JP2002532908A - 光半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
活性領域、および活性領域の一方の側に配置されたｐドープクラッディング領域を含む光半導体デバイス。電子反射バリアが、Γ電子およびＸ電子の両方を反射する活性領域のｐ側に提供され、電子反射バリアが、ｐドープクラッディング領域よりも大きなポテンシャルバリアをΓ電子に提供する。また、本発明の光半導体デバイスは、光導波領域と、少なくとも１つのエネルギー井戸を有する活性領域であって、該光導波領域内に配置された活性領域と、該光導波領域の両側に配置されたｎドープクラッディング領域およびｐドープクラッディング領域と、を含み、Γ電子を反射する電子反射層が該活性領域のｐ側に設けられ、該光導波領域のΓ伝導帯が、該電子反射層のＸ伝導帯と実質的に縮退する。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、光半導体デバイスに関し、特には、波長範囲６３０ｎｍ〜６８０ｎ
ｍの可視光を発する半導体レーザデバイスに関するが、これに限定されない。レ
ーザデバイスは、端面発光型（ｅｄｇｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ）、または面発光型
であり得る。
ｍの可視光を発する半導体レーザデバイスに関するが、これに限定されない。レ
ーザデバイスは、端面発光型（ｅｄｇｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ）、または面発光型
であり得る。
【０００２】 （背景技術） ６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長範囲の可視光を発する、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）
Ｐ材料系で製造されるレーザデバイスまたはレーザダイオード（ＬＤ）が、ます
ます、産業機器および民生機器の重要な構成部分になってきている。例えば、デ
ジタルビデオディスク（ＤＶＤ）システムでは、最大６０℃の温度で最大３０ｍ
Ｗの出力を出すことができる６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長のＬＤを用いること
が予想される。次世代の半導体レーザは、さらに高い（例えば、７０℃）動作温
度までかつさらに大きな最大出力を必要とする。
Ｐ材料系で製造されるレーザデバイスまたはレーザダイオード（ＬＤ）が、ます
ます、産業機器および民生機器の重要な構成部分になってきている。例えば、デ
ジタルビデオディスク（ＤＶＤ）システムでは、最大６０℃の温度で最大３０ｍ
Ｗの出力を出すことができる６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長のＬＤを用いること
が予想される。次世代の半導体レーザは、さらに高い（例えば、７０℃）動作温
度までかつさらに大きな最大出力を必要とする。
【０００３】 （Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系は、一般式（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰを有する化
合物の族を意味し、ここで、ｘおよびｙの両方が０と１の間である。この半導体
系に特有の利点の１つは、インジウムのモル分率ｙが０．４８と等しい場合に、
ＧａＡｓ基板と格子整合することである。
合物の族を意味し、ここで、ｘおよびｙの両方が０と１の間である。この半導体
系に特有の利点の１つは、インジウムのモル分率ｙが０．４８と等しい場合に、
ＧａＡｓ基板と格子整合することである。
【０００４】 現在の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザダイオードの主な制約は、特定の最大動
作温度で、長時間（または十分に低い閾値電流で）動作することができないこと
である。これは、電子がデバイスの活性領域から周囲の光導波領域へと漏れ、引
き続いてｐ型クラッディング領域へと漏れることによって生じると一般に考えら
れている。
作温度で、長時間（または十分に低い閾値電流で）動作することができないこと
である。これは、電子がデバイスの活性領域から周囲の光導波領域へと漏れ、引
き続いてｐ型クラッディング領域へと漏れることによって生じると一般に考えら
れている。
【０００５】 レーザデバイスの１つのタイプは、分離閉じ込め型ヘテロ構造レーザである。
次に、６３０〜６８０ｎｍで光を発生するように意図された分離閉じ込め型レー
ザ構造の一般的な構造を、図１および２を参照して述べる。
次に、６３０〜６８０ｎｍで光を発生するように意図された分離閉じ込め型レー
ザ構造の一般的な構造を、図１および２を参照して述べる。
【０００６】 図１の曲線（ａ）は、四元合金のアルミニウムモル分率の関数として、（Ａｌ x Ｇａ1-x）0.52Ｉｎ0.48ＰとＧａ0.52Ｉｎ0.48ＰとのΓ伝導帯エネルギーの差を
示す。図１の曲線（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、Ｘ伝導帯エネルギーおよび
Γ価電子帯エネルギーの差を示す。図１は、（Ａｌ，Ｇａ）ＩｎＰおよびＧａＩ
ｎＰのバンドギャップ差が、伝導帯オフセットと価電子帯オフセット間で７０：
３０の比率で分かれることを仮定している。
示す。図１の曲線（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、Ｘ伝導帯エネルギーおよび
Γ価電子帯エネルギーの差を示す。図１は、（Ａｌ，Ｇａ）ＩｎＰおよびＧａＩ
ｎＰのバンドギャップ差が、伝導帯オフセットと価電子帯オフセット間で７０：
３０の比率で分かれることを仮定している。
【０００７】 （Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐの伝導帯内の極小エネルギーが、アルミニウム含有率
の関数であることが分かる。約０．５５のアルミニウム濃度で、Γバンド極小（
Γ−ｂａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ）からＸバンド極小のクロスオーバーが存在する
。
の関数であることが分かる。約０．５５のアルミニウム濃度で、Γバンド極小（
Γ−ｂａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ）からＸバンド極小のクロスオーバーが存在する
。
【０００８】 本明細書中で用いられるΓバンドおよびＸバンドなる用語は、ブリュアンゾー
ン内の対称点を指し、固体物理学では標準的な用語である（例えば、Ｒ．Ａ．Ｓ
ｍｉｔｈの「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」，（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９７８）を参照）。Γ極小およびＸ極小なる用
語は、それぞれ、ΓバンドおよびＸバンドの極小エネルギーレベルを指す。
ン内の対称点を指し、固体物理学では標準的な用語である（例えば、Ｒ．Ａ．Ｓ
ｍｉｔｈの「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」，（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９７８）を参照）。Γ極小およびＸ極小なる用
語は、それぞれ、ΓバンドおよびＸバンドの極小エネルギーレベルを指す。
【０００９】 図２は、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造される分離閉じ込め型レーザ構造の
概略バンド構造である。これは、ｎドープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）Ｉｎ0.48Ｐクラッ
ディング領域１、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域２および４、（
Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域内に配置されたＧａＩｎＰ量子井戸
活性領域３、ならびにｐドープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッディン
グ領域から成る。レーザダイオードの量子井戸活性領域３内でレーザ作用を引き
起こす光学遷移は、ＧａＩｎＰ量子井戸活性領域内のΓ電子から始まる。
概略バンド構造である。これは、ｎドープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）Ｉｎ0.48Ｐクラッ
ディング領域１、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域２および４、（
Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域内に配置されたＧａＩｎＰ量子井戸
活性領域３、ならびにｐドープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッディン
グ領域から成る。レーザダイオードの量子井戸活性領域３内でレーザ作用を引き
起こす光学遷移は、ＧａＩｎＰ量子井戸活性領域内のΓ電子から始まる。
【００１０】 電子漏れ電流は、図２の右側のポテンシャルバリアを乗り越え、ｐドープクラ
ッディング領域５に入るために十分な熱エネルギーを有する一部の電子から成る
。Γ電子が、ｐドープクラッディング領域との界面で、約９０ｍｅＶに過ぎない
ポテンシャルバリアによって、光導波領域（導波路領域）内に閉じ込められるこ
とが分かる。この比較的に小さなバリアの高さにより、相当な部分の電子の漏洩
が発生する。さらに、価電子帯内の正孔が、約５０ｍｅＶのポテンシャルバリア
によってのみ閉じ込められ、この低いバリアの高さもまた、著しいキャリアーを
漏洩させる。さらにまた、ｐクラッディング領域５内のＸ伝導帯が、導波路領域
２、４内のΓ伝導帯よりも５０ｍｅＶ程度低く、これにより、電子が導波路領域
２、４からｐドープクラッディング領域内のＸ状態を通って漏洩することが可能
になる。よって、図２に示すレーザは、高い漏れ電流を有し、高温では性能が低
い。
ッディング領域５に入るために十分な熱エネルギーを有する一部の電子から成る
。Γ電子が、ｐドープクラッディング領域との界面で、約９０ｍｅＶに過ぎない
ポテンシャルバリアによって、光導波領域（導波路領域）内に閉じ込められるこ
とが分かる。この比較的に小さなバリアの高さにより、相当な部分の電子の漏洩
が発生する。さらに、価電子帯内の正孔が、約５０ｍｅＶのポテンシャルバリア
によってのみ閉じ込められ、この低いバリアの高さもまた、著しいキャリアーを
漏洩させる。さらにまた、ｐクラッディング領域５内のＸ伝導帯が、導波路領域
２、４内のΓ伝導帯よりも５０ｍｅＶ程度低く、これにより、電子が導波路領域
２、４からｐドープクラッディング領域内のＸ状態を通って漏洩することが可能
になる。よって、図２に示すレーザは、高い漏れ電流を有し、高温では性能が低
い。
【００１１】 Ｐ．Ｍ．Ｓｍｏｗｔｏｎらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ」Ｖｏｌ．６７、１２６５〜１２６７ページ（１９９５年）は、電子に関す
る重要な漏れの機構が、バリアによって分離されるか、または（ＡｌyＧａ1-y） 0.51 Ｉｎ0.49Ｐの光導波領域（ここで、ｙは０．３、０．４、および０．５とさ
まざまである）に置かれ、ｐ側にＺｎをドーピングし、ｎ側にＳｉをドーピング
した（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッディング領域でクラッディングさ
れた２つのＧａ0.41Ｉｎ0.59Ｐ量子井戸を有する分離閉じ込め型ヘテロ構造レー
ザのｐ側の導波路領域およびクラッディング領域内に、伝導帯の間接Ｘバレーを
介することができることを示す。しかしながら、この機構を介する電子の損失に
よって生じる問題を緩和する提案はなされていない。
ｒｓ」Ｖｏｌ．６７、１２６５〜１２６７ページ（１９９５年）は、電子に関す
る重要な漏れの機構が、バリアによって分離されるか、または（ＡｌyＧａ1-y） 0.51 Ｉｎ0.49Ｐの光導波領域（ここで、ｙは０．３、０．４、および０．５とさ
まざまである）に置かれ、ｐ側にＺｎをドーピングし、ｎ側にＳｉをドーピング
した（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐクラッディング領域でクラッディングさ
れた２つのＧａ0.41Ｉｎ0.59Ｐ量子井戸を有する分離閉じ込め型ヘテロ構造レー
ザのｐ側の導波路領域およびクラッディング領域内に、伝導帯の間接Ｘバレーを
介することができることを示す。しかしながら、この機構を介する電子の損失に
よって生じる問題を緩和する提案はなされていない。
【００１２】 （Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造されるレーザデバイスの温度性能を改善する
提案が数多く存在する。
提案が数多く存在する。
【００１３】 Ｔ．Ｔａｋａｇｉらの「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．６、１５１１（１９９１年）は
、クラッディング領域内に多重量子井戸バリアを導入することを提案している。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．６、１５１１（１９９１年）は
、クラッディング領域内に多重量子井戸バリアを導入することを提案している。
【００１４】 英国特許出願番号第９５２６６３１．８号において、ＳＣＨレーザダイオード
のｐドープクラッディング領域内のδドープｐ型層の挿入が、ヘテロ構造のｐ側
でバンドベンディング（ｂａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ）を増加させる効果があり、
それによって、電子の熱的漏れに対して与えられるポテンシャルバリアを増加さ
せることが提案されている。
のｐドープクラッディング領域内のδドープｐ型層の挿入が、ヘテロ構造のｐ側
でバンドベンディング（ｂａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ）を増加させる効果があり、
それによって、電子の熱的漏れに対して与えられるポテンシャルバリアを増加さ
せることが提案されている。
【００１５】 Ｇ．Ｈａｔａｋｏｓｈｉらの「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔ
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．２７、１４７６ページ（１９９１年）
は、導波路領域とｐドープクラッディング領域の間のポテンシャルバリアを増加
するために、ｐドープクラッディング領域のドーピングレベルを増加することを
提案している。英国特許出願番号第９６２６６４４．０号は、Ｘ電子のｐドープ
クラッディング領域への漏洩を防ぐために、電子反射層を組み込んだ半導体レー
ザを開示している。英国特許出願番号第９６２６６５７．２号は、Ｘ電子を捕獲
して、活性領域内のΓ閉じ込めエネルギーレベルに移動するための電子捕獲層の
使用を開示している。しかしながら、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザデバイスの
温度特性を改善するこれらの案の効果は、現在のところ不明である。
ｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．２７、１４７６ページ（１９９１年）
は、導波路領域とｐドープクラッディング領域の間のポテンシャルバリアを増加
するために、ｐドープクラッディング領域のドーピングレベルを増加することを
提案している。英国特許出願番号第９６２６６４４．０号は、Ｘ電子のｐドープ
クラッディング領域への漏洩を防ぐために、電子反射層を組み込んだ半導体レー
ザを開示している。英国特許出願番号第９６２６６５７．２号は、Ｘ電子を捕獲
して、活性領域内のΓ閉じ込めエネルギーレベルに移動するための電子捕獲層の
使用を開示している。しかしながら、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザデバイスの
温度特性を改善するこれらの案の効果は、現在のところ不明である。
【００１６】 多重量子井戸バリア（ＭＱＢ）の動作の原則は、ＭＱＢをＳＣＨレーザデバイ
スのｐ型クラッディング領域に組み込むことである。ＭＱＢは、例えば、（（Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザに関しては）（Ｉｎ，Ｇａ）Ｐおよび（Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ）Ｐの交互になった非常に薄い層から成る。ＳＣＨ構造から漏洩するために
十分な熱エネルギーを有する電子は、ＭＱＢの界面のそれぞれで、量子力学的に
反射される。層厚がλ／４の厚さに選択され、ここで、λが電子波長である場合
、エネルギーバンドは、電子が１の確率で反射されるように設計することができ
る。ほぼ１の電子の反射率を、古典力学的なバリアの高さよりも十分に上に井戸
が存在するように設計することができる。理論上、ＭＱＢは、実効バリアの高さ
を、古典力学的なバリアの高さと比較して、最大２倍にまで増加することができ
る。
スのｐ型クラッディング領域に組み込むことである。ＭＱＢは、例えば、（（Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザに関しては）（Ｉｎ，Ｇａ）Ｐおよび（Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ）Ｐの交互になった非常に薄い層から成る。ＳＣＨ構造から漏洩するために
十分な熱エネルギーを有する電子は、ＭＱＢの界面のそれぞれで、量子力学的に
反射される。層厚がλ／４の厚さに選択され、ここで、λが電子波長である場合
、エネルギーバンドは、電子が１の確率で反射されるように設計することができ
る。ほぼ１の電子の反射率を、古典力学的なバリアの高さよりも十分に上に井戸
が存在するように設計することができる。理論上、ＭＱＢは、実効バリアの高さ
を、古典力学的なバリアの高さと比較して、最大２倍にまで増加することができ
る。
【００１７】 Ｋ．Ｋｉｓｈｉｎｏらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ
」Ｖｏｌ．５８、１８２２〜１８２４ページ（１９９１年）、およびＨ．Ｈａｍ
ａｄａらの「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．２８、１８３
４〜１８３６ページ（１９９２年）は、短波長レーザの閾値電流の温度依存性が
、そのような反射体の使用により改善されることを示すための証拠を提供してい
る。しかしながら、反射体の有効性は、通常、バリアの高さの向上の直接的な計
測からではなく、ＬＤの動作特性から推測される。それゆえ、単にさらに良好な
プロセス、またはさらに良好な材質に起因して生じ得る、なんらかの利点と比較
して、ＭＱＢの使用からどのような利点が発生するかを正確に量ることは困難で
ある。さらに、ＭＱＢの有効性が、電子のコヒーレンス長が長い場合にのみ実現
されることに留意されたい。例えば、界面散乱等のこのコヒーレンスを損なうも
のはいずれも、反射率特性を著しく減少させる。
」Ｖｏｌ．５８、１８２２〜１８２４ページ（１９９１年）、およびＨ．Ｈａｍ
ａｄａらの「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．２８、１８３
４〜１８３６ページ（１９９２年）は、短波長レーザの閾値電流の温度依存性が
、そのような反射体の使用により改善されることを示すための証拠を提供してい
る。しかしながら、反射体の有効性は、通常、バリアの高さの向上の直接的な計
測からではなく、ＬＤの動作特性から推測される。それゆえ、単にさらに良好な
プロセス、またはさらに良好な材質に起因して生じ得る、なんらかの利点と比較
して、ＭＱＢの使用からどのような利点が発生するかを正確に量ることは困難で
ある。さらに、ＭＱＢの有効性が、電子のコヒーレンス長が長い場合にのみ実現
されることに留意されたい。例えば、界面散乱等のこのコヒーレンスを損なうも
のはいずれも、反射率特性を著しく減少させる。
【００１８】 ｐドープクラッディング層のドーピングレベルを増加させることにより、導波
路領域４とｐドープクラッディング領域５の間のポテンシャルバリアが増加する
。しかしながら、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐクラッディング領域または（Ａｌ，Ｉ
ｎ）Ｐクラッディング領域に組み込まれることができるｐドーピングの量には現
実的な限界がある。これは、約２×１０18ｃｍ-3の最大不純物濃度をＺｎまたは
Ｍｇのいずれかを用いて達成することができる、ＭＯＣＶＤ成長材料の場合に特
に当てはまる。この一例が、Ｄ．Ｐ．Ｂｏｕｒらの「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．３０、５９３〜６
０６ページ（１９９４年）であげられている。しかしながら、この技術を用いて
ドーパント濃度をさらに増加することにより、デバイスの活性領域へのドーパン
トの拡散を引き起こし、性能を低下させる。
路領域４とｐドープクラッディング領域５の間のポテンシャルバリアが増加する
。しかしながら、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐクラッディング領域または（Ａｌ，Ｉ
ｎ）Ｐクラッディング領域に組み込まれることができるｐドーピングの量には現
実的な限界がある。これは、約２×１０18ｃｍ-3の最大不純物濃度をＺｎまたは
Ｍｇのいずれかを用いて達成することができる、ＭＯＣＶＤ成長材料の場合に特
に当てはまる。この一例が、Ｄ．Ｐ．Ｂｏｕｒらの「ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」Ｖｏｌ．３０、５９３〜６
０６ページ（１９９４年）であげられている。しかしながら、この技術を用いて
ドーパント濃度をさらに増加することにより、デバイスの活性領域へのドーパン
トの拡散を引き起こし、性能を低下させる。
【００１９】 導波路領域４とｐドープクラッディング領域５の間のポテンシャルバリアを増
加させるために、クラッディング層５のアルミニウム含有量を増加することが可
能であり、これによって、Γ電子および価電子帯正孔閉じ込めを増加する。この
アプローチを図３に示す。これは、図２に示すものと同様のＳＣＨレーザ構造を
示すが、クラッディング領域１、５がＡｌＩｎＰから形成されている。光導波領
域４とｐドープクラッディング領域５の間のポテンシャルバリアは、ここでは２
５０ｍｅＶであり、価電子帯正孔を閉じ込めるポテンシャルバリアは、ここでは
１００ｍｅＶである。よって、図３に示すレーザ構造は、図２に示す構造と比較
して、改善されたキャリアー閉じ込めを有する。
加させるために、クラッディング層５のアルミニウム含有量を増加することが可
能であり、これによって、Γ電子および価電子帯正孔閉じ込めを増加する。この
アプローチを図３に示す。これは、図２に示すものと同様のＳＣＨレーザ構造を
示すが、クラッディング領域１、５がＡｌＩｎＰから形成されている。光導波領
域４とｐドープクラッディング領域５の間のポテンシャルバリアは、ここでは２
５０ｍｅＶであり、価電子帯正孔を閉じ込めるポテンシャルバリアは、ここでは
１００ｍｅＶである。よって、図３に示すレーザ構造は、図２に示す構造と比較
して、改善されたキャリアー閉じ込めを有する。
【００２０】 しかしながら、クラッディング層１、５のアルミニウム含有量を増加すること
により、ｐドープクラッディング領域５内のＸバンド状態を介するキャリアーの
漏洩を防げない。
により、ｐドープクラッディング領域５内のＸバンド状態を介するキャリアーの
漏洩を防げない。
【００２１】 （発明の開示） 本発明の第１の形態は、活性領域、および活性領域の一方の側に配置されたｐ
ドープクラッディング領域を含む光半導体デバイスを提供し、電子反射バリアが
、Γ電子およびＸ電子を反射する活性領域のｐ側に提供され、電子反射バリアは
、ｐドープクラッディング領域よりも大きなポテンシャルバリアをΓ電子に提供
する。
ドープクラッディング領域を含む光半導体デバイスを提供し、電子反射バリアが
、Γ電子およびＸ電子を反射する活性領域のｐ側に提供され、電子反射バリアは
、ｐドープクラッディング領域よりも大きなポテンシャルバリアをΓ電子に提供
する。
【００２２】 Ｓ．Ｊ．Ｃｈａｎｇらの「ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．５、６５１ページ（１９９８年）
は、６４２ｎｍの発光波長を有する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザダイオードを
記載している。このレーザダイオードは、Γ電子にバリアを導入する３倍の引張
り歪みバリアクラッディング層を設ける。改善された温度依存性が観察される。
しかしながら、引張り歪反射層は、Ｘ電子にはいずれのバリアも提供しない。そ
れとは逆に、Ｘ電子を捕らえるための量子井戸の導入をもたらす。よって、ｐド
ープクラッディング領域内のＸバンド状態を介する著しいキャリアー損失が、こ
の構造でもなお発生する。
ｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．５、６５１ページ（１９９８年）
は、６４２ｎｍの発光波長を有する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐレーザダイオードを
記載している。このレーザダイオードは、Γ電子にバリアを導入する３倍の引張
り歪みバリアクラッディング層を設ける。改善された温度依存性が観察される。
しかしながら、引張り歪反射層は、Ｘ電子にはいずれのバリアも提供しない。そ
れとは逆に、Ｘ電子を捕らえるための量子井戸の導入をもたらす。よって、ｐド
ープクラッディング領域内のＸバンド状態を介する著しいキャリアー損失が、こ
の構造でもなお発生する。
【００２３】 米国特許第５ ５０９ ０２４号が、トンネルバリア層を有するレーザダイオ
ードを開示している。ＡｌＡｓバリア層が、光導波領域とｐドープクラッディン
グ領域の間に導入され、Γ電子に対するバリアとして作用する。
ードを開示している。ＡｌＡｓバリア層が、光導波領域とｐドープクラッディン
グ領域の間に導入され、Γ電子に対するバリアとして作用する。
【００２４】 米国特許第５ ５０９ ０２４号は、ｐドープクラッディング領域内のＸ状態
を介するキャリアー損失の問題には対処していない。この特許は、（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域と（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッ
ディング領域の間にＡｌＡｓバリア層を置くことを提案している。この特許の時
代には、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系内のバンドオフセットまたはΓ−Ｘ直接−間
接バンドギャップ切換え（Γ−Ｘ ｄｉｒｅｃｔ−ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ
ｇａｐ ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ）のいずれも十分に確立されていなかった。Γ−
Ｘ直接−間接バンドギャップ切換えに関する近年の実験的証明に鑑みて、米国特
許第５ ５０９ ０２４で提案された構造が、Ｘ電子に対する０．３２ｅＶのト
ラッピング量子井戸を導入していることが分かる。よって、この特許で提案され
た案が、約０．５８ｅＶのポテンシャルバリアを、Γ電子に導入する一方で、ｐ
ドープクラッディング領域内のＸ状態を介するキャリアー損失の問題には対処し
ない。実際、０．３２ｅＶ量子井戸をＸ電子に導入することにより、この問題を
さらに悪化させる。
を介するキャリアー損失の問題には対処していない。この特許は、（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光導波領域と（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッ
ディング領域の間にＡｌＡｓバリア層を置くことを提案している。この特許の時
代には、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系内のバンドオフセットまたはΓ−Ｘ直接−間
接バンドギャップ切換え（Γ−Ｘ ｄｉｒｅｃｔ−ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ
ｇａｐ ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ）のいずれも十分に確立されていなかった。Γ−
Ｘ直接−間接バンドギャップ切換えに関する近年の実験的証明に鑑みて、米国特
許第５ ５０９ ０２４で提案された構造が、Ｘ電子に対する０．３２ｅＶのト
ラッピング量子井戸を導入していることが分かる。よって、この特許で提案され
た案が、約０．５８ｅＶのポテンシャルバリアを、Γ電子に導入する一方で、ｐ
ドープクラッディング領域内のＸ状態を介するキャリアー損失の問題には対処し
ない。実際、０．３２ｅＶ量子井戸をＸ電子に導入することにより、この問題を
さらに悪化させる。
【００２５】 しかしながら、上記の従来技術とは対照的に、本発明は、Γ電子およびＸ電子
の両方の漏れを防ぐバリアを提供する。電子反射バリアがΓ電子と同様にＸ電子
も反射するので、ｐドープクラッディング領域のＸ状態を介するキャリアー損失
の問題は防がれるか、または少なくとも著しく低減される。
の両方の漏れを防ぐバリアを提供する。電子反射バリアがΓ電子と同様にＸ電子
も反射するので、ｐドープクラッディング領域のＸ状態を介するキャリアー損失
の問題は防がれるか、または少なくとも著しく低減される。
【００２６】 電子反射バリアは、Γ電子を反射する第１の電子反射層、およびＸ電子を反射
する第２の電子反射層を含み得る。これは、Γ電子およびＸ電子の両方に対する
バリアを提供する簡便な方法である。
する第２の電子反射層を含み得る。これは、Γ電子およびＸ電子の両方に対する
バリアを提供する簡便な方法である。
【００２７】 電子反射層のうちの少なくとも１つは、歪み層であり得る。いくつかの場合に
おいて、歪み半導体層は、バルク半導体材料の禁制帯よりも大きな禁制帯を有し
、そのような歪み層を電子反射層として用いることにより、電子および正孔の漏
れに対するポテンシャルバリアを増加させる。
おいて、歪み半導体層は、バルク半導体材料の禁制帯よりも大きな禁制帯を有し
、そのような歪み層を電子反射層として用いることにより、電子および正孔の漏
れに対するポテンシャルバリアを増加させる。
【００２８】 電子反射層の一方が圧縮歪みの状態にあり得、電子反射層の一方が引張り歪み
の状態にあり得る。よって、この２つの電子反射層は、歪み補償型バリアを形成
する。歪み補償型バリアは、層に欠陥を生じることなく、個々の層の臨界厚の合
計よりも厚くできることが報告されている。これは、歪み補償型電子反射バリア
を、欠陥を生じることなく、さらに厚くすることができ、かつ厚めのバリアがさ
らに多くの電子を活性領域に反射して戻すことによって、電子の閉じ込めを改善
することを意味する。
の状態にあり得る。よって、この２つの電子反射層は、歪み補償型バリアを形成
する。歪み補償型バリアは、層に欠陥を生じることなく、個々の層の臨界厚の合
計よりも厚くできることが報告されている。これは、歪み補償型電子反射バリア
を、欠陥を生じることなく、さらに厚くすることができ、かつ厚めのバリアがさ
らに多くの電子を活性領域に反射して戻すことによって、電子の閉じ込めを改善
することを意味する。
【００２９】 このデバイスは発光ダイオードであり得るか、またはレーザデバイスであり得
る。レーザデバイスは、光導波領域および、光導波領域内に配置された活性領域
を含む、分離閉じ込め型ヘテロ構造レーザデバイスであり得る。Γ電子を反射す
る層は、光導波領域とＸ電子を反射する層の間に配置され得る。光導波領域のΓ
伝導帯は、Γ電子を反射する層のＸ伝導帯と実質的に縮退し得る。これにより、
Γ電子を反射する層が、Ｘ電子に対する量子井戸を生成しないことを確実にする
。
る。レーザデバイスは、光導波領域および、光導波領域内に配置された活性領域
を含む、分離閉じ込め型ヘテロ構造レーザデバイスであり得る。Γ電子を反射す
る層は、光導波領域とＸ電子を反射する層の間に配置され得る。光導波領域のΓ
伝導帯は、Γ電子を反射する層のＸ伝導帯と実質的に縮退し得る。これにより、
Γ電子を反射する層が、Ｘ電子に対する量子井戸を生成しないことを確実にする
。
【００３０】 あるいは、Γ電子を反射する層は、Ｘ電子を反射する層とｐドープクラッディ
ング領域の間に配置され得る。この構成においては、Γ電子を反射する層に達す
るＸ電子がほとんどないために、Γ電子を反射する層内のＸ電子に対する量子井
戸の形成が、重大な問題を生じない。それゆえ、この構成によって、光導波領域
の材料選択をより広くすることが可能である。
ング領域の間に配置され得る。この構成においては、Γ電子を反射する層に達す
るＸ電子がほとんどないために、Γ電子を反射する層内のＸ電子に対する量子井
戸の形成が、重大な問題を生じない。それゆえ、この構成によって、光導波領域
の材料選択をより広くすることが可能である。
【００３１】 電子反射バリアは、Γ電子を反射する複数の第１の電子反射層、およびＸ電子
を反射する複数の第２の電子反射層を含み得る。電子反射バリアは、超格子構造
であり得る。これは、電子バリアが歪み補償型であるために可能である。
を反射する複数の第２の電子反射層を含み得る。電子反射バリアは、超格子構造
であり得る。これは、電子バリアが歪み補償型であるために可能である。
【００３２】 このデバイスは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造され得、Γ電子を反射する
層またはその層のそれぞれが、ＡｌＰまたはＧａＰであり得、Ｘ電子を反射する
層またはその層のそれぞれは、ＩｎＰであり得る。これにより、（Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ）Ｐレーザ内の漏れ電流を低減する簡便な方法が提供される。
層またはその層のそれぞれが、ＡｌＰまたはＧａＰであり得、Ｘ電子を反射する
層またはその層のそれぞれは、ＩｎＰであり得る。これにより、（Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ）Ｐレーザ内の漏れ電流を低減する簡便な方法が提供される。
【００３３】 Γ電子を反射する層はＡｌＰであり得、光導波領域は、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0. 52 Ｉｎ0.48Ｐであり得る。Γ電子を反射する層が、光導波領域とＸ電子を反射す
る層の間に配置される場合に好ましいので、これにより、光導波領域のΓ伝導帯
は、Γ電子を反射する層のＸ伝導帯と実質的に縮退する。
る層の間に配置される場合に好ましいので、これにより、光導波領域のΓ伝導帯
は、Γ電子を反射する層のＸ伝導帯と実質的に縮退する。
【００３４】 電子反射層のそれぞれの厚さは、１６Å以下であり得る。この厚さは、歪み層
内のミスフィット転位の形成がエネルギー学的に有利になる臨界厚よりも薄い。
内のミスフィット転位の形成がエネルギー学的に有利になる臨界厚よりも薄い。
【００３５】 電子反射層のうちの少なくとも１つが、ｐドープされ得る。電子反射層が大量
にｐドープされる場合、バンドベンディングが発生し、これによって、ｐクラッ
ディング領域への電子伝達に対するポテンシャルバリアの高さが増加する。ｐド
ーピングはまた、光導波領域への正孔伝達に対するバリアの高さを低減する。
にｐドープされる場合、バンドベンディングが発生し、これによって、ｐクラッ
ディング領域への電子伝達に対するポテンシャルバリアの高さが増加する。ｐド
ーピングはまた、光導波領域への正孔伝達に対するバリアの高さを低減する。
【００３６】 第１の電子反射層、または第１の電子反射層のうちの少なくとも１つ（１より
も多い場合）が、インジウムを含有し得る。インジウムをＡｌＰまたはＧａＰ歪
み層に導入することにより、層内の歪みを低減し、それによって、層の臨界厚を
増加する。それゆえ、Γ電子を反射する層をさらに厚くすることができ、これに
よって、電子が層をトンネリングする可能性を低減する。
も多い場合）が、インジウムを含有し得る。インジウムをＡｌＰまたはＧａＰ歪
み層に導入することにより、層内の歪みを低減し、それによって、層の臨界厚を
増加する。それゆえ、Γ電子を反射する層をさらに厚くすることができ、これに
よって、電子が層をトンネリングする可能性を低減する。
【００３７】 電子反射バリアは、光導波領域とｐドープクラッディング領域の間に配置され
得る。
得る。
【００３８】 本発明の第２の形態は、光導波領域、その光導波領域内に配置された少なくと
も１つのエネルギー井戸を有する活性領域、および光導波領域の両側に配置され
たｎドープクラッディング領域およびｐドープクラッディング領域を含む光半導
体デバイスを提供し、Γ電子を反射する電子反射層が、活性領域のｐ側に配置さ
れ、光導波領域のΓ伝導帯が、電子反射層のＸ伝導帯と実質的に縮退する。
も１つのエネルギー井戸を有する活性領域、および光導波領域の両側に配置され
たｎドープクラッディング領域およびｐドープクラッディング領域を含む光半導
体デバイスを提供し、Γ電子を反射する電子反射層が、活性領域のｐ側に配置さ
れ、光導波領域のΓ伝導帯が、電子反射層のＸ伝導帯と実質的に縮退する。
【００３９】 本発明のこの局面は、Ｓ．Ｊ．Ｃｈａｎｇら、および米国特許第５ ５０９
０２４号に記載のレーザを参照して上記で概説した問題に対処する。この局面に
おいて、電子反射層のＸ伝導帯が、光導波領域のΓ伝導帯と実質的に縮退するよ
うに選択される。これによって、Γ電子を反射する層内のＸ電子に対する量子井
戸の形成を防ぐ。例えば、これは、光導波路領域の組成を適切に選択することに
より行うことができる。
０２４号に記載のレーザを参照して上記で概説した問題に対処する。この局面に
おいて、電子反射層のＸ伝導帯が、光導波領域のΓ伝導帯と実質的に縮退するよ
うに選択される。これによって、Γ電子を反射する層内のＸ電子に対する量子井
戸の形成を防ぐ。例えば、これは、光導波路領域の組成を適切に選択することに
より行うことができる。
【００４０】 ＷＯ ９７／４０５６０は、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ発光ダイオードを開示し
ている。ＡｌＰバリア層が、ＬＥＤの活性領域とｐ型クラッディング領域の間に
配置される。しかしながら、このバリア層がΓ電子の閉じ込めを増加する一方で
、量子井戸がＸ伝導帯内で生成される。この量子井戸の深さは、先に説明したと
おり、約０．４ｅＶであり、この量子井戸の導入により、ＬＥＤのｐドープクラ
ッディング領域内のＸ状態を介する電子の損失の問題がさらに悪化する。
ている。ＡｌＰバリア層が、ＬＥＤの活性領域とｐ型クラッディング領域の間に
配置される。しかしながら、このバリア層がΓ電子の閉じ込めを増加する一方で
、量子井戸がＸ伝導帯内で生成される。この量子井戸の深さは、先に説明したと
おり、約０．４ｅＶであり、この量子井戸の導入により、ＬＥＤのｐドープクラ
ッディング領域内のＸ状態を介する電子の損失の問題がさらに悪化する。
【００４１】 光導波領域は、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成され得、電子反射
層はＡｌＰから形成され得る。これは、本発明の第２の局面を（Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ）Ｐ系内で実施する簡便な方法である。
層はＡｌＰから形成され得る。これは、本発明の第２の局面を（Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ）Ｐ系内で実施する簡便な方法である。
【００４２】 電子反射層は、ｐドープされ得る。
【００４３】 電子反射層は、光導波領域とｐドープクラッディング領域の間に配置され得る
。
。
【００４４】 このデバイスは、分離閉じ込め型ヘテロ構造レーザデバイスであり得る。
【００４５】 （発明を実施するための最良の形態） 次に、添付の図面を参照する例示的な実施例を介して、本発明の好適な実施形
態を詳述する。
態を詳述する。
【００４６】 図４は、本発明の第１の実施形態のバンド構造の部分的な概略図である。これ
は、ＳＣＨレーザデバイスの光導波領域１０（または導波路領域）、およびｐド
ープクラッディング領域１１のバンド構造を示す。光導波領域１０は、ｐ型クラ
ッディング領域１１とｎ型クラッディング領域（図４には示さず）の間に配置さ
れる。レーザ発振を提供する少なくとも１つのエネルギー井戸を有する活性領域
（図示せず）が、光導波領域１０内に配置される。
は、ＳＣＨレーザデバイスの光導波領域１０（または導波路領域）、およびｐド
ープクラッディング領域１１のバンド構造を示す。光導波領域１０は、ｐ型クラ
ッディング領域１１とｎ型クラッディング領域（図４には示さず）の間に配置さ
れる。レーザ発振を提供する少なくとも１つのエネルギー井戸を有する活性領域
（図示せず）が、光導波領域１０内に配置される。
【００４７】 図４の実施形態は、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造される。光導波領域１０
は、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される。クラッディング領域は
、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成され、ここで、０．５＜ｘ≦１．０
である。図４の実施形態において、クラッディング層１１がＡｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐ
から形成されるように、ｘが１であるように選択され、図４に示すバンドエネル
ギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラッディング領域に関する。ＡｌＰで形成
される電子反射層１２が、光導波領域１０とｐドープクラッディング領域１１の
間に配置される。
は、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される。クラッディング領域は
、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成され、ここで、０．５＜ｘ≦１．０
である。図４の実施形態において、クラッディング層１１がＡｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐ
から形成されるように、ｘが１であるように選択され、図４に示すバンドエネル
ギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラッディング領域に関する。ＡｌＰで形成
される電子反射層１２が、光導波領域１０とｐドープクラッディング領域１１の
間に配置される。
【００４８】 ＡｌＰの格子定数が５．４６７Åである一方で、光導波領域１０の格子定数は
５．６５３Åとなる。（上記のとおり、０．４８のインジウムモル分率を有する
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐは、ＧａＡｓと格子整合するので、光導波領域の格子定
数は、ＧａＡｓの格子定数と等しくなる。）クラッディング領域が０．４８のイ
ンジウムモル分率を有するので、クラッディング領域１１の格子定数も５．６５
３Åになる。よって、電子反射層１２と光導波領域１０の間の格子不整合は、約
３．４％である。
５．６５３Åとなる。（上記のとおり、０．４８のインジウムモル分率を有する
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐは、ＧａＡｓと格子整合するので、光導波領域の格子定
数は、ＧａＡｓの格子定数と等しくなる。）クラッディング領域が０．４８のイ
ンジウムモル分率を有するので、クラッディング領域１１の格子定数も５．６５
３Åになる。よって、電子反射層１２と光導波領域１０の間の格子不整合は、約
３．４％である。
【００４９】 一般に、転位は、３．４％の格子不整合を有する２つの半導体材料の界面で発
生する。これは、転位および欠陥がレーザデバイスの特性をさらに悪化させるた
めに、本件では望ましくない。
生する。これは、転位および欠陥がレーザデバイスの特性をさらに悪化させるた
めに、本件では望ましくない。
【００５０】 下側の層と成長エピタキシ層の間の格子不整合が十分に小さい場合、堆積され
る第１の原子層は、コヒーレント界面が形成されるように、下側の層の格子定数
と整合するように歪むことは周知である。しかしながら、成長エピタキシ層の厚
さが増加する際に、臨界厚が、導入されるミスフィット転位に対してエネルギー
学的に好ましい点に達するまで、均一な歪みエネルギーが増加する。この臨界厚
の存在は、Ｊ．Ｈ．Ｖａｎ ｄｅｒ Ｍｅｒｗｅの「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｌｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」Ｖｏｌ．３４、１２３ページ（１９６２年）で
最初に開示された。転位の発生を防ぐためには、電子反射層１２の厚さが、臨界
厚よりも薄いことが好ましい。この場合、電子反射層は歪み状態である。本実施
形態においては、ＡｌＰが導波路領域１０よりも低い格子定数を有するため、引
張り歪みの状態となる。
る第１の原子層は、コヒーレント界面が形成されるように、下側の層の格子定数
と整合するように歪むことは周知である。しかしながら、成長エピタキシ層の厚
さが増加する際に、臨界厚が、導入されるミスフィット転位に対してエネルギー
学的に好ましい点に達するまで、均一な歪みエネルギーが増加する。この臨界厚
の存在は、Ｊ．Ｈ．Ｖａｎ ｄｅｒ Ｍｅｒｗｅの「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｌｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」Ｖｏｌ．３４、１２３ページ（１９６２年）で
最初に開示された。転位の発生を防ぐためには、電子反射層１２の厚さが、臨界
厚よりも薄いことが好ましい。この場合、電子反射層は歪み状態である。本実施
形態においては、ＡｌＰが導波路領域１０よりも低い格子定数を有するため、引
張り歪みの状態となる。
【００５１】 ３．４％の格子不整合に対して、ミスフィット転位が発生する臨界厚は、１６
Åと推定される（Ｒ．Ｐｅｏｐｌｅらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．３、３２２〜３２４ページ（１９８５年）
を参照）。図４の実施形態においては、それゆえ、電子反射層１２の厚さは、好
ましくは１６Å以下である。
Åと推定される（Ｒ．Ｐｅｏｐｌｅらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．３、３２２〜３２４ページ（１９８５年）
を参照）。図４の実施形態においては、それゆえ、電子反射層１２の厚さは、好
ましくは１６Å以下である。
【００５２】 バルクＡｌＰにおいて、Γ−Γバンドギャップが３．６ｅＶであり、Γ−Ｘバ
ンドギャップが２．５ｅＶである。しかしながら、図４の実施形態において、Ａ
ｌＰ層１２は、引張り歪みの状態にあり、これによって、３．６ｅＶのバルク値
からバンドギャップを低減する。バンドギャップは、軽い正孔に対しては３．２
９５ｅＶに、重い正孔価電子帯に対しては３．５ｅＶに低減される。歪み層のバ
ンドギャップの低減は、例えば、Ｃｈｉｎ−Ｙｕ Ｙｅｈらの「Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ」Ｖｏｌ．５０、Ｎｏ．４、２７１５〜２７１８ページ（
１９９４年）に記載されている。７０：３０のバンドオフセットを仮定すると、
ＡｌＰ電子反射層は、それゆえ、ｐドープクラッディング領域１１へのΓ電子の
伝達に対して、０．８０１ｅＶのバリアを導入する（この計算には軽い正孔のバ
ンドギャップを用いる）。光導波領域１０内のＸバンドは、Γバンドより０．１
５ｅＶ高いので、光導波領域内のほとんどの電子がΓバンド内にある。このΓ電
子は、電子反射層１２によって、活性領域に反射されて戻る。矩形のバリアを通
る電子移動の単純な計算は、Γ電子の約６％のみが、１６Åの厚さを有する０．
８０１ｅＶのポテンシャルバリアを通って移動されることを示す（この計算は、
Γ電子の実効質量がｍ0＝０．１５であると仮定している）。実際には、図４の
電子反射層を通る電子移動は、おそらく、電子反射層と隣接する厚いｐドープク
ラッディング領域１１の存在により、６％よりも小さい。ｐドープクラッディン
グ領域１１は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成され、ここで、０．５
＜ｘ≦１．０であり、最大２．７ｅＶまでのΓ−Γバンドギャップを有する。Ａ
ｌＰ層を通る移動は、クラッディング領域のΓバンドと縮退するエネルギーで約
１３％に増加される。
ンドギャップが２．５ｅＶである。しかしながら、図４の実施形態において、Ａ
ｌＰ層１２は、引張り歪みの状態にあり、これによって、３．６ｅＶのバルク値
からバンドギャップを低減する。バンドギャップは、軽い正孔に対しては３．２
９５ｅＶに、重い正孔価電子帯に対しては３．５ｅＶに低減される。歪み層のバ
ンドギャップの低減は、例えば、Ｃｈｉｎ−Ｙｕ Ｙｅｈらの「Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ」Ｖｏｌ．５０、Ｎｏ．４、２７１５〜２７１８ページ（
１９９４年）に記載されている。７０：３０のバンドオフセットを仮定すると、
ＡｌＰ電子反射層は、それゆえ、ｐドープクラッディング領域１１へのΓ電子の
伝達に対して、０．８０１ｅＶのバリアを導入する（この計算には軽い正孔のバ
ンドギャップを用いる）。光導波領域１０内のＸバンドは、Γバンドより０．１
５ｅＶ高いので、光導波領域内のほとんどの電子がΓバンド内にある。このΓ電
子は、電子反射層１２によって、活性領域に反射されて戻る。矩形のバリアを通
る電子移動の単純な計算は、Γ電子の約６％のみが、１６Åの厚さを有する０．
８０１ｅＶのポテンシャルバリアを通って移動されることを示す（この計算は、
Γ電子の実効質量がｍ0＝０．１５であると仮定している）。実際には、図４の
電子反射層を通る電子移動は、おそらく、電子反射層と隣接する厚いｐドープク
ラッディング領域１１の存在により、６％よりも小さい。ｐドープクラッディン
グ領域１１は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成され、ここで、０．５
＜ｘ≦１．０であり、最大２．７ｅＶまでのΓ−Γバンドギャップを有する。Ａ
ｌＰ層を通る移動は、クラッディング領域のΓバンドと縮退するエネルギーで約
１３％に増加される。
【００５３】 軽い正孔は、層が引張り歪みの状態にあるので、ＡｌＰ層１２内の重い正孔価
電子帯と比較して、エネルギーが低減される。伝導帯−軽い正孔のバンドギャッ
プは、３．２９４ｅＶであり、これによって、軽い正孔に対する０．１７８ｅＶ
のポテンシャルバリアが得られる。正孔が、このバリアを通って光導波領域１０
へとトンネリングする確率は約２６％である。
電子帯と比較して、エネルギーが低減される。伝導帯−軽い正孔のバンドギャッ
プは、３．２９４ｅＶであり、これによって、軽い正孔に対する０．１７８ｅＶ
のポテンシャルバリアが得られる。正孔が、このバリアを通って光導波領域１０
へとトンネリングする確率は約２６％である。
【００５４】 ＡｌＰ層１２内の伝導帯−重い正孔のバンドギャップは、３．４９７ｅＶであ
り、重い正孔に対して０．２３９ｅＶのバリアが生成される（重い正孔バリアは
図４には示していない）。
り、重い正孔に対して０．２３９ｅＶのバリアが生成される（重い正孔バリアは
図４には示していない）。
【００５５】 （ＡｌＰ内のΓ−Γバンドギャップの値は、Ｃｈｉｎ−Ｙｕ Ｙｅｈらによっ
て示唆されたように、上記で得られた値よりも大きく（４．４ｅＶ）なり得、圧
縮歪み層のバンドオフセットは、Ｍ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎらの「Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．６４（７）、８９２ページ（１９
９４年）によって示唆されるように、７０：３０ではなく、８５：１５であり得
ることに留意されたい。これらの効果は共に、図４に設定されたポテンシャルバ
リアを増加する傾向にある。） 図４に示す実施形態において、光導波路領域内のアルミニウム濃度は、光導波
領域１０のΓバンドがＡｌＰ層１２のＸバンドと縮退するように選択されている
。これによって、ＡｌＰ層でのＸ電子に対する量子井戸の形成を防ぎ、それによ
って、Ｃｈａｎｇら、および米国特許第５ ５０９ ０２４号によって提案され
たデバイスと関連する上記問題を克服する。
て示唆されたように、上記で得られた値よりも大きく（４．４ｅＶ）なり得、圧
縮歪み層のバンドオフセットは、Ｍ．Ｄ．Ｄａｗｓｏｎらの「Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．６４（７）、８９２ページ（１９
９４年）によって示唆されるように、７０：３０ではなく、８５：１５であり得
ることに留意されたい。これらの効果は共に、図４に設定されたポテンシャルバ
リアを増加する傾向にある。） 図４に示す実施形態において、光導波路領域内のアルミニウム濃度は、光導波
領域１０のΓバンドがＡｌＰ層１２のＸバンドと縮退するように選択されている
。これによって、ＡｌＰ層でのＸ電子に対する量子井戸の形成を防ぎ、それによ
って、Ｃｈａｎｇら、および米国特許第５ ５０９ ０２４号によって提案され
たデバイスと関連する上記問題を克服する。
【００５６】 さらに、ＡｌＩｎＰクラッディング領域に関して、図４のｐドープクラッディ
ング領域１１のＸバンドは、ＡｌＰ層１２のＸバンドよりも０．０６ｅＶ高い（
クラッディング領域がさらに低いアルミニウムモル分率を有する場合、Ｘバンド
ポテンシャルはさらに低くなる）。よって、ｐドープクラッディング領域に伝達
するためには、光導波領域１０のわずかのＸ電子は、０．０６ｅＶのポテンシャ
ルバリアに直面し、これによって、導波路領域内にＸ電子を閉じ込める傾向にあ
る。よって、図４に示す構造が、Γ電子およびＸ電子の両方に対するバリアを提
供することが分かる。ＡｌＰ層１２は、ｐ型クラッディング層１１よりも大きな
ポテンシャルバリアをΓ電子に提供する。
ング領域１１のＸバンドは、ＡｌＰ層１２のＸバンドよりも０．０６ｅＶ高い（
クラッディング領域がさらに低いアルミニウムモル分率を有する場合、Ｘバンド
ポテンシャルはさらに低くなる）。よって、ｐドープクラッディング領域に伝達
するためには、光導波領域１０のわずかのＸ電子は、０．０６ｅＶのポテンシャ
ルバリアに直面し、これによって、導波路領域内にＸ電子を閉じ込める傾向にあ
る。よって、図４に示す構造が、Γ電子およびＸ電子の両方に対するバリアを提
供することが分かる。ＡｌＰ層１２は、ｐ型クラッディング層１１よりも大きな
ポテンシャルバリアをΓ電子に提供する。
【００５７】 対照的に、図３に示す従来構造において、ｐドープクラッディング領域のＸ伝
導帯は、光導波領域のＸバンドよりも低い。それゆえ、従来構造において、Ｘ電
子が光導波領域からクラッディング領域へと通過することを防ぐポテンシャルバ
リアは存在しない。
導帯は、光導波領域のＸバンドよりも低い。それゆえ、従来構造において、Ｘ電
子が光導波領域からクラッディング領域へと通過することを防ぐポテンシャルバ
リアは存在しない。
【００５８】 本発明のさらなる実施形態を図５に示す。この図もまた、ＧａＡｓと格子整合
する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造されるＳＣＨレーザデバイスのバンドギャ
ップ構造を示す。ｐ型クラッディング領域１１は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0. 48 Ｐから形成され、ここで、０．５＜ｘ≦１．０であり、好ましくは、０．７＜
ｘ≦１．０である。図５に示す実施形態において、ｘは１．０となるように選択
され、図５および９に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッディ
ング層に関連する。レーザデバイスの活性領域１６およびｎ型クラッディング領
域１７を図５に概略的に示す。活性領域１６およびｎ型クラッディング領域１７
の正確な性質および組成は本発明には関係なく、さらには説明しない。
する（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造されるＳＣＨレーザデバイスのバンドギャ
ップ構造を示す。ｐ型クラッディング領域１１は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0. 48 Ｐから形成され、ここで、０．５＜ｘ≦１．０であり、好ましくは、０．７＜
ｘ≦１．０である。図５に示す実施形態において、ｘは１．０となるように選択
され、図５および９に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッディ
ング層に関連する。レーザデバイスの活性領域１６およびｎ型クラッディング領
域１７を図５に概略的に示す。活性領域１６およびｎ型クラッディング領域１７
の正確な性質および組成は本発明には関係なく、さらには説明しない。
【００５９】 本実施形態において、歪み補償型バリア層１４が、導波路領域とｐドープクラ
ッディング領域の界面に位置する。この歪み補償型バリア層は、ＡｌＰ層１２お
よびＩｎＰ層１３から成る。バリア層１４は、Γ電子およびＸ電子の両方に対す
るポテンシャルバリアを提供する。
ッディング領域の界面に位置する。この歪み補償型バリア層は、ＡｌＰ層１２お
よびＩｎＰ層１３から成る。バリア層１４は、Γ電子およびＸ電子の両方に対す
るポテンシャルバリアを提供する。
【００６０】 ＡｌＰ層１２およびＩｎＰ層１３は共に、ミスフィット転位の発生を防ぐため
に、臨界厚よりも薄い厚さを有するように選択される。それゆえ、ＡｌＰ層１２
およびＩｎＰ層１３は共に、歪み状態にある。図４に関連して上述したとおり、
格子定数が、（ＧａＡｓと格子整合であり、そのために５．６５３Åの格子定数
を有する）光導波領域１０の格子定数よりも約３．４％低いので、ＡｌＰ層１２
は引張り歪みの状態にある。しかしながら、ＩｎＰ層は、格子定数が光導波領域
１０の格子定数よりも約３．８％大きいので、圧縮歪みの状態にある。
に、臨界厚よりも薄い厚さを有するように選択される。それゆえ、ＡｌＰ層１２
およびＩｎＰ層１３は共に、歪み状態にある。図４に関連して上述したとおり、
格子定数が、（ＧａＡｓと格子整合であり、そのために５．６５３Åの格子定数
を有する）光導波領域１０の格子定数よりも約３．４％低いので、ＡｌＰ層１２
は引張り歪みの状態にある。しかしながら、ＩｎＰ層は、格子定数が光導波領域
１０の格子定数よりも約３．８％大きいので、圧縮歪みの状態にある。
【００６１】 圧縮歪みの状態にある層の場合、Γバンドギャップが増加する一方で、Ｘバン
ドギャップは減少する。価電子帯縮退が***し、重い正孔バンドが、軽い正孔バ
ンドよりも低いエネルギーとなる。
ドギャップは減少する。価電子帯縮退が***し、重い正孔バンドが、軽い正孔バ
ンドよりも低いエネルギーとなる。
【００６２】 図４を参照して上述したとおり、ＡｌＰ層１２は、光導波領域１０のΓ電子に
、０．８０１ｅＶのポテンシャルバリアを提供する。
、０．８０１ｅＶのポテンシャルバリアを提供する。
【００６３】 ＩｎＰ層の厚さは、ＩｎＰ層の第１の閉じ込め状態がｐドープクラッディング
領域１１のＸバンドより上にあり、かつＡｌＰ層１２のＸバンドよりも上にある
ように選択される。よって、ＩｎＰ層は、ＡｌＰ層を通過しようとする電子に対
して、さらなる電子反射層として作用する。これは、光導波領域１０のＸ電子に
、０．２７５ｅＶのポテンシャルバリアを提供する。よって、ＩｎＰ層１３は、
光導波領域１０からクラッディング領域１１内のＸ状態を介する電子の損失を防
ぐ。
領域１１のＸバンドより上にあり、かつＡｌＰ層１２のＸバンドよりも上にある
ように選択される。よって、ＩｎＰ層は、ＡｌＰ層を通過しようとする電子に対
して、さらなる電子反射層として作用する。これは、光導波領域１０のＸ電子に
、０．２７５ｅＶのポテンシャルバリアを提供する。よって、ＩｎＰ層１３は、
光導波領域１０からクラッディング領域１１内のＸ状態を介する電子の損失を防
ぐ。
【００６４】 Ｘ電子に対する量子井戸がＡｌＰ層１２内に設けられることを防ぐために、光
導波領域１０のアルミニウム含有量は、光導波領域１０のΓバンドがＡｌＰ層の
Ｘバンドと縮退するように選択されることが好ましい。これを達成するために、
光導波領域は、好ましくは、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される
。
導波領域１０のアルミニウム含有量は、光導波領域１０のΓバンドがＡｌＰ層の
Ｘバンドと縮退するように選択されることが好ましい。これを達成するために、
光導波領域は、好ましくは、（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される
。
【００６５】 図９は、図５の構造の光導波領域およびｐ型クラッディング領域の伝導帯を示
す。
す。
【００６６】 エネルギーＥ0を有する、すなわち、光導波領域１０の伝導帯エネルギーであ
るΓ電子は、１６Åの厚さを有する０．８０１ｅＶのポテンシャルバリアに直面
する。図４を参照して上述したとおり、（実効質量がｍ0＝０．１５と仮定する
と）約６％のΓ電子のみが、そのようなバリアを通って移動される。（現実には
、厚いｐドープクラッディング領域１１が存在するため、光導波領域の伝導帯エ
ネルギーではΓ電子の損失はほとんどない。） エネルギーＥ0を有するＸ電子は、ＩｎＰ層１４によって提供される０．２７
５ｅＶのポテンシャルバリアと直面する。実効質量がｍ0＝０．４５と仮定する
と、エネルギーＥ0を有する約６％のＸ電子が、このバリアを通って移動される
。
るΓ電子は、１６Åの厚さを有する０．８０１ｅＶのポテンシャルバリアに直面
する。図４を参照して上述したとおり、（実効質量がｍ0＝０．１５と仮定する
と）約６％のΓ電子のみが、そのようなバリアを通って移動される。（現実には
、厚いｐドープクラッディング領域１１が存在するため、光導波領域の伝導帯エ
ネルギーではΓ電子の損失はほとんどない。） エネルギーＥ0を有するＸ電子は、ＩｎＰ層１４によって提供される０．２７
５ｅＶのポテンシャルバリアと直面する。実効質量がｍ0＝０．４５と仮定する
と、エネルギーＥ0を有する約６％のＸ電子が、このバリアを通って移動される
。
【００６７】 図９に示すエネルギーＥ1は、ｐ型クラッディング領域１１のΓバンドと等し
い。例えば、図２に示すような従来のＳＣＨレーザ構造において、エネルギーＥ 1 を有する光導波領域の電子は閉じ込められない。これらの電子が光導波領域１
０からｐ型クラッディング領域１１に伝送される確率は１であり、これらの電子
は失われる。しかしながら、本発明において、Ｅ1のエネルギーを有するΓ電子
は、ＡｌＰ層１２のために、０．５２６ｅＶのポテンシャルバリアに直面する。
エネルギーＥ1でΓ電子の約８７％が、ＡｌＰ層１２によって、反射されて導波
路領域１０に戻り、１３％の電子のみが、光導波領域１０からｐ型クラッディン
グ領域１１へと漏洩する。この改善された閉じ込めによって、レーザダイオード
の効率および高温動作が改善される。
い。例えば、図２に示すような従来のＳＣＨレーザ構造において、エネルギーＥ 1 を有する光導波領域の電子は閉じ込められない。これらの電子が光導波領域１
０からｐ型クラッディング領域１１に伝送される確率は１であり、これらの電子
は失われる。しかしながら、本発明において、Ｅ1のエネルギーを有するΓ電子
は、ＡｌＰ層１２のために、０．５２６ｅＶのポテンシャルバリアに直面する。
エネルギーＥ1でΓ電子の約８７％が、ＡｌＰ層１２によって、反射されて導波
路領域１０に戻り、１３％の電子のみが、光導波領域１０からｐ型クラッディン
グ領域１１へと漏洩する。この改善された閉じ込めによって、レーザダイオード
の効率および高温動作が改善される。
【００６８】 本発明のさらなる利点は、引張り歪み状態にある１つの層、および圧縮歪み状
態にある１つの層から形成されるので、バリア層１４が歪み補償型であることで
ある。バリア層１４が歪み補償型であるので、２以上のバリア層を提供すること
により、光導波領域１０の電子の閉じ込めをさらに改善することが可能である。
ＡｌＰ／ＩｎＰ超格子バリア層を提供することも可能である。図１０は、図５の
実施形態の変形例を示し、ここでは、バリア層１４が２つのＡｌＰ層１２、およ
び２つのＩｎＰ層１３から形成されており、図１１は、図５の別の改変例を示し
、ここでは、バリア層１４が４つのＡｌＰ層１２および４つのＩｎＰ層１３の超
格子である。
態にある１つの層から形成されるので、バリア層１４が歪み補償型であることで
ある。バリア層１４が歪み補償型であるので、２以上のバリア層を提供すること
により、光導波領域１０の電子の閉じ込めをさらに改善することが可能である。
ＡｌＰ／ＩｎＰ超格子バリア層を提供することも可能である。図１０は、図５の
実施形態の変形例を示し、ここでは、バリア層１４が２つのＡｌＰ層１２、およ
び２つのＩｎＰ層１３から形成されており、図１１は、図５の別の改変例を示し
、ここでは、バリア層１４が４つのＡｌＰ層１２および４つのＩｎＰ層１３の超
格子である。
【００６９】 歪み補償型バリア層１４の使用には、さらに考え得る利点が存在する。上述の
とおり、歪み層は、それを越えるとミスフィット転位が発生する、臨界厚を有す
る。しかしながら、歪み補償型バリア層が、層に欠陥をもたらすことなく、各個
別の層の臨界厚の合計よりも厚くできることが報告されている。すなわち、転位
を形成させることなく、ＡｌＰの臨界厚、およびＩｎＰの臨界厚の組み合わせよ
りも厚い、歪み補償型ＡｌＰ／ＩｎＰバリア層を成長させることが可能であり得
る。さらに厚い電子反射バリアを、欠陥をもたらすことなく成長させることがで
きる場合、より多くの電子を反射して光導波領域に戻し、それによって、電子の
閉じ込めを改善する。
とおり、歪み層は、それを越えるとミスフィット転位が発生する、臨界厚を有す
る。しかしながら、歪み補償型バリア層が、層に欠陥をもたらすことなく、各個
別の層の臨界厚の合計よりも厚くできることが報告されている。すなわち、転位
を形成させることなく、ＡｌＰの臨界厚、およびＩｎＰの臨界厚の組み合わせよ
りも厚い、歪み補償型ＡｌＰ／ＩｎＰバリア層を成長させることが可能であり得
る。さらに厚い電子反射バリアを、欠陥をもたらすことなく成長させることがで
きる場合、より多くの電子を反射して光導波領域に戻し、それによって、電子の
閉じ込めを改善する。
【００７０】 本発明のさらなる実施形態を図６に示す。これは、ＩｎＰ層１３が光導波領域
１０とＡｌＰ層１２の間に位置することを除いて、大体において、図５の実施形
態と同様である。図４および５の実施形態と同様に、原則として、ｐ型クラッデ
ィング層が、０．５＜ｘ≦１．０である（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐであり
得るが、図６に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラッディ
ング層に関する。活性領域およびｎ型クラッディング領域は、図６には示さない
。
１０とＡｌＰ層１２の間に位置することを除いて、大体において、図５の実施形
態と同様である。図４および５の実施形態と同様に、原則として、ｐ型クラッデ
ィング層が、０．５＜ｘ≦１．０である（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐであり
得るが、図６に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラッディ
ング層に関する。活性領域およびｎ型クラッディング領域は、図６には示さない
。
【００７１】 本実施形態において、ＩｎＰ層１３は、第１の閉じ込め準位がΓバンド内に形
成されるポテンシャル井戸の上に位置するように、十分に薄くされる。
成されるポテンシャル井戸の上に位置するように、十分に薄くされる。
【００７２】 本実施形態において、光導波路領域１０のＸ電子は、ＩｎＰ層によって提供さ
れる０．２７５ｅＶのポテンシャルバリアと直面する。図９に関連して上述した
とおり、約６％のＸ電子のみが、そのようなバリアを通って移動される。結果と
して、ＡｌＰ層１２のＸ電子に対する量子井戸の形成されるだろうことはさほど
重要ではない。よって、Γバンドが、ＡｌＰ層１２のＸバンドと縮退するように
、光導波領域１０の組成を選択する必要はない。これによって、ＬＤの構造設計
の自由度がより高まる。特に、光導波路領域１０のアルミニウム含有率を、最大
約０．５のＸ値にまで増加することができる。
れる０．２７５ｅＶのポテンシャルバリアと直面する。図９に関連して上述した
とおり、約６％のＸ電子のみが、そのようなバリアを通って移動される。結果と
して、ＡｌＰ層１２のＸ電子に対する量子井戸の形成されるだろうことはさほど
重要ではない。よって、Γバンドが、ＡｌＰ層１２のＸバンドと縮退するように
、光導波領域１０の組成を選択する必要はない。これによって、ＬＤの構造設計
の自由度がより高まる。特に、光導波路領域１０のアルミニウム含有率を、最大
約０．５のＸ値にまで増加することができる。
【００７３】 図６に示す実施形態において、光導波路領域１０は、（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.52 Ｉｎ0.48Ｐから形成される。結果として、Γ電子に対するポテンシャルバリアは
０．７５ｅＶである。
０．７５ｅＶである。
【００７４】 図６の実施形態のさらなる利点は、正孔を捕らえる可能性があるバリア層１４
のｐドープクラッディング領域側に量子井戸が存在しないことである。ＡｌＰ層
１２よって提供されるポテンシャルバリア上に注入される正孔は、ＩｎＰ層１３
によって形成される量子井戸を「通り越え」、光導波領域１０に入る可能性があ
る。
のｐドープクラッディング領域側に量子井戸が存在しないことである。ＡｌＰ層
１２よって提供されるポテンシャルバリア上に注入される正孔は、ＩｎＰ層１３
によって形成される量子井戸を「通り越え」、光導波領域１０に入る可能性があ
る。
【００７５】 本発明のさらなる実施形態を図７に示す。これは、図５のＡｌＰ層１２がＧａ
Ｐ層１５と置き換えられていることを除いて、大体において、図５の実施形態と
同様である。本実施形態のバリア層１４は、ＧａＰ層１５およびＩｎＰ層１３か
ら形成される。図７に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラ
ッディング領域１１に関する。しかしながら、原則として、ｐ型クラッディング
領域は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層から形成することができ、ここで、
０．５＜ｘ≦１．０である。活性領域およびｎ型クラッディング領域は、図７に
は示していない。
Ｐ層１５と置き換えられていることを除いて、大体において、図５の実施形態と
同様である。本実施形態のバリア層１４は、ＧａＰ層１５およびＩｎＰ層１３か
ら形成される。図７に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐのｐ型クラ
ッディング領域１１に関する。しかしながら、原則として、ｐ型クラッディング
領域は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層から形成することができ、ここで、
０．５＜ｘ≦１．０である。活性領域およびｎ型クラッディング領域は、図７に
は示していない。
【００７６】 バルクＧａＰは、２．９ｅＶのΓ−Γバンドギャップ、および２．３ｅＶのΓ
−Ｘバンドギャップを有する。ＧａＰは、５．４５１ｅＶの格子定数を有し、Ｇ
ａＡｓと比較して、約３．７％の格子不整合を与える。よって、図８のＧａＰ層
１５は、引張り歪みの状態となる。この引張り歪みは、ＧａＰ層１５のΓ−Γバ
ンドギャップをバルクＧａＰの値よりも低く低減するが、Γ−Ｘバンドギャップ
は増加させる。
−Ｘバンドギャップを有する。ＧａＰは、５．４５１ｅＶの格子定数を有し、Ｇ
ａＡｓと比較して、約３．７％の格子不整合を与える。よって、図８のＧａＰ層
１５は、引張り歪みの状態となる。この引張り歪みは、ＧａＰ層１５のΓ−Γバ
ンドギャップをバルクＧａＰの値よりも低く低減するが、Γ−Ｘバンドギャップ
は増加させる。
【００７７】 前述の実施形態と同様に、ＧａＰ層１５の厚さは、ミスフィット転位が発生す
る臨界厚よりも薄くなければならない。この臨界厚も、約１６Åである。
る臨界厚よりも薄くなければならない。この臨界厚も、約１６Åである。
【００７８】 ＡｌＰの代わりにＧａＰを使用することの利点は、価電子帯内の正孔がさらに
低いポテンシャルバリアと直面することである。図７は、図５および６の０．１
７８ｅＶと比較して、正孔に対するポテンシャルバリアが０．１２４ｅＶである
ことを示す。１６Åの厚さを有する０．１２４ｅＶのバリアに対する正孔移動の
確率は、約３３％である。
低いポテンシャルバリアと直面することである。図７は、図５および６の０．１
７８ｅＶと比較して、正孔に対するポテンシャルバリアが０．１２４ｅＶである
ことを示す。１６Åの厚さを有する０．１２４ｅＶのバリアに対する正孔移動の
確率は、約３３％である。
【００７９】 図７の構造の１つの考え得る欠点は、光導波領域１０のΓ電子に対するポテン
シャルバリアが、図５よりも低いことである。図７に示すとおり、ＧａＰ層が用
いられる場合、ＡｌＰ層に対する０．８０１ｅＶと比較して、Γ電子に対するポ
テンシャルバリアは０．４６５ｅＶである。実効質量がｍ0＝０．１５と仮定す
ると、１６Åの厚さを有する０．４６５ｅＶのポテンシャルバリアは、約１１％
の移動確率をもたらす。しかしながら、上述のとおり、Γ電子がｐドープクラッ
ディング領域へ移動される確率は、バリア層１４に隣接する最大２．７ｅＶのΓ
−Γバンドギャップを備えた厚い（ＡｌＧａ）ＩｎＰ層が存在するため、おそら
くこの計算値よりも著しく低いであろう。
シャルバリアが、図５よりも低いことである。図７に示すとおり、ＧａＰ層が用
いられる場合、ＡｌＰ層に対する０．８０１ｅＶと比較して、Γ電子に対するポ
テンシャルバリアは０．４６５ｅＶである。実効質量がｍ0＝０．１５と仮定す
ると、１６Åの厚さを有する０．４６５ｅＶのポテンシャルバリアは、約１１％
の移動確率をもたらす。しかしながら、上述のとおり、Γ電子がｐドープクラッ
ディング領域へ移動される確率は、バリア層１４に隣接する最大２．７ｅＶのΓ
−Γバンドギャップを備えた厚い（ＡｌＧａ）ＩｎＰ層が存在するため、おそら
くこの計算値よりも著しく低いであろう。
【００８０】 エネルギーがクラッディング領域１１のΓバンドと縮退する導波路領域１０の
電子が、バリア層１４を通過してクラッディング領域１１に行く確率は、約１８
％である。
電子が、バリア層１４を通過してクラッディング領域１１に行く確率は、約１８
％である。
【００８１】 本実施形態において、Ｘ電子を捕らえる量子井戸の形成を防ぐために、Γバン
ドがＧａＰ層のＸバンドと縮退するように、光導波領域１０のアルミニウム組成
を選択することが好ましい。図７の実施形態において、これは、光導波領域１０
のアルミニウムモル分率ｘが、ｘ＝０．４となるように選択することによって行
われる。
ドがＧａＰ層のＸバンドと縮退するように、光導波領域１０のアルミニウム組成
を選択することが好ましい。図７の実施形態において、これは、光導波領域１０
のアルミニウムモル分率ｘが、ｘ＝０．４となるように選択することによって行
われる。
【００８２】 本発明のさらなる実施形態を図８に示す。これは、図７のものと同様であるが
、ＩｎＰ層１３が、ＧａＰ層１５と光導波領域１０の間に置かれる。よって、本
実施形態は、図６の実施形態と対応するが、図６のＡｌＰ層１２がＧａＰ層１５
と置き換えられている。図７に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐの
ｐ型クラッディング領域１１に関する。しかしながら、原則として、このｐ型ク
ラッディング領域は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層で形成することができ
、ここで、０．５＜ｘ≦１．０である。活性領域およびｎ型クラッディング領域
は、図８には示さない。
、ＩｎＰ層１３が、ＧａＰ層１５と光導波領域１０の間に置かれる。よって、本
実施形態は、図６の実施形態と対応するが、図６のＡｌＰ層１２がＧａＰ層１５
と置き換えられている。図７に示すバンドエネルギーは、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐの
ｐ型クラッディング領域１１に関する。しかしながら、原則として、このｐ型ク
ラッディング領域は、（ＡｌxＧａ1-x）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層で形成することができ
、ここで、０．５＜ｘ≦１．０である。活性領域およびｎ型クラッディング領域
は、図８には示さない。
【００８３】 図６を参照して上述した理由のとおり、光導波領域１０のΓバンドがＧａＰ層
１５のＸバンドと縮退する必要はない。これは、光導波領域のアルミニウム含有
率が、図７の実施形態の光導波領域１０のアルミニウム濃度よりもさらに自由に
選択することができることを意味する。図８の実施形態において、光導波領域は
、（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される。この組成を有する光導波
領域１０に関して、大半の電子がΓバンド内に位置し、ｐドープクラッディング
領域１１への移動に対する０．４６５ｅＶのポテンシャルバリアに直面する。光
導波領域１０のＸ電子は、ＩｎＰ層が存在するため、０．２９ｅＶのポテンシャ
ルバリアと直面する。正孔注入に対する価電子帯内のポテンシャルバリアは、０
．１２４ｅＶである。図６の実施形態と同様に、ＧａＰ層１５によって形成され
るポテンシャルバリアを乗り越えた正孔は、導波路領域１０中に流れ込む可能性
があり、よって、ＩｎＰ層１３によって形成される価電子帯内の量子井戸を「通
り越え」る。
１５のＸバンドと縮退する必要はない。これは、光導波領域のアルミニウム含有
率が、図７の実施形態の光導波領域１０のアルミニウム濃度よりもさらに自由に
選択することができることを意味する。図８の実施形態において、光導波領域は
、（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.52Ｉｎ0.48Ｐから形成される。この組成を有する光導波
領域１０に関して、大半の電子がΓバンド内に位置し、ｐドープクラッディング
領域１１への移動に対する０．４６５ｅＶのポテンシャルバリアに直面する。光
導波領域１０のＸ電子は、ＩｎＰ層が存在するため、０．２９ｅＶのポテンシャ
ルバリアと直面する。正孔注入に対する価電子帯内のポテンシャルバリアは、０
．１２４ｅＶである。図６の実施形態と同様に、ＧａＰ層１５によって形成され
るポテンシャルバリアを乗り越えた正孔は、導波路領域１０中に流れ込む可能性
があり、よって、ＩｎＰ層１３によって形成される価電子帯内の量子井戸を「通
り越え」る。
【００８４】 上述の実施形態において、電子反射層１２、１３、および１５は、ドープされ
ていない。しかしながら、これらの層は、大量にｐドープすることが可能である
。電子反射層をドープすることによりバンドベンディングが生じ、このバンドベ
ンディングにより、光導波領域１０からｐ型クラッディング領域１１への電子伝
達に対するポテンシャルバリアの高さが増加する。バリア層にｐ型をドープする
ことによっても、光導波領域への正孔輸送に対するバリアの高さを低減する。
ていない。しかしながら、これらの層は、大量にｐドープすることが可能である
。電子反射層をドープすることによりバンドベンディングが生じ、このバンドベ
ンディングにより、光導波領域１０からｐ型クラッディング領域１１への電子伝
達に対するポテンシャルバリアの高さが増加する。バリア層にｐ型をドープする
ことによっても、光導波領域への正孔輸送に対するバリアの高さを低減する。
【００８５】 本発明は、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ合金系に関して記載している。しかしなが
ら、本発明は、この特定の合金系に限定されない。半導体物理学および電子材料
の分野の当業者は、本発明が、図１に示すものと同様の伝導帯依存性を有する成
分の任意のヘテロ構造レーザデバイスに適用できることを容易に理解する。
ら、本発明は、この特定の合金系に限定されない。半導体物理学および電子材料
の分野の当業者は、本発明が、図１に示すものと同様の伝導帯依存性を有する成
分の任意のヘテロ構造レーザデバイスに適用できることを容易に理解する。
【００８６】 上記の実施形態において、電子反射層１２、１３、および１５は、光導波領域
１０とｐドープクラッディング領域１１の界面に配置されていた。しかしながら
、電子反射層が、光導波領域とｐドープクラッディング領域の界面に正確に配置
されることが必要不可欠ではない。原則として、電子反射層は、光導波領域１０
内（光導波領域のｐ側）に配置され得る。さらに、電子反射バリア層は、原則と
して、光導波領域との界面の近くで、ｐドープクラッディング領域内に配置され
得る。しかしながら、一旦電子がｐドープクラッディング領域に入ると、たとえ
、クラッディング領域内のΓバンドにポテンシャルバリアが存在しても、クラッ
ディング領域内のＸ状態を介して電子損失が発生し得るので、これはそれほど好
ましいことではない。
１０とｐドープクラッディング領域１１の界面に配置されていた。しかしながら
、電子反射層が、光導波領域とｐドープクラッディング領域の界面に正確に配置
されることが必要不可欠ではない。原則として、電子反射層は、光導波領域１０
内（光導波領域のｐ側）に配置され得る。さらに、電子反射バリア層は、原則と
して、光導波領域との界面の近くで、ｐドープクラッディング領域内に配置され
得る。しかしながら、一旦電子がｐドープクラッディング領域に入ると、たとえ
、クラッディング領域内のΓバンドにポテンシャルバリアが存在しても、クラッ
ディング領域内のＸ状態を介して電子損失が発生し得るので、これはそれほど好
ましいことではない。
【００８７】 本発明は、ＳＣＨレーザデバイスに関して上述したが、本発明はＳＣＨレーザ
デバイスに限定されず、他の光半導体デバイスにも適用することができる。例え
ば、垂直共振器レーザデバイス等の他のレーザデバイス、または共振空洞ＬＥＤ
等の発光ダイオードに適用することができる （産業上の利用可能性） 上記で明示した本発明に従って、本発明は、Γ電子およびＸ電子の両方の漏れ
を防ぐバリアを提供する。電子反射バリアがΓ電子と同様にＸ電子も反射するた
め、ｐドープクラッディング領域内のＸ状態を介するキャリアー損失の問題は防
がれるか、または少なくとも著しく軽減される。
デバイスに限定されず、他の光半導体デバイスにも適用することができる。例え
ば、垂直共振器レーザデバイス等の他のレーザデバイス、または共振空洞ＬＥＤ
等の発光ダイオードに適用することができる （産業上の利用可能性） 上記で明示した本発明に従って、本発明は、Γ電子およびＸ電子の両方の漏れ
を防ぐバリアを提供する。電子反射バリアがΓ電子と同様にＸ電子も反射するた
め、ｐドープクラッディング領域内のＸ状態を介するキャリアー損失の問題は防
がれるか、または少なくとも著しく軽減される。
【００８８】 上記で明示した本発明に従って、電子反射層のＸ伝導帯は、光導波領域のΓ伝
導帯と実質的に縮退するように選択される。これによって、Γ電子を反射する層
内のＸ電子に対する量子井戸の形成を防ぐ。例えば、これは、光導波路領域の組
成を適切に選択することにより行うことができる。
導帯と実質的に縮退するように選択される。これによって、Γ電子を反射する層
内のＸ電子に対する量子井戸の形成を防ぐ。例えば、これは、光導波路領域の組
成を適切に選択することにより行うことができる。
【図１】 図１は、四元合金のアルミニウムモル分率の関数として、（Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ／
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐヘテロバリアの高さの変化を示す。
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐヘテロバリアの高さの変化を示す。
【図２】 図２は、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造された分離閉じ込め型ヘテロ構造半
導体レーザの概略バンド構造図である。
導体レーザの概略バンド構造図である。
【図３】 図３は、図２に示すものと同様であるが、クラッディング層が（Ａｌ，Ｉｎ）
Ｐで形成される、ＳＣＨレーザの概略バンド構造図である。
Ｐで形成される、ＳＣＨレーザの概略バンド構造図である。
【図４】 図４は、本発明の第１の実施形態によるＳＣＨレーザの部分的な概略バンド図
である。
である。
【図５】 図５は、本発明のさらなる実施形態による電子反射バリア層を含むＳＣＨレー
ザデバイスの光導波領域、およびｐ型クラッディング領域のバンド構造の概略図
である。
ザデバイスの光導波領域、およびｐ型クラッディング領域のバンド構造の概略図
である。
【図６】 図６は、図５の実施形態の改変例のバンド構造を示す。
【図７】 図７は、図５のさらなる改変例の概略バンド構造図を示す。
【図８】 図８は、図６の改変例の概略バンド構造を示す。
【図９】 図９は、図５の伝導帯の部分図を示す。
【図１０】 図１０は、本発明の別の実施形態の部分的な概略バンド構造を示す。
【図１１】 図１１は、本発明の別の実施形態の部分的な概略バンド構造を示す。
Claims (28)
- 【請求項１】 光半導体デバイスであって、 活性領域と、 該活性領域の一方の側に配置されたｐドープクラッディング領域と、 を含み、 電子反射バリアが、Γ電子およびＸ電子の両方を反射する該活性領域のｐ側に
設けられ、該電子反射バリアが、該ｐドープクラッディング領域よりも大きなポ
テンシャルバリアをΓ電子に提供する、光半導体デバイス。 - 【請求項２】 前記電子反射バリアが、Γ電子を反射する第１の電子反射層
と、Ｘ電子を反射する第２の電子反射層を含む、請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項３】 前記電子反射層のうちの少なくとも１つが歪み層である、請
求項１に記載のデバイス。 - 【請求項４】 前記電子反射層の一方が圧縮歪みの状態にあり、該電子反射
層の他方が引張り歪み状態にある、請求項３に記載のデバイス。 - 【請求項５】 前記デバイスが発光ダイオードである、請求項１に記載のデ
バイス。 - 【請求項６】 前記デバイスがレーザデバイスである、請求項１に記載のデ
バイス。 - 【請求項７】 前記デバイスが、光導波領域を含む分離閉じ込め型ヘテロ構
造レーザデバイスであって、前記活性領域は該光導波領域内に配置される、請求
項６に記載のデバイス。 - 【請求項８】 前記Γ電子を反射する層が、前記光導波領域と前記Ｘ電子を
反射する層との間に配置される、請求項７に記載のデバイス。 - 【請求項９】 前記光導波領域のΓ伝導帯が、前記Γ電子を反射する層のＸ
伝導帯と実質的に縮退する、請求項８に記載のデバイス。 - 【請求項１０】 前記Γ電子を反射する層が、前記Ｘ電子を反射する層と前
記ｐドープクラッディング領域との間に配置される、請求項２に記載のデバイス
。 - 【請求項１１】 前記電子反射バリアは、Γ電子を反射する複数の第１の電
子反射層と、Ｘ電子を反射する複数の第２の電子反射層を含む、請求項１に記載
のデバイス。 - 【請求項１２】 前記電子反射バリアが超格子構造である、請求項１１に記
載のデバイス。 - 【請求項１３】 前記デバイスが（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造され、前
記Γ電子を反射する層がＡｌＰおよびＧａＰから成る群より選択される材料から
作成され、前記Ｘ電子を反射する層がＩｎＰから作成される、請求項２に記載の
デバイス。 - 【請求項１４】 前記デバイスが（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ系で製造され、Γ
電子を反射する各層がＡｌＰおよびＧａＰから成る群より選択される材料から作
成され、Ｘ電子を反射する各層がＩｎＰから作成される、請求項１１に記載のデ
バイス。 - 【請求項１５】 前記Γ電子を反射する層がＡｌＰであり、前記光導波領域
が（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐである、請求項９に記載のデバイス。 - 【請求項１６】 前記電子反射層のそれぞれの厚さが１６Å以下である、請
求項１３に記載のデバイス。 - 【請求項１７】 前記電子反射層のうちの少なくとも１つがｐドープされる
、請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項１８】 前記第１の電子反射層がインジウムを含む、請求項１３に
記載のデバイス。 - 【請求項１９】 前記電子反射バリアが、前記光導波領域と前記ｐドープク
ラッディング領域との間に配置される、請求項７に記載のデバイス。 - 【請求項２０】 光半導体デバイスであって、 光導波領域と、 少なくとも１つのポテンシャル井戸を有する活性領域であって、該光導波領域
内に配置された活性領域と、 該光導波領域の両側に配置されたｎドープクラッディング領域およびｐドープ
クラッディング領域と、 を含み、 Γ電子を反射する電子反射層が該活性領域のｐ側に設けられ、 該光導波領域のΓ伝導帯が、該電子反射層のＸ伝導帯と実質的に縮退する、光
半導体デバイス。 - 【請求項２１】 前記光導波領域が（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.52Ｉｎ0.48Ｐから
形成され、前記電子反射層がＡｌＰから形成される、請求項２０に記載のデバイ
ス。 - 【請求項２２】 前記電子反射層がｐドープされる、請求項２０に記載のデ
バイス。 - 【請求項２３】 前記電子反射層が、前記光導波領域と前記ｐドープクラッ
ディング領域との間に配置される、請求項２０に記載のデバイス。 - 【請求項２４】 前記デバイスが分離閉じ込め型ヘテロ構造レーザデバイス
である、請求項２０に記載のデバイス。 - 【請求項２５】 光半導体デバイスであって、 活性領域と、 該活性領域の一方の側に配置されたｐドープクラッディング領域と、 を含み、 少なくとも１つの電子反射層がΓ電子を反射する該活性領域のｐ側に設けられ
る、光半導体デバイス。 - 【請求項２６】 前記少なくとも１つの電子反射層が燐系で製造される、請
求項２５に記載のデバイス。 - 【請求項２７】 前記少なくとも１つの電子反射層が、Γ電子およびＸ電子
の両方を反射する前記活性領域のｐ側に設けられ、該少なくとも１つの電子反射
層が、前記ｐドープクラッディング領域よりも大きなポテンシャルバリアをΓ電
子に提供する、請求項２６に記載のデバイス。 - 【請求項２８】 前記活性領域が少なくとも１つのポテンシャル井戸を有し
、かつ光導波領域内に配置され、 ｎドープクラッディング領域およびｐドープクラッディング領域が該光導波領
域の両側に配置され、 該光導波領域のΓ伝導帯が、該少なくとも１つの電子反射層のＸ伝導帯と実質
的に縮退する、請求項２６に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9827492.1 | 1998-12-15 | ||
| GB9827492A GB2344932A (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Semiconductor Laser with gamma and X electron barriers |
| PCT/JP1999/007053 WO2000036719A1 (en) | 1998-12-15 | 1999-12-15 | An optical semiconductor device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002532908A true JP2002532908A (ja) | 2002-10-02 |
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ID=10844188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000588869A Withdrawn JP2002532908A (ja) | 1998-12-15 | 1999-12-15 | 光半導体デバイス |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6785311B1 (ja) |
| EP (1) | EP1147584B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002532908A (ja) |
| KR (1) | KR100463972B1 (ja) |
| DE (1) | DE69933396T2 (ja) |
| GB (1) | GB2344932A (ja) |
| TW (1) | TW461164B (ja) |
| WO (1) | WO2000036719A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294787A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム |
| JP2015529974A (ja) * | 2012-08-23 | 2015-10-08 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス半導体ボディ及びオプトエレクトロニクス半導体チップ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6628694B2 (en) * | 2001-04-23 | 2003-09-30 | Agilent Technologies, Inc. | Reliability-enhancing layers for vertical cavity surface emitting lasers |
| US6901096B2 (en) * | 2002-12-20 | 2005-05-31 | Finisar Corporation | Material system for Bragg reflectors in long wavelength VCSELs |
| US6931044B2 (en) * | 2003-02-18 | 2005-08-16 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus for improving temperature performance for GaAsSb/GaAs devices |
| KR20050073740A (ko) * | 2004-01-10 | 2005-07-18 | 삼성전자주식회사 | 이중 장벽층을 구비하는 양자우물 구조체를 포함하는반도체 소자 및 이를 채용한 반도체 레이저 및 그 제조 방법 |
| DE602004025461D1 (de) * | 2004-04-16 | 2010-03-25 | Nitride Semiconductors Co Ltd | Lichtemittierendes bauelement auf galliumnitridbasis |
| US8890113B2 (en) * | 2011-06-08 | 2014-11-18 | Nikolay Ledentsov | Optoelectronic device with a wide bandgap and method of making same |
| JP7334727B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2023-08-29 | ソニーグループ株式会社 | 垂直共振器型面発光レーザ素子及び電子機器 |
| US11228160B2 (en) * | 2018-11-15 | 2022-01-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | AlGaInPAs-based semiconductor laser device and method for producing same |
| CN113948967B (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-15 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种半导体结构及其制备方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0728080B2 (ja) * | 1984-09-25 | 1995-03-29 | 日本電気株式会社 | 半導体超格子構造体 |
| JPH0666519B2 (ja) * | 1986-08-14 | 1994-08-24 | 東京工業大学長 | 超格子構造体 |
| JPH057051A (ja) * | 1990-11-09 | 1993-01-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子バリア半導体光素子 |
| JP3135960B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2001-02-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JPH05243676A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH06326406A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-11-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPH07147449A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 多重量子障壁構造，及び可視光半導体レーザダイオード |
| US5509024A (en) * | 1994-11-28 | 1996-04-16 | Xerox Corporation | Diode laser with tunnel barrier layer |
| US5557627A (en) * | 1995-05-19 | 1996-09-17 | Sandia Corporation | Visible-wavelength semiconductor lasers and arrays |
| JPH11509047A (ja) * | 1996-04-24 | 1999-08-03 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 放射放出半導体ダイオード及びその製造方法 |
| GB2320610A (en) * | 1996-12-21 | 1998-06-24 | Sharp Kk | laser device |
| GB2320609A (en) * | 1996-12-21 | 1998-06-24 | Sharp Kk | Semiconductor laser device |
| GB2353899A (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-07 | Sharp Kk | A quantum well semiconductor device with strained barrier layer |
-
1998
- 1998-12-15 GB GB9827492A patent/GB2344932A/en not_active Withdrawn
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- 1999-12-15 EP EP99959836A patent/EP1147584B1/en not_active Expired - Lifetime
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294787A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム |
| JP2015529974A (ja) * | 2012-08-23 | 2015-10-08 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス半導体ボディ及びオプトエレクトロニクス半導体チップ |
| US9306114B2 (en) | 2012-08-23 | 2016-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | III-V compound semiconductor-based-light-emitting diode device with embedded charge carrier barrier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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