[发明专利]半导体激光器件

说明书

[发明的详细说明]

[发明的技术领域]

本发明涉及具有采用量子阱结构的无序化工艺的窗结构区的半导体激光器件。

[现有的技术]

随着CD-R/RW等可改写型高密度光学器件的高速化，强烈要求作为光源用的半导体激光器件有大功率输出。作为半导体激光器件的大功率输出措施之一，在半导体激光器件的端面上设置具有比有源层的半导体禁带宽度大的禁带宽度的窗结构区的窗结构半导体激光器件，因其有抑制妨碍大功率输出的COD(Catastrophic Optical Damage，灾难性的光学损伤)破坏的效果而引人注意。

例如，S.A.Schwarz等人在Applied Physics Letters，1987，Vol.50.No.5，pp.281-283中，报道了通过Si离子注入和其后进行的热处理能使由AlAs/GaAs构成的超晶格无序化。借助于将采用这种Si离子注入的晶体无序化应用于有由量子阱构成的有源层的半导体激光器件的端面，可以制作使有源层无序化的、具有比有源层的半导体禁带宽度大的禁带宽度的窗结构区。

图6是在上夹层9中掺Zn、利用Si离子注入和热扩散制作的现有的窗结构AlGaAs系半导体激光器件的端面结构图。在图6中，1是表面电极，2是p-GaAs接触层，3是p-Al_0.49Ga_0.51As上夹层，4是n-Al_0.65Ga_0.35As贯通阻挡层，5是Al_0.33Ga_0.67As/Al_0.12Ga_0.88As DQW(DoubleQuantum Well：双量子阱结构(阱层＝Al_0.10Ga_0.90As，8.4nm，势垒层＝Al_0.35Ga_0.65As，8.4nm))有源层，6是n-Al_0.48Ga_0.52As下夹层，7是n-GaAs衬底，8是背面电极，9是p-Al_0.48Ga_0.52As上夹层(掺Zn)，10是窗结构区。

这里的窗结构区10是借助于以加速电压为95keV、剂量为1.68×10¹⁴原子/cm²作为Si离子注入条件，注入后在800℃下进行30分钟热处理而制成的。在此条件下，Si的峰值浓度大概是1.4×10¹⁹原子/cm³。另外，窗部在室温下的光致发光波长(以下简称为PL波长)为720nm，比非窗部的该波长(775nm)短(禁带宽度大)，因而产生窗效应。由于端面上有窗结构区10，所以抑制了COD，实现了大功率输出。

[发明所要解决的课题]

在图7中示出了上述现有的窗结构AlGaAs系半导体激光器件的窗结构区的TEM(透射型电子显微镜)照片。拍摄时使用了分辨率为1.7的TEM。可以得知，在有源层上部(上夹层9内)观察到了位错环11。

关于在进行了Si离子注入的AlGaAs层中观察到的上述位错环的成因，现在还无报道。不过，K.S.Jones等人在Journal of AppliedPhysics，1991，Vol.70，No.11，pp.6790-6795中报道了，在加速电压为185keV、剂量为1×10¹⁵原子/cm²的条件下注入了Si离子的GaAs层中看到的位错环是与凝聚有关的所谓“V型缺陷”。

另外，S.Muto等人在Philosophical Magazine A，1992，Vol.66，No.2，pp.257-268中报告了，在利用以2×10¹⁹～4×10¹⁹原子/cm³的高浓度掺杂Si的倾斜冷却法生长的GaAs晶体中观察到的位错环起因于在(111)面凝聚的Si。

根据这些报道，可以推测：在图7中观察到的位错环11是由超过母体材料的固溶界限向晶体内过量掺入的Si，在热处理过程中凝聚到(111)面的结果产生的。