層８が積層されている。そして、ｎ型コンタクト層８、中間層７及びｐ型クラッド層６の一部にわたってメサエッチングされ、このメサ部の両側面及びメサ部から連続するｐ型クラッド層６の上面にわたって側に例えばｎ型のＧａＡｓから成るｎ型電流ブロック層９が形成されて成る。
また、基板２の下面にはｎ側電極１０が形成され、コンタクト層８上にはｐ側電極１１が形成されている。
【００１１】
この半導体レーザ１では、動作時に活性層５内のレーザ発振領域の両側に、図示しないが過飽和吸収領域が形成され、パルセーション動作が行われる。レーザ発振領域は光の分布と電流分布とが重なる領域に形成され、過飽和吸収領域は活性層５の光の分布と重なる領域に形成される。
即ち、この半導体レーザ１は、いわゆるパルセーションレーザを構成している。
パルセーションレーザでは、半導体レーザ１への戻り光により発生するノイズを抑制することができる。
【００１２】
本実施の形態においては、特に、ＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型クラッド層６の格子定数を、基板（ＧａＡｓ）２の格子定数よりも大きくする。
このようにｐ型クラッド層６の格子定数を大きくすることによって、ｐ型クラッド層６の屈折率が大きくなる。
【００１３】
また、ｐ型クラッド層６の基板２に対する格子ズレ量（Δａ／ａ）は、次の範囲内にすることが望ましい。
Δａ／ａ＝８〜１５×１０−４＝０．０８％〜０．１５％
（ただし、Δａ＝（ｐ型クラッド層６の格子定数）−（基板２の格子定数）、ａ＝基板の格子定数である。）
【００１４】
ｐ型クラッド層６の格子定数を大きくする方法としては、ｐ型クラッド層６のＡｌＧａＩｎＰを成膜する際に、例えば、トリメチルインジウムの流量を増やして、Ｉｎの量を多くすることが考えられる。
【００１５】
上述の格子ズレ量Δａ／ａ＝８〜１５×１０−４＝０．０８％〜０．１５％は、格子整合させるようにしていた従来の構成と比較して、充分に大きくなっている。
このように、格子ズレ量を大きくすることによって、駆動電流を低くすることができる。
これは、格子ズレ量が大きいとｐ型クラッド層６の屈折率が大きくなるため、リッジ部分（ｐ型クラッド層６）と埋め込み部分（電流ブロック層９）との屈折率差が大きくなり、光の閉じ込めが良くなるからである。
光の閉じ込めが良くなると、駆動電流Ｉｏｐを低くしても、動作させることができるようになる。
【００１６】
そして、駆動電流を低減させると、半導体レーザ１の劣化率が小さくなるので、長期ライフを確保することが可能になる。
例えば５００時間以上の長いライフを確保することができる。
【００１７】
ここで、図１に示した半導体レーザ１の構成において、ｐ型クラッド層６の基板２に対する格子ズレ量を変化させた半導体レーザの試料を作製し、各試料において、駆動電流を測定した。また、一部の試料において、ＲＩＮ（Relative Intensity Noise；相対ノイズ強度）を測定した。
測定結果として、格子ズレ量と駆動電流との関係を図２に示し、格子ずれ量とＲＩＮとの関係を図３に示す。
【００１８】
図２より、格子ズレ量を大きくするほど、駆動電流を低減することができることがわかり、ほぼ相関よく直線的に変化することがわかる。
また、図３より、格子ズレ量を大きくするほど、ＲＩＮが大きくなることがわかり、こちらもほぼ相関よく直線的に変化することがわかる。ＲＩＮはできるだけ小さいことが望ましい。
【００１９】
駆動電流は、７４ｍＡ程度以下にすることが望ましいので、図２より、格子ズレ量を８×１０−４以上、即ち０．０８％以上とすることが望ましいことが分かる。
そして、ＲＩＮとしては、−１２０ｄＢ／Ｈｚ以下にすることが望ましいので、図３より、格子ズレ量を１５×１０−４以下、即ち０．１５％以下とすることが望ましいことが分かる。
【００２０】
上述の本実施の形態によれば、ｐ型クラッド層６の格子定数を、基板２の格子定数よりも０．０８％〜０．１５％大きくしたことによって、ｐ型クラッド層６の屈折率が大きくなるため、駆動電流を低減することが可能になる。
【００２１】
このように半導体レーザ１の駆動電流を低減することができることにより、半導体レーザ１の劣化率を小さくして、寿命を長くすることが可能になる。
従って、本実施の形態によれば、寿命が長く、長期にわたり安定して動作する半導体レーザ１を実現することが可能になる。
【００２２】
上述の実施の形態では、ｐ型クラッド層６の上部をリッジ構造として、その両側に電流ブロック層９を埋め込んだ構造としたが、その他の構成のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにも本発明を適用することができる。
また、上述の実施の形態の半導体レーザ１は、パルセーション（自励発振）動作がなされるパルセーションレーザに本発明を適用した実施の形態であったが、パルセーションレーザ以外の半導体レーザにも、本発明を適用することができる。そして、本発明を適用することにより、駆動電流を低減し、寿命が長く、長期にわたり安定して動作させることが可能になる。
【００２３】
また、上述の実施の形態では、本発明を半導体レーザ単体に適用した場合であるが、その他、半導体レーザ素子を複数有するマルチレーザを構成する各半導体レーザ素子、或いは半導体レーザ素子を組み込んだ例えばレーザカプラ等の光集積回路等にも適用することができる。
【００２４】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体レーザの概略断面図である。
【図２】格子ズレ量と駆動電流との関係を示す図である。
【図３】格子ズレ量とＲＩＮとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  半導体レーザ、２  半導体基板、３  バッファ層、４  ｎ型クラッド層、５  活性層、６  ｐ型クラッド層、８  コンタクト層、９  電流ブロック層、１０  ｎ側電極、１１  ｐ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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