DE69522737T2

DE69522737T2 - Lichtemittierende II/VI Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE69522737T2
Application number: DE69522737T
Authority: DE
Inventors: Akira Ishibashi; Satoshi Ito; Kenji Kondo; Kazushi Nakano; Hiroyuki Okuyama; Reiko Takeishi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2015-04-29
Also published as: US5567960A; DE69522737D1; EP0680122B1; EP0680122A3; KR950034944A; EP0680122A2; JPH0818168A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI- Verbindungshalbleiter zur Verwendung bei Licht emittierenden Bauteilen wie einer Licht emittierenden Diode und einem Halbleiterlaser, und insbesondere betrifft sie ein grünes oder blaues Licht emittierendes Halbleiterbauteil.
Beim magnetooptischen Aufzeichnen oder Abspielen oder beim Aufzeichnen oder Abspielen eines magnetooptischen Signals durch Laserstrahlen nehmen Forderungen betreffend die Verwendung eines Lasers mit kurzer Wellenlänge, z.B. eines blauen Halbleiterlasers als Laserlichtquelle fortschreitend zu, um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern. Ein II/VI-Halbleiterlaser aus ZnMgSSe erfährt beachtliche Aufmerksamkeit als diese Art von Halbleiterlasern.
Es ist im Allgemeinen schwierig, einen p-Fremdstoff in einen II/VI-Verbindungshalbleiter wie ZnSe, ZnSSe und ZnMgSSe einzudotieren. Das Eindotieren eines p-Fremdstoffs konnte schließlich unter Verwendung von Stickstoff, N, realisiert werden. Wenn N in ZnSe eindotiert wird, beträgt ein oberer Grenzwert für die Löcherkonzentration 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³. Wenn N in ZnSSe eindotiert wird, beträgt sie bis zu 10¹&sup7; cm&supmin;³, was ein ziemlich niedriger Wert ist. Da klargestellt wurde, dass Stickstoff, N, selbst in einen Kristall eingeführt wird, wird davon ausgegangen, dass Stickstoff, N, der die Löcherdichte nicht erhöht, deaktiviert ist. Daher wird in Betracht gezogen, dass der größte Anteil derartigen Stickstoffs, N, zu Zwischengitteratomen wird.
Wie es in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, verfügt ein ZnMgSSe-Halbleiterlaser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter über einen Laserabschnitt 7 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter. Dieser Laserabschnitt 7 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter verfügt über ein n-GaAs- Substrat 1, eine erste Mantelschicht 2 aus n-ZnMgSSe, eine erste Führungsschicht 3 aus n-ZnSe mit oder ohne S (nachfolgend als "Zn(S)Se" bezeichnet), eine aktive Schicht 4 aus ZnCdSe, eine zweite Führungsschicht 5 aus p-Zn(S)Se, eine zweite Mantelschicht 6 aus p-ZnMgSSe und eine Elektrode 14 aus z.B. In. Die erste Mantelschicht 2, die erste Führungsschicht 3, die aktive Schicht 4, die zweite Führungsschicht 5 und die zweite Mantelschicht werden auf der Hauptfläche des n-GaAs-Substrats 1 in dieser Reihenfolge hergestellt. Die Elektrode 14 wird auf der anderen Oberfläche des Substrats 1 mit ohmschem Kontakt hergestellt. Der ZnMgSSe-Halbleiterlaser verfügt über einen p-seitigen Elektrodenabschnitt 12, der auf dem Laserabschnitt 7 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter hergestellt ist. Der p-seitige Elektrodenabschnitt 12 verfügt über eine erste Halbleiterschicht 8 aus Zn(S)Se als Deckschicht, eine zweite Halbleiterschicht 9 mit Mehrfachquantentrog(MQW = multiple quantum well)-Struktur aus ZnSe und ZnTe, eine dritte Halbleiterschicht 10 aus p-ZnTe, eine Isolierschicht 13 aus z.B. Polyimid und eine p-seitige Metallelektrode 11 mit Mehrschichtstruktur, in der Pd, Pt und Au aufeinanderfolgend abgeschieden sind. Die erste Halbleiterschicht 8, die zweite Halbleiterschicht 9, die dritte Halbleiterschicht 10 werden aufeinanderfolgend durch epitaktisches Wachstum hergestellt. Dann werden die zweite und die dritte Halbleiterschicht 9, 10 selektiv so geätzt, dass ihre mittleren Abschnitte streifenförmig verbleiben. Die Isolierschicht 13 wird in beiden Seitenabschnitten eingebettet, wo die zweite und die dritte Halbleiterschicht 9, 10 durch Ätzen entfernt sind. Die Metallelektrode 11 wird auf den dritten Halbleiter 10 mit ohmschem Kontakt hergestellt.
Obwohl ein Laser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter dieser Art bei Raumtemperatur Dauerstrichschwingung erzielt, kann er im Dauerstrich in der Größenordnung von Sekunden schwingen, und er zeigt eine beträchtlich kurze Lebensdauer. Daher konnte ein Laser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter bei einem optischen Aufnehmer für magnetooptische Aufzeichnung hoher Dichte in der tatsächlichen Praxis nicht angewandt werden.
Electronics Letters, Vol. 30, No. 5, 3. März 1994, Seiten 415-416, H. Ohkujama et al.: "Room temperature pulsed operation of blue laser diodes" beschreibt eine Struktur und ein Dotierprofil einer Laserdiode mit gesonderter Eingrenzungs-Heterostruktur aus II/VI-Verbindungshalbleitermaterialien. Auf einer aktiven Schicht aus ZnCdSe (6 nm) sind eine Führungsschicht aus mit N dotiertem p-ZnSSe (80 nm) mit NA-ND = 10¹&sup7; cm³ eine Mantelschicht aus mit N dotiertem p-ZnMgSSe (600 nm) und mit NA-ND = 5 · 10¹&sup6; cm³ vorhanden. Die p-seitige Mantelschicht dieser Laserdiodenstruktur ist mit einer Akzeptorkonzentration von 5 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ dotiert, und sie verfügt bei 300 K über eine Bandlücke von ungefähr 2,9 eV. Da die Akzeptorkonzentration dieser bekannten Laserdiode einer Zwischengitterkonzentration von Stickstoff von ungefähr 5 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ entspricht, entspricht ein derartiges leichtes Dotieren der p-seitigen Mantelschicht auf der Seite der aktiven Schicht der, bekannten Laserdiode einem leicht mit Fremdstoffen dotierten Bereich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit langer Lebensdauer zu schaffen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der beigefügten Ansprüche gelöst.
Dieselbe Rechtsnachfolgerin wie bei dieser Anmeldung hat die folgende Tatsache herausgefunden. Wenn die Dotierungskonzentration eines p-Fremdstoffs, z.B. von Stickstoff, N, in einem an eine aktive Schicht angrenzenden, pseitigen Bereich, insbesondere in einer Mantelschicht, erhöht wird, um den spezifischen Widerstand zu senken, nimmt der zwischen Gittern liegende Stickstoff (nachfolgend als Zwischengitter-Stickstoff Nint bezeichnet) zu. Der Zwischengitter-Stickstoff Nint wird in einem Kristall zu einem Defekt, oder er führt zu einem anderen Punktdefekt, wodurch er zur Erhöhung von Versetzungen beiträgt. Im Ergebnis führt die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff Nint zu einem schädlichen Einfluss auf die Lebensdauer eines Licht emittierenden Bauteils aus einer II/VI-Verbindungshalbleiter. Dieselbe Rechtsnachfolgerin wie bei dieser Anmeldung erzielte durch Herunterdrücken der Dotierungskonzentration eines p-Fremdstoffs ein Licht emittierendes Bauteil langer Lebensdauer aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist ein Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit einer aktiven Schicht und zumindest eine p-seitigen Mantelschicht dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die p-seitige Mantelschicht über eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung von Stickstoff mit allmählicher Abnahme zur aktiven Schicht hin ausweist, wobei der am nächsten bei der aktiven Schicht liegende Abschnitt der p-seitigen Mantelschicht ein leicht mit Fremdstoff dotierten Bereich oder ein undotierter Bereich ist.
In vorteilhafter Weise ist der leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierte Bereich oder der undotierte Bereich in einem Abschnitt vorhanden, der mit der aktiven Schicht in Kontakt steht.
Ferner kann zwischen der aktiven Schicht und der p-seitigen Mantelschicht eine p-seitige Führungsschicht vorhanden sein, die ebenfalls über eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung von Stickstoff, die allmählich zur aktiven Schicht hin abnimmt, verfügt.
Beim Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung kann der leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierte Bereich oder der undotierte Bereich in einem Abschnitt der Mantelschicht vorhanden sein, der in Kontakt mit der p-seitigen Führungsschicht steht.
Bei einem derartigen Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter kann in der p-seitigen Führungsschicht ein weiterer leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierter Bereich vorhanden sein, der in Kontakt mit dem leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierten Bereich der p-seitigen Mantelschicht steht.
Im oben genannten Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter kann ein weiterer Abschnitt der Führungsschicht, der mit der aktiven Schicht in Kontakt steht, ein undotierter Bereich sein.
In diesem Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter kann die Stickstoff betreffende Fremdstoff-Dotierungskonzentration des leicht fremdstoff-dotierten Bereichs der Mantelschicht größer als der leicht fremdstoff-dotierte Bereich der Führungsschicht sein.
Beim erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter kann die Stickstoff betreffende Fremdstoff-Dotierungskonzentration der Mantelschicht schrittweise zur aktiven Schicht hin abnehmen.
Der mindestens eine leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierte Bereich der Führungsschicht und auch der Mantelschicht können eine Zwischengitter- Fremdstoffkonzentration von 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger aufweisen.
Wenn beim erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI- Verbindungshalbleiter der mindestens eine leicht fremdstoff-dotierte Bereich aus ZnMgSSe besteht, kann die Fremdstoff-Dotierungskonzentration desselben 7 · 10¹&sup7; cm³ oder weniger betragen.
Wenn beim oben genannten Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter der leicht fremdstoff-dotierte Bereich aus ZnMgSSe mit einer Bandlückenenergie von 2,9 eV oder mehr besteht, kann die Stickstoff betreffende Fremdstoff-Dotierkonzentration des mindestens einen leicht fremdstoff-dotierten Bereichs 3 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger betragen.
Ferner kann beim erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter, wenn der mindestens eine leicht fremdstoffdotierte Bereich aus Zn(S)Se besteht, die Stickstoff betreffende Fremdstoff-Dotierungskonzentration des mindestens einen leicht fremdstoff-dotierten Bereichs 8 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger betragen.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung verfügt ein Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter über eine aktive Schicht und eine p-seitige Führungsschicht, wobei ein in Kontakt mit der aktiven Schicht stehender Abschnitt der p-seitigen Führungsschicht ein leicht mit Stickstoff fremstoff-dotierter oder undotierter Bereich ist und ein anderer Bereich derselben außer diesem Abschnitt, der in Kontakt mit der aktiven Schicht steht, ein dotierter Bereich ist.
Dieses Licht emittierende Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung kann über einen Abschnitt der p-seitigen Führungsschicht verfügen, der an die als undotierter Bereich ausgebildete aktive Schicht angrenzt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines II/VI-Verbindungshalbleiterlasers zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines. Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Kurvenbild, das eine Akzeptorkonzentration und eine Konzentration von Zwischerigitter-Stickstoff in Bezug auf die Stickstoff-Dotierungskonzentration zeigt, wie sie gemessen wird, wenn Stickstoff in ZnMgSSe mit einer Bandlückenenergie von 2,74 eV bei Raumtemperatur dotiert wird;
Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das eine Akzeptorkonzentration und eine Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff in Bezug auf die Stickstoff-Dotierungskonzentration zeigt, wie sie gemessen wird, wenn Stickstoff in ZnMgSSe mit einer Bandlückenenergie von 2,90 eV bei Raumtemperatur dotiert wird;
Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das eine Akzeptorkonzentration und eine Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff in Bezug auf die Stickstoff-Dotierungskonzentration zeigt, wie sie gemessen wird, wenn Stickstoff bei Raumtemperatur dotiert wird;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
Fig. 14 ist ein Kurvenbild, das simulierte Ergebnisse für einen Schwellenstromwert Ith und einen Elektronenüberlaufwert (Pn) zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen ist die Erfindung bei einem II/VI- Verbindungshalbleiterlaser angewandt.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verfügt ein II/VI-Verbindungshalbleiterlaser 25 über ein Substrat 1 aus einem z.B. mit Si dotierten n-GaAs-Einkristall, eine erste Mantelschicht 2 aus z.B. mit Cl dotiertem n-ZnMgSSe mit einer Dicke von 0,8 um, eine Führungsschicht 3 aus z.B. mit Cl dotiertem n-Zn(S)Se mit einer Dicke von 120 nm, einer aktiven Schicht 4 aus z.B. ZnCdSe mit einer Dicke von 7 nm, einer zweiten Führungsschicht 5 aus z.B. Zn(S)Se mit einer Dicke von 120 nm und einer zweiten Mantelschicht 6 aus z. B. mit Stickstoff, N, dotiertem p-ZnMgSSe mit einer Dicke von 0,6 um. Die erste Mantelschicht 2, die erste Führungsschicht 3, die aktive Schicht 4, die zweite Führungsschicht 5 und die zweite Mantelschicht 6 werden durch epitaktisches Wachstum aufeinanderfolgend auf der Hauptfläche des Substrats 1 hergestellt, um einen Halbleiterlaser-Abschnitt 7 zu bilden.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Stickstoff-Dotierungskonzentration in einem p-seitigen Bereich von der zweiten Mantelschicht 6 zur zweiten Führungsschicht 5 allmählich zur aktiven Schicht 4 hin verringert, um für eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung von Stickstoff, N, der ein p-Fremstoff ist, zu sorgen.
Genauer gesagt, verfügt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, die zweite Führungsschicht 5 über einen undotierten Bereich 21 aus Zn(S)Se, der in ihrem Abschnitt in Kontakt mit der aktiven Schicht 4 ausgebildet ist, und einen leicht fremdstoff-dotierten Bereich 22 aus p-Zn(S)Se, der später beschrieben wird, der auf der der zweiten Mantelschicht 6 zugewandten Seite derselben ausgebildet ist. Die zweite Mantelschicht 6 verfügt über einen leicht fremdstoff-dotierten Bereich 23, der später beschrieben wird, der in ihrem Abschnitt in Kontakt mit der zweiten Führungsschicht 5 ausgebildet ist, und einen im restlichen Abschnitt ausgebildeten stark fremdstoff-dotierten Bereich 24.
Zumindest die zweite Mantelschicht 6 verfügt über eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung aus einem p-Fremdstoff mit zwei oder mehr Stufen.
Außerdem verfügt der II/VI-Verbindungshalbleiterlaser 25 über einen auf dem Halbleiterlaser-Abschnitt 7 ausgebildeten p-seitigen Elektrodenabschnitt 12. Dieser p-seitige Elektrodenabschnitt 12 verfügt über eine als Deckschicht dienende erste Halbleiterschicht 8 aus z.B. mit N dotiertem n- Zn(S)Se mit einer Dicke von 0,6 um, eine zweite Halbleiterschicht 9 mit Mehrfachquantentrog(MQW)-Struktur aus ZnSe und ZnTe, eine dritte Halbleiterschicht 10 aus mit N dotiertem n-ZnTe, eine Isolierschicht, z.B. eine Polyimidschicht 13, und eine Metallelektrode 11 mit Mehrschichtstruktur, bei der Pd, Pt und Au sequenziell aufeinander laminiert sind. Die erste Halbleiterschicht 8, die zweite Halbleiterschicht 9 und die dritte Halbleiterschicht 10 werden durch epitaktisches Wachstum kontinuierlich auf der zweiten Mantelschicht 6 hergestellt. Die zweite und die dritte Halbleiterschicht 9, 10 werden durch Ätzen so selektiv entfernt, dass ihre mittleren Abschnitten streifenförmig verbleiben. Die Polyimidschicht 13 wird in die beiden Seitenabschnitte eingebettet, wo die zweite und dritte Halbleiterschicht 9, 10 durch Ätzen entfernt wurde. Die Metallelektrode 11 wird auf der streifenförmigen dritten Halbleiterschicht 10 so hergestellt, dass sie ohmschen Kontakt zur Letzteren hat. Die andere Elektrode 14 des Halbleiterlaser-Abschnitts 7 wird aus In so auf der anderen Fläche des Substrats 1 hergestellt, dass sie ohmschen Kontakt zum Substrat 1 aufweist.
Fig. 3 zeigt die Konzentration aktivierter Akzeptoren (NA-ND) und die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff Nint relativ zur Stickstoff-Dotierungskonzentration, wie sie gemessen wurde, wenn Stickstoff, ein p-Fremdstoff, in die Mantelschichten 2, 6 bildendes ZnMgSSe (mit einer Bandlückenenergie von 2,74 eV bei Raumtemperatur) dotiert wurde. In Fig. 3 repräsentiert eine durchgezogene Kurve I die Akzeptorkonzentration, und eine gestrichelte Kurve II repräsentiert die Konzentration von Zwischengitter- Stickstoff.
Die Akzeptorkonzentration geht ab einer Stickstoff-Dotierkonzentration von 10¹&sup7; cm&supmin;³ in Sättigung. Der Sättigungsstartpunkt S ist dabei als Schnittpunkt der beiden Tangenten A und B an der durchgezogenen Kurve I definiert. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Bereich A ein gesättigter Bereich ([N] > 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³), und ein Bereich B ist ein nicht gesättigter Bereich ([N] ≤ 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³).
Die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff nimmt zu, wenn die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] erhöht wird.
Um die durch den Zwischengitter-Stickstoff Nint angeführten Punktdefekte zu unterdrücken, ist es wünschenswert, die Konzentration des Zwischengitter- Stickstoffs auf 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger herunter zu drücken, wobei dies jedoch ein grobes Maß ist, vorzugsweise auf 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger. Wenn die Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ übersteigt, diffundiert der Zwischengitter-Stickstoff auf intensive Weise. Eine Untersuchung der Fig. 3 zeigt, dass es möglich ist, die Konzentration des Zwischengitter-Stickstoffs auf 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger dadurch einzustellen, dass die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] auf 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird und die Konzentration von Zwischengitter- Stickstoff dadurch auf 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird, dass die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] auf 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird.
ZnMgSSe geht bei niedrigerer Akzeptorkonzentration in Sättigung, wenn seine Bandlückenenergie groß wird. Fig. 4 zeigt die Akzeptorkonzentration (NA-ND) und die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff in Relation zur Stickstoff-Dotierungskonzentration, wie dann gemessen, wenn Stickstoff in ZnMgS. Se mit einer Bandlückenenergie von 2,90 eV bei Raumtemperatur dotiert wurde. In Fig. 4 repräsentiert eine durchgezogene Kurve III die Akzeptorkonzentration, und eine gestrichelte Kurve IV repräsentiert die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff.
Eine Untersuchung der Fig. 4 zeigt, dass es möglich ist, die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff dadurch auf 1,4 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger einzustellen, dass die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] auf 3 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird.
Fig. 5 zeigt die Konzentration (NA-ND) aktivierter Akzeptoren und die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff in Relation zur Stickstoff-Dotierungskonzentration, wie sie dann gemessen wurde, wenn Stickstoff, N, der p- Fremdstoff, in die Führungsschichten bildendes ZnSe dotiert wurde. In Fig. 5 repräsentiert eine durchgezogene Kurve V die Akzeptorkonzentration, und eine gestrichelte Kurve VI repräsentiert die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff. Eine Untersuchung der Fig. 5 zeigt, dass es möglich ist, die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff dadurch auf 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger einzustellen, dass die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] auf 8 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird, und die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff dadurch auf 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger einzustellen, dass die Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] auf 6 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger eingestellt wird. Im Fall von ZnSe, das dadurch erhalten wurde, dass S mit ungefähr 6% in ZnSe eingeschlossen wurde, ist die zugehörige Konzentrationsverteilung im Wesentlichen derjenigen von ZnSe ähnlich.
Jedoch weist die zweite Mantelschicht 6 beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einen in Kontakt mit der zweiten Führungsschicht 5 stehenden Abschnitt 23 und einen Hauptabschnitt 24 auf, der nicht dem Abschnitt 23 entspricht. Der Hauptabschnitt 24 ist als Bereich mit hoher Fremdstoffdotierung mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] von [N] > 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ versehen, so dass die Akzeptorkonzentration auf Grundlage des in Fig. 3 dargestellten Diagramms zur Konzentrationsverteilung im gesättigten Bereich A eingestellt ist, um eine Zunahme des Gesamtwiderstands zu unterdrücken. Die zweite Mantelschicht 6 verfügt über den mit der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehenden Abschnitt 23, der als leicht fremdstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] ≤ 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³, vorzugsweise [N] ≤ 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³, ausgebildet ist.
Im Fall von [N] ≤ 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ wird die Akzeptorkonzentration 3 · 10¹&sup7; cm&supmin; ³ oder weniger, und die Konzentration des Zwischengitter-Stickstoffs Nint wird 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger. Daher nimmt das Zwischengitter-Stickstoff Nint ab und die Diffusion desselben wird unterdrückt. Wenn die Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff den obigen Wert aufweist, ist es möglich, den sich, aus Punktdefekten ergebenden schädlichen Einfluss herabzudrücken.
Im Fall von [N] ≤ 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ wird die Akzeptorkonzentration 8 · 10¹&sup6; cm&supmin; ³ oder kleiner, und die Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff Nint wird 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder kleiner. Wenn die Konzentration an 10¹&sup6; cm&supmin;³ den obigen Wert aufweist, sind Punktdefekte im Wesentlichen vernachlässigbar.
Darüber hinaus weist die in Fig. 2 dargestellte zweite Führungsschicht 5 einen Abschnitt 22 in Kontakt mit der zweiten p-Mantelschicht 6 und einen Abschnitt 21 in Kontakt mit der aktiven Schicht 4 auf. Auf Grundlage des in Fig. 5 dargestellten Diagramms zur Konzentrationsverteilung ist der Abschnitt 22 als leicht fremdstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff- Dotierungskonzentration [N] von [N] ≤ 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ ausgebildet, und der Abschnitt 21 ist als undotierter Bereich ausgebildet. Wenn die Stickstoff- Dotierungskonzentration [N] der zweiten Führungsschicht 5 aus Zn(S)Se zu [N] ≤ 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ eingestellt ist, beträgt die Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder weniger. Genauer gesagt, weist das Licht emittierende Bauteil 25 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter gemäß dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung auf, bei der die Stickstoff-Dotierungskonzentration im Bereich der zweiten Mantelschicht 6 und der zweiten Führungsschicht 5 stufenweise zur aktiven Schicht 4 hin abgesenkt ist.
Beim Laser 25 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem oben genannten, in Fig. 2 dargestellten Aufbau, ist es möglich, da dieser Laser 25 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter im. Bereich von der zweiten p-Mantelschicht 6 zur zweiten p-Führungsschicht 25 eine mehrstufige Fremdstoff- Dotierungskonzentrationsverteilung aufweist, und da insbesondere der in Kontakt mit der zweiten Führungsschicht 5 stehende Abschnitt 23 der zweiten Mantelschicht 6 als leicht fremdstoff-dotierter Bereich mit [N] ≤ 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ ausgebildet ist, die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff im an die aktive Schicht 4 angrenzenden Abschnitt zu verringern und Punktdefekte (Faktor für nichtstrahlende Rekombination), die durch Zwischengitter-Stickstoff nahe der aktiven Schicht 4 eingeführt wurden, herabzudrücken.
Genauer gesagt, ist es, wie oben beschrieben, möglich, wenn die Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff im leicht fremstoff-dotierten Bereich 23 der zweiten Mantelschicht 6 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger beträgt, den schädlichen Einfluss von sich aus dem Zwischengitter-Stickstoff Nint ergebenden Punktdefekten herabzudrücken. Wenn die Konzentration von Zwischengitter- Stickstoff im leicht fremdstoff-dotierten Bereich 23 der zweiten Mantelschicht 6 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder wengier beträgt, ist es möglich, Punktdefekte im Wesentlichen unberücksichtigt zu lassen, die sich aus Zwischengitter- Stickstoff Nint ergeben. Da der Abschnitt 22 der zweiten Führungsschicht 5 zur zweiten Mantelschicht 6 eine Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] von 2 · 10¹&sup7; cm³ oder weniger aufweist, wird dessen Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder weniger. Da der Abschnitt 21 der zweiten Führungsschicht 5 zur aktiven Schicht 4 ein undotierter Bereich ist, weist er keinen Zwischengitter-Stickstoff auf. Demgemäß ist es möglich, den schädlichen Einfluss von Punktdefekten in der zweiten Führungsschicht 5 unberücksichtigt zu lassen.
Andererseits ist es möglich, den Widerstand des Hauptabschnitts 24 der zweiten Mantelschicht 6 zu senken, da es ein stark fremstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] von [N] > 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ ist.
Demgemäß ist es möglich» die Lebensdauer des Halbleiterlasers 25 dadurch zu verlängern, dass die leicht fremstoff-dotierten Bereiche 22, 23 und der undotierte Bereich 21 angebracht werden, während eine Erhöhung der Gesamtspannung, d.h. der Betriebsspannung des Halbleiterlasers, dadurch unterdrückt wird, dass der stark fremdstoff-dotierte Bereich 24 angebracht wird. So wird es praxisgerechter, einen Laser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter, d.h. einen grünen oder blauen Halbleiterlaser, zu verwenden.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere eine zweite Führungsschicht 5 als p-Führungsschicht ausgebildet. Diese zweite Führungsschicht 5 verfügt über einen Abschnitt 28 zur Seite der zweiten Mantelschicht 6, der mit Stickstoff mit einer Konzentration dotiert ist, bei der die Konzentration an Zwischengitter-Stickstoff 5 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder weniger beträgt. Die zweite Führungsschicht 5 verfügt über einen in Kontakt mit der aktiven Schicht 4 ausgebildeten Abschnitt 24, wobei die Stickstoff-Dotiermenge im Abschnitt 27 kleiner als im Abschnitt 28 ist.
Andere Elemente und Teile sind denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Bei einem Laser 29 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 6 dargestellten Aufbau ist es möglich, da die Menge von Zwischengitter-Stickstoff Nint in einem an eine aktive Schicht 4 angrenzenden Abschnitt klein ist, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel Punktdefekte herabzudrücken, die durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführt werden, während eine Zunahme der Betriebsspannung herabgedrückt ist und dadurch die Lebensdauer .des Halbleiterlasers verlängert ist.
Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim dritten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Führungsschicht 5 als undotierter Bereich oder p-Bereich mit einer Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff von 5 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder weniger ausgebildet. Eine zweite p- Mantelschicht 6 verfügt über einen mit der zweiten Führungsschicht 5 in. Kontakt stehenden Abschnitt 23, der als leicht fremstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] von [N] ≤ 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³, vorzugsweise [N] ≤ 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ ausgebildet ist. Die zweite Mantelschicht verfügt über eine restlichen Abschnitt 24, der als stark fremstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration von 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder mehr, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ausgebildet ist.
Andere Elemente und Teile sind denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Bei einem Laser 21 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 7 dargestellten Aufbau ist es möglich, durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführte Punkteffekte herabzudrücken, während ein Anstieg der Betriebsspannung herabgedrückt ist und dadurch die Lebensdauer des Halbleiterlasers verlängert ist.
Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim vierten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Führungsschicht 5 als undotierter Bereich oder als p-Bereich mit einer Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff von 5 · 10¹&sup6; cm&supmin;³ oder weniger ausgebildet. Eine zweite p-Mantelschicht 6 verfügt über einen mit der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehenden Bereich 22, der als undotierter Bereich ausgebildet ist.
Die zweite Mantelschicht 6 verfügt über einen Hauptabschnitt 24, der nicht der Abschnitt 32 ist, in Kontakt mit der zweiten Führungsschicht 5, wobei dieser Hauptabschnitt 24 als stark fremstoff-dotierter. Bereich mit einer Konzentration von Zwischengitter-Stickstoff von 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder mehr, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ausgebildet ist.
Andere Elemente und Teile sind solchen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichnen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Bei einem Laser 33 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 8 dargestellten Aufbau ist es möglich, nahe der aktiven Schicht eingeführten Zwischengitter-Stickstoff dadurch herabzudrücken, dass der mit der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehende Abschnitt 32 der zweiten Mantelschicht 6 als undotierter Bereich ausgebildet wird. Es ist möglich, durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführte Punkteffekte herabzudrücken, während ein Anstieg der Betriebsspannung herabgedrückt wird, und es kann die Lebensdauer des Halbleiterlasers verlängert werden.
Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim fünften Ausführungsbeispiel ist eine zweite Mantelschicht 6 als p- Bereich mit normaler Fremdstoffkonzentration ausgebildet. Eine zweite Führungsschicht 5 verfügt über einen Abschnitt 43 zur zweiten Mantelschicht 6 hin, der als p-Bereich mit normaler Fremdstoffkonzentration ausgebildet ist. Die zweite Führungsschicht 5 verfügt über einen in Kontakt mit einer aktiven Schicht 4 stehenden Abschnitt 44, der, wie oben beschrieben, als undotierter Bereich oder als leicht fremdstoff-dotierter Bereich ausgebildet ist.
Andere Elemente und Teile sind denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Bei einem Laser 45 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 9 dargestellten Aufbau ist es möglich, nahe der aktiven Schicht eingeführten Zwischengitter-Stickstoff dadurch herabzudrücken, dass der in Kontakt mit der aktiven Schicht 4 stehende Abschnitt 44 der zweiten Führungsschicht 5 als undotierter Bereich oder leicht fremdstoff-dotierter Bereich ausgebildet wird. Es ist möglich, durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführte Punkteffekte herabzudrücken, während ein Anstieg der Betriebsspannung unterdrückt wird, und die Lebensdauer des Halbleiterlasers zu verlängern.
Bei jedem der Ausführungsbeispiele 1 bis 9, wie sie in den Fig. 2 sowie 6 bis 9 jeweils dargestellt sind, ist die Erfindung bei einem Halbleiterlaser mit sogenannter gesonderter Eingrenzungs-Heterostruktur (SCH = separate confinement heterostructure) angewandt, bei der eine aktive Schicht durch Führungsschichten eingebettet ist und Mantelschichten außerhalb der Führungsschichten angeordnet sind, wobei die SCH insbesondere eine Führungsschicht mit einer kleineren Dicke von ungefähr 90,0 nm bis 120,0 nm (900 Å bis 1200 Å) aufweist: Fig. 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfindung bei einer SCH mit einer Führungsschicht mit großer Dicke von z.B. 150, 0 nm oder 200,0 nm (1500 Å oder 2000 Å) oder mehr angewandt ist.
Beim in Fig. 10 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel verfügt eine zweite Führungsschicht 5 über einen mit einer aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Abschnitt 35 und einen Abschnitt 36, der ein Bereich mit Ausnahme des Abschnitts 35 ist. Der Abschnitt 35 ist als undotierter Bereich oder als leicht fremdstoff-dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Dotierungskonzentration [N] von 8 · 10¹&sup7; cm³ oder weniger, z.B. vorzugsweise 6 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger, was kleiner als die Stickstoff-Dotierungskonzentration des Bereichs 36 ist, ausgebildet. Eine zweite p-Mantelschicht 6 ist als stark fremdstoff-dotierter. Bereich ausgebildet, in dem die Akzeptorkonzentration im in Fig. 3 dargestellten gesättigten Bereich A eingestellt ist.
Andere Elemente und Teile sind denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Es ist möglich, die Stickstoff-Dotierungskonzentration in einem Bereich vom Abschnitt 36 bis zum Abschnitt 35 auf 8 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger einzustellen, um die Stickstoff-Dotierungskonzentration zur aktiven Schicht, 4 hin stufenweise zu senken.
Bei einem Laser 37 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 10 dargestellten Aufbau ist es möglich, da die zweite Führungsschicht 5 eine stufenweise Verteilung der Stickstoff-Dotierungskonzentration aufweist, bei der die zweite Führungsschicht 5 auf ihrer Seite zur aktiven Schicht 4 hin niedrige Stickstoff-Dotierungskonzentration aufweist, durch Zwischengitter- Stickstoff eingeführte Punkteffekte herabzudrücken und dadurch die Lebensdauer des Halbleiterlasers zu verlängern.
Fig. 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim siebten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung bei einem Laser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit sogenannter Doppelheterostruktur (DH) angewandt, bei der eine aktive Schicht direkt, durch Mantelschichten eingebettet ist.
Beim siebten Ausführungsbeispiel verfügt, wie es in. Fig. 10 dargestellt ist, ein Laser 41 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter über ein Substrat 1 aus z.B. einem mit Si dotierten n-GaAs-Einkristall, eine erste Mantelschicht 2 aus z.B. mit Cl dotiertem n-ZnMgSSe, eine aktive Schicht 4 aus ZnCdSe und eine zweite Mantelschicht 6 aus mit N dotiertem p-ZnMgSSe. Die erste Mantelschicht 2, die aktiven Schicht 4 und die zweite Mantelschicht 6 werden durch epitaktisches Wachstum auf der Oberfläche des Substrats 1 hergestellt, um einen Halbleiterlaser-Abschnitt 7 zu bilden. Beim siebten Ausführungsbeispiel weist die zweite Mantelschicht 6 insbesondere einen mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Abschnitt 39 auf, der, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, als leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder als undotierter Bereich ausgebildet ist, und sie weist einen restlichen Abschnitt 40, der nicht der Abschnitt 39 ist, auf, der, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, als stark fremdstoff-dotierter Bereich ausgebildet ist. Es ist möglich, den mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Abschnitt 39 der zweiten Mantelschicht 6 als undotierten Bereich auszubilden.
Weiterhin weist der Laser 41 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter, ähnlich wie beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, einen p-seitigen Elektrodenabschnitt 12 auf der zweiten Mantelschicht 6 und eine auf der anderen Fläche des Substrats 1 ausgebildete Elektrode 14 auf.
Beim Laser 41 auf einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 11 dargestellten Aufbau ist es möglich, da der mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehende Abschnitt 39 der zweiten p-Mantelschicht 6 als leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder als undotierter Bereich ausgebildet ist, nahe dem aktiven Bereich eingeführte Punkteffekte herabzudrücken, und dadurch die Lebensdauer des Halbleiterlasers zu verlängern.
Fig. 12 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Beim achten Ausführungsbeispiel verfügt die zweite Führungsschicht 5 über einen Bereich in Kontakt mit einer aktiven Schicht 4, der als undotierter Bereich 42 ausgebildet ist, und einen restlichen Bereich, der nicht der undotierte Bereich 42 ist, der als stark fremdstoff-dotierter Bereich 43 (als sogenannter p-Führungsbereich) ausgebildet ist in dem die Akzeptorkonzentration im in Fig. 3 dargestellten gesättigten Bereich A eingestellt ist. Eine zweite Mantelschicht 6 verfügt über einen mit der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehenden Bereich, der als undotierter Bereich 44 ausgebildet ist, und einen restlichen Bereich, der nicht der undotierte Bereich 44 ist, der als stark fremdstoff-dotierter Bereich 45 ausgebildet ist, in dem die Akzeptorkonzentration im in Fig. 3 dargestellten gesättigten Bereich A eingestellt ist.
Die Dicke t&sub1; des undotierten Bereichs 42 der zweiten Führungsschicht 5 kann im Bereich von 300 Å bis 900 Å eingestellt werden, und die Dicke t&sub2; des stark fremdstoff-dotierten Bereichs 43 kann im Bereich von 900 Å bis 300 Å eingestellt werden. Die Dicke t&sub3; des undotierten Bereichs 44 der zweiten Mantelschicht 6 kann im Bereich von 50 Å bis 2000 Å eingestellt werden, und die Dicke t&sub4; des stark fremdstoff-dotierten Bereichs 45 kann im Bereich von 7500 Å bis 5500 Å eingestellt werden.
Beim in Fig. 12 dargestellten achten Ausführungsbeispiel ist die Dicke t&sub1; des undotierten Bereichs 42 der zweiten Führungsschicht 5 auf 700 Å eingestellt, und die Dicke t&sub2; des stark fremdstoff-dotierten Bereichs 43 derselben ist auf 500 Å eingestellt. Die Dicke t&sub3; des undotierten Bereichs 44 der zweiten Mantelschicht 6 ist auf 500 Å eingestellt, und die Dicke t&sub4; des stark fremdstoff-dotierten Bereichs 45 ist auf 7100 Å eingestellt. Die Dicke einer ersten Mantelschicht 2 ist auf 7600 Å eingestellt, und die Dicke einer ersten Führungsschicht 3 ist auf 1200 Å eingestellt. Die Dicke der aktiven Schicht 4 ist auf 70 Å eingestellt, und die Dicke einer als Deckschicht wirkenden ersten Halbleiterschicht 8 wurde auf 400 Å eingestellt.
Andere Elemente und Teile sind ähnlich denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Beim Laser 46 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 12 dargestellten Aufbau ist es möglich, da der mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehende Bereich der zweiten Führungsschicht 5 als undotierter Bereich 42 ausgebildet ist und der mit der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehende Bereich der zweiten Mantelschicht 6 als undotierter Bereich 44 ausgebildet ist, durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführte Punktdefekte zu kontrollieren und ferner die Menge von in die zweite Mantelschicht 6 überlaufenden Elektronen zu senken. So ist es möglich, die Lebensdauer des Halbleiterlasers zu verlängern. Darüber hinaus ist es möglich, die Schwellenstromstärke Ith zu senken.
Wenn die Dicke t&sub1; des undotierten Bereichs 42 der zweiten Führungsschicht 5 kleiner als 300 Å ist, ist es unmöglich, eine Kontrollwirkung für Punktdefekte zu erzielen. Wenn die Dicke t&sub1; 900 Å überschreitet, sind sowohl die Menge von in die zweite Mantelschicht 6 überlaufenden Elektronen als auch die Schwellenstromstärke Ith erhöht. Wenn die Dicke t&sub3; des undotierten Bereichs 44 der zweiten Mantelschicht 6 kleiner als 50 Å ist, ist es unmöglich, einen Unterdrückungseffekt für Punktdefekte zu erzielen. Wenn die Dicke t&sub3; 2000 Å überschreitet, tritt ein durch die Zunahme des Gesamtwiderstands hervorgerufener Einfluss auf.
Fig. 13 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Beim neunten Ausführungsbeispiel verfügt eine zweite Führungsschicht über einen Bereich in Kontakt mit einer aktiven Schicht 4, der als undotierter Bereich 42 ausgebildet ist, und einen restlichen Bereich, der nicht der Bereich 42 ist, der als stark fremdstoff-dotierter Bereich 43 ausgebildet ist, in dem die Akzeptorkonzentration im in Fig. 3 dargestellten gesättigten Bereich A eingestellt ist. Eine zweite Mantelschicht 6 ist als stark fremdstoff-dotierter Bereich ausgebildet, in dem die Akzeptorkonzentration im in Fig. 3 dargestellten gesättigten Bereich A eingestellt ist.
Die Dicke t&sub1; des undotierten Bereichs 42 der zweiten Führungsschicht 5 kann im Bereich von 300 Å bis 900 K eingestellt werden, und die Dicke t&sub2; des stark fremdstoff-dotierten Bereichs 43 kann im Bereich von 900 Å bis 300 A eingestellt werden. Beim in Fig. 13 dargestellten neunten Ausführungsbeispiel ist die Dicke t&sub1; auf 700 Å eingestellt, und die Dicke t&sub2; ist auf 500 Å eingestellt. Die Dicke sowohl der ersten als auch der zweiten Mantelschicht 2, 6 ist auf 7600 Å eingestellt, und die Dicke einer ersten Führungsschicht 3 ist auf 1200 Å eingestellt. Die Dicke der aktiven Schicht 4 ist auf 70 Å eingestellt, und die Dicke einer als Deckschicht wirkenden ersten Halbleiterschicht 8 ist auf 4000 Å eingestellt. Andere Elemente und Teile sind denen beim in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich. Daher sind sie mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen nicht im Einzelnen beschrieben werden.
Bei einem Laser 47 aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dem in Fig. 13 dargestellten Aufbau ist es möglich, da der mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehende Bereich der zweiten Führungsschicht 5 mit der Dicke t&sub1; als undotierter Bereich 42 ausgebildet ist, durch Zwischengitter-Stickstoff eingeführte Punktdefekte zu kontrollieren und die Menge der in die zweite Mantelschicht 6 überlaufenden Elektronen zu senken. So ist es möglich, die Lebensdauer des Halbleiters zu verlängern. Darüber hinaus ist es möglich, die Schwellenstromstärke Ith zu senken.
Da der in Fig. 12 dargestellte Halbleiterlaser 46 den undotierten Bereich 44 aufweist, der auch in der zweiten Mantelschicht 6 ausgebildet ist, erzielt er einen größeren Unterdrückungseffekt für Punktdefekte als der Halbleiterlaser 47.
Fig. 14 ist ein Diagramm, das Simulationsergebnisse für die Schwellenstromstärke Ith und die Menge (Pn) von in die zweite Mantelschicht 6 überlaufenden Elektronen zeigt, wie sie dann erhalten wurden, wenn der Halbleiterlaser 46 mit dem in Fig. 12 dargestellten Aufbau, der Halbleiterlaser 47 mit dem in Fig. 13 dargestellten Aufbau und der Halbleiterlaser 33 mit dem in Fig. 8 dargestellten Aufbau verglichen wurden, wobei die zweite Führungsschicht 5 als undotierter Bereich ausgebildet war und der mit der zweiten Führungsschicht 5 in. Kontakt stehende Abschnitt 32 der zweiten Führungsschicht 5 in Kontakt stehende Abschnitt 32 der zweiten Mantelschicht 6 als undotierter Bereich ausgebildet war. In Fig. 14 repräsentiert eine durchgezogene Kurve VII die Schwellenstromstärke Ith, und eine durchgezogene Linie VIII repräsentiert die Menge (Pn) überlaufender Elektronen.
Der beim obigen Vergleich verwendete, in Fig. 8 dargestellte Halbleiterlaser 32 wies eine erste Mantelschicht 2 mit einer Dicke von 7600 Å, eine erste Führungsschicht 3 mit einer Dicke von 1200 Å, eine aktive Schicht 4 mit einer Dicke von 70 Å, eine zweite Führungsschicht 5 mit einer Dicke von 1200 Å und einen undotierten Bereich 32 der zweiten Mantelschicht 6 mit einer Dicke von 500 Å sowie den zugehörigen stark fremdstoff-dotierten Bereich 24 mit einer Dicke 7100 Å auf.
Eine Untersuchung des in Fig. 14 dargestellten Diagramms zeigt, dass die Schwellenstromstärke Ith und die Mengen (Pn) überlaufender Elektronen für die Halbleiterlaser 46, 47, wie in den Fig. 12 bzw. 13 dargestellt, im Vergleich zum in Fig. 8 dargestellten Halbleiterlaser 33 verringert waren. Genauer gesagt, ist, da die effektive Barriere gegen Elektronen abnimmt, wenn die Dicken der undotierten Bereiche in der zweiten Mantelschicht 6 und der Führungsschicht 5 zunehmen, die Menge von auf die p-Seite des Halbleiterlaser von dessen n-Seite überlaufenden Elektronen erhöht. Demgemäß ist es unter Verwendung der Aufbauten der Laser 46, 47 aus II/VI-Verbindungshalbleitern, wie in den Fig. 12 bzw. 13 dargestellt, möglich, die Menge von in die p-seitige Mantelschicht überlaufenden Elektronen weiter herabzudrücken und dadurch die Lebensdauer des Halbleiterlasers zu verlängern. Darüber hinaus ist es möglich, einen Anstieg des Schwellenstroms Ith zu unterdrücken. So wird ein blauer Halbleiterlaser praxisgerechter.
Während wie oben beschrieben N als p-Fremdstoff verwendet ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern es können andere Elemente der Gruppe I oder IV, wie Indium, In, verwendet werden, wobei ähnliche Effekte erzielt werden.
Während zum Herstellen der ersten und zweiten Mantelschicht 3, 6, wie oben beschrieben, ZnMgSSe verwendet wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, und es kann eine Übergitterstruktur aus ZnMgSSe und ZnSe verwendet werden. In diesem Fall wird die Fremstoff-Dotierungskonzentration eines leicht fremdstoff-dotierten Bereichs auf der Seite einer aktiven Schicht abhängig von der Zusammensetzung der Übergitterstruktur so ausgewählt, dass die Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger betragen sollte.
Gemäß einem Verfahren zum Einstellen der obigen Dotierungskonzentration des p-Fremdstoffs, d.h. von N, auf stufenförmige Weise, ist es möglich, wenn plasma-erregter aktiver Stickstoff verwendet wird die Stickstoff-Dotierungskonzentration durch Ändern der Plasmaleistung schrittweise einzustellen.
Während, wie oben beschrieben, die zweite Mantelschicht 6 und/oder der Abschnitt der zweiten Führungsschicht 5 zur Seite der aktiven Schicht im p- seitigen Bereich, der durch Zwischengitter-Stickstoff stark beeinflusst wird, als leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder als undotierter Bereich ausgebildet sind, ist es darüber hinaus möglich, dass die erste Mantelschicht 2 und/oder die erste Führungsschicht 3 im n-seitigen Bereich denselben Aufbau aufweisen.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der Erfindung möglich, Dauerstrichschwingung bei Raumtemperatur und einen Laser aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter, d.h. eine grünen oder blauen Halbleiterlaser, mit langer Lebensdauer zu erhalten. Demgemäß wird es praxisgerechter, einen Laser aus einer II/VI-Verbindung in einem optischen Aufnehmer für magnetooptisches Aufzeichnen mit hoher Dichte zu verwenden.
Während die Erfindung wie oben beschrieben bei einem Laser aus einem II/VI- Verbindungshalbleiter angewandt ist, ist sie nicht hierauf beschränkt, sondern sie kann bei einer Licht emittierenden Diode aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter angewandt werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der Erfindung möglich, da der Abschnitt der zweiten Mantelschicht 6 zur Seite der aktiven Schicht als leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder undotierter Bereich ausgebildet ist, durch Zwischengitter-Stickstoff nahe der aktiven Schicht 4 eingeführte Punktdefekte herabzudrücken und die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Lebensdauer Licht emittierender Bauteile aus II/VI-Verbindungshalbleitern mit DH- und SCH-Struktur zu verlängern.
Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, da ein Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter in seinem Abschnitt von der zweiten Mantelschicht 6 zur zweiten Führungsschicht 5 einen leicht fremdstoff-dotierten Bereich oder einen undotierten Bereich aufweist, die Lebensdauer eines Licht emittierenden SCH-Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter weiter zu verlängern.
Da das obige Licht emittierende SCH-Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit einem leicht fremdstoff-dotierten Bereich ferner einen mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Abschnitt der zweiten Führungsschicht 4 aufweist, der als undotierter Bereich ausgebildet ist, ist es möglich, durch Zwischengitter-Stickstoff nahe der aktiven Schicht 4 eingeführte Punktdefekte herabzudrücken und die Lebensdauer des Licht emittierenden SCH-Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter weiter zu verlängern.
Darüber hinaus ist es möglich, da das Licht emittierende SCH-Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter den leicht fremdstoff-dotierten Bereich von der zweiten Mantelschicht 6 zur zweiten Führungsschicht 5 aufweist, wo die Fremstoff-Dotierungskonzentration im Abschnitt derselben zur Seite der aktiven Schicht kleiner als für den anderen Abschnitt derselben ausgewählt ist, den Einfluss von aus dem Zwischengitter-Fremdstoff herrührenden Punktdefekten weiter herabzudrücken und die Lebensdauer des Licht emittierenden SCH-Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Da die Fremdstoff-Dotierungskonzentration der zweiten Mantelschicht 6 zur aktiven Schicht 4 hin schrittweise abnimmt, ist es möglich, den Einfluss von sich aus dem Zwischengitter-Fremdstoff der zweiten Mantelschicht 6 ergebenden Punktdefekten herabzudrücken und die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Da das Licht emittierende SCH-Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter die zweite Führungsschicht 5 aufweist, deren Abschnitt zur aktiven Schicht 4 hin als leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder als undotierter. Bereich ausgebildet ist, ist es in ähnlicher Weise möglich, die Lebensdauer des Licht emittierenden SCH-Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern. Dieser Aufbau ist auch bei einem Licht emittierenden SCH-Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit dicken Führungsschichten wirksam.
Da die Fremdstoff-Dotierungskonzentration des leicht fremdstoff-dotierten Bereichs so ausgewählt ist, dass die Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner wird, ist es möglich, den schädlichen Einfluss von Punktdefekten herauszudrücken und die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zuverlässig zu verlängern.
Da die Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration des leicht fremdstoff-dotierten Bereichs aus ZnMgSSe dadurch zu 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner ausgewählt werden kann, dass die Fremdstoff-Dotierungskonzentration desselben zu 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner eingestellt wird, ist es möglich, die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Da die Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration des leicht fremdstoff-dotierten Bereichs aus ZnMgSSe mit einer Bandlückenenergie von 2,9 eV oder mehr dadurch zu 1,4 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner ausgewählt werden kann, dass die Fremdstoff-Dotierungskonzentration desselben zu 3 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner eingestellt wird, ist es möglich, die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Da die Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration des leicht fremdstoff-dotierten Bereichs aus Zn(S)Se dadurch zu 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner ausgewählt werden kann, dass die Fremdstoff-Dotierungskonzentration desselben zu 8 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner eingestellt wird, ist es möglich, die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter zu verlängern.
Da die zweite Führungsschicht 5 über einen mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Abschnitt, der als undotierter Bereich ausgebildet ist, und den restlichen Abschnitt verfügt, der nicht der undotierte Bereich ist und der als fremdstoff-dotierter Bereich ausgebildet ist, ist es möglich, den schädlichen Einfluss von Punktdefekten zu beseitigen und die Menge von in die zweite Mantelschicht 6 verlaufenden Elektronen zu senken. So ist es möglich, die Lebensdauer des Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI- Verbindungshalbleiter zu verlängern. Darüber hinaus ist es möglich, einen Anstieg der Schwellenstromstärke Ith herabzudrücken.
Da die zweite Führungsschicht. 5 über einen mit der aktiven Schicht 4 in Kontakt stehenden Bereich, der als undotierter Bereich ausgebildet ist, verfügt, und da die zweite Mantelschicht 6 einen als undotierten Bereich ausgebildeten Abschnitt auf der Seite der aktiven Schicht 4 aufweist, ist es möglich, die Lebensdauer eines Licht emittierenden Bauteils aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter weiter zu verlängern und einen Anstieg der Schwellenstromstärke Ith herabzudrücken.
So wird es möglich, wenn die Erfindung bei einem Licht emittierenden Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter verwendet wird, dieses Licht emittierende Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter in einem für magnetooptisches Aufzeichnen mit hoher Dichte geeigneten optischen Aufnehmer zu verwenden.
Nachdem bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und dass vom Fachmann verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit einer aktiven Schicht (4) und zumindest einer p-seitigen Mantelschicht (6) dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die p-seitige Mantelschicht (6) eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung von Stickstoff mit allmählicher Verringerung zur aktiven Schicht (4) aufweist, wobei der der aktiven Schicht (4) am nächsten liegende Abschnitt der p-seitigen Mantelschicht (6) ein leicht fremdstoff-dotierter Bereich oder ein undotierter Bereich ist.

2. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 1, bei dem der leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierte Bereich oder der undotierte Bereich (39) in einem in Kontakt mit der aktiven Schicht stehenden Abschnitt vorhanden ist.

3. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 1, ferner mit einer p-seitigen Führungsschicht (5) zwischen der aktiven Schicht (4) und der p-seitigen Mantelschicht (6), wobei auch die p- seitige Führungsschicht (5) eine mehrstufige Dotierungskonzentrationsverteilung von Stickstoff mit allmählicher Abnahme zur aktiven Schicht (4) hin aufweist.

4. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 3, bei dem ein erster leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierter Bereich oder ein undotierter Bereich (23) in einem mit der p-seitigen Führungsschicht (5) in Kontakt stehenden Abschnitt (23) der Mantelschicht (6) vorhanden ist.

5. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 3 oder 4, bei dem ferner ein leicht mit Stickstoff fremdstoff- dotierter Bereich (22) in der p-seitigen Führungsschicht (5) in Kontakt mit dem ersten leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierten Bereich (23) der p- seitigen Führungsschicht (6) vorhanden ist.

6. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 5, bei dem ein weiterer mit der aktiven Schicht (4) in Kontakt stehender Abschnitt (21) der Führungsschicht (5) ein undotierter Bereich ist.

7. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 5, bei dem die durch Stickstoff erzielte Fremdstoff-Dotierungskonzentration des ersten leicht fremdstoff-dotierten Bereichs (23) der Mantelschicht (6) größer als die des weiteren leicht fremdstoff-dotierten Bereichs (22) der Führungsschicht (5) ist.

8. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 1, bei dem die durch Stickstoff erzielte Fremdstoff-Dotierungskonzentration der Mantelschicht (6) zur aktiven Schicht (4) hin schrittweise abnimmt.

9. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 1 oder 5, bei dem der mindestens eine leicht, mit Stickstoff fremdstoff-dotierte Bereich eine Zwischengitter-Fremdstoffkonzentration von 2 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger aufweist.

10. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 1 oder 5, bei dem dann, wenn der mindestens eine leicht fremdstoff-dotierte Bereich aus ZnMgSSe besteht, die mit Stickstoff erzielte Fremdstoff-Dotierungskonzentration desselben 7 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder kleiner ist.

11. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 10, bei dem dann, wenn der mindestens eine leicht fremdstoff-dotierte Bereich aus ZnMgSSe mit einer Bandlückenenergie von 2,9 eV oder mehr besteht, die durch Stickstoff erzielte Fremdstoff-Dotierungskonzentration des mindestens einen leicht fremdstoff-dotierten Bereichs 3 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger beträgt.

12. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 10, bei dem dann, wenn der mindestens eine leicht fremdstoff-dotierte Bereich aus Zn(S)Se besteht, die durch Stickstoff erzielte Fremdstoff-Dotierungskonzentration des mindestens einen leicht fremdstoff-dotierten Bereichs 8 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder weniger beträgt.

13. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter mit einer aktiven Schicht (4) und einer p-seitigen Führungsschicht (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der aktiven Schicht (4) in Kontakt stehender Abschnitt (44) der p-seitigen Führungsschicht (5) ein leicht mit Stickstoff fremdstoff-dotierter oder ein undotierter Bereich ist und ein anderer Bereich (43) desselben als dieser mit der aktiven Schicht (4) in Kontakt stehende Abschnitt (44) ein dotierter Bereich mit einer Stickstoff-Fremdstoffkonzentration ist, die höher als diejenige des mit der aktiven Schicht in Kontakt stehenden Abschnitts (44) ist.

14. Licht emittierendes Bauteil aus einem II/VI-Verbindungshalbleiter nach Anspruch 13, bei dem der Abschnitt (44) der p-seitigen Führungsschicht (5) zur Seite der aktiven Schicht hin ein undotierter Bereich ist.