JPS5967680A - 光双安定素子 - Google Patents
光双安定素子Info
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- JPS5967680A JPS5967680A JP57178757A JP17875782A JPS5967680A JP S5967680 A JPS5967680 A JP S5967680A JP 57178757 A JP57178757 A JP 57178757A JP 17875782 A JP17875782 A JP 17875782A JP S5967680 A JPS5967680 A JP S5967680A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 8
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/24—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体を用いた、光論理回路の主要構成要
素でらる光双安定素子に関する。
素でらる光双安定素子に関する。
光論理回路は、従来の電子論理回路よりも高速の動作が
ロエ能になる新しい論理回路として期待され、基礎的な
検討がはじめられている。光論理回路の主要な構成要素
のひとつに、光双安定素子があジ、ｆ！にの構成が考え
られているが、半導体材料を用いるものが、その高速性
を最も良く生かせるものとして注目されている。その中
に、二重へテロ（ＩＪＨ）構造の半導体レーザの′電流
注入部が、その共振器軸方向に途切れ途切れになるよう
にして、この方向に不均一な゛電流分布を形成し、注入
１流が小さい部分での過飽和吸収効果により光双安定動
作を実現したものがある。これについては、何口式によ
りエレクトロニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌、第１７巻１６７Ｋから１６８
魔に報告された論文に詳しい。この構造の素子により光
双安定動作が実現されたが、この素子は電流注入の幅を
限定して横モードをｔｌｊ制御するいわゆゆるプレーナ
型の構造のために、横モードが不安定であるばかりでな
く、発成しきい値が高く、室温での動作が困難であり、
実用的な素子とは言い難い。
ロエ能になる新しい論理回路として期待され、基礎的な
検討がはじめられている。光論理回路の主要な構成要素
のひとつに、光双安定素子があジ、ｆ！にの構成が考え
られているが、半導体材料を用いるものが、その高速性
を最も良く生かせるものとして注目されている。その中
に、二重へテロ（ＩＪＨ）構造の半導体レーザの′電流
注入部が、その共振器軸方向に途切れ途切れになるよう
にして、この方向に不均一な゛電流分布を形成し、注入
１流が小さい部分での過飽和吸収効果により光双安定動
作を実現したものがある。これについては、何口式によ
りエレクトロニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌、第１７巻１６７Ｋから１６８
魔に報告された論文に詳しい。この構造の素子により光
双安定動作が実現されたが、この素子は電流注入の幅を
限定して横モードをｔｌｊ制御するいわゆゆるプレーナ
型の構造のために、横モードが不安定であるばかりでな
く、発成しきい値が高く、室温での動作が困難であり、
実用的な素子とは言い難い。
この発明の目的は、室ｌ晶での低電流動作が可能な光双
安定素子を提供することにある。
安定素子を提供することにある。
この発明によれば、活性層にまで達する２本のほぼ平行
な溝で形成した活性層を含むメサストライプを少なくと
も前記メサストライプの上部の半導体層とは異なる導電
型の半導体層を含む半導体層で埋め込んだ埋め込みへテ
ロ構造半導体レーザにおいて、前記！荷の前記メサスト
ライプと反対の１ｉｔｌｌの側面の少なくとも一部が凹
凸をなし、かつ前記メサストライプの上部が部分的に前
記異なる導電型の半導体層でおおわれていることを特徴
とする光双安定素子が得られる。
な溝で形成した活性層を含むメサストライプを少なくと
も前記メサストライプの上部の半導体層とは異なる導電
型の半導体層を含む半導体層で埋め込んだ埋め込みへテ
ロ構造半導体レーザにおいて、前記！荷の前記メサスト
ライプと反対の１ｉｔｌｌの側面の少なくとも一部が凹
凸をなし、かつ前記メサストライプの上部が部分的に前
記異なる導電型の半導体層でおおわれていることを特徴
とする光双安定素子が得られる。
以下図面を参照して本兄明を詳しく説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例の活性層の形状を示す
る平面＋６？而図、第２図は第１図のＡ−Ａ／。
る平面＋６？而図、第２図は第１図のＡ−Ａ／。
Ｂ−Ｂ／断面の断面図をそれぞれあられす。この実施例
は、プレーナ型の埋め込みへテロ構造の、活性層を含む
メサストライプを形成する２本の溝のメサストライプと
は反対側の側面が部分的に狭くなっている形状にしたも
のである。プレーナ型の埋め込みへテロ構造半導体レー
ザは、活性層を含むメサストライプをｐおよびｎ型半導
体層で埋め込んだもので、これについては北村らにより
出願中の発明、特願昭５６−１６６６６６号明細卦に詳
しい。この実ｍ例は以下のようにして製作される。
は、プレーナ型の埋め込みへテロ構造の、活性層を含む
メサストライプを形成する２本の溝のメサストライプと
は反対側の側面が部分的に狭くなっている形状にしたも
のである。プレーナ型の埋め込みへテロ構造半導体レー
ザは、活性層を含むメサストライプをｐおよびｎ型半導
体層で埋め込んだもので、これについては北村らにより
出願中の発明、特願昭５６−１６６６６６号明細卦に詳
しい。この実ｍ例は以下のようにして製作される。
まず通常の液相成長法により、ｎ−１，Ｐの板１０上に
、 ｎ−１０Ｐのバック７層ＩｌｌノンドープのＩｎＵ
ａＡｓＰの活性層１２＋ｐ−１ｎＰのクラッド層１３を
形成したＩＪＨ基板に、フォトレジスト塗布し、通常の
フォトリソグラフィーυエツチングにより、第１図に示
した形状のウェハーを製作する。
、 ｎ−１０Ｐのバック７層ＩｌｌノンドープのＩｎＵ
ａＡｓＰの活性層１２＋ｐ−１ｎＰのクラッド層１３を
形成したＩＪＨ基板に、フォトレジスト塗布し、通常の
フォトリソグラフィーυエツチングにより、第１図に示
した形状のウェハーを製作する。
続いて、このウェハーを成長炉に入れて２回目の結晶成
長を行なう。まず、 ｐ−１０Ｈの第１の電流阻止層
１４＋ｎ−１ｎＰの第２の電流阻止層１５を形成し、続
いてｐ−１，Ｈの埋め込み層１５＋ｐ−１ｎＧａＡｓＰ
のキャップＩｆｌ１７を形成する。弔１図に示したよう
に、活性層を含むメサストライプ２０を形成するための
２本の溝２１は、メサストライプ２０の側で＠線、メサ
ストライプ２０から離れた側ではとびとびに出たりひっ
こんだりして、幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂを
有している。
長を行なう。まず、 ｐ−１０Ｈの第１の電流阻止層
１４＋ｎ−１ｎＰの第２の電流阻止層１５を形成し、続
いてｐ−１，Ｈの埋め込み層１５＋ｐ−１ｎＧａＡｓＰ
のキャップＩｆｌ１７を形成する。弔１図に示したよう
に、活性層を含むメサストライプ２０を形成するための
２本の溝２１は、メサストライプ２０の側で＠線、メサ
ストライプ２０から離れた側ではとびとびに出たりひっ
こんだりして、幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂを
有している。
２回目の結晶成長において、メサストライプ２０を形成
する溝２１の幅の広い部分２０ａでは、第２図（ａ）に
示したようにして、第１．第２の電流阻止層１４１１５
はメサストライプ２０の上には成長しない。一方、溝２
１の幅の狭い部分２０ｂでは、溝２１内を弔ｌの電流阻
止層１４が埋めてし゛まうために、第２の電流阻止層１
５を成長する直前のメサストライプ２０附近の形状が平
坦になってしまうので、第２の電流阻止層１５はメサス
トライプ２０の上部で途切れることがなく全体をおおっ
てしまう。このような結晶成長の様子については前出の
特願昭５６−１６６６６６号明細丼に詳しい。
する溝２１の幅の広い部分２０ａでは、第２図（ａ）に
示したようにして、第１．第２の電流阻止層１４１１５
はメサストライプ２０の上には成長しない。一方、溝２
１の幅の狭い部分２０ｂでは、溝２１内を弔ｌの電流阻
止層１４が埋めてし゛まうために、第２の電流阻止層１
５を成長する直前のメサストライプ２０附近の形状が平
坦になってしまうので、第２の電流阻止層１５はメサス
トライプ２０の上部で途切れることがなく全体をおおっ
てしまう。このような結晶成長の様子については前出の
特願昭５６−１６６６６６号明細丼に詳しい。
結晶成長終了後、キャップ層１７の表面にＡｕ−Ｚｎの
ｐ側峨極３１を、基板ｌＯの表向にＡｕ−（ｊｅ−Ｎｉ
のｎ側電極３２を蒸涜により形成しアロイしてウェノ・
−の製作を終了する。このウェノ・−を通常のへき開法
でメサストライプ２０に直角に共振器面を形成し素子が
製作される、この素子のｐ ＩＩＩ電極３１を正に、ｎ
側電極３２を負にバイアスすると、この素子は電流入力
あるいは光入力に対して安定な２準位を持つ光沢ゲ定素
子として鋤く。それは次の理由による。すなわち、溝幅
の広い部分２０ａでは、従来の埋め込みレーザと同様に
、活性層１２に電流が注入されるのに対して、溝幅の狭
い部分２０ｂでは、ｎ−１０）’の第２の電流阻止層１
５がメサストライプ２０の上部も含めて全面にわたって
形成されているので、活性層１２に電流が注入されるこ
とはない。そのため、共振器軸方向に不均一な電流注入
がされることになり、共撮庸中に可飽和吸収部分と利得
部分が形成され、光双安定素子が実現される。この素子
は従来の光双安定素子と異なり、活性層が半導体層中に
埋め込まれたいわゆる埋め込み構造を有しているので、
室温で容易に低い動作電流で１動かせることができる。
ｐ側峨極３１を、基板ｌＯの表向にＡｕ−（ｊｅ−Ｎｉ
のｎ側電極３２を蒸涜により形成しアロイしてウェノ・
−の製作を終了する。このウェノ・−を通常のへき開法
でメサストライプ２０に直角に共振器面を形成し素子が
製作される、この素子のｐ ＩＩＩ電極３１を正に、ｎ
側電極３２を負にバイアスすると、この素子は電流入力
あるいは光入力に対して安定な２準位を持つ光沢ゲ定素
子として鋤く。それは次の理由による。すなわち、溝幅
の広い部分２０ａでは、従来の埋め込みレーザと同様に
、活性層１２に電流が注入されるのに対して、溝幅の狭
い部分２０ｂでは、ｎ−１０）’の第２の電流阻止層１
５がメサストライプ２０の上部も含めて全面にわたって
形成されているので、活性層１２に電流が注入されるこ
とはない。そのため、共振器軸方向に不均一な電流注入
がされることになり、共撮庸中に可飽和吸収部分と利得
部分が形成され、光双安定素子が実現される。この素子
は従来の光双安定素子と異なり、活性層が半導体層中に
埋め込まれたいわゆる埋め込み構造を有しているので、
室温で容易に低い動作電流で１動かせることができる。
この実施例では＠蛋しきい１直が約４０ｍＡであり、ｌ
ｏＯｍＡ以下の低電流動作が可能であった。
ｏＯｍＡ以下の低電流動作が可能であった。
以上説明したように、この発明では、メサストライプ上
及びその周辺の溝中の結晶成腿の様子の考察にもとづき
、プレーナ形埋め込み半導体レーザの溝形状をメサスト
ライプの反対側の側面が部分（」ツに出たり入ったりし
Ｃいる形状にしてｓ ４幅の央い部分のメチストライブ
の上に、異なる導電型の半等体、Ｉ曽を積層させること
により、不均一直流分布を友現し、光双安定素子を得て
いる。この実施列の素子の寸法は、メサストライプ２０
の幅が２５μｍ＋溝福の広い部分２０ａの幅が７μ＋１
１＋央い部分２０ｂの幅が３μｍ、線幅の広い部分２０
ａの長さが４０μｍ ＋ 決い部分２０ｂの長さが１０
μｍである。結晶成長の様子は成長方法や成４を条件等
により大幅に変わるので、それらとともに適切な寸法を
採用すべきことは言うまでもない。また、この実施例で
は溝幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂの長さの比を
４：１にとったがこの１直に限定されるものではない。
及びその周辺の溝中の結晶成腿の様子の考察にもとづき
、プレーナ形埋め込み半導体レーザの溝形状をメサスト
ライプの反対側の側面が部分（」ツに出たり入ったりし
Ｃいる形状にしてｓ ４幅の央い部分のメチストライブ
の上に、異なる導電型の半等体、Ｉ曽を積層させること
により、不均一直流分布を友現し、光双安定素子を得て
いる。この実施列の素子の寸法は、メサストライプ２０
の幅が２５μｍ＋溝福の広い部分２０ａの幅が７μ＋１
１＋央い部分２０ｂの幅が３μｍ、線幅の広い部分２０
ａの長さが４０μｍ ＋ 決い部分２０ｂの長さが１０
μｍである。結晶成長の様子は成長方法や成４を条件等
により大幅に変わるので、それらとともに適切な寸法を
採用すべきことは言うまでもない。また、この実施例で
は溝幅の広い部分２０ａと狭い部分２０ｂの長さの比を
４：１にとったがこの１直に限定されるものではない。
第３図！第４図は、この発明の第２１第３の実施例の溝
形状ケ示すための平面図をあられす。第２の実！血例は
、溝幅の侠い部分２０ｂを素子の中央部分に配置ｉｉ
Ｌだものである。ｌ君３のバ倫＋り＋Ｉ ？ま、溝幅の
広い部分２０ａと狭い部分２０ｂをそれぞれ一カ所つつ
で構成したものである。これらの央剣例においても、室
温で低電流動作可能なメＣ双安定素子が得られた。以上
の実施例において、半導体材料はＬ Ｈ）’ ／ ｌ
ｎ （ｊ Ｂ Ａ Ｓ Ｐ系に限られずＧ３Ａｓ／ＡＩ
ＵａＡｓ系等他のものであっても醍い。また、凹凸のあ
る溝１Ｉｊｌ１面は図のように断続的である必媛はなく
、なめらかに変化しているものであっても良い。
形状ケ示すための平面図をあられす。第２の実！血例は
、溝幅の侠い部分２０ｂを素子の中央部分に配置ｉｉ
Ｌだものである。ｌ君３のバ倫＋り＋Ｉ ？ま、溝幅の
広い部分２０ａと狭い部分２０ｂをそれぞれ一カ所つつ
で構成したものである。これらの央剣例においても、室
温で低電流動作可能なメＣ双安定素子が得られた。以上
の実施例において、半導体材料はＬ Ｈ）’ ／ ｌ
ｎ （ｊ Ｂ Ａ Ｓ Ｐ系に限られずＧ３Ａｓ／ＡＩ
ＵａＡｓ系等他のものであっても醍い。また、凹凸のあ
る溝１Ｉｊｌ１面は図のように断続的である必媛はなく
、なめらかに変化しているものであっても良い。
第１図はこの発明の第１の実施例の活性層を営む而の平
面図、第２図はその断面図、第３図、第４図はこの発明
の來２．第３の実施例の活性層を含む面の平面図をそれ
ぞれあられす。 図において、１０・・・・・・基板、１１・・・・・・
バッファ１偕、１２・・・・・・γ占１生）曽、１３・
・・・・・クラッド層、１４１５・・・・・・ｇ（流阻
止層、１６・・・・・・埋め込み層、２０・・・・・・
メサストライプ、２１・・・・・・溝、２０ａ・・・・
・・溝幅の広いｒ、１；分、２０ｂ・・・・・・同法い
部分をそれぞれあられす。 ヱ〕 ″、 −４０： 恭！ 凹 ３２
面図、第２図はその断面図、第３図、第４図はこの発明
の來２．第３の実施例の活性層を含む面の平面図をそれ
ぞれあられす。 図において、１０・・・・・・基板、１１・・・・・・
バッファ１偕、１２・・・・・・γ占１生）曽、１３・
・・・・・クラッド層、１４１５・・・・・・ｇ（流阻
止層、１６・・・・・・埋め込み層、２０・・・・・・
メサストライプ、２１・・・・・・溝、２０ａ・・・・
・・溝幅の広いｒ、１；分、２０ｂ・・・・・・同法い
部分をそれぞれあられす。 ヱ〕 ″、 −４０： 恭！ 凹 ３２
Claims (1)
- 活性層とその両面をはさんだよりエネルギーギャップが
大きく屈折率が小さく互いに異なる導電型の第１・第２
の半導体層を前記活性層に達するほぼ平行な２本の溝で
形成したメサストライプ“を少なくとも前記メサストラ
イプの上面の前記半導体層と異なる導電型の第３の半導
体層を含む半導体層で岨め込んだ埋め込みへテロ構造半
導体レーザにおいて、前記溝の前記メサストライプの側
とは反対の側の側面の少なくとも一部が凹凸をなし、か
つ前記メサストライプの上部が部分的に前記第３の半導
体層でおおわれていることを特徴とする光双安定素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178757A JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178757A JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967680A true JPS5967680A (ja) | 1984-04-17 |
| JPS641075B2 JPS641075B2 (ja) | 1989-01-10 |
Family
ID=16054062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178757A Granted JPS5967680A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967680A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60239083A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Nec Corp | 光双安定半導体レ−ザ |
| US5543355A (en) * | 1994-04-18 | 1996-08-06 | Nec Corporation | Method for manufacturing semiconductor laser device having current blocking layers |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178757A patent/JPS5967680A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60239083A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Nec Corp | 光双安定半導体レ−ザ |
| US5543355A (en) * | 1994-04-18 | 1996-08-06 | Nec Corporation | Method for manufacturing semiconductor laser device having current blocking layers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS641075B2 (ja) | 1989-01-10 |
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