特集論文 638nm帯高出力赤色半導体レーザの加速信頼性満山弘＊門岩薫＊＊八木哲哉＊＊ Reliability Study on High Power 638 nm Red Laser Diode Hiroshi Mitsuyama, Kaoru Kadoiwa, Tetsuya Yagi 要旨レーザディスプレイ向け赤色光源として亜鉛の熱拡散に平均故障時間（Mean Time To Failure：MTTF）と光出力よる端面窓構造を導入した638nm帯BS（Broad Stripe）− 密度（Pd）依存性を調べた結果，ほぼ線形の関係が見られ， LD（Laser Diode）について加速信頼性試験を行い故障モー CODによる素子寿命はPdの3.2乗に反比例することが分ドと加速信頼性に関して検討を行った。光出力（Po）とケかった。この加速係数から，このLDにおけるTc：40℃，ース温度（Tc）を変化させた通電試験を実施した結果，通 Po：0.5W・CW（CWContinuous Wave）でのCODによる電に伴い突然に光出力がゼロとなる突然劣化と，徐々に光 MTTFを求めると41,000時間であることが明らかになった。出力が下がる緩慢劣化が見られた。突然劣化の原因を調査一方，緩慢劣化モードでの加速係数を算出してMTTFをするためにEL（Electro−Luminescence）像を解析した結果，推定すると84,000時間となった。このことから，このLD 端面での光学的端面瞬時破壊（ Catastrophic Optical の同条件でのMTTFはCODが支配的で，推定寿命は Degradation：COD）であることが判明した。このLDの 41,000時間であり，レーザディスプレイの赤色光源として CODモードの加速性については，m（形状パラメータ）値問題なく使用できることが明確となった。暗線 99.9 1,200hr 90.0 累積故障率(％) 後端面前端面から磨耗故障モードであることが判明した。各通電条件の 50.0 4,500hr 条件A 条件B 条件C 10.0 5.0 1.0 0.5 m：3.5 1,800hr 0.1 1.E＋01 1.E＋02 1.E＋03 1.E＋04 通電時間(hr) 窓領域突然劣化を起こしたLDの裏面EL像 CODモードのワイブルチャート 99.9 8,900hr 1.E＋05 条件A 条件B 条件C 条件D(推定) 1.E＋04 累積故障率(％) CODによるMTTF(hr) 90.0 50.0 10.0 5.0 1.0 0.5 220,000hr 12,000hr 条件A 条件B 条件C 条件D m：2∼4 21,000hr 0.1 1.E＋01 1.E＋02 1.E＋03 1.E＋04 1.E＋05 1.E＋06 通電時間(hr) 1.E＋03 1.E＋04 1.E＋05 1.E＋06 光密度(W/cm2) MTTF(COD)の光密度依存性緩慢劣化モードのワイブルチャートレーザディスプレイ用638nm帯高出力赤色半導体レーザの劣化解析と故障モード特定及び加速性の推定劣化解析を行い，突然劣化の原因は端面での光学的端面瞬時破壊（COD）であることが判明した。MTTFと光出力密度（Pd）依存性を調べ， CODによる素子寿命はPdの3.2乗に反比例し，Tc：40℃，Po：0.5W・CWでのMTTFは41,000時間であった。一方，緩慢劣化モードでの加速係数から推定したMTTFは84,000時間となった。すなわちこのLDのMTTFはCODが支配的であることが明確となった。＊高周波光デバイス製作所＊＊同製作所（工博） 51 （311）