【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に多重量子井戸構造の活性層を有するＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系半導体レーザに関する。 なお、本明細書で「ＩｎＧａＡｓＰ系」とは、ＩｎＧａＡｓを含むものとする。 また、量子井戸層での伝導帯における基底エネルギ準位と価電子帯における基底エネルギ準位との間のエネルギ差を実効的バンドギャップと呼ぶ。

【０００２】半導体レーザは、小型、軽量、高信頼性、
長寿命という特性を生かして、オプトエレクトロニクスのキーデバイスとして通信用、民生用に広く実用化されている。

【０００３】特に、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系活性層を備えたＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体レーザは、発振波長が１．２〜１．５μｍ帯をカバーするため、石英系ファイバの最低損失領域と一致し、長距離光通信用光源として重要視されている。

【０００４】

【従来の技術】光通信用光源として、半導体レーザに要求される特性は、発振モードの単一性や光出力、高速変調時の安定性等、多岐に亘る。 現在、世界的に進められている幹線系通信から、さらに加入者系やＬＡＮ系という分岐系へ光ファイバ通信を拡大していくためには、光源として用いられる半導体レーザに広い温度範囲で安定して低閾値発振できる特性が求められている。

【０００５】低閾値発振の目的で注目されているものに量子井戸型レーザがある。 その層構造および量子井戸活性層のバンド構造を、図４に示す。 量子井戸型レーザは、従来のダブルヘテロ構造によるキャリアおよび光の空間的閉じ込めに加えて、キャリアのエネルギ的閉じ込め効果によって利得を増し、発振閾値を下げることができる。 通常は図示したように、複数の量子井戸層を有する多重量子井戸構造を活性層に用いることが多い。

【０００６】図４（Ａ）は、一般に用いられている多重量子井戸型レーザの層構造を示す。 ｎ型基板２１上に、
エピタキシャル成長技術を用いてｎ型クラッド層２２、
ｎ型光閉じ込め層２３、ｉ型（アンドープ）多重量子井戸層（活性層）２４、ｐ型光閉じ込め層２５、ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層２７が層状に堆積されている。

【０００７】光閉じ込め層２３、２５は、ＳＣＨ（Sepa
rate Confinement Heterostructure）層ともいわれる。
各成長層は、通常ｎ型基板２１に格子整合しているが、
最近意図的に格子不整合を導入した歪多重量子井戸構造も提唱されている。

【０００８】図４（Ｂ）に示すように、ｉ型多重量子井戸層２４は、複数の量子井戸層、たとえば３層の量子井戸層２８ａ、２８ｂ、２８ｃと量子井戸層を分離するバリア層、たとえば２層のバリア層２９ａ、２９ｂを含む。

【０００９】その電流注入時のエネルギ帯図は図４
（Ｃ）のようになる。 図で、Ｅ _cは伝導帯のバンド端のエネルギを、ΔＥ _cは量子井戸層とバリア層のＥ _cの差を、Ｅ _vは価電子帯のバンド端のエネルギを、ΔＥ _vは量子井戸層とバリア層のＥｖの差を、Ｅｇは量子井戸層のバンドギャップを示す。

【００１０】量子井戸層の幅は、電子のドブロイ波長以下の薄さ（通常数〜数十Å）に設定されている。 この結果、電子のとり得る準位は量子化され、量子準位に局在化された電子および正孔間で再結合輻射を生じる。

【００１１】１次元（厚さ）方向の量子化によりエネルギ状態密度が階段状になる。 このため、利得が増加して低閾値で発振し得る。 発振エネルギは、エネルギ準位の量子化によりバンドギャップＥｇより大きくなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】比較的高温の環境下においても、量子井戸層に十分キャリアを閉じ込めておくには、量子井戸層のポテンシャル井戸は電子に対しても、また正孔に対しても十分深くならなければならない。

【００１３】しかるに、光通信用レーザであるＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ系レーザの場合、電子に対するポテンシャル井戸の深さ（図４（Ｂ）のΔＥ _c ）が、正孔に対するポテンシャル井戸の深さ（ΔＥ _v ）より浅い。 したがって、ΔＥ _cを十分な大きさで確保すると、ΔＥ _vは必要以上に大きくなる。

【００１４】この結果、順方向バイアスによってキャリアが量子井戸層に注入されると、ｐ型層に近い量子井戸程多くの正孔が分布し、正孔濃度が各井戸層間で異なる分布を持つ。

【００１５】図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明すると、
次のようになる。 今、４層のポテンシャル井戸を有する量子井戸活性層の各ポテンシャル井戸に均等に正孔が注入された理想的な場合には、単一量子井戸層の利得ｇは各量子井戸層で等しくなる。

【００１６】すなわち、正孔に対する各ポテンシャル井戸をＷ _h1 、Ｗ _h2 、Ｗ _h3 、Ｗ _h4 （ただし、番号はｐ層側から数えるものとする）とした時、各量子井戸層の利得ｇ
と波長λの関係を示す図は、図１（Ａ）の中央の図のように与えられ、各量子井戸層で等しくなる。

【００１７】したがって、量子井戸活性層全体の総合利得Ｇは、単純に単一量子井戸層の利得ｇを４倍して、図１（Ａ）の右側の図のように与えられることになる。 利得ピーク波長で利得は層数倍される。

【００１８】しかし、電子に対するポテンシャル井戸の深さを十分深くしたＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系量子井戸活性層に正孔を注入すると、正孔に対するポテンシャル井戸が深いため、正孔はｐ層側に近いポテンシャル井戸程高濃度となるように不均一に分布する。 すなわち、正孔に対する各ポテンシャル井戸の正孔濃度をｐ _i （ｉ＝
１〜４）とすると、ｐ ₁ ＞ｐ ₂ ＞ｐ ₃ ＞ｐ ₄となる。

【００１９】この結果、図１（Ｂ）で示すように、各量子井戸層における利得ｇは波長に対して異なるピーク位置を示し、かつピーク値ｇ _max自体も井戸層毎に異なる。 ピークの波長位置が変わると、各量子井戸層の寄与を合計した量子井戸活性層の総合利得Ｇは、ピーク値Ｇ
_maxが図１（Ａ）の場合より小さくなる。

【００２０】このことは、とりもなおさず、レーザ発振の閾値増大につながる。 不均一な正孔注入の問題点を回避するために、バリア層の厚みを減らして隣接する量子井戸層間をトンネル結合させ、バリア層を通過するトンネリングによって正孔濃度を均一化させようとする提案がある。

【００２１】しかし、この場合には、電子のポテンシャル井戸間でもトンネル結合が生じて、波動関数の広がりによるブロードニングのために電子準位がボケて量子井戸層による電子局在化の効果が薄れる。 この結果、閾値が上昇してしまう。

【００２２】本発明の目的は、正孔の不均一注入が引き起こす量子井戸活性層の総合利得Ｇの低下を補償できるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系多重量子井戸型レーザを提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザは、少なくとも２層以上のＩｎＧａＡｓＰ系量子井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層と活性層を挟むｐ型層とｎ型層を有する半導体レーザであって、正孔の不均一注入による利得のピーク波長の変化を補償するように、ｐ型層側の量子井戸層の組成または層厚の少なくとも一方が、ｎ型層側の少なくとも１つの量子井戸層の実効的バンドギャップよりも狭い実効的バンドギャップを有するように選択されていることを特徴とする。

【００２４】

【作用】実効的バンドギャップが狭い量子井戸層には、
正孔の不均一注入により、より多くの正孔が注入される。 このため、電子・正孔間の再結合輻射エネルギは上昇する。

【００２５】上昇した電子・正孔の再結合エネルギがよりｎ型層側の量子井戸層の電子・正孔間の再結合輻射エネルギと等しくなれば、利得のピーク波長が揃う。 このようにして、正孔の不均一注入による利得のピーク波長の変化を実効的バンドギャップの変化によって補償することができる。

【００２６】なお、実効的バンドギャップの変化は、量子井戸層の組成または層厚を調整することによって実行することができる。

【００２７】

【実施例】図１は、本発明の半導体レーザの原理を説明するための図である。 ここで、半導体レーザの多重量子井戸層は、１例として４層の井戸を有しているものとする。 ＩｎＧａＡｓＰ系材料の特性からΔＥ _c ＜ΔＥ _vである。 正孔に対するポテンシャル井戸層は、ｐ層側から順にＷ _h1 、Ｗ _h2 、Ｗ _h3 、Ｗ _h4と表されている。

【００２８】図１（Ｂ）を用いて既に説明したように、
このような多重量子井戸活性層においては、順方向バイアスが印加された時、ｐ層側から注入される正孔濃度は、正孔に対する各ポテンシャル井戸の正孔濃度をｐ ₁
〜ｐ ₄とする時、ｐ ₁ ＞ｐ ₂ ＞ｐ ₃ ＞ｐ ₄と不均一に分布する。

【００２９】各ポテンシャル井戸の深さおよび幅が等しい従来の量子井戸層においては、この結果、各量子井戸層で発生する利得ｇが図１（Ｂ）のように不均一となり、総合利得Ｇは低くなる。

【００３０】図１（Ｃ）で示したポテンシャル井戸の深さが不均一な量子井戸層からなる多重量子井戸型レーザにおいては、各量子井戸の利得ｇのピーク波長を揃えることができる。

【００３１】すなわち、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体レーザにおいては、ΔＥ _c ＜ΔＥ _vであるが、各量子井戸層のバンドギャップＥｇ _(n)が Ｅｇ ₍₁₎ ＜Ｅｇ ₍₂₎ ＜Ｅｇ ₍₃₎ ＜Ｅｇ ₍₄₎に選定されている。

【００３２】このような選定は、各量子井戸層を構成するＩｎ _1-x Ｇａ _x Ａｓ _y Ｐ _1-yの混晶比ｘ、ｙ（組成）
を変化させることによって行なうことができる。 また、
量子井戸層の幅を変えることによっても実効的バンドギャップを変化させることができる。

【００３３】各量子井戸層のバンドギャップＥｇ
_(n)が、図１（Ｃ）に示すようにｐ型層側ほど狭くなっていると、不均一な正孔注入が生じた時、正孔濃度の不均一に伴う利得ピーク波長の差を補償することができる。

【００３４】この結果、正孔濃度の違いによる利得ｇのピーク値ｇ _maxの違いは存在するが、各井戸層でｇ _max
を与える波長を、図１（Ｃ）の中央の図のように揃えることができる。 したがって、各量子井戸層の利得ｇを加算した多重量子井戸活性層の総合利得Ｇは、図１（Ｃ）
の右端のように大きくなる。

【００３５】総合利得Ｇの大きさは、各量子井戸層の利得ピークｇ _maxを与える波長が完全に一致すれば、利得飽和の生じない範囲では、図１（Ａ）右端に示す均一正孔注入の場合のＧにほぼ一致するはずである。

【００３６】なお、実効的バンドギャップを変化させるために、各量子井戸層の厚さを変化させると、各井戸層毎にエネルギ状態密度が異なるため、環境温度の変化に対するキャリアのエネルギ分布の変化が井戸層毎に変わることになる。

【００３７】これに対し、同一層厚で組成を変えた場合には、エネルギ状態密度はどの井戸層においてもほぼ同じであるので、温度が変化しても利得のピーク波長を揃えることができる。

【００３８】なお、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系材料で多重量子井戸構造を形成する場合、各量子井戸層の組成は以下のような条件を考慮して定めればよい。 Ｉｎ
_1-x Ｇａ _x Ａｓ _y Ｐ _1-yがＩｎＰに格子整合する条件は、 ０．１８９４ｙ−０．４１８４ｘ＋０．０１３０ｘｙ＝
０ と表される。

【００３９】また、ＩｎＰに格子整合するＩｎＧａＡｓ
Ｐのバンドギャップエネルギ（Ｅｇ）は実験的に、 Ｅｇ _(y) ＝１．３５−０．７２ｙ＋０．１２ｙ ²と求められている。 この２式を用いることにより、所望のＥｇに対してｘ、ｙを求めることができる。

【００４０】また、Ｅｇとバンドギャップ波長（λｇ）
の関係は、 λｇ＝ｈｃ／Ｅｇ （ｈ：ブランク定数、ｃ：光速） で表される。 たとえば、ＩｎＰに格子整合し、バンドギャップ波長λｇ＝１．２μｍとなる組成は、Ｉｎ _0.78 Ｇ
ａ _0.22 Ａｓ _0.48 Ｐ _0.52となる。

【００４１】なお、量子井戸層の組成は、上記のＩｎＰ
基板に格子整合するものに限らない。 この場合、量子井戸層には二軸性の歪が加わり、組成の違いに歪による効果が加わってバンドギャップが変化する。 たとえば、Ｉ
ｎ _1-x Ｇａ _x Ａｓ３元混晶の量子井戸層に引張歪を導入すると、引張歪の大きい量子井戸層程、電子と正孔の量子準位間エネルギを大きくすることができる。

【００４２】なお、歪を量子井戸層に導入することにより、より少ないキャリア濃度で所望の利得を与えることができる。 このため、歪多重量子井戸構造の活性層を用いると、発振閾値をより低くすることができる。

【００４３】図２は、本発明の１具体的実施例によるＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系多重量子井戸半導体レーザの製造工程の主要部を示す断面図である。 ＩｎＰ基板を用い、多重量子井戸構造の活性層をＩｎＧａＡｓＰ系半導体で構成する。

【００４４】まず、図２（Ａ）に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法またはガスソース分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法を用いてＳｎまたはＳドープｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に、厚さ１μｍのＳドープｎ型ＩｎＰクラッド層２、厚さ０．１７μｍのＳドープｎ型Ｉｎ _0.85 Ｇ
ａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67光閉じ込め層３を成長し、その上にアンドープで厚さ１０ｎｍの４層のＩｎ _0.85 Ｇａ _0.15
Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67バリア層と、アンドープで厚さ７ｎｍの５層のＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層を交互に積層したｉ型ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４を形成する。

【００４５】さらに、活性層４の上に厚さ０．１７μｍ
のＺｎドープｐ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67光閉じ込め層５、厚さ２μｍのＺｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層６をこの順序で連続的にエピタキシャル成長させる。

【００４６】なお、ｐ型ＩｎＰクラッド層６は、その一部のみをここで成長させ、残りを後に成長させてもよい。 各ＩｎＧａＡｓＰ混晶層の組成は、全てＩｎＰに格子整合するように選択される。

【００４７】ｉ型ＩｎＧａＡｓＰのＭＱＷ活性層４の５
層の量子井戸層８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは、ｐ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67光閉じ込め層５に近い程ポテンシャル井戸が深くなるように（バンドギャップが小さくなるように）組成が選択され、厚さ１０ｎｍのアンドープＩｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67バリア層９
ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと交互に配置される。

【００４８】量子井戸層の組成は、中央の８ｃがＩｎ
_0.54 Ｇａ _0.46 Ａｓ _0.98 Ｐ _0.02 （λｇ＝１．６４μｍ）であり、電子・正孔の量子準位間遷移によって１．５５μ
ｍの光が輻射される組成となっている。 他の量子井戸層の組成は、図１（Ｃ）を用いて説明したように、正孔の不均一注入による影響を補償して各量子井戸層の利得ｇ
のピーク波長が１．５５μｍになるように選択する。

【００４９】厚さ１０ｎｍのバリア層は、隣接量子井戸層間でトンネル結合が生じ、キャリアがトンネリングするのを実質的に抑制できる厚みである。 また、バリア層と量子井戸層のΔＥ _cは約０．１５ｅＶ、ΔＥ _vは約０．２２ｅＶであり、駆動時にキャリアを量子井戸層内に閉じ込めるために十分な高さのバリアとなっている。

【００５０】次に、図２（Ｂ）で示すように、メサエッチングを行ない、ストライプ構造を形成する。 まず、ｐ
型ＩｎＰクラッド層６表面に堆積したＳｉＯ ₂膜をホトリソグラフィの技術とエッチングによりパターニングし、ストライプ状のＳｉＯ ₂マスク１０を形成する。 次に、ＳｉＯ ₂マスク１０をエッチングマスクとしてｎ型ＩｎＰクラッド層２までメサエッチングする。

【００５１】次に、図２（Ｃ）に示すように、液相エピタキシ（ＬＰＥ）等によりメサ側面の埋込成長を行なう。 図２（Ｃ）に示すように、まずｐ型ＩｎＰ（電流）
狭窄層４０を成長させ、続いてｎ型ＩｎＰ（電流）狭窄層４１を選択成長させる。

【００５２】図２（Ｂ）のメサエッチングは、化学エッチング、化学エッチングとメルトバック、化学エッチングとドライエッチング等によって行なうことができる。
また、図２（Ｃ）で示す埋込成長は、ＬＰＥの他、ＭＯ
ＣＶＤ法等の他の方法を用いて行なうこともできる。

【００５３】図２（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ ₂マスク１０を除去後、必要に応じてｐ型ＩｎＰクラッド層６の残りの部分を成長し、その上に厚さ０．５μｍのＺｎドープのｐ型Ｉｎ _0.72 Ｇａ _0.28 Ａｓ _0.6 Ｐ _0.4コンタクト層７を成長する。

【００５４】基板およびコンタクト層７上にｎ層側、ｐ
層側の電極４２、４３を形成すれば、レーザ素子ができあがる。 ｎ層電極としては、たとえばＡｕＧｅ／Ａｕ電極４２を、またｐ層電極としては、たとえばＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕ電極４３をそれぞれ蒸着熱処理すればよい。 共振器として端面をへき開すれば、ファブリーペロ形レーザとなる。

【００５５】このレーザ素子をステムにマウントして順方向に通電すると、量子井戸層の組成が正孔の不均一濃度分布による利得のピーク波長のずれを打ち消すように調整されているので、ＭＱＷ活性層全体の総合利得Ｇを高めることができる。 この結果、同一サイズ同一組成を有するＭＱＷ活性層を用いた場合に比べて１．５５μｍ
のレーザ発振閾値電流を約３０％低減することができる。

【００５６】図２に示した実施例では、光閉じ込め層３、５の混晶組成はＭＱＷのバリア層と同じとし、単一組成にした。 これは、いわゆる単純ＳＣＨ（Separate C
onfinement Heterostructure）である。

【００５７】しかし、光閉じ込め効率を検討して活性層に近い領域が最も屈折率が高く、クラッド層に近付くにつれて徐々に屈折率を低くするような傾斜型ヘテロ構造、いわゆるＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded Index−ＳＣ
Ｈ）を用いることもできる。 勿論、他の構造のヘテロ接合を用いてもよい。

【００５８】図３は、本発明の他の実施例である半導体レーザの層構造を示す断面図である。 この半導体レーザにおいては、歪多重量子井戸構造の活性層が用いられている。

【００５９】Ｓｎドープのｎ型ＩｎＰ基板１１上に、Ｍ
ＯＣＶＤ法等を用いて、厚さ１μｍのＳドープｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１２、厚さ０．１７μｍのＳドープのｎ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67 ＳＣＨ層１３、アンドープで３層のＩｎＧａＡｓ量子井戸層１８ａ、１８ｂ、
１８ｃとアンドープで２層のＩｎＧａＡｓＰバリア層１
９ａ、１９ｂを交互に積層したｉ型ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１４、厚さ０．１７μｍのＺｎドープのｐ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _{0. 15} Ａｓ
_0.33 Ｐ _0.67 ＳＣＨ層１５、厚さ２μｍのＺｎドープのｐ
型ＩｎＰクラッド層１６および厚さ０．５μｍのＺｎドープのｐ型Ｉｎ _0.72 Ｇａ _0.28 Ａｓ _0.6 Ｐ _{0. 4}コンタクト層１７をこの順序で堆積する。

【００６０】ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＭＱＷ
活性層１４の量子井戸層１８ａ〜１８ｃは異なる組成を有し、歪多重量子井戸構造を構成する。 厚さ１２ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ量子井戸層１８ａ〜１８ｃは、ＩｎＰ
より小さな格子定数となる組成を有しており、引張歪を受ける。

【００６１】その組成は１．５３μｍで発振し、かつ正孔の不均一注入による利得のピーク波長のずれを補償するように中央の量子井戸層１８ｂでＩｎ _0.35 Ｇａ _0.65 Ａ
ｓであり、ｎ層側量子井戸層１８ａはこれよりＧａリッチ、ｐ層側量子井戸層１８ｃはこれよりＩｎリッチの組成となっている。 量子井戸層１８ａ、１８ｃの組成は、
量子井戸層の正孔濃度比に合わせて利得が最大になるように調整する。

【００６２】バリア層１９ａ、１９ｂは、隣接する量子井戸層間のトンネリングを実効的に禁止できる厚さ１０
ｎｍのｉ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67からなり、
ＩｎＰに格子整合している。 各井戸層の引張歪量ξは、
ξ _18a ＞ξ _18b ＞ξ _18cとなる。 ＩｎＰ格子整合するＩ
ｎＧａＡｓ組成はＩｎ _0.53 Ｇａ _0.47 Ａｓであり、バンドギャップＥｇは、Ｅｇ _18a ＞Ｅｇ _18b ＞Ｅｇ _18cとなる。

【００６３】なお、このような３元混晶では、組成を変化させれば必ず格子定数が変化し、歪多重量子井戸構造となる。 引張歪は、より少ないキャリア濃度で同じ利得効果を示すので、引張歪ＭＱＷ活性層ではさらに閾値が下がる。

【００６４】図３に示す層構造も、図２に示したプロセス同様のプロセスで製造することができる。 この半導体レーザに順方向電流を流すと、各井戸層に注入される正孔濃度は、 ｐ _18a ＜ｐ _18b ＜ｐ _18cと不均一に分布する。

【００６５】しかし、前記したように、歪量はｎ層側でより大きく、またバンドギャップもｎ層側でより大きい。 すなわち、同一正孔密度ならｎ層側でより高い利得が得られ、かつ利得ピーク波長がより短波長側になる。

【００６６】したがって、正孔の不均一注入の影響が打ち消されて、各量子井戸層の利得ピーク波長が１．５３
μｍに揃うと同時に、利得ピーク波長における利得ｇも高まる。 この結果、総合利得Ｇがより大きくなり、レーザ発振の閾値電流密度が一層低下する。

【００６７】この実施例においては、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層の歪量がそれぞれ異なる場合について述べたが、
前述の実施例におけるＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層に歪を持たせてもよい。 この場合は、印加歪量が各量子井戸層で等しくなるように組成調節することも、異なるように組成調節することもできる。

【００６８】また、上述の２つの具体的実施例では、各量子井戸層の組成を変化させてバンドギャップが、 Ｅｇ _(n+1) ＞Ｅｇ _(n) （ただし、ｎ＝１、２、…でｐ層側から数えた井戸層順序を示す）の関係を満足するようにしたが、井戸層の幅を変化させて実効的バンドギャップを変化させてもよい。 また、実効的バンドギャップが単調に変化するようにすればよく、隣接する量子井戸層が同一の実効的バンドギャップを有してもよい。

【００６９】以上、実施例を用いて本発明を説明したが、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＭＱＷ活性層において、少なくとも各量子井戸層の実効的バンドギャップがｐ層側からｎ層側に向かって単調増大するように組成を変化させ、正孔の不均一注入による利得のピーク波長の変化を補償するものであればよい。 さらに、量子井戸層に歪を与えれば閾値をさらに低減することもできる。

【００７０】本発明は、上述の実施例に制限されるものではない。 たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正孔に対するポテンシャル井戸が電子に対するポテンシャルより深く、順方向通電によって正孔が不均一に注入されるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＭＱＷレーザの発振閾値を低減することができる。

【００７２】また、歪量子井戸構造とすることによって発振閾値をさらに低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原理説明図である。 図１（Ａ）は、理想的なＭ
ＱＷレーザの活性層の利得特性を示す線図、図１（Ｂ）
は、現実のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＭＱＷレーザの活性層の利得特性を示す線図、図１（Ｃ）は、本発明の不均一深さ量子井戸層を有する活性層の利得特性を示す線図である。

【図２】１実施例によるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＭＱ
Ｗレーザの製造工程主要部を示す断面図である。

【図３】別の実施例によるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系Ｍ
ＱＷレーザの層構造断面を示す断面図である。

【図４】従来の量子井戸型レーザの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ３ ｎ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67光閉じ込め層 ４ ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 ５ ｐ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67光閉じ込め層 ６ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ７ ｐ型Ｉｎ _0.72 Ｇａ _0.28 Ａｓ _0.6 Ｐ _0.4コンタクト層 ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ 量子井戸層 ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ バリア層 １０ ＳｉＯ ₂マスク １１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２ ｎ型ＩｎＰクラッド層 １３ ｎ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67 ＳＣＨ層 １４ ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 １５ ｐ型Ｉｎ _0.85 Ｇａ _0.15 Ａｓ _0.33 Ｐ _0.67 ＳＣＨ層 １６ ｐ型ＩｎＰクラッド層 １７ ｐ型Ｉｎ _0.72 Ｇａ _0.28 Ａｓ _0.6 Ｐ _0.4コンタクト層 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ ｉ型ＩｎＧａＡｓ量子井戸層 １９ａ、１９ｂ ｉ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層 ２１ ｎ型基板 ２２ ｎ型クラッド層 ２３ ｎ型光閉じ込め層 ２４ ｉ型多重量子井戸層（活性層） ２５ ｐ型光閉じ込め層 ２６ ｐ型クラッド層 ２７ ｐ型コンタクト層 ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ 量子井戸層 ２９ａ、２９ｂ バリア層 ４０ ｐ型ＩｎＰ狭窄層 ４１ ｎ型ＩｎＰ狭窄層 ４２ ＡｕＧｅ／Ａｕ電極 ４３ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極