JP2555881B2 - Ａ▲ｌ▼ＧａＩｎＰ系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザ - Google Patents
Ａ▲ｌ▼ＧａＩｎＰ系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はAlGaInP系結晶の結晶成長に関するもので
あり、またAlGaInP系可視光半導体レーザに関するもの
である。
あり、またAlGaInP系可視光半導体レーザに関するもの
である。
（従来の技術） GaAS基板に格子整合した(AlxGa1-x)0.5In0.5P（０≦
ｘ≦１）系結晶は、可視光半導体レーザ材料として重要
である。第３図に、本材料を用いた可視光レーザの従来
例を示す。n-GaAs基板101上にn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層102、アンドープGa0.5In0.5P活性層103、p-
(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層104より成るダブルヘ
テロ構造が形成され、電流はn-GaAs電流ブロック層105
によりストライプ領域107に限定注入される。レーザの
発振波長はGa0.5In0.5P活性層103のエネルギギャップEg
により決まる。n-GaAs基板101の表面は従来（001）面或
るいは（001）面よりも約２°傾いた面が用いられてい
た（IEEEジャーナル・オブ・クァンタム・エレクトロニ
クス誌（IEEE J.of Quantum Electronics）第QE23巻、7
04ページ〜711ページ、1987年；エレクトロニクス・レ
ター誌Electronics Letters、第21巻、1084ページ〜108
5ページ、1985年など）。また素子構造を得るための結
晶成長法としては、有機金属気相エピタクシャル法（MO
VPE法）或るいは分子線エピタクシャル法（MBE法）など
が通常用いられている。ところでMOVPE法を用いる場
合、従来技術によれば、通常GaAs基板に格子整合するGa
0.5In0.5P結晶は、前記GaAs基板上に（001）面或るいは
この面から２°程傾いた面が成長面である基板を用い、
成長温度550〜750℃、V/III比500以下の範囲で結晶成長
中の原料ガス流量を、一定に保ち、成長されていた。上
記の条件の下でGa0.5In0.5P結晶を成長すると、成長温
度およびV/III比の組み合わせによりGaAs基板に格子整
合したままでGa0.5In0.5Pの室温におけるバンドギャッ
プエネルギー（Eg）が1.85〜1.91eVまで変化する。そし
て、このバンドギャップエネルギーの変化は、Ga0.5In
0.5P結晶中のIII族副格子中の原子配列の違いによって
起こっている。すなわち、バンドギャップエネルギーが
1.85eVの結晶中にはIII族副格子上のGaとInが規則的に
配列した超構造が形成され、1.91eVの結晶ではIII族原
子のGaとInが乱雑にIII族副格子中に配列している（ア
プライド・フィジクス・レターズ（Appl.Phys.Lett.）5
0巻673-675頁、1987年）。MBE法を用いた場合でも、（0
01）面或るいは、この面から２〜３度迄傾いた面を主面
とするGaAs基板上にGa0.5In0.5Pを成長させた場合、成
長温度やＶ族対III族原料フラックス比（V/III比）に依
存してEgは60meV程度の範囲内で変化する。同様のEgの
成長条件依存性は、MOVPEの場合・MBEの場合共に(AlxGa
1-x)0.5In0.5P一般にみられる現象である。
ｘ≦１）系結晶は、可視光半導体レーザ材料として重要
である。第３図に、本材料を用いた可視光レーザの従来
例を示す。n-GaAs基板101上にn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層102、アンドープGa0.5In0.5P活性層103、p-
(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層104より成るダブルヘ
テロ構造が形成され、電流はn-GaAs電流ブロック層105
によりストライプ領域107に限定注入される。レーザの
発振波長はGa0.5In0.5P活性層103のエネルギギャップEg
により決まる。n-GaAs基板101の表面は従来（001）面或
るいは（001）面よりも約２°傾いた面が用いられてい
た（IEEEジャーナル・オブ・クァンタム・エレクトロニ
クス誌（IEEE J.of Quantum Electronics）第QE23巻、7
04ページ〜711ページ、1987年；エレクトロニクス・レ
ター誌Electronics Letters、第21巻、1084ページ〜108
5ページ、1985年など）。また素子構造を得るための結
晶成長法としては、有機金属気相エピタクシャル法（MO
VPE法）或るいは分子線エピタクシャル法（MBE法）など
が通常用いられている。ところでMOVPE法を用いる場
合、従来技術によれば、通常GaAs基板に格子整合するGa
0.5In0.5P結晶は、前記GaAs基板上に（001）面或るいは
この面から２°程傾いた面が成長面である基板を用い、
成長温度550〜750℃、V/III比500以下の範囲で結晶成長
中の原料ガス流量を、一定に保ち、成長されていた。上
記の条件の下でGa0.5In0.5P結晶を成長すると、成長温
度およびV/III比の組み合わせによりGaAs基板に格子整
合したままでGa0.5In0.5Pの室温におけるバンドギャッ
プエネルギー（Eg）が1.85〜1.91eVまで変化する。そし
て、このバンドギャップエネルギーの変化は、Ga0.5In
0.5P結晶中のIII族副格子中の原子配列の違いによって
起こっている。すなわち、バンドギャップエネルギーが
1.85eVの結晶中にはIII族副格子上のGaとInが規則的に
配列した超構造が形成され、1.91eVの結晶ではIII族原
子のGaとInが乱雑にIII族副格子中に配列している（ア
プライド・フィジクス・レターズ（Appl.Phys.Lett.）5
0巻673-675頁、1987年）。MBE法を用いた場合でも、（0
01）面或るいは、この面から２〜３度迄傾いた面を主面
とするGaAs基板上にGa0.5In0.5Pを成長させた場合、成
長温度やＶ族対III族原料フラックス比（V/III比）に依
存してEgは60meV程度の範囲内で変化する。同様のEgの
成長条件依存性は、MOVPEの場合・MBEの場合共に(AlxGa
1-x)0.5In0.5P一般にみられる現象である。
（発明が解決しようとする問題点） したがって、結晶の平均的なGa組成の0.5の、バンド
ギャップエネルギーが1.91eVであるGa0.5In0.5P結晶を
成長するためには、MOVPE成長時あるいはMBE成長時の温
度およびV/III比が制限される。
ギャップエネルギーが1.91eVであるGa0.5In0.5P結晶を
成長するためには、MOVPE成長時あるいはMBE成長時の温
度およびV/III比が制限される。
例えば、Ga0.5In0.5Pを活性層とする半導体レーザを
作る場合、Ga0.5In0.5P結晶以外の結晶層の結晶性を保
つために、成長温度あるいはV/III比に制限条件が生
じ、その制限条件下で成長を行った場合、室温のEgが1.
91eVのGa0.5In0.5Pを成長することが、不可能となりこ
の値よりも小さなEgしか得られない場合がある。そのた
めに、半導体レーザの発振波長が670〜690nmとなり、65
0nm程度の値を得ることが困難となる。この様に、Egを
1.91eVに保つために所望の成長条件が行なえない場合、
半導体レーザの所望発振波長特性が得られなくなる。ま
た、Ga0.5In0.5PのEgが成長温度、V/III比等の成長条件
に強く依存するため、成長条件の微少な変動によりGa
0.5In0.5PのEgが変動し、発振波長の不安定性や再現性
の悪さが生ずる。このように、これまで成長温度および
V/III比の組み合わせの広い範囲の成長において、バン
ドギャップエネルギー1.91eVをもつ、GaAs基板に格子整
合したGa0.5In0.5P結晶を成長する方法が提供されてい
なかった。このことはさらに短い波長で発振する(AlxGa
1-x)0.5In0.5P（０＜ｘ＜１）を活性層についても同様
に問題となるところであった。
作る場合、Ga0.5In0.5P結晶以外の結晶層の結晶性を保
つために、成長温度あるいはV/III比に制限条件が生
じ、その制限条件下で成長を行った場合、室温のEgが1.
91eVのGa0.5In0.5Pを成長することが、不可能となりこ
の値よりも小さなEgしか得られない場合がある。そのた
めに、半導体レーザの発振波長が670〜690nmとなり、65
0nm程度の値を得ることが困難となる。この様に、Egを
1.91eVに保つために所望の成長条件が行なえない場合、
半導体レーザの所望発振波長特性が得られなくなる。ま
た、Ga0.5In0.5PのEgが成長温度、V/III比等の成長条件
に強く依存するため、成長条件の微少な変動によりGa
0.5In0.5PのEgが変動し、発振波長の不安定性や再現性
の悪さが生ずる。このように、これまで成長温度および
V/III比の組み合わせの広い範囲の成長において、バン
ドギャップエネルギー1.91eVをもつ、GaAs基板に格子整
合したGa0.5In0.5P結晶を成長する方法が提供されてい
なかった。このことはさらに短い波長で発振する(AlxGa
1-x)0.5In0.5P（０＜ｘ＜１）を活性層についても同様
に問題となるところであった。
本発明の目的は上記の問題を解決し、MOVPE成長時あ
るいはMBE成長時に、広い範囲の温度およびV/III比でバ
ンドギャップエネルギーがその混晶では最大値となるGa
0.5In0.5P結晶あるいは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜
ｘ≦１）結晶を成長する成長方法を提供することであ
り、また上述の成長条件によらず、与えられた混晶組成
から得られる最大の光子エネルギー（最短波長）の光で
発振する半導体レーザを提供することである。
るいはMBE成長時に、広い範囲の温度およびV/III比でバ
ンドギャップエネルギーがその混晶では最大値となるGa
0.5In0.5P結晶あるいは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜
ｘ≦１）結晶を成長する成長方法を提供することであ
り、また上述の成長条件によらず、与えられた混晶組成
から得られる最大の光子エネルギー（最短波長）の光で
発振する半導体レーザを提供することである。
（問題点を解決するための手段） 本発明の結晶成長方法は、GaAs基板上にほぼ格子整合
したGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶
（０＜ｘ≦１）を有機金属熱分解気相成長または分子ビ
ームエピタキシャル成長法で形成する結晶成長方法にお
いて、成長を行う前記GaAs基板表面方位がほぼ（110）
面に等価な面方位である基板上に成長することを特徴と
する。
したGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶
（０＜ｘ≦１）を有機金属熱分解気相成長または分子ビ
ームエピタキシャル成長法で形成する結晶成長方法にお
いて、成長を行う前記GaAs基板表面方位がほぼ（110）
面に等価な面方位である基板上に成長することを特徴と
する。
またGaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5P結晶
或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜ｘ≦１）を有機
金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャル成
長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う前記
GaAs基板表面方位がほぼ（111）Ga面に等価な面方位で
ある基板上に成長することを特徴とする。
或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜ｘ≦１）を有機
金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャル成
長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う前記
GaAs基板表面方位がほぼ（111）Ga面に等価な面方位で
ある基板上に成長することを特徴とする。
本発明の可視光半導体レーザは、GaAs基板とし、この
基板とほぼ格子整合するGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa
1-x)0.5In0.5P（０＜ｘ＜１）を活性層とする半導体レ
ーザに於いて、前記GaAs基板表面の方位をほぼ（110）
面に等価あるいはほぼ（111）Ga面に等価な面方位とし
たことを特徴とする。成長面方位は、（110）面あるい
は（111）Ga面とそれぞれ等価な面であればよく、特定
の面に限定されない。各面方位はそれ程厳密でなくても
よく、それぞれの面から数度傾いた面に対しても本発明
は有効である。
基板とほぼ格子整合するGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa
1-x)0.5In0.5P（０＜ｘ＜１）を活性層とする半導体レ
ーザに於いて、前記GaAs基板表面の方位をほぼ（110）
面に等価あるいはほぼ（111）Ga面に等価な面方位とし
たことを特徴とする。成長面方位は、（110）面あるい
は（111）Ga面とそれぞれ等価な面であればよく、特定
の面に限定されない。各面方位はそれ程厳密でなくても
よく、それぞれの面から数度傾いた面に対しても本発明
は有効である。
（作用） 本発明の作用を、MOVPE法によって成長したGa0.5In
0.5Pを例にとって説明する。
0.5Pを例にとって説明する。
第１図に（001）あるいは（110）あるいは（111）面
に格子整合したGa0.5In0.5P結晶のEg成長温度、V/III比
との関係を示す。Ｘ軸に成長温度、Ｙ軸にV/III比、Ｚ
軸にエネルギーギャップを表す。ここで、Ga0.5In0.5P
結晶の成長時のV/III比は次の様に変化させる。
に格子整合したGa0.5In0.5P結晶のEg成長温度、V/III比
との関係を示す。Ｘ軸に成長温度、Ｙ軸にV/III比、Ｚ
軸にエネルギーギャップを表す。ここで、Ga0.5In0.5P
結晶の成長時のV/III比は次の様に変化させる。
Ga0.5In0.5P結晶成長のIII族のInの原料にトリメチル
インジウムあるいはトリエチルインジウムを用い、Gaの
原料にトリメチルガリウムあるいはトリエチルガリウム
を用い、InおよびGaの原料ガスをそれぞれ一定値に固定
し、反応管中に共存させて流し、Ｖ族原料にホスフィン
（PH3）を用い、（PH3）の流量を変化させることにより
V/III比を変化させる。ここで、III族流量とは、Gaおよ
びInのそれぞれの原料ガスの正味の流量を加えた量であ
る。不純物濃度が１×1018cm-3以下の場合には、成長温
度600から750℃の範囲、V/III比60から450の範囲内で
（001）面を成長面とするGaAs基板に格子整合したGa0.5
In0.5Pエネルギーギャップ（Eg）は1.84から1.91eVまで
連続的に変化している。成長温度、V/III比、Egの三者
の関係は、V/III比410、成長温度650〜700℃における1.
84eVを底面とした曲面を描く。そして、Egの変化に伴
い、結晶中の原子配列状態が異なっていた。これは以下
のことが原因である。つまり、（001）GaAs基板上へのM
OVPE成長時の成長温度或るいはV/III比により、Ga0.5In
0.5P結晶成長表面におけるIII族原子GaおよびInの平均
的な拡散距離が変化する、など成長機構が変化する。ま
た、Ga0.5In0.5P結晶の非混和領域の存在によって、結
晶中のGaとInの配列状態は成長温度と強く相関をもつ。
上記の要因で、MOVPE成長時の温度あるいはV/III比によ
り、Ga0.5In0.5P結晶のIII族副格子上のGaとInの配列状
態、すなわち、配列の乱雑さが変化する。
インジウムあるいはトリエチルインジウムを用い、Gaの
原料にトリメチルガリウムあるいはトリエチルガリウム
を用い、InおよびGaの原料ガスをそれぞれ一定値に固定
し、反応管中に共存させて流し、Ｖ族原料にホスフィン
（PH3）を用い、（PH3）の流量を変化させることにより
V/III比を変化させる。ここで、III族流量とは、Gaおよ
びInのそれぞれの原料ガスの正味の流量を加えた量であ
る。不純物濃度が１×1018cm-3以下の場合には、成長温
度600から750℃の範囲、V/III比60から450の範囲内で
（001）面を成長面とするGaAs基板に格子整合したGa0.5
In0.5Pエネルギーギャップ（Eg）は1.84から1.91eVまで
連続的に変化している。成長温度、V/III比、Egの三者
の関係は、V/III比410、成長温度650〜700℃における1.
84eVを底面とした曲面を描く。そして、Egの変化に伴
い、結晶中の原子配列状態が異なっていた。これは以下
のことが原因である。つまり、（001）GaAs基板上へのM
OVPE成長時の成長温度或るいはV/III比により、Ga0.5In
0.5P結晶成長表面におけるIII族原子GaおよびInの平均
的な拡散距離が変化する、など成長機構が変化する。ま
た、Ga0.5In0.5P結晶の非混和領域の存在によって、結
晶中のGaとInの配列状態は成長温度と強く相関をもつ。
上記の要因で、MOVPE成長時の温度あるいはV/III比によ
り、Ga0.5In0.5P結晶のIII族副格子上のGaとInの配列状
態、すなわち、配列の乱雑さが変化する。
上記の配列の乱雑さが変化する機構は、GaAs基板の成
長面方位により大きく異なっており、（110）面あるい
は（111）面上へのGa0.5In0.5P結晶成長時にはGaおよび
Inは常に乱雑に配列し、温度あるいはV/III比により変
化しない。そのため、III族副格子上の配列の変化と対
応したEgの変化が温度あるいはV/III比の変化により起
こらない。
長面方位により大きく異なっており、（110）面あるい
は（111）面上へのGa0.5In0.5P結晶成長時にはGaおよび
Inは常に乱雑に配列し、温度あるいはV/III比により変
化しない。そのため、III族副格子上の配列の変化と対
応したEgの変化が温度あるいはV/III比の変化により起
こらない。
（110）面あるいは（111）面上にGa0.5In0.5P結晶を
成長した場合、成長温度あるいはV/III比によらず基板
に格子整合したままでEgが1.91eVの結晶が得られる。以
上の現象はGa0.5In0.5Pで説明したが、構成元素のGaが
一部ないしは全部置き換えられた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
（０＜ｘ≦１）でも同様の現象が見られ、GaAsと格子整
合する(AlxGa1-x)0.5In0.5P一般に対し、本発明の作用
は成り立つ。また、MBEによる成長の場合も、（100）面
上に成長した(AlxGa1-x)0.5In0.5P（０≦ｘ≦１）のEg
の成長温度または、V/III比に対するふるまいのし方
は、MOVPEの場合と異なるが、（110）面或るいは（11
1）面に成長した場合、その結晶はその混晶がとりうる
最大のEg値をとる。
成長した場合、成長温度あるいはV/III比によらず基板
に格子整合したままでEgが1.91eVの結晶が得られる。以
上の現象はGa0.5In0.5Pで説明したが、構成元素のGaが
一部ないしは全部置き換えられた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
（０＜ｘ≦１）でも同様の現象が見られ、GaAsと格子整
合する(AlxGa1-x)0.5In0.5P一般に対し、本発明の作用
は成り立つ。また、MBEによる成長の場合も、（100）面
上に成長した(AlxGa1-x)0.5In0.5P（０≦ｘ≦１）のEg
の成長温度または、V/III比に対するふるまいのし方
は、MOVPEの場合と異なるが、（110）面或るいは（11
1）面に成長した場合、その結晶はその混晶がとりうる
最大のEg値をとる。
（実施例） 以下に、MOVPE法により成長したGa0.5In0.5Pに本発明
を適用した実施例を示す。
を適用した実施例を示す。
基板に（110）および（111）Ga面GaAs基板を用いた。
III族原料にトリメチルインジウムおよびトリエチルガ
リウムを用い、それぞれ2.16×10-5mol/分および2.64mo
l/分の流量に固定した。Ｖ族原料にホスフィン（PH3）
を用い、PH3の流量を変化させることにより（Ｖ族原
料）／（III族原料）の比120,410の各々の値に設定し
た。成長温度は700℃で行なった。（110）および（11
1）面上に成長した場合のEgを第１図中に示す。上記のV
/III比、成長温度を組み合せて成長したGa0.5In0.5P結
晶の点は、第１図中の平面Ｘ上によく乗っている。また
第１図より広い成長温度、V/III比の範囲でもよく、例
えば成長温度500〜800℃、V/III比900以下の範囲でも成
長できた。
III族原料にトリメチルインジウムおよびトリエチルガ
リウムを用い、それぞれ2.16×10-5mol/分および2.64mo
l/分の流量に固定した。Ｖ族原料にホスフィン（PH3）
を用い、PH3の流量を変化させることにより（Ｖ族原
料）／（III族原料）の比120,410の各々の値に設定し
た。成長温度は700℃で行なった。（110）および（11
1）面上に成長した場合のEgを第１図中に示す。上記のV
/III比、成長温度を組み合せて成長したGa0.5In0.5P結
晶の点は、第１図中の平面Ｘ上によく乗っている。また
第１図より広い成長温度、V/III比の範囲でもよく、例
えば成長温度500〜800℃、V/III比900以下の範囲でも成
長できた。
上記のGaAs成長基板面方位を用いたV/III比・成長温
度とエネルギーギャップの関係は再現性よく得られた。
また、上記の範囲内でGa0.5In0.5Pの電気的および光学
的性質はそこなわれなかった。また、(AlxGa1-x)0.5In
0.5P（０≦ｘ≦１）結晶一般に対して、結晶のもつEgは
成長温度、V/III比に依存せず、その混晶組成のとりう
る最大値であった。さらにMBE法による場合も(AlxG
a1-x)0.5In0.5PのEgは、成長温度V/III比に依らなかっ
た。
度とエネルギーギャップの関係は再現性よく得られた。
また、上記の範囲内でGa0.5In0.5Pの電気的および光学
的性質はそこなわれなかった。また、(AlxGa1-x)0.5In
0.5P（０≦ｘ≦１）結晶一般に対して、結晶のもつEgは
成長温度、V/III比に依存せず、その混晶組成のとりう
る最大値であった。さらにMBE法による場合も(AlxG
a1-x)0.5In0.5PのEgは、成長温度V/III比に依らなかっ
た。
次に、本発明の結晶成長法を可視光半導体レーザに適
用した場合の実施例を示す。第２図は、その実施例の概
略的斜視図である。（111）Ga面を主面としてもつn-GaA
s基板１上に厚さ１μｍのn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラ
ッド層２、厚さ0.1μｍのアンドープGa0.5In0.5P活性層
３、厚さ１μｍのp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層
４、厚さ0.1μｍのp-Ga0.5In0.5P層５、厚さ0.6μｍのn
-GaAs電流ブロック層６を順次形成する。続いて、フォ
トリソグラフィ法により、n-GaAsブロック層６の一部を
幅７μｍのストライプ状に除去する。化学エッチング法
により、リン酸系のエッチャントを用いれば、エッチン
グの選択性により、GaAs層６のストライプ部のみ除去で
きる。さらにその後厚さ約１μｍのp-GaAsキャップ層７
を全面に成長し、ｐ電極８およびｎ電極９を形成して、
レーザ・ダイオードとする。上述のn-(Al0.5Ga0.5)0.5I
n0.5Pクラッド層２、アンドープGa0.5In0.5P活性層３、
p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層４より成るダブル
ヘテロ構造は、MOVPE法による。活性層３の成長条件
は、前述の実施例による。但し、成長温度、V/III比等
の成長条件によらず、Ga0.5In0.5P結晶のとりうる最大
エネルギギャップ約1.91eVとなる。本実施例の他の層に
ついては、MOVPE法により成長しても、他の成長法によ
ってもよい。本実施例では、Ga0.5In0.5P結晶を、（11
1）Ga面を主面とするGaAs基板上に成長することによ
り、レーザ発振のフォトン・エネルギーがGa0.5In0.5P
から得られる最大値約1.91eVで発振するレーザダイオー
ドが得られる。その結果そのレーザの発振波長は約650n
mとなる。本実施例では、活性層をGa0.5In0.5Pとした
が、Gaの一部をAlで置き換えた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
（０＜ｘ＜１）を活性層としても本発明の効果は得られ
る。さらに（110）面或るいはこれに等価を主面とするG
aAs基板を用いて本実施例の構造を構成しても同様の効
果が得られる。以上述べたすべてのことは、MBE法によ
り成長して製作したAlGaInP系可視光半導体レーザに対
しても普遍的に同様の効果が得られる。
用した場合の実施例を示す。第２図は、その実施例の概
略的斜視図である。（111）Ga面を主面としてもつn-GaA
s基板１上に厚さ１μｍのn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラ
ッド層２、厚さ0.1μｍのアンドープGa0.5In0.5P活性層
３、厚さ１μｍのp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層
４、厚さ0.1μｍのp-Ga0.5In0.5P層５、厚さ0.6μｍのn
-GaAs電流ブロック層６を順次形成する。続いて、フォ
トリソグラフィ法により、n-GaAsブロック層６の一部を
幅７μｍのストライプ状に除去する。化学エッチング法
により、リン酸系のエッチャントを用いれば、エッチン
グの選択性により、GaAs層６のストライプ部のみ除去で
きる。さらにその後厚さ約１μｍのp-GaAsキャップ層７
を全面に成長し、ｐ電極８およびｎ電極９を形成して、
レーザ・ダイオードとする。上述のn-(Al0.5Ga0.5)0.5I
n0.5Pクラッド層２、アンドープGa0.5In0.5P活性層３、
p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層４より成るダブル
ヘテロ構造は、MOVPE法による。活性層３の成長条件
は、前述の実施例による。但し、成長温度、V/III比等
の成長条件によらず、Ga0.5In0.5P結晶のとりうる最大
エネルギギャップ約1.91eVとなる。本実施例の他の層に
ついては、MOVPE法により成長しても、他の成長法によ
ってもよい。本実施例では、Ga0.5In0.5P結晶を、（11
1）Ga面を主面とするGaAs基板上に成長することによ
り、レーザ発振のフォトン・エネルギーがGa0.5In0.5P
から得られる最大値約1.91eVで発振するレーザダイオー
ドが得られる。その結果そのレーザの発振波長は約650n
mとなる。本実施例では、活性層をGa0.5In0.5Pとした
が、Gaの一部をAlで置き換えた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
（０＜ｘ＜１）を活性層としても本発明の効果は得られ
る。さらに（110）面或るいはこれに等価を主面とするG
aAs基板を用いて本実施例の構造を構成しても同様の効
果が得られる。以上述べたすべてのことは、MBE法によ
り成長して製作したAlGaInP系可視光半導体レーザに対
しても普遍的に同様の効果が得られる。
（発明の効果） 本方法により、成長温度およびV/III比に依存しな
い、常にその混晶がとりうるEgの最大値をもつ(AlxGa
1-x)0.5In0.5P結晶を得ることができる。これを可視光
半導体レーザに用いることにより、ある組成の活性層か
ら得られる最短波長で発振するレーザが、成長条件によ
らず、常に安定して得られる。
い、常にその混晶がとりうるEgの最大値をもつ(AlxGa
1-x)0.5In0.5P結晶を得ることができる。これを可視光
半導体レーザに用いることにより、ある組成の活性層か
ら得られる最短波長で発振するレーザが、成長条件によ
らず、常に安定して得られる。
第１図は（001）面、（110）面および（111）面GaAs基
板上に格子整合したGa0.5In0.5Pの成長温度およびV/III
比およびエネルギーギャップの関係を示す図、第２図
は、本発明を半導体レーザに適用した実施例を第３図は
従来例をそれぞれ示す図。図中、１……（111）Ga面を
主面とするn-GaAs、2,102……n-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層、3,103……アンドープGa0.5In0.5P活性層、
4,104……p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層、５……
p-Ga0.5In0.5P層、6,105……n-GaAs電流ブロック層、7,
106……p-GaAs層、8,108……ｐ電極、9,109……ｎ電
極、101……（001）ジャストGaAs基板、107……ストラ
イプ状電流注入領域をそれぞれ示す。
板上に格子整合したGa0.5In0.5Pの成長温度およびV/III
比およびエネルギーギャップの関係を示す図、第２図
は、本発明を半導体レーザに適用した実施例を第３図は
従来例をそれぞれ示す図。図中、１……（111）Ga面を
主面とするn-GaAs、2,102……n-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層、3,103……アンドープGa0.5In0.5P活性層、
4,104……p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層、５……
p-Ga0.5In0.5P層、6,105……n-GaAs電流ブロック層、7,
106……p-GaAs層、8,108……ｐ電極、9,109……ｎ電
極、101……（001）ジャストGaAs基板、107……ストラ
イプ状電流注入領域をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】GaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5
P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜ｘ≦１）を
有機金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャ
ル成長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う
前記GaAs基板表面方位がほぼ（110）面に等価な面方位
である基板上に成長することを特徴とする結晶成長方
法。 - 【請求項２】GaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5
P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶（０＜ｘ≦１）を
有機金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャ
ル成長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う
前記GaAs基板表面方位がほぼ（111）Ga面に等価な面方
位である基板上に成長することを特徴とする結晶成長方
法。 - 【請求項３】GaAs基板とし、この基板とほぼ格子整合す
るGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P（０＜ｘ
＜１）を活性層とする半導体レーザに於いて、前記GaAs
基板表面の方位をほぼ（110）面に等価あるいはほぼ（1
11）Ga面に等価な面方位としたことを特徴とする可視光
半導体レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1112888 | 1988-01-20 | ||
| JP63-11128 | 1988-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282197A JPH01282197A (ja) | 1989-11-14 |
| JP2555881B2 true JP2555881B2 (ja) | 1996-11-20 |
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ID=11769380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1011349A Expired - Fee Related JP2555881B2 (ja) | 1988-01-20 | 1989-01-20 | Ａ▲ｌ▼ＧａＩｎＰ系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザ |
Country Status (4)
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| EP (1) | EP0325275B1 (ja) |
| JP (1) | JP2555881B2 (ja) |
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| US5264389A (en) * | 1988-09-29 | 1993-11-23 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor laser device |
| US5235194A (en) * | 1989-09-28 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
| US5157679A (en) * | 1989-10-11 | 1992-10-20 | Hitachi-Ltd. | Optoelectronic devices |
| US5278857A (en) * | 1989-10-16 | 1994-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Indium gallium aluminum phosphide silicon doped to prevent zinc disordering |
| US5124995A (en) * | 1990-03-15 | 1992-06-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device |
| JP2553731B2 (ja) * | 1990-04-13 | 1996-11-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
| NL9001193A (nl) * | 1990-05-23 | 1991-12-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
| US5190891A (en) * | 1990-06-05 | 1993-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor laser device in which the p-type clad layer and the active layer are grown at different rates |
| US5161167A (en) * | 1990-06-21 | 1992-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
| JPH04144185A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US5223723A (en) * | 1990-10-19 | 1993-06-29 | At&T Bell Laboratories | Light emitting device |
| US5274656A (en) * | 1991-06-12 | 1993-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor laser |
| DE69201283T2 (de) * | 1991-08-21 | 1995-09-28 | Nippon Electric Co | Halbleiterlaser. |
| DE69213403T2 (de) * | 1991-11-26 | 1997-03-20 | Philips Electronics Nv | Strahlung emittierende Halbleiterdiode |
| JPH05160515A (ja) * | 1991-12-04 | 1993-06-25 | Eastman Kodak Japan Kk | 量子井戸型レーザダイオード |
| JPH05343790A (ja) * | 1992-06-04 | 1993-12-24 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製法 |
| DE69408755T2 (de) * | 1993-09-03 | 1998-06-25 | Mitsubishi Chem Corp | Verfahren zum Herstellen eines III-V-Halbleitermaterials und ein III-V-Halbleitermaterial |
| JP2003332692A (ja) * | 2002-05-13 | 2003-11-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| US20040001521A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-01 | Ashish Tandon | Laser having active region formed above substrate |
| JP2005236024A (ja) | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
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|---|---|---|---|---|
| GB1378128A (en) * | 1973-06-26 | 1974-12-18 | Alferov Z I | Semiconductor laser |
| JPS5511310A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
| JPS5637687A (en) * | 1979-09-04 | 1981-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
| JPH0196982A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JP2674043B2 (ja) * | 1987-12-11 | 1997-11-05 | ソニー株式会社 | エピタキシャル成長法 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011349A patent/JP2555881B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-20 EP EP89100963A patent/EP0325275B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-20 DE DE68917941T patent/DE68917941T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-23 US US07/299,389 patent/US4974231A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH01282197A (ja) | 1989-11-14 |
| US4974231A (en) | 1990-11-27 |
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| EP0325275A2 (en) | 1989-07-26 |
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| DE68917941T2 (de) | 1995-04-20 |
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|---|---|---|---|
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