特許 6490334 半導体レーザ素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6490334

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】半導体レーザ素子

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/20 20060101AFI20190318BHJP

   H01S 5/323 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/20 610

   H01S5/323 610

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-136765(P2013-136765)

(22)【出願日】2013年6月28日

(65)【公開番号】特開2015-12153(P2015-12153A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年4月7日

【審判番号】不服2017-17606(P2017-17606/J1)

【審判請求日】2017年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】藤村 康史

(72)【発明者】

【氏名】下岡 知祐

【合議体】

【審判長】 森 竜介

【審判官】 星野 浩一

【審判官】 近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３８６７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ５／００−５／５０，６３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ側領域と、活性領域と、ｐ側領域と、を順に備える半導体レーザ素子であって、
前記ｎ側領域又は前記ｐ側領域の少なくとも一方は、
前記ｎ側領域又は前記ｐ側領域中において最小のバンドギャップエネルギーを有する光吸収部と、
前記光吸収部の前記活性領域に近い側に接して設けられ、前記光吸収部に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に前記光吸収部との屈折率差が小さくなる第１組成傾斜部と、
前記光吸収部の前記活性領域から遠い側に接して設けられ、前記光吸収部から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に前記光吸収部との屈折率差が大きくなる第２組成傾斜部と、
を有し、
前記光吸収部はＩｎ_ａＧａ_１−ａＮ（０＜ａ＜１）からなる、厚みが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の層であり、
前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は、Ｉｎ_ｂＧａ_１−ｂＮ（０＜ｂ≦ａ）からＩｎ_ｃＧａ_１−ｃＮ（０≦ｃ＜ｂ）へ連続的に変化する組成を有し、前記ａは前記ｂと同じ値である、ことを特徴とする半導体レーザ素子。

【請求項2】

前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は、その厚みが１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。

【請求項3】

前記光吸収部の厚みが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。

【請求項4】

前記第１組成傾斜部の前記活性領域側に接して、前記第１組成傾斜部の最低の屈折率よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層が設けられ、
前記第２組成傾斜部の前記活性領域と反対の側に接して、前記第２組成傾斜部の最低の屈折率よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。

【請求項5】

前記第１低屈折率層及び前記第２低屈折率層はＡｌＧａＮからなることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ素子。

【請求項6】

前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は前記ｎ側領域に設けられ、前記ｎ側領域の前記活性領域と反対の側に基板が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

基板の上に窒化物半導体層を積層した半導体レーザ素子では、活性領域を、活性領域よりも低屈折率の層で挟むことで光を閉じ込めている。低屈折率の層としてＡｌＧａＮ層を用いた半導体レーザ素子としては、ｎ側ＡｌＧａＮ層のＧａＮ基板側にＩｎＧａＮ層を設けた構造がある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−０５５６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体レーザ素子は、そのＦＦＰ（ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｐａｔｔｅｒｎ）にリップルが発生しやすい。従来の半導体レーザ素子では、低屈折率のＡｌＧａＮクラッド層によって基板への漏れ光を低減することでリップルの低減が図られているが、より一層の低減が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の半導体レーザ素子は、ｎ側領域と、活性領域と、ｐ側領域と、を順に備える半導体レーザ素子であって、ｎ側領域又はｐ側領域の少なくとも一方は、ｎ側領域又はｐ側領域中において最小のバンドギャップエネルギーを有する光吸収部と、光吸収部の活性領域に近い側に接して設けられ、光吸収部に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に光吸収部との屈折率差が小さくなる第１組成傾斜部と、光吸収部の活性領域から遠い側に接して設けられ、光吸収部から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に光吸収部との屈折率差が大きくなる第２組成傾斜部と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

半導体レーザ素子においてＦＦＰのリップルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の一実施形態の半導体レーザ素子の模式的な断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態を説明する模式的な図であって、（ａ）部分的な断面図、（ｂ）バンドギャップエネルギーを示す図、（ｃ）屈折率を示す図、である。

【図3】図３は、実施例１の半導体レーザ素子の垂直方向ＦＦＰ_⊥を示すグラフである。

【図4】図４は、比較例の半導体レーザ素子の垂直方向ＦＦＰ_⊥を示すグラフである。

【図5】図５は、実施例２の半導体レーザ素子を説明する部分的な断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本件発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための方法を例示するものであって、本発明を以下の実施形態に特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

【0009】

図１は本発明の一実施形態の半導体レーザ素子の模式的な断面図であり、半導体レーザ素子１００の共振器方向と垂直な方向における断面を示す。半導体レーザ素子１００は、ｎ側領域２と、活性領域３と、ｐ側領域４とが設けられている。活性領域３は、例えば、障壁層と井戸層（発光層）とが交互に配置された多重量子井戸構造である。ｐ側領域４の表面にはリッジ４ａが設けられ、リッジ４ａに対応する活性領域３及びその近傍に導波路領域が形成されている。リッジ４ａの側面とリッジ４ａの側面から連続するｐ側領域４の表面には第１絶縁膜５ａが設けられており、第１絶縁膜５ａ上には第１絶縁膜５ａの一部を被覆する第２絶縁膜５ｂが設けられている。基板１はｎ型であり、その裏面にはｎ電極８が設けられている。また、ｐ側領域４表面のリッジ４ａに接してｐ電極６が設けられ、さらにその上にｐ側パッド電極７が設けられている。

【0010】

図２は本発明の一実施形態を説明する模式的な図であって、（ａ）部分的な断面図、（ｂ）バンドギャップエネルギーを示す図、（ｃ）屈折率を示す図、である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、図中の右側ほどバンドギャップエネルギー又は屈折率が大きい。図２（ａ）に示すように、本実施形態のｎ側領域２は、第１組成傾斜部２２と、光吸収部２３と、第２組成傾斜部２４と、を有する。光吸収部２３は、ｎ側領域２中において最小のバンドギャップエネルギーを有する。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、第１組成傾斜部２２では光吸収部２３に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に屈折率が変化し、第２組成傾斜部２４では光吸収部２３から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に屈折率が変化している。また、図２（ａ）に示すように、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４の外側に、第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５を備えていてもよい。

【0011】

本実施形態の半導体レーザ素子１００では、光吸収部２３と、第１組成傾斜部２２と、第２組成傾斜部２４とを有することにより、垂直方向のＦＦＰにおけるリップルを低減することができる。つまり、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を設けることで、活性領域３からの光が光吸収部２３に到達する経路上及び光吸収部２３を通過して抜ける経路上において反射及び散乱が生じにくい構造とできる。これにより、活性領域３以外の部分から素子外へ漏れ出る光を低減でき、光吸収部２３において効率的に活性領域３からの光を吸収できるので、ＦＦＰのリップルを低減することができる。また、ｎ側領域２中において最小のバンドギャップエネルギーを有する光吸収部２３は、その周辺との屈折率差が大きくなりやすいが、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を設けることで屈折率差による反射及び散乱を低減することができるため、リップルを低減することができる。

【0012】

以下、各部材について詳述する。

【0013】

（基板１）
例えば半導体レーザ素子１００が窒化ガリウム系半導体レーザ素子である場合には、基板１として、サファイア等からなる異種基板のほか、ＧａＮやＡｌＧａＮ等からなる半導体基板を用いることができる。ＧａＮ等の窒化物半導体からなる基板を用いる場合には、ｎ側領域２等の半導体層と基板１との屈折率差が小さいため光が基板へしみ出しやすく、リップルが増大しやすい。また、半導体レーザ素子１００の発振波長のピーク波長を長くするほど光閉じ込めが困難となり、基板１への漏れ光が増大しやすい傾向がある。これらへの対策として、基板１と発光層との間に設ける低屈折率層の屈折率をさらに低下させると、低屈折率層（例えばＡｌＧａＮ層）とそれに近接して設けられる応力緩和層（例えばＩｎＧａＮ層）との屈折率差が増大し、これらの界面における反射及び散乱により却ってリップルを増大させることがある。第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を設ける本実施形態の構造であれば、屈折率差による反射及び散乱を低減することができ、リップルを低減することができる。基板１の材料としては、典型的にはＧａＮを用いることができる。

【0014】

（ｎ側領域２、ｐ側領域４）
ｎ側領域２及びｐ側領域４は、窒化物半導体層からなる単層又は多層構造で形成することができる。ｎ側領域に含まれるｎ型半導体層としては、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物が含有されたｎ型窒化物半導体層を挙げることができる。ｐ側領域４に含まれるｐ型半導体層としては、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物が含有されたｐ型窒化物半導体層を挙げることができる。基板１は、ｎ側領域２又はｐ側領域４のいずれか一方の側に配置される。基板１への漏れ光を抑制する構造を基板１と活性領域３との間に設けることを考慮すると、低屈折率層２１，２５を設けた側に基板１を配置することが好ましい。典型的には、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４がｎ側領域２に設けられ、ｎ側領域２の活性領域３と反対の側に基板１が設けられる。なお、上記では、第１低屈折率層２１、第１組成傾斜部２２、光吸収部２３、第２組成傾斜部２４、第２低屈折率層２５をｎ側領域２に設ける例を説明したが、同様の構造をｐ側領域４に設けてもよく、ｎ側領域２及びｐ側領域４の両方に設けてもよい。

【0015】

（活性領域３）
活性領域３は発光層を含む層であり、井戸層（発光層）と、これを挟む障壁層とを備えた量子井戸構造とすることが好ましい。例えば、複数の障壁層と複数の井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造とすることができる。井戸層としては、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を用いることができ、障壁層としては、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＩｎＧａＮ、ＧａＮ、又はＡｌＧａＮ等を用いることができる。半導体レーザ素子の発振波長のピーク波長は、例えば４２０ｎｍ〜６００ｎｍとすることができる。このような半導体レーザ素子の井戸層としては、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．１０≦ｘ＜０．５０）を用いることができる。このとき、障壁層としては、Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０≦ｙ＜０．０７）を用いることができる。

【0016】

（第１低屈折率層２１、第２低屈折率層２５）
第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５は、少なくとも発光層よりも低屈折率の層であり、さらには基板１よりも低屈折率の層であることが好ましい。第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５は、ＧａＮ又はＡｌＧａＮからなる層とすることができ、好ましくはＡｌＧａＮからなる層とする。発振波長のピーク波長が４２０ｎｍ〜６００ｎｍの半導体レーザ素子１００の場合には、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０．０１＜ｚ≦０．１５）からなる層であることが好ましく、さらにはＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０．０６≦ｚ≦０．１０）からなる層であることが好ましい。

【0017】

第１低屈折率層２１と第２低屈折率層２５の組成は同じでもよく、異なるものであってもよい。基板１と活性領域３の間に第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５を設ける場合には、基板１に近い方を基板１と格子定数が近い組成とすることが好ましく、例えばＧａＮやＡｌ組成比が小さいＡｌＧａＮとすることが好ましい。また、ＡｌＧａＮ層のように応力が大きい層を低屈折率層として設ける場合、十分な光閉じ込め効果を得るためにその膜厚を大きくするとクラックが発生しやすい。このため、低屈折率層を２層としてその間にＩｎＧａＮ領域のような応力緩和領域を設けることで、十分な光閉じ込め効果とクラック発生の抑止とを両立させることができる。

【0018】

また、半導体レーザ素子においては、低屈折率の層を設けることで光閉じ込めを増大させることができるが、一方で、このような低屈折率の層は隣接する層との屈折率差が大きいために、反射及び散乱を増大させ、活性領域以外の領域から光が素子外へ漏れ出ることでＦＦＰのリップルを増大させることがある。本実施形態においては、光吸収部２３との屈折率差が大きい低屈折率の層（第１低屈折率層２１や第２低屈折率層２５）を設ける場合にも、これらの間を繋ぐ第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を設けることで、反射及び散乱を低減させることができ、ＦＦＰのリップルを低減することができる。第１低屈折率層２１及び／又は第２低屈折率層２５を光を閉じ込めるための層として設ける場合には、ある程度の厚みを有する層とすることが好ましく、具体的には１０ｎｍより大きいことが好ましい。さらには、１００ｎｍ以上の膜厚であることが好ましく、１．５μｍ以下の膜厚とすることができる。さらに好ましくは、５００ｎｍ以上、１μｍ以下とする。

【0019】

（第１組成傾斜部２２、第２組成傾斜部２４）
第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４は、光吸収部２３に近づくにつれて又は離れるにつれてバンドギャップエネルギー及び屈折率が変化する組成傾斜部である。
第１組成傾斜部２２は、光吸収部２３に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に光吸収部２３との屈折率差が小さくなり、第２組成傾斜部２４は、光吸収部２３から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に光吸収部２３との屈折率差が大きくなる。第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を設けることで、光吸収部からその周辺部への屈折率変化をなだらかにすることができる。バンドギャップエネルギー及び屈折率は組成を変えることで変化させることができ、その変化は連続的でもよく段階的（階段状の変化）でもよい。例えば、膜厚５０ｎｍの層を形成するときに、エピタキシャル成長に用いるガスの流量を一定の間隔で５〜５０回程度変化させて形成することができる。

【0020】

また、光吸収部２３と接する側の屈折率を、光吸収部２３と同じかそれよりも低いものとできる。界面での反射及び散乱を抑制するためには、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４の光吸収部２３と接する側の屈折率は、光吸収部２３の屈折率と同程度とすることが好ましい。また、具体的な組成としては、光吸収部２３がＩｎ_ａＧａ_１−ａＮ（０＜ａ＜１）であれば、第１組成傾斜部２２は、光吸収部２３側をＩｎ_ｂＧａ_１−ｂＮ（０＜ｂ≦ａ）とし、光吸収部２３から最も遠い側をＩｎ_ｃＧａ_１−ｃＮ（０≦ｃ＜ｂ）とすることが好ましく、さらに好ましくはａとｂを同じ値とする。第２組成傾斜部２４についても同様に、光吸収部２３側をＩｎ_ｂＧａ_１−ｂＮ（０＜ｂ≦ａ）とし、光吸収部２３から最も遠い側をＩｎ_ｃＧａ_１−ｃＮ（０≦ｃ＜ｂ）とすることが好ましく、さらに好ましくはａとｂを同じ値とする。第１組成傾斜部２２と第２組成傾斜部２４は、その組成や膜厚が同じであってもよく異なっていてもよい。第１組成傾斜部２２と第２組成傾斜部２４の構造を、光吸収部に対して対称性を有するものとすることができる。また、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４は、光吸収部２３と接する側をＩｎＡｌＧａＮ（例えばＩｎ_０．１Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．８５Ｎ）とすることができる。この場合、光吸収部２３もＩｎＡｌＧａＮ（例えばＩｎ_０．１Ａｌ_０．０５Ｇａ_０．８５Ｎ）としてよい。

【0021】

また、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４は、第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５よりも屈折率が高い領域を含むことで、膜厚を増大させると光の閉じ込め効果が低下し、リップル低減効果が弱まることがある。このため、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４の厚みは、それぞれ２５０ｎｍ以下とすることが好ましく、さらには１００ｎｍ以下とすることが好ましく、これによって光の閉じ込め効果の低下を抑制することができる。屈折率差による散乱及び反射を低減するためには、１０ｎｍ以上の厚みであることが好ましい。また、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４は、第１低屈折率層２１及び第２低屈折率層２５の少なくともいずれか一方、好ましくは両方よりも、厚みが小さいことが好ましい。特に、活性領域３と基板１の間に設ける場合にこのような構造とする。

【0022】

（光吸収部２３）
光吸収部２３は、ｎ側領域２（又はｐ側領域４）中において最小のバンドギャップエネルギーを有する。このような光吸収部２３は、ｎ側領域２（又はｐ側領域４）中において、活性領域３に含まれる発光層に最も近いバンドギャップエネルギーを有するため、活性領域３からの光を吸収しやすい。光吸収部のバンドギャップエネルギーは、活性領域３における最外の障壁層よりも小さくてもよい。つまり、光吸収部２３と、活性領域３中において最も光吸収部２３との距離が小さい井戸層（発光層）との間に、光吸収部２３よりもバンドギャップエネルギーの小さい層がない構造としてもよい。

【0023】

光吸収部２３は、活性領域３からの光を吸収するにはある程度の厚みがあることが好ましいため、第１組成傾斜部２２と第２組成傾斜部２４を繋ぐ中間層として設けることが好ましい。光吸収部２３は、第１組成傾斜部２２と第２組成傾斜部２４との間に設けられ、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４と接する。光吸収部２３の厚みは、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような厚みの層であれば、ｎ側領域２中に設ける場合はｎ型不純物を含有させたｎ型層とし、ｐ側領域４中に設ける場合はｐ型不純物を含有させたｐ型層とすることが好ましい。また、光吸収部２３と、第１組成傾斜部２２及び第２組成傾斜部２４を、すべて同じ厚みとすることができる。

【0024】

光吸収部２３は、Ｉｎ_ａＧａ_１−ａＮ（０＜ａ＜１）からなる層とすることができる。さらには、活性領域３中の井戸層（発光層）がＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）であるときに、光吸収部２３はＩｎ_ａＧａ_１−ａＮ（０＜ａ＜ｘ）からなる層とすることができる。

【実施例】

【0025】

（実施例１）
実施例１として、図１に示す半導体レーザ素子１００を作製した。ｎ型ＧａＮ基板１の裏面にはｎ電極６が設けられ、表面側には半導体層が積層され、その上面にｐ電極７が設けられている。実施例１の半導体レーザ素子１００は、ｎ型窒化物半導体層（ｎ側領域２）として、基板１の側から順に、膜厚約１μｍのＳｉドープＡｌ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎ層（第１低屈折率層２１）、ＧａＮからＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎまで連続的に変化させた膜厚約５０ｎｍのＳｉドープ組成傾斜部（第１組成傾斜部２２）、膜厚約５０ｎｍのＳｉドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ層（光吸収部２３）、Ｉｎ_０．０５Ｇａ_０．９５ＮからＧａＮまで連続的に変化させた膜厚約５０ｎｍのＳｉドープ組成傾斜部（第２組成傾斜部２４）、膜厚約１μｍのＳｉドープＡｌ_０．０７Ｇａ_０．９３Ｎ層（第２低屈折率層２５）、膜厚約３００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層、が積層されている。その上には、ＳｉドープＩｎＧａＮ障壁層、Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ井戸層（発光層）、ＧａＮ障壁層、Ｉｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ井戸層（発光層）、ＩｎＧａＮ障壁層がこの順に積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性領域３と、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層、ＭｇドープＧａＮ層がこの順に積層されたｐ型窒化物半導体層（ｐ側領域４）を備える。

【0026】

（比較例）
比較例として、第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部を設けず、光吸収部の膜厚を約１５０ｎｍとした以外は実施例１と同様とした半導体レーザ素子を作製した。

【0027】

実施例１及び比較例の半導体レーザ素子について、まず、各層の屈折率の値から電界強度分布のシミュレーションを行ったところ、実施例１の方が基板への漏れ光が増大するという結果であった。しかし、実際の半導体レーザ素子において、実施例１及び比較例の半導体層積層方向のＦＦＰ、つまり活性領域（発光層）に対して垂直方向のＦＦＰを測定したところ、実施例１の半導体レーザ素子とすることでリップルを低減することができた。図３が実施例１の垂直方向ＦＦＰ_⊥を示すグラフであり、図４が比較例の垂直方向ＦＦＰ_⊥を示すグラフである。図３及び図４において、図中の左側がｐ電極側であり、右側がｎ電極側（ＧａＮ基板側）である。図４に示す比較例の半導体レーザ素子では−２０度付近や＋２０度付近に大きなリップルが確認されたが、図３に示す実施例１の半導体レーザ素子ではこれらが低減されており、リップルがほとんど確認されなかった。このように、シミュレーションと実測値とでまったく異なる結果が得られたことから、シミュレーションにおいてはリップル増減への寄与が極めて小さいと考えられていた各層の界面における散乱が、実際の半導体レーザ素子ではリップル増減に大きく寄与しているものと思われる。

【0028】

（実施例２）
実施例２として以下の半導体レーザ素子を作製する。ｎ型ＧａＮ基板上に積層されたｎ型窒化物半導体層（ｎ側領域）は、基板側から順に、膜厚約２．５ｎｍのアンドープＡｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎ層と膜厚約２．５ｎｍのＳｉドープＧａＮ層とを交互に２００層ずつ積層した総膜厚約１μｍの多層膜（超格子構造）と、膜厚約３００ｎｍのＳｉドープＧａＮ層である。その上の活性領域は実施例１と同様である。さらに、その上のｐ型窒化物半導体層（ｐ側領域４）は、その一部の模式的な断面図を図５に示す。図５は、実施例２の半導体レーザ素子を説明する部分的な断面模式図である。

【0029】

図５に示すように、膜厚約１０ｎｍのＭｇドープＡｌＧａＮ層、膜厚約１５０ｎｍのアンドープＡｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎ層（第１低屈折率層）、ＧａＮからＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎまで連続的に変化させた膜厚約５０ｎｍのＭｇドープ組成傾斜部（第１組成傾斜部４２）、膜厚約５０ｎｍのＭｇドープＩｎ_０．０５Ｇａ_０．９５Ｎ層（光吸収部４３）、Ｉｎ_０．０５Ｇａ_０．９５ＮからＧａＮまで連続的に変化させた膜厚約５０ｎｍのＭｇドープ組成傾斜部（第２組成傾斜部４４）、膜厚約２５０ｎｍのＭｇドープＡｌ_０．０３Ｇａ_０．９７Ｎ層（第２低屈折率層）、膜厚約１５ｎｍのＭｇドープＧａＮ層がこの順に積層されている。実施例２の半導体レーザ素子とすることで、ｐ型窒化物半導体層中における光の反射及び散乱を低減でき、ＩｎＧａＮによって効率よく光を吸収できるので、ＦＦＰのリップルを低減することができる。

【0030】

（実施例３）
実施例３の半導体レーザ素子は、ｎ側領域及び活性領域を実施例１と同様とし、ｐ型領域を実施例２と同様とする。実施例３の半導体レーザ素子とすることで、ｎ側領域及びｐ側領域の両方において光の反射及び散乱を低減できると共に光吸収部によって効率よく光を吸収できるので、ＦＦＰのリップルをより低減することができる。

【符号の説明】

【0031】

１００ 半導体レーザ素子
１ 基板
２ ｎ側領域
２１ 第１低屈折率層
２２ 第１組成傾斜部
２３ 光吸収部
２４ 第２組成傾斜部
２５ 第２低屈折率層
３ 活性領域
４ ｐ側領域
４ａ リッジ
５ａ 第１絶縁膜、５ｂ 第２絶縁膜
６ ｐ電極
７ ｐ側パッド電極
８ ｎ電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】