(57)【要約】【課題】窒素物半導体で構成された面発光レーザであって、低電流でレーザの誘導放射を行える程度にメサ領域の径を十分小さくした場合でも、高出力が得られる面発光レーザを提供する。  【解決手段】ｎ型のＧａＮバッファ層１を共通の半導体層として、このＧａＮバッファ層１上に、メサ領域Ｍが複数、アレイ状に形成される。メサ領域Ｍは、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４からなる半導体積層体で形成される。メサ領域Ｍには電流阻止領域が形成されておらず、メサ領域Ｍのメサ径は１５μｍ以下に形成されている。また、各メサ領域から放射される光が足し合わされて、面発光レーザから出力されるレーザ光となるので、高出力レーザ光を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備えた面発光素子がアレイ状に形成された面発光レーザであって、
前記各メサ領域の径は１５μｍ以下に形成され、各メサ領域の間には金属層が埋め込まれていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
同一の半導体層上に前記面発光素子のメサ領域がアレイ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記面発光レーザは窒化物半導体で形成され、前記１対の反射ミラーは誘電体多層膜で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記１対の反射ミラーのうち、ｐ側に形成されたｐ側反射ミラーと前記メサ領域との間には、透明導電膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記アレイ状に形成されたメサ領域の配置は、六角形メサのハニカム形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記１対の反射ミラーのうち、ｎ側に形成されたｎ側反射ミラーは、前記同一の半導体層のメサ領域側とは反対の表面に一連の反射ミラーとして形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項７】
前記各メサ領域側面の表面は結晶面で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型といわれる面発光レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板面に対して垂直方向に光が出る面発光レーザは、垂直共振器型（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）と呼ばれ、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ半導体薄膜を縦方向に積層してｐｎ接合を設け、上下に多層膜反射ミラーを形成して共振器とし、共振器で光を上下に多重反射させて位相の合った光を発生させるものである。
【０００３】
面発光レーザは、端面発光型のレーザに比べて低閾値電流、高効率、単一横モード動作など優れた特徴があると言われている。光通信用のアレイ型送信器として実用化が進んでおり、また、光通信以外の用途も期待されている。
【０００４】
従来の面発光レーザの断面構造の一例を図１０に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板２２の上に、Ａｌ組成の異なるｎ型ＡｌＧａＡｓを交互に積層したｎ側多層反射膜２３が形成され、ｎ側多層反射膜２３上には、ＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層の量子井戸構造からなる活性層２４が積層される。
【０００５】
活性層２４上には、メサ領域３０としてＡｌＡｓ電流ブロック層２５、Ａｌ組成の異なるｐ型ＡｌＧａＡｓを交互に積層したｐ側多層反射膜２６、ｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層２７が形成される。メサ領域３０の周囲は絶縁性の樹脂２８で埋められており、樹脂２８の上面からｐ型コンタクト層２７の上面にかけてｐ電極２９が設けられる。また、ＧａＡｓ基板２２の底面にｎ電極２１が形成される。上記ｎ側多層反射膜２３とｐ側多層反射膜２６との間で共振器を構成しており、この共振器で光を上下に多重反射させて位相の合った光を発生させ、ｐ電極２９の開口部２９Ａからレーザ光が出射される。
【０００６】
レーザの誘導放射がおこるためには光の密度が高くなくてはならず、そのためには注入電流密度が高くなければならない。電流の広がりを狭い空間に制限するために、電流ブロック層２５の原材料となるＡｌＡｓ層を周囲から酸化して中心に狭い電流通過領域２５ｂ（ＡｌＡｓ部分）を残している。周辺部は酸化アルミニウムとなって電流阻止領域２５ａを形成し、酸化アルミニウムは絶縁性を有するため電流阻止領域２５ａには電流が流れない。したがって、中心の電流通過領域２５ｂだけを電流が流れる。このようにＡｌＡｓ電流ブロック層２５は、周辺部が酸化されて電流通過領域２５ｂを狭くしたものであり、電流狭窄層とも呼ばれる。
【０００７】
一方、面発光レーザの発光波長を青色領域とするために、面発光レーザを構成する半導体を窒化物半導体としたものがある。窒化物半導体による面発光レーザでは、メサ領域における上記電流ブロック層２５に対応する半導体層を、ＡｌＧａＮ層又ＡｌＮ層等で構成している（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３４９３９３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のようにＡｌＧａＮ層又ＡｌＮ層に酸化領域を形成しようとしても、これらの半導体は、気体元素である窒素と化学結合して安定しているために、酸化されにくく、電流阻止領域となる酸化領域を作製することが困難であった。そこで、酸化領域を形成せず、メサ領域全体に電流を流すことにすると、メサ中心まで電流が流れにくくなり、低電流で、かつレーザの誘導放射を行える注入電流密度が得られない。この問題を解決するには、メサ領域の径を小さくすることが考えられる。
【０００９】
しかし、メサ領域の径を小さくすると、電流狭窄は十分行えるようになって、低電流でレーザの誘導放射を行うことができるが、光出力が弱くなり、高出力を得ることができなくなるという問題があった。
【００１０】
一方、図１０に示されるＡｌＧａＡｓ系面発光レーザについても、電流ブロック層に酸化領域を作製するという煩雑な工程を省いて、メサ領域の径の大きさだけで、十分に電流狭窄を行うようにできることは、望ましいことであるが、上記同様、メサ領域の径を小さくすると、光出力が弱くなり、高出力を得ることができなくなるという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、低電流でレーザの誘導放射を行える程度にメサ領域の径を十分小さくした場合でも、高出力が得られる面発光レーザを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーとを備えた面発光素子がアレイ状に形成された面発光レーザであって、前記各メサ領域の径は１５μｍ以下に形成され、各メサ領域の間には金属層が埋め込まれていることを特徴とする面発光レーザである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、同一の半導体層上に前記面発光素子のメサ領域がアレイ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の面発光レーザである。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、前記面発光レーザは窒化物半導体で形成され、前記１対の反射ミラーは誘電体多層膜で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、前記１対の反射ミラーのうち、ｐ側に形成されたｐ側反射ミラーと前記メサ領域との間には、透明導電膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、前記アレイ状に形成されたメサ領域の配置は、六角形メサのハニカム形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、前記１対の反射ミラーのうち、ｎ側に形成されたｎ側反射ミラーは、前記同一の半導体層のメサ領域側とは反対の表面に一連の反射ミラーとして形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、前記各メサ領域側面の表面は結晶面で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の面発光レーザである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の面発光レーザは、活性層を含むメサ領域と該メサ領域を挟むように設けられた１対の反射ミラーで構成された面発光レーザ素子がアレイ状に形成され、これに対応してメサ領域もアレイ状に形成されている。このアレイ状に形成された各メサ領域には酸化領域等の電流阻止領域を設けておらず、メサ径を１５μｍ以下に形成しているので、低電流でも、レーザ誘導放射を行うことができる。また、各メサ領域から放射される光が足し合わされて、面発光レーザから出力されるレーザ光となるので、高出力レーザ光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の面発光レーザの断面構造を示す。
【００２１】
面発光レーザは、窒化物半導体により形成されており、ｎ型のＧａＮバッファ層１を共通の半導体層として、このＧａＮバッファ層１上に、メサ領域Ｍが複数形成され、１次元アレイ状又は２次元アレイ状に形成されている。メサ領域Ｍは、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４からなる半導体積層体で形成されている。ここで、窒化物半導体とは、ＡｌＧａＩｎＮ４元混晶を表し、いわゆるIII−Ｖ族窒化物半導体と呼ばれるもので、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表すことができる。
【００２２】
メサ領域Ｍの側面からＧａＮバッファ層１の表面にかけて、各メサ領域間の隙間を埋めるように、例えば、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）やＳｉＮ（窒化ケイ素）からなる絶縁膜６が形成されている。この絶縁膜６は、後述するように、選択成長用のマスクとして使用される絶縁膜をその一部に含むものである。
【００２３】
活性層３は、量子井戸構造（Quantum Well）を有する活性層であり、井戸層（ウェル層）を、井戸層よりもバンドギャップの大きな障壁層（バリア層）でサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。この量子井戸構造は、１つではなく、多重化しても良く、この場合は、ＭＱＷ（Multi Quantum Well）、すなわち多重量子井戸構造となる。また、活性層３を量子井戸構造とせずに、発光領域層単層としても良い。
【００２４】
活性層３は、例えば、ノンドープのＩｎＧａＮ井戸層とノンドープのＧａＮ障壁層を交互に積層した多重量子井戸構造により構成される。また、活性層３を発光領域層単層とする場合は、ＩｎＧａＮ層単層で構成される。
【００２５】
メサ領域Ｍの最上層、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上には、ｐ側の反射ミラーとして誘電体多層反射膜８が、アレイ状のメサ領域Ｍに対応するように、分離してアレイ状に作製されている。一方、ＧａＮバッファ層１の下面にはｎ側の反射ミラーとして誘電体多層反射膜９が連続して形成されており、一連の層となっている。このように、面発光レーザを構成するＧａＮバッファ層１〜ｐ型ＧａＮ層４までの半導体積層体の最外位置に１対の反射ミラーが形成される。
【００２６】
ここで、ｎ側の誘電体多層反射膜９とｐ側の誘電体多層反射膜８との間で共振器を構成しており、誘電体多層反射膜９及び誘電体多層反射膜８は、ＤＢＲミラー（ブラッグ反射鏡）と呼ばれるものである。前記共振器が１つの面発光レーザ素子に相当するので、図１の構成例は、面発光レーザ素子が１次元アレイ状又は２次元アレイ状に形成された面発光レーザを表している。
【００２７】
ＤＢＲミラーは、特定の波長に対しある入射角においてブラッグ反射の条件を満足するように反射面を一定間隔で蓄積し、反射光の干渉を利用して反射光強度を強め、高反射率の実現を目指したものである。
【００２８】
誘電体多層反射膜８、９ともに、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の多層膜、またはＳｉＯ２とＺｒＯ２の多層膜等、屈折率差の大きい異なる材料を用いる。したがって、誘電体多層膜８、９は、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に何周期か繰り返して積層したもの、又はＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に何周期か繰り返して積層したもの等で形成される。このようにすれば、ＡｌＧａＮのＡｌ組成比率を変えたＤＢＲミラーよりも少ないＤＢＲペア数で反射率をかなり大きくすることができる。
【００２９】
誘電体多層反射膜８、９は、第１反射膜と第２反射膜とで構成される複数の界面からの反射光同士の干渉現象を利用するもので、異なる界面から反射されてくる光の位相を３６０度ずらせるようにして、互いに強め合うようにし、反射光の強度をきわめて高くするものである。このように動作させるためには、第１反射膜の屈折率をｎ１、第２反射膜の屈折率をｎ２とし、レーザ共振器内の発振させたいレーザ光の波長をλとすると、第１反射膜の膜厚は、λ／（４×ｎ１）で決定され、第２反射膜の膜厚は、λ／（４×ｎ２）で決定される。
【００３０】
ＧａＮバッファ層１はｎ型コンタクト層の役割を有し、ＧａＮバッファ層１上にカソード電極１１が形成される。ｐ型ＧａＮ層４はｐ型コンタクト層の役割を有し、ｐ型ＧａＮ層４上に、透明導電膜（透明電極）であるＺｎＯ層７が形成される。
【００３１】
透明導電膜（透明電極）であるＺｎＯ層７は、ｐ型ＧａＮ層４の上面と絶縁膜６の上面に渡って連続して形成されており、各メサ領域Ｍの上面に形成されたＺｎＯ層７は繋がっている。また、透明導電膜としては、ＺｎＯ層の替わりにＩＴＯ層等を用いても良い。ここで、ＺｎＯは特に抵抗が高いため、ＺｎＯ層７とｐ型ＧａＮ層４との接触抵抗は高くなるが、後述するように、メサ領域Ｍの径は１５μｍ以下に形成しているので、ＺｎＯの接触面積も小さくなり、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【００３２】
ところで、誘電体多層反射膜８、９間で面発光レーザにおける共振器を構成しているが、この間の距離はレーザ光の発光波長λと同程度の長さにする必要があり、透明導電膜（透明電極）であるＺｎＯ層７は、少なくともλ以下の膜厚にしなければならない。一方、透明導電膜であるＺｎＯ層７の膜厚をλ／４よりも薄くするとメサ領域Ｍ全体に電流が拡がりにくくなり、電流密度分布の不均一が大きくなる。したがって、以上の理由により、上記透明導電膜の膜厚ｄは、活性層３における発光波長をλとすると、（λ／４）≦ｄ≦λ  の範囲になるように形成される。
【００３３】
そして、アノード電極（ｐ電極）１０がカソード電極（ｎ電極）１１の近くでＺｎＯ層７上に接するように形成されている。このように、アノード電極１０とカソード電極１１は対向して設けるのではなく、同一のメサ領域側に設けられている。一方、誘電体多層反射膜８は、各メサ領域Ｍの上部にＺｎＯ層７を介して形成されており、隣接する誘電体多層反射膜８の間は金属層１２によって埋められている。また、アノード電極１０と支持基板１３との間、カソード電極１１と支持基板１３との間も金属層１２によって埋められている。そして、金属層１２の上面、誘電体多層反射膜８の上面は支持基板１３に接合されている。
【００３４】
この金属層１２によって、面発光レーザ素子から発生する熱を効率良く支持基板１３から外部へ放熱させることができる。金属層１２は、特に放熱性の高い金属、例えばＡｕやＣｕ、Ａｌ等を用いるのが望ましい。支持基板１３は、例えば高熱伝導性のセラミック等が用いられる。なお、窒化物半導体層をｐ型にするためのドーパントとしてＭｇ等が、ｎ型にするためのドーパントとしてはＳｉ等が用いられる。
【００３５】
上記のように構成された面発光レーザの製造方法を以下に説明する。まず、図２に示すように、成長用基板としてのサファイア基板２０に、ＭＯＣＶＤ法等により、エピタキシャル成長を行い、ｎ型ＧａＮバッファ層１を形成し、ＧａＮバッファ層１上に選択成長マスク６ａを形成する。そして選択成長マスク６ａを用いて窒化物半導体の選択成長を行う。ところで、サファイア基板等の成長用基板とＧａＮとでは、格子定数が異なるため、成長用基板上に成長させたＧａＮ系半導体層においては、基板から上下方向に伸びる転位（格子欠陥）が存在している。このような転位を低減する方法として、選択横方向成長（ＥＬＯ：Epitaxial Lateral Overgrowth）が良く知られている。本発明では、上記選択成長を用いている。
【００３６】
ＳｉＯ２等の誘電体マスク等による選択成長マスク６ａでＧａＮバッファ層１を覆うことにより、最初に選択成長マスク６ａの開口部６ｂから成長が起こり（選択成長）、その後選択成長マスク６ａの上にも成長層が拡がることで横方向に結晶成長が形成される。このように、横方向に結晶成長が行われるので、例えば、サファイア基板２０のＣ面を結晶成長面に用いた場合には、メサ領域Ｍの側面の表面には、Ｃ面が現われるようになり、メサ領域側面の表面は結晶面により形成されるようになる。
【００３７】
したがって、選択成長マスク６ａには、結晶成長を行うための開口部６ｂが必要であり、開口部６ｂの形状によって、選択成長により形成されたメサ領域Ｍの形状も異なることになる。この選択成長マスク６ａのパターン例を図７に示す。図７において、網目掛けされている領域は、選択成長用マスク６ａを表し、白抜きの部分が開口部６ｂを表わす。このように、本実施例では、開口部６ｂが正六角形状又は六角形状のハニカム構造を有する選択成長マスク６ａを用いた。これは、メサ領域Ｍの集積度を高めるためである。したがって、メサ領域Ｍを上から見れば、ほぼ正六角形又は六角形に近い形状で、その配置はハニカム形状に構成される。また、図７に示すように、開口部６ｂの径をＬとすると、メサ領域Ｍの径もほぼＬとなる。
【００３８】
図３に示すように、選択成長マスク６ａの開口部６ｂに、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４を順次成長させて、メサ領域Ｍを形成する。このように、選択成長を用いることで、従来のように、ドライエッチングによってメサ形状を作製する必要がなくなり、メサ領域表面の損傷や荒れがなくなるので、リークの発生を防ぐことができる。
【００３９】
その後、ＳｉＯ２等の絶縁膜６をＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタ、ＳＯＧ（Spin On Glass）法等でメサ領域Ｍの表面及び側面からＧａＮバッファ層１の表面にかけて積層する。メサ領域Ｍの上部、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上部以外を、レジストで覆い、エッチングを行って、絶縁膜６の一部（レジストで覆われていない部分）を除去した後、レジストを取り除くと、図４のようになる。次に、図５に示すように、絶縁膜６が除去された領域、すなわちｐ型ＧａＮ層４の上面から絶縁層６上面に渡り、ＺｎＯ層７（透明導電膜）を形成する。
【００４０】
上述したように、選択成長マスク６ａはＳｉＯ２等の誘電体マスク等で構成されており、絶縁性のあるマスクなので、取り除かなくても、そのまま絶縁膜６の一部として用いることができる。また、選択成長マスク６ａとこの上に形成される絶縁膜６とは同じ材料でも良いし、また違った材料を用いても良い。
【００４１】
次に、図６に示すように、レジスト等を適宜使用しながら、ＺｎＯ層７上にマグネトロンスパッタ等で誘電体多層反射膜８を形成し、アノード電極１０及びカソード電極１１を形成した後、隣接する誘電体多層反射膜８の間、アノード電極１０の上側、カソード電極１１の上側に金属層１２を形成する。その後、誘電体多層反射膜８、金属層１２の各上面に共通の基板として支持基板１３を接合する。次に、レーザ光をサファイア基板２０側から照射し、サファイア基板２０を剥離する。この方法は、レーザリフトオフ（Laser Lift Off）と呼ばれる手法であり、一般に３００ｎｍ以下程度のエキシマレーザ光を数百ｍＪ／ｃｍ２でサファイア基板側から照射し、ＧａＮバッファ層を分解させ、サファイア基板を剥離するものである。
【００４２】
レーザリフトオフにより、サファイア基板２０を剥離した後、ＧａＮバッファ層１の裏面にマグネトロンスパッタ等により誘電体多層反射膜９を形成すると、図１の面発光レーザが完成する。
【００４３】
なお、上述した各半導体層の製造については、キャリアガスの水素／窒素とともに、Ｇａの原料ガスであるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、窒素の原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）、Ａｌの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｉｎの原料ガスであるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、などの各半導体層の成分に対応する反応ガス、ｎ型にする場合のドーパントガスとしてのシラン（ＳｉＨ４）、ｐ型にする場合のドーパントガスとしてのシクロペンタジエチルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）等の必要なガスを供給して、６５０℃〜１０００℃程度の範囲で順次成長させることにより、所望の組成で、所望の導電型の半導体層を、必要な厚さに形成することができる。
【００４４】
この面発光レーザにおいては、アノード電極（ｐ電極）１０とカソード電極（ｎ電極）１１との間に所定の電圧が印加されると、アノード電極１０から各面発光レーザ素子に駆動電流が供給され、各メサ領域Ｍを流れて活性層３に注入され光が発生する。各メサ領域には酸化領域等の電流阻止領域が形成されていないため、メサ領域の全領域が電流通過領域となって全体に電流が流れるが、各メサ領域Ｍのメサ径をすべて１５μｍ以下としているので、電流阻止領域がなくても、十分電流は狭窄され、低電流でレーザ誘導放射を行える注入電流密度を得ることができる。
【００４５】
活性層３から発生した光は、ｐ側の誘電体多層反射膜８およびｎ側の誘電体多層反射膜９により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして誘電体多層反射膜９から外部に取り出される。このレーザビームは、アレイ状に並べられたメサ領域Ｍで発生した光がすべて足しあわされたものとなるので、高出力レーザが得られる。
【００４６】
以上のように、メサ径が１５μｍ以下とした場合の効果を、以下に説明する。図１の構成の面発光レーザを作製し、メサ領域Ｍのメサ径を５段階に変化させて、１個のメサ領域について、レーザ誘導放射が得られる電流密度にするために必要な電流（レーザ発振電流）と、そのときの活性層における電流密度分布を測定した。このグラフが図８のＡ１〜Ａ５に対応する。図８の縦軸は電流密度（単位：Ａ／ｃｍ２）、横軸はメサ径の中心からの距離（単位：μｍ）を表わす。したがってメサ径をＲとすると、横軸は半径となるＲ／２の値をとる。
【００４７】
ここで、電流密度がメサ領域の全域において、１０００以上の値となるように電流を流し、レーザ誘導放射が行われるようにした。図８の点線で示されるＡ１はメサ径５μｍで、メサ領域に流した電流は、０．１８ｍＡである。２点鎖線で示されるＡ２はメサ径８μｍで、メサ領域に流した電流は、０．５ｍＡである。１点鎖線で示されるＡ３はメサ径１０μｍで、メサ領域に流した電流は、２．１ｍＡである。実線で示されるＡ４はメサ径１５μｍで、メサ領域に流した電流は、２．７ｍＡである。実線で示されるＡ５はメサ径２０μｍで、メサ領域に流した電流は、１０．７ｍＡである。
【００４８】
一方、図８の点線で表わされたＢの曲線は、図１０の従来構造を用いたもので、電流ブロック層２５のＡｌＡｓ層の周辺領域を酸化させて電流阻止領域２５ａを作製し、電流通過領域２５ｂの径を１５μｍにして、電流密度が電流通過領域２５ｂの全域において、１０００以上の値となるように電流を３．８ｍＡ流して、レーザ誘導放射が行われるようにした。
【００４９】
上記のように、メサ径が１５μｍよりも大きくなると、急激に駆動電流が増えるので、レーザ誘導放射を低電流で行うためには、メサ径を１５μｍ以下としなければならないことがわかる。また、Ａ１〜Ａ５とＢの曲線からわかるように、メサ領域の中心で電流密度が最も小さく、中心から距離が離れるにしたがって、電流密度が大きくなっているが、特に、Ａ５の場合は、半径７μｍから半径１０μｍにかけて電流密度は急増しており、メサ領域の外縁部分と中心部分では、電流密度の差が非常に大きい。このように、電流密度分布に差がありすぎると、レーザ光強度がビーム中心とビーム外側とで差が大きくなり、望ましくない。したがって、このことからも、メサ径を１５μｍ以下とすることが必要である。また、さらに、電流密度分布を均一にして、レーザ光強度をビーム中心からビーム外側にかけて均一にする場合には、図８より半径５μｍ以下、すなわちメサ径を１０μｍ以下とすることが望ましい。
【００５０】
一方、図９は、誘電体多層反射膜８、９に用いる材料の種類毎のＤＢＲ数と光の反射率との関係を示す。図９の横軸は、ＤＢＲ数、すなわち異なる種類の誘電体を積層して１対にした場合の周期数を表わし、縦軸はＤＢＲ数毎の光の反射率を表わす。ここで、実線Ｘは、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜、点線Ｙは、ＳｉＯ２とＺｒＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜、一点鎖線Ｚは、ＺｒＯ２とＴｉＯ２を交互に積層した誘電体多層反射膜を表わす。この図からわかるように、誘電体膜を用いた場合は、１５対程度形成しておけば、どの種類でも反射率はほぼ１になっており、少ない層数で１００％に近い反射率を得ることができる。なお、ＡｌＧａＮのＡｌ組成を変えた層を２層１対にして多層反射膜を形成した場合、例えばＡｌ０．１Ｇａ０．９ＮとＧａＮの組み合わせでは、６０対でも反射率が１００％近くにならず、レーザの誘導放射が悪くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の面発光レーザの断面構造の一例を示す図である。
【図２】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図３】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図４】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図５】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図６】図１の面発光レーザの一製造工程を示す図である。
【図７】選択成長マスクの形状の一例を示す図である。
【図８】レーザ誘導放射を行ってメサ領域のメサ径の大きさを変化させた場合のメサ領域における電流密度分布を示す図である。
【図９】誘電体多層反射膜に用いる材料の種類毎のＤＢＲ数と反射率との関係を示す図である。
【図１０】従来の面発光レーザの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＧａＮバッファ層
２    ｎ型ＧａＮ層２
３    活性層３、５ｎ型ＧａＮ層
４    ｐ型ＧａＮ層
５    ｐ型ＩｎＧａＮ層
６    絶縁層
６ａ  選択成長マスク
６ｂ  開口部
７    ＺｎＯ層
８    誘電体多層反射膜
９    誘電体多層反射膜
１０  アノード電極
１１  カソード電極
１２  金属層
１３  支持基板
【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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【図９】
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【図１０】
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