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公開番号2025162511
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2025006170
出願日2025-01-16
発明の名称半導体レーザ素子
出願人日亜化学工業株式会社
代理人
主分類H01S 5/343 20060101AFI20251020BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】光損失が低減された半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】半導体レーザ素子は、それぞれが窒化物半導体からなるn側クラッド層と、n側ガイド層と、活性層と、p側ガイド層と、p側クラッド層と、を上方に向かってこの順で有する、紫外光を発する半導体レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子は第1面と、前記第1面から上方に向かって突出するリッジ部と、を備え、前記第1面は、前記p側ガイド層の下端よりも上方、かつ、前記p側ガイド層の上端よりも下方に存在し、前記n側ガイド層の厚さは前記n側クラッド層の厚さよりも小さく、前記n側ガイド層のAl組成比は前記n側クラッド層のAl組成比よりも小さく、前記p側ガイド層の厚さは、前記p側クラッド層の厚さよりも小さく、かつ、前記n側ガイド層の厚さよりも小さく、前記p側ガイド層のAl組成比は前記p側クラッド層のAl組成比よりも小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれが窒化物半導体からなるｎ側クラッド層と、ｎ側ガイド層と、活性層と、ｐ側ガイド層と、ｐ側クラッド層と、を上方に向かってこの順で有する、紫外光を発する半導体レーザ素子であって、
前記半導体レーザ素子は第１面と、前記第１面から上方に向かって突出するリッジ部と、を備え、
前記第１面は、前記ｐ側ガイド層の下端よりも上方、かつ、前記ｐ側ガイド層の上端よりも下方に存在し、
前記ｎ側ガイド層の厚さは前記ｎ側クラッド層の厚さよりも小さく、
前記ｎ側ガイド層のＡｌ組成比は前記ｎ側クラッド層のＡｌ組成比よりも小さく、
前記ｐ側ガイド層の厚さは、前記ｐ側クラッド層の厚さよりも小さく、かつ、前記ｎ側ガイド層の厚さよりも小さく、
前記ｐ側ガイド層のＡｌ組成比は前記ｐ側クラッド層のＡｌ組成比よりも小さい、半導体レーザ素子。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記半導体レーザ素子は、活性層よりも上方、かつ、ｐ側ガイド層よりも下方に、ｐ側障壁層をさらに備え、
前記ｐ側障壁層の厚さと、前記ｐ側ガイド層の厚さの合計は、前記ｎ側ガイド層の厚さよりも小さい、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記活性層の上端から、前記ｐ側ガイド層の上端までの厚さは、前記ｎ側ガイド層の厚さよりも小さい、請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記ｐ側障壁層の厚さは、前記ｐ側ガイド層の下端から前記第１面までの距離よりも大きい、請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記ｐ側障壁層の厚さは、第１面から前記ｐ側ガイド層の上端までの距離よりも大きい、請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記ｐ側障壁層の下端から前記第１面までの距離は、前記ｐ側ガイド層の厚さよりも大きい、請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記ｐ側障壁層はアンドープである、請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ｐ側ガイド層の下端から前記第１面までの距離は、前記第１面から前記ｐ側ガイド層の上端までの距離よりも大きい、請求項１から３のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記ｎ側ガイド層のＡｌ組成比は５％以上であり、前記ｐ側ガイド層のＡｌ組成比は５％以上である、請求項１から３のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記ｐ側障壁層の下端から前記ｐ側ガイド層の上端までの距離は、前記ｎ側ガイド層の厚さの０．５倍以上０．９５倍以下である、請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ素子に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、青色光を出射する窒化物系半導体発光素子が知られているが、より短波長の紫外光を出射する高出力の窒化物系半導体発光素子が求められている（例えば、特許文献１など参照）。例えば、窒化物系半導体発光素子によって、露光用光源、加工用光源などに用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－１１７５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、光損失が低減された半導体レーザ素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態において、半導体レーザ素子は、それぞれが窒化物半導体からなるｎ側クラッド層と、ｎ側ガイド層と、活性層と、ｐ側ガイド層と、ｐ側クラッド層と、を上方に向かってこの順で有する、紫外光を発する半導体レーザ素子であって、
前記半導体レーザ素子は第１面と、前記第１面から上方に向かって突出するリッジ部と、を備え、
前記第１面は、前記ｐ側ガイド層の下端よりも上方、かつ、前記ｐ側ガイド層の上端よりも下方に存在し、
前記ｎ側ガイド層の厚さは前記ｎ側クラッド層の厚さよりも小さく、
前記ｎ側ガイド層のＡｌ組成比は前記ｎ側クラッド層のＡｌ組成比よりも小さく、
前記ｐ側ガイド層の厚さは、前記ｐ側クラッド層の厚さよりも小さく、かつ、前記ｎ側ガイド層の厚さよりも小さく、
前記ｐ側ガイド層のＡｌ組成比は前記ｐ側クラッド層のＡｌ組成比よりも小さい。
【発明の効果】
【０００６】
光損失が低減された半導体レーザ素子が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
半導体レーザ素子のｎ側クラッド層からｐ側クラッド層にかけての層構造の例の模式的な図である。
実施例１と比較例１における半導体レーザ素子の、ｐ側上端からの距離に対する光強度の変動のシミュレーション結果を示す図である。
実施例１と比較例１における半導体レーザ素子の、遅軸方向における、光出射端面からの出射角（放射角）と放射強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための実施形態を説明する。以下の説明は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下の記載に限定するものではない。本開示では、説明の分かりやすさのために、「上方」や「下方」といった名称を用いることがあるが、このことは、半導体レーザ素子の使用時における向きを制限するわけではなく、半導体レーザ素子の向きは任意である。各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例１で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後に示す実施形態では、先に示した実施形態との異なる事項について主に説明し、先に示した実施形態と共通の事柄について重複する説明を省略することがある。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合がある。
【０００９】
＜実施形態＞
図１は、実施形態の半導体レーザ素子１０の模式的な断面図である。この断面は、半導体レーザ素子１０の共振方向と直交する断面である。図２は、半導体レーザ素子１０のｎ側クラッド層からｐ側クラッド層にかけての、層構造の例を模式的に示す図である。
【００１０】
半導体レーザ素子１０は、それぞれが窒化物半導体からなるｎ側クラッド層２と、ｎ側ガイド層３と、活性層４と、ｐ側ガイド層６と、ｐ側クラッド層７と、を上方に向かってこの順で有する、紫外光を発する半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子は第１面６１１と、第１面６１１から上方に向かって突出するリッジ部６１０と、を備える。第１面６１１は、ｐ側ガイド層６の下端よりも上方、かつ、ｐ側ガイド層６の上端よりも下方に存在する。ｎ側ガイド層３の厚さはｎ側クラッド層２の厚さよりも小さい。ｎ側ガイド層３のＡｌ組成比はｎ側クラッド層２のＡｌ組成比よりも小さい。ｐ側ガイド層６の厚さは、ｐ側クラッド層７の厚さよりも小さく、かつ、ｎ側ガイド層３の厚さよりも小さい。ｐ側ガイド層６のＡｌ組成比はｐ側クラッド層７のＡｌ組成比よりも小さい。この構成によって、半導体レーザ素子１０内での、積層方向における光強度の分布において、光強度がピークとなる位置をｐ側ガイド層６から遠ざけ、ｎ側ガイド層３に近づけることができる。半導体レーザ素子１０のＡｌ組成比の分布の詳細については、図２を参照して後述する。
（【００１１】以降は省略されています）

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