JP2962639B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体発光素子に関す
る。より詳しくは、II−VI族化合物半導体を発光層の材
料とし、青色または緑色の光を出射する半導体発光素子
に関する。
る。より詳しくは、II−VI族化合物半導体を発光層の材
料とし、青色または緑色の光を出射する半導体発光素子
に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】II−
VI族化合物半導体は、ワイドギャップを有することか
ら、青色または緑色の発光材料として有望視されてい
る。しかし、ドーピングされたアクセプタが、空孔また
は格子間原子などの固有欠陥により自己補償されるた
め、p型不純物濃度を制御するのが難しいという問題が
あった。
VI族化合物半導体は、ワイドギャップを有することか
ら、青色または緑色の発光材料として有望視されてい
る。しかし、ドーピングされたアクセプタが、空孔また
は格子間原子などの固有欠陥により自己補償されるた
め、p型不純物濃度を制御するのが難しいという問題が
あった。
【0003】最近になって、ZnMgSSe系半導体
で、窒素をラジカル化することにより〜1017cm-3の
ドーピングが可能となった。これを受けて、p−n接合
による電流注入型で青色または緑色の光を出射するレー
ザ素子や発光ダイオードに関する研究発表が相次いでな
されている(アプライド・フィジクス・レターズ(App
l.Phys.Lett.)59,1272(1991)、アプライド・フィジク
ス・レターズ59,3619(1991)、アプライド・フィジクス
・レターズ60,1999(1992)、エレクトロン・レターズ(E
lectron.lett.)28,1798(1992)等)。これらの研究で
は、素子構造として、高駆動電流を要する利得導波構造
が採用されている。II−VI族化合物半導体を発光層の材
料とする発光素子では、これまで、発光層の一部に効率
良く電流を注入するための素子構造が知られていないか
らである。
で、窒素をラジカル化することにより〜1017cm-3の
ドーピングが可能となった。これを受けて、p−n接合
による電流注入型で青色または緑色の光を出射するレー
ザ素子や発光ダイオードに関する研究発表が相次いでな
されている(アプライド・フィジクス・レターズ(App
l.Phys.Lett.)59,1272(1991)、アプライド・フィジク
ス・レターズ59,3619(1991)、アプライド・フィジクス
・レターズ60,1999(1992)、エレクトロン・レターズ(E
lectron.lett.)28,1798(1992)等)。これらの研究で
は、素子構造として、高駆動電流を要する利得導波構造
が採用されている。II−VI族化合物半導体を発光層の材
料とする発光素子では、これまで、発光層の一部に効率
良く電流を注入するための素子構造が知られていないか
らである。
【0004】しかしながら、利得導波構造は、特にレー
ザ素子に適用した場合、発振モードが不安定になり易い
という欠点がある。例えば、光出力を増加させていく
と、電流−光出力特性にキンクが生じる。同時に、レー
ザ出射方向が移動し、光出力がゆらぐという現象が生ず
る。
ザ素子に適用した場合、発振モードが不安定になり易い
という欠点がある。例えば、光出力を増加させていく
と、電流−光出力特性にキンクが生じる。同時に、レー
ザ出射方向が移動し、光出力がゆらぐという現象が生ず
る。
【0005】そこで、この発明の目的は、II−VI族化合
物半導体を発光層の材料として青色または緑色の光を出
射でき、しかも発光層の一部に効率良く電流を注入で
き、安定に光を出力できる半導体発光素子を提供するこ
とにある。
物半導体を発光層の材料として青色または緑色の光を出
射でき、しかも発光層の一部に効率良く電流を注入で
き、安定に光を出力できる半導体発光素子を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の半導体発光素子は、基板上に、発
光層を含む複数のII−VI族化合物半導体層が積層された
半導体発光素子において、上記複数のII−VI族化合物半
導体層の層間に、上記II−VI族化合物半導体層との界面
にヘテロバリアを形成するIII−V族化合物半導体層が
所定のパターン形状で設けられていることを特徴として
いる。
に、請求項1に記載の半導体発光素子は、基板上に、発
光層を含む複数のII−VI族化合物半導体層が積層された
半導体発光素子において、上記複数のII−VI族化合物半
導体層の層間に、上記II−VI族化合物半導体層との界面
にヘテロバリアを形成するIII−V族化合物半導体層が
所定のパターン形状で設けられていることを特徴として
いる。
【0007】また、請求項2に記載の半導体発光素子
は、請求項1の半導体発光素子において、上記ヘテロバ
リアを形成するII−VI族化合物半導体とIII−V族化合
物半導体の導電型がp型であることを特徴としている。
は、請求項1の半導体発光素子において、上記ヘテロバ
リアを形成するII−VI族化合物半導体とIII−V族化合
物半導体の導電型がp型であることを特徴としている。
【0008】また、請求項3に記載の半導体発光素子
は、請求項1または請求項2に記載の半導体発光素子に
おいて、上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、
上記発光層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯
幅よりも狭く設定されていることを特徴としている。
は、請求項1または請求項2に記載の半導体発光素子に
おいて、上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、
上記発光層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯
幅よりも狭く設定されていることを特徴としている。
【0009】
【作用】請求項1の半導体発光素子では、II−VI族化合
物半導体層の層間に、上記II−VI族化合物半導体層との
界面にヘテロバリアを形成するIII−V族化合物半導体
層が所定のパターン形状で設けられている。このヘテロ
バリアの箇所では、図8に例示するように、界面でエネ
ルギー状態が急峻に変化し、バンド不連続が生じる。動
作時に、注入されたキャリアは上記ヘテロバリアよって
阻止される。この結果、発光層のうち上記III−V族化
合物半導体層が存する領域以外の部分(発光領域)に電
流が効率良く注入される。したがって、駆動電流が低減
される。
物半導体層の層間に、上記II−VI族化合物半導体層との
界面にヘテロバリアを形成するIII−V族化合物半導体
層が所定のパターン形状で設けられている。このヘテロ
バリアの箇所では、図8に例示するように、界面でエネ
ルギー状態が急峻に変化し、バンド不連続が生じる。動
作時に、注入されたキャリアは上記ヘテロバリアよって
阻止される。この結果、発光層のうち上記III−V族化
合物半導体層が存する領域以外の部分(発光領域)に電
流が効率良く注入される。したがって、駆動電流が低減
される。
【0010】また、請求項2の半導体発光素子の如く、
上記ヘテロバリアを形成するII−VI族化合物半導体とII
I−V族化合物半導体の導電型がp型である場合、n型
などである場合に比して、価電子帯のバンド不連続が大
きく、かつ、急峻になる。したがって、注入されたキャ
リアは更に効率良く発光領域に注入され、駆動電流が低
減される。
上記ヘテロバリアを形成するII−VI族化合物半導体とII
I−V族化合物半導体の導電型がp型である場合、n型
などである場合に比して、価電子帯のバンド不連続が大
きく、かつ、急峻になる。したがって、注入されたキャ
リアは更に効率良く発光領域に注入され、駆動電流が低
減される。
【0011】また、請求項3の半導体発光素子の如く、
上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、上記発光
層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯幅よりも
狭く設定されている場合、発光層(活性層)に導波され
た光(伝搬モード)が、上記III−V族化合物半導体層
が存する領域で吸収され、大きな損失を受ける。したが
って、上記発光素子がレーザ発振を行う場合、発光層に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制さ
れ、この結果、安定な基本モードが得られる。
上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、上記発光
層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯幅よりも
狭く設定されている場合、発光層(活性層)に導波され
た光(伝搬モード)が、上記III−V族化合物半導体層
が存する領域で吸収され、大きな損失を受ける。したが
って、上記発光素子がレーザ発振を行う場合、発光層に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制さ
れ、この結果、安定な基本モードが得られる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の半導体発光素子を実施例に
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
【0013】図1は第1実施例の青色発光素子の断面を
示している。
示している。
【0014】この発光素子は、n型GaAs基板(n〜
1018cm-3)11の表面側に、厚さ2μmのn型Zn
SSe層12(n〜1018cm-3)と、厚さ0.3μm
のアンドープZnSe発光層13と、厚さ0.5μmの
p型ZnSSe層14(p〜1017cm-3)と、厚さ
0.5μmのp型GaAs層15(p〜1018cm-3)
と、厚さ2μmのp型ZnSSe層16(p〜1017c
m-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSe層17(p〜
1017cm-3)と、電極金属としてのAu層18を順に
備えている。一方、n型GaAs基板11の裏面側にA
uGe層19と、Ni層20を備えている。上記p型G
aAs層15、p型ZnSe層17およびAu層18
は、直径300μmの円形状パターンとなっている。
1018cm-3)11の表面側に、厚さ2μmのn型Zn
SSe層12(n〜1018cm-3)と、厚さ0.3μm
のアンドープZnSe発光層13と、厚さ0.5μmの
p型ZnSSe層14(p〜1017cm-3)と、厚さ
0.5μmのp型GaAs層15(p〜1018cm-3)
と、厚さ2μmのp型ZnSSe層16(p〜1017c
m-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSe層17(p〜
1017cm-3)と、電極金属としてのAu層18を順に
備えている。一方、n型GaAs基板11の裏面側にA
uGe層19と、Ni層20を備えている。上記p型G
aAs層15、p型ZnSe層17およびAu層18
は、直径300μmの円形状パターンとなっている。
【0015】この発光素子は次のようにして作製する。
なお、各層の成長には分子線エピタキシー法(MBE
法)または有機金属化合物・化学気相成長法(MOCV
D法)を使用する。II−VI族化合物半導体のアクセプタ
には窒素を用いる。窒素はラジカルまたはプラズマ・ビ
ームで供給する。II−VI族化合物半導体のドナーにはC
lを用いる。また、III−V族化合物半導体のアクセプ
タにはBeを使用する。
なお、各層の成長には分子線エピタキシー法(MBE
法)または有機金属化合物・化学気相成長法(MOCV
D法)を使用する。II−VI族化合物半導体のアクセプタ
には窒素を用いる。窒素はラジカルまたはプラズマ・ビ
ームで供給する。II−VI族化合物半導体のドナーにはC
lを用いる。また、III−V族化合物半導体のアクセプ
タにはBeを使用する。
【0016】まず、n型GaAs基板(n〜1018c
m-3)11を硫酸系エッチング液でエッチングした後、
Inを接着剤として上記基板11をMoホルダーに貼り
付ける。このMoホルダーをMBE装置の成長室に搬入
して、As分子線を照射しながら、基板温度を580℃
に上昇させて、ガス出しを行うとともに酸化膜を蒸発さ
せる。
m-3)11を硫酸系エッチング液でエッチングした後、
Inを接着剤として上記基板11をMoホルダーに貼り
付ける。このMoホルダーをMBE装置の成長室に搬入
して、As分子線を照射しながら、基板温度を580℃
に上昇させて、ガス出しを行うとともに酸化膜を蒸発さ
せる。
【0017】次に、基板温度を300℃に保持した状
態で、n型GaAs基板11の表面側に、厚さ2μmの
n型ZnSSe層12(n〜1018cm-3)と、厚さ
0.3μmのアンドープZnSe発光層13と、厚さ0.
5μmのp型ZnSSe層14(p〜1017cm-3)
と、厚さ0.5μmのp型GaAs層15(p〜1018c
m-3)を順次積層する。
態で、n型GaAs基板11の表面側に、厚さ2μmの
n型ZnSSe層12(n〜1018cm-3)と、厚さ
0.3μmのアンドープZnSe発光層13と、厚さ0.
5μmのp型ZnSSe層14(p〜1017cm-3)
と、厚さ0.5μmのp型GaAs層15(p〜1018c
m-3)を順次積層する。
【0018】フォトリソグラフィおよび選択エッチン
グを行って、p型GaAs層15(p〜1018cm-3)
のうち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の
部分を除去する。
グを行って、p型GaAs層15(p〜1018cm-3)
のうち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の
部分を除去する。
【0019】この後、再度試料をMBE装置の成長室
に搬入して、厚さ2μmのp型ZnSSe層16(p〜
1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSe層1
7(p〜1017cm-3)を順次成長する。p型ZnSe
層17上に電極金属Au層18を蒸着する一方、n型G
aAs基板11の裏面側にAuGe層19、Ni層20
を蒸着する。
に搬入して、厚さ2μmのp型ZnSSe層16(p〜
1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSe層1
7(p〜1017cm-3)を順次成長する。p型ZnSe
層17上に電極金属Au層18を蒸着する一方、n型G
aAs基板11の裏面側にAuGe層19、Ni層20
を蒸着する。
【0020】ドライエッチングを行って、電極金属A
u18、p型ZnSe17のうち中央の300μmφの
部分を残して、その周囲の部分を除去する(作製完
了)。なお、ドライエッチングがp型ZnSSe16に
及んでもかまわない。
u18、p型ZnSe17のうち中央の300μmφの
部分を残して、その周囲の部分を除去する(作製完
了)。なお、ドライエッチングがp型ZnSSe16に
及んでもかまわない。
【0021】この発光素子では、アンドープZnSe発
光層13が室温で青色に発光する。しかも、p型ZnS
Se14とp型GaAs15との界面に大きく、かつ、
急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによって
電流が阻止される。この結果、アンドープZnSe発光
層13のうちAu層18直下の無効発光を減少させるこ
とができる。実際に、p型GaAs層15を設けない素
子に比して、駆動電流を2/3に低減することができ
た。
光層13が室温で青色に発光する。しかも、p型ZnS
Se14とp型GaAs15との界面に大きく、かつ、
急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによって
電流が阻止される。この結果、アンドープZnSe発光
層13のうちAu層18直下の無効発光を減少させるこ
とができる。実際に、p型GaAs層15を設けない素
子に比して、駆動電流を2/3に低減することができ
た。
【0022】図2は第2実施例の緑色発光素子の断面を
示している。
示している。
【0023】この発光素子は、n型InP基板(n〜1
018cm-3)41の表面側に、厚さ2μmのn型CdS
層42(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
CdS発光層43(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5
μmのp型InP層44(p〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのp型ZnSe層45(p〜1017cm-3)と、
電極金属としてのAu層46を順に備えている。一方、
n型InP基板41の裏面側に、AuGe層47と、N
i層48を備えている。上記p型InP層44およびA
u層46は、直径300μmの円形状パターンとなって
いる。
018cm-3)41の表面側に、厚さ2μmのn型CdS
層42(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
CdS発光層43(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5
μmのp型InP層44(p〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのp型ZnSe層45(p〜1017cm-3)と、
電極金属としてのAu層46を順に備えている。一方、
n型InP基板41の裏面側に、AuGe層47と、N
i層48を備えている。上記p型InP層44およびA
u層46は、直径300μmの円形状パターンとなって
いる。
【0024】この発光素子は次のようにして作製する。
なお、第1実施例と同様に、各層の成長には分子線エピ
タキシー法(MBE法)または有機金属化合物・化学気
相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族化合物
半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラジカル
またはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化合物半
導体のドナーにはClを用いる。また、III−V族化合
物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
なお、第1実施例と同様に、各層の成長には分子線エピ
タキシー法(MBE法)または有機金属化合物・化学気
相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族化合物
半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラジカル
またはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化合物半
導体のドナーにはClを用いる。また、III−V族化合
物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0025】まず、n型InP基板(n〜1018cm
-3)41を塩酸系エッチング液でエッチングした後、I
nを接着剤として上記基板41をMoホルダーに貼り付
ける。このMoホルダーをMBEの成長室に搬入して、
P分子線を照射しながら、基板温度を上昇させて、ガス
出しを行うとともに酸化膜を蒸発させる。
-3)41を塩酸系エッチング液でエッチングした後、I
nを接着剤として上記基板41をMoホルダーに貼り付
ける。このMoホルダーをMBEの成長室に搬入して、
P分子線を照射しながら、基板温度を上昇させて、ガス
出しを行うとともに酸化膜を蒸発させる。
【0026】次に、基板温度を300℃に保持した状
態で、n型InP基板41の表面側に、厚さ2μmのn
型CdS層42(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型CdS層43(p〜1017cm-3)と、厚さ
0.5μmのp型InP層44(p〜1018cm-3)を
順次積層する。
態で、n型InP基板41の表面側に、厚さ2μmのn
型CdS層42(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型CdS層43(p〜1017cm-3)と、厚さ
0.5μmのp型InP層44(p〜1018cm-3)を
順次積層する。
【0027】フォトリソグラフィおよび選択エッチン
グを行って、p型InP層44(p〜1018cm-3)の
うち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の部
分を除去する。
グを行って、p型InP層44(p〜1018cm-3)の
うち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の部
分を除去する。
【0028】この後、再度試料をMBEの成長室に搬
入して、厚さ2μmのp型ZnSe層45(p〜1017
cm-3)を成長する。p型ZnSe層45上に電極金属
Au層46を蒸着する一方、n型InP基板41の裏面
側にAuGe層47、Ni層48を蒸着する。
入して、厚さ2μmのp型ZnSe層45(p〜1017
cm-3)を成長する。p型ZnSe層45上に電極金属
Au層46を蒸着する一方、n型InP基板41の裏面
側にAuGe層47、Ni層48を蒸着する。
【0029】ドライエッチングを行って、電極金属A
u層46のうち中央の300μmφの部分を残して、そ
の周囲の部分を除去する(作製完了)。なお、ドライエ
ッチングがp型ZnSe層45に及んでもかまわない。
u層46のうち中央の300μmφの部分を残して、そ
の周囲の部分を除去する(作製完了)。なお、ドライエ
ッチングがp型ZnSe層45に及んでもかまわない。
【0030】この発光素子では、p型CdS発光層43
が室温で緑色に発光する。しかも、p型CdS層43と
p型InP層44との界面に大きく、かつ、急峻なヘテ
ロバリアが生じ、このヘテロバリアによって電流が阻止
される。この結果、アンドープp型CdS発光層43の
うちAu層46直下の無効発光を減少させることができ
る。実際に、p型InP層44を設けない素子に比し
て、駆動電流を低減することができた。
が室温で緑色に発光する。しかも、p型CdS層43と
p型InP層44との界面に大きく、かつ、急峻なヘテ
ロバリアが生じ、このヘテロバリアによって電流が阻止
される。この結果、アンドープp型CdS発光層43の
うちAu層46直下の無効発光を減少させることができ
る。実際に、p型InP層44を設けない素子に比し
て、駆動電流を低減することができた。
【0031】図3は第3実施例の紫外発光素子の断面を
示している。
示している。
【0032】この発光素子は、n型GaP基板(n〜1
018cm-3)51の表面側に、厚さ2μmのn型ZnS
層52(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnS発光層53(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5
μmのp型GaP層54(p〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのp型MgS層55(p〜1017cm-3)と、電
極金属としてのAu層56を順に備えている。一方、n
型GaP基板51の裏面側にAuGe層57と、Ni層
58を備えている。上記p型GaP層54およびAu層
56は、直径300μmφの円形状パターンとなってい
る。
018cm-3)51の表面側に、厚さ2μmのn型ZnS
層52(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnS発光層53(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5
μmのp型GaP層54(p〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのp型MgS層55(p〜1017cm-3)と、電
極金属としてのAu層56を順に備えている。一方、n
型GaP基板51の裏面側にAuGe層57と、Ni層
58を備えている。上記p型GaP層54およびAu層
56は、直径300μmφの円形状パターンとなってい
る。
【0033】この発光素子は次のようにして作製する。
なお、第1,第2実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
なお、第1,第2実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0034】まず、n型GaP基板(n〜1018cm
-3)51をエッチングした後、Inを接着剤として上記
基板51をMoホルダーに貼り付ける。このMoホルダ
ーをMBEの成長室に搬入して、P分子線を照射しなが
ら、基板温度を上昇させてガス出しを行うとともに酸化
膜を蒸発させる。
-3)51をエッチングした後、Inを接着剤として上記
基板51をMoホルダーに貼り付ける。このMoホルダ
ーをMBEの成長室に搬入して、P分子線を照射しなが
ら、基板温度を上昇させてガス出しを行うとともに酸化
膜を蒸発させる。
【0035】次に、基板温度を300℃に保持した状
態で、n型GaP基板51の表面側に、厚さ2μmのn
型ZnS層52(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型ZnS発光層53(p〜1017cm-3)と、厚
さ0.5μmのp型GaP層54(p〜1018cm-3)
を順次積層する。
態で、n型GaP基板51の表面側に、厚さ2μmのn
型ZnS層52(n〜1018cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型ZnS発光層53(p〜1017cm-3)と、厚
さ0.5μmのp型GaP層54(p〜1018cm-3)
を順次積層する。
【0036】フォトリソグラフィおよび選択エッチン
グを行って、p型GaP層54(p〜1018cm-3)の
うち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の部
分を除去する。
グを行って、p型GaP層54(p〜1018cm-3)の
うち中央の300μmφの部分を残して、その周囲の部
分を除去する。
【0037】この後、再度試料をMBEの成長室に搬
入して、厚さ2μmのp型MgS層55(p〜1017c
m-3)を成長する。p型MgS55上に電極金属Au層
56を蒸着する一方、n型GaP基板51の裏面側にA
uGe層57、Ni層58を蒸着する。
入して、厚さ2μmのp型MgS層55(p〜1017c
m-3)を成長する。p型MgS55上に電極金属Au層
56を蒸着する一方、n型GaP基板51の裏面側にA
uGe層57、Ni層58を蒸着する。
【0038】ドライエッチングを行って、電極金属A
u層56のうち中央の300μmφの部分を残して、そ
の周囲の部分を除去する(作製完了)。なお、ドライエ
ッチングがp型MgS層55に及んでもかまわない。
u層56のうち中央の300μmφの部分を残して、そ
の周囲の部分を除去する(作製完了)。なお、ドライエ
ッチングがp型MgS層55に及んでもかまわない。
【0039】この発光素子では、p型ZnS発光層53
が室温で紫外の発光をする。しかも、p型ZnS層53
とp型GaP層54との界面に大きく、かつ、急峻なヘ
テロバリアが生じ、このヘテロバリアによって電流が阻
止される。p型ZnS発光層53のうちAu層56直下
の無効発光が減少させることができる。実際に、p型G
aP層54を設けない素子に比して、駆動電流を低減す
ることができた。
が室温で紫外の発光をする。しかも、p型ZnS層53
とp型GaP層54との界面に大きく、かつ、急峻なヘ
テロバリアが生じ、このヘテロバリアによって電流が阻
止される。p型ZnS発光層53のうちAu層56直下
の無効発光が減少させることができる。実際に、p型G
aP層54を設けない素子に比して、駆動電流を低減す
ることができた。
【0040】なお、基板材料としてGaPを使用した
が、格子定数の近いSi基板を用いても良い(Gapの
格子定数は5.45Å、Siの格子定数は5.43Åであ
る。)。
が、格子定数の近いSi基板を用いても良い(Gapの
格子定数は5.45Å、Siの格子定数は5.43Åであ
る。)。
【0041】図4は第4実施例の青色レーザ素子の断面
を示している。
を示している。
【0042】このレーザ素子は、n型GaAs基板60
の表面側に、厚さ0.3μmのn型ZnSe層61(n
〜1018cm-3)と、厚さ2μmのn型ZnMgSSe
クラッド層62(n〜1018cm-3)と、発光層として
の厚さ0.1μmのノンドープZnSe活性層63と、
厚さ2μmのp型ZnSSeクラッド層64(p〜10
17cm-3)と、厚さ0.3μmのp型ZnSe層65
(p〜1017cm-3)を順に備えている。上記p型Zn
Se層65およびp型ZnMgSSe層64の一部64
aは、5μm幅のストライプ状のリッジ部75を構成し
ており、その両側に、p型GaAs層67(p〜1018
cm-3)が設けられている。n型GaAs基板60の裏
面側には電極金属としてのAuGe層68と、Ni層6
9が設けられる一方、p型ZnSe層65およびGaA
s層67の表面側にAu層70が設けられている。
の表面側に、厚さ0.3μmのn型ZnSe層61(n
〜1018cm-3)と、厚さ2μmのn型ZnMgSSe
クラッド層62(n〜1018cm-3)と、発光層として
の厚さ0.1μmのノンドープZnSe活性層63と、
厚さ2μmのp型ZnSSeクラッド層64(p〜10
17cm-3)と、厚さ0.3μmのp型ZnSe層65
(p〜1017cm-3)を順に備えている。上記p型Zn
Se層65およびp型ZnMgSSe層64の一部64
aは、5μm幅のストライプ状のリッジ部75を構成し
ており、その両側に、p型GaAs層67(p〜1018
cm-3)が設けられている。n型GaAs基板60の裏
面側には電極金属としてのAuGe層68と、Ni層6
9が設けられる一方、p型ZnSe層65およびGaA
s層67の表面側にAu層70が設けられている。
【0043】このレーザ素子は次のようにして作製す
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0044】まず、n型GaAs基板60を硫酸系エ
ッチング液でエッチングした後、Inを接着剤として上
記基板60をMoホルダーに貼り付ける。このMoホル
ダーをMBEの成長室に搬入して、As分子線を照射し
ながら、基板温度を580℃に上昇させて、ガス出しを
行うとともに酸化膜を蒸発させる。
ッチング液でエッチングした後、Inを接着剤として上
記基板60をMoホルダーに貼り付ける。このMoホル
ダーをMBEの成長室に搬入して、As分子線を照射し
ながら、基板温度を580℃に上昇させて、ガス出しを
行うとともに酸化膜を蒸発させる。
【0045】次に、基板温度を300℃に保持した状
態で、n型GaAs基板60の表面側に、厚さ0.3μ
mのn型ZnSe層61(n〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのn型ZnMgSSeクラッド層62(n〜10
18cm-3)と、厚さ0.1μmのノンドープZnSe活
性層63と、厚さ2μmのp型ZnSSeクラッド層6
4(p〜1017cm-3)と、厚さ0.3μmのp型Zn
Se層65(p〜1017cm-3)を順次成長する。
態で、n型GaAs基板60の表面側に、厚さ0.3μ
mのn型ZnSe層61(n〜1018cm-3)と、厚さ
2μmのn型ZnMgSSeクラッド層62(n〜10
18cm-3)と、厚さ0.1μmのノンドープZnSe活
性層63と、厚さ2μmのp型ZnSSeクラッド層6
4(p〜1017cm-3)と、厚さ0.3μmのp型Zn
Se層65(p〜1017cm-3)を順次成長する。
【0046】ドライエッチングを行って、p型ZnS
e層65およびp型ZnMgSSe層64の中央部分を
ストライプ状に残して、その両側の部分を除去する。こ
れにより、上記リッジ部75を形成する。
e層65およびp型ZnMgSSe層64の中央部分を
ストライプ状に残して、その両側の部分を除去する。こ
れにより、上記リッジ部75を形成する。
【0047】次に、液相成長法、MBE法またはMO
CVD法により、リッジ部75の両側にp型GaAs層
67(p〜1018cm-3)を再成長する。
CVD法により、リッジ部75の両側にp型GaAs層
67(p〜1018cm-3)を再成長する。
【0048】n型GaAs基板60の裏面側に電極金
属AuGe層68と、Ni層69を蒸着する一方、p型
ZnSe層65およびGaAs層67の表面側にAu層
70を蒸着する(作製完了)。
属AuGe層68と、Ni層69を蒸着する一方、p型
ZnSe層65およびGaAs層67の表面側にAu層
70を蒸着する(作製完了)。
【0049】このレーザ素子では、室温近くまで青色レ
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaA
s層67とp型ZnSSeクラッド層64,p型ZnS
e層65との界面に大きく、かつ、急峻なヘテロバリア
が生じ、このヘテロバリアによって電流が阻止される。
この結果、ノンドープZnSe活性層63のうちリッジ
部75直下の部分に電流を注入することができ、しきい
値電流を低減することができる。実際に、室温近くでの
しきい値電流は70mAであり、従来の利得導波路レー
ザに比して1/2に低減することができた。
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaA
s層67とp型ZnSSeクラッド層64,p型ZnS
e層65との界面に大きく、かつ、急峻なヘテロバリア
が生じ、このヘテロバリアによって電流が阻止される。
この結果、ノンドープZnSe活性層63のうちリッジ
部75直下の部分に電流を注入することができ、しきい
値電流を低減することができる。実際に、室温近くでの
しきい値電流は70mAであり、従来の利得導波路レー
ザに比して1/2に低減することができた。
【0050】また、ノンドープZnSe活性層63の禁
制帯幅よりもp型GaAs層67の禁制帯幅の方が狭い
ので、活性層63に導波された光(伝搬モード)が、p
型GaAs層67が存する領域で吸収され、大きな損失
を受ける。したがって、活性層63に対して平行方向に
広がりが大きい高次モードが抑制され、この結果、安定
な基本モードを得ることができる。
制帯幅よりもp型GaAs層67の禁制帯幅の方が狭い
ので、活性層63に導波された光(伝搬モード)が、p
型GaAs層67が存する領域で吸収され、大きな損失
を受ける。したがって、活性層63に対して平行方向に
広がりが大きい高次モードが抑制され、この結果、安定
な基本モードを得ることができる。
【0051】図5は第5実施例の緑色レーザ素子の断面
を示している。
を示している。
【0052】このレーザ素子は、n型InP基板80の
表面側に、厚さ2μmのn型MgSeクラッド層81
(n〜1018cm-3)と、発光層としての厚さ0.1μ
mのノンドープCdS活性層82と、厚さ2μmのp型
MgSeクラッド層83(p〜1017cm-3)を順に備
えている。p型MgSe層83の一部83aは、5μm
幅のストライプ状のリッジ部を構成しており、このリッ
ジ部83aの両側にp型InP層84(p〜1018cm
-3)が設けられている。n型InP基板80の裏面側に
電極金属AuGe層85と、Ni層86が設けられる一
方、p型InP層84およびp型MgSe層83の表面
側にAu層87が設けられている。
表面側に、厚さ2μmのn型MgSeクラッド層81
(n〜1018cm-3)と、発光層としての厚さ0.1μ
mのノンドープCdS活性層82と、厚さ2μmのp型
MgSeクラッド層83(p〜1017cm-3)を順に備
えている。p型MgSe層83の一部83aは、5μm
幅のストライプ状のリッジ部を構成しており、このリッ
ジ部83aの両側にp型InP層84(p〜1018cm
-3)が設けられている。n型InP基板80の裏面側に
電極金属AuGe層85と、Ni層86が設けられる一
方、p型InP層84およびp型MgSe層83の表面
側にAu層87が設けられている。
【0053】このレーザ素子は次のようにして作製す
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。窒素はラ
ジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族化
合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−V
族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0054】まず、n型InP基板80を塩酸系エッ
チング液でエッチングした後、Inを接着剤として上記
基板80をMoホルダーに貼り付ける。このMoホルダ
ーをMBEの成長室に搬入して、P分子線を照射しなが
ら、基板温度を上昇させて、ガス出しを行うとともに酸
化膜を蒸発させる。
チング液でエッチングした後、Inを接着剤として上記
基板80をMoホルダーに貼り付ける。このMoホルダ
ーをMBEの成長室に搬入して、P分子線を照射しなが
ら、基板温度を上昇させて、ガス出しを行うとともに酸
化膜を蒸発させる。
【0055】次に、基板温度を所定値に保持した状態
で、n型InP基板80の表面側に、厚さ2μmのn型
MgSeクラッド層81(n〜1018cm-3)と、厚さ
0.1μmのノンドープCdS活性層82と、厚さ2μ
mのp型MgSeクラッド層83(p〜1017cm-3)
を順次成長する。
で、n型InP基板80の表面側に、厚さ2μmのn型
MgSeクラッド層81(n〜1018cm-3)と、厚さ
0.1μmのノンドープCdS活性層82と、厚さ2μ
mのp型MgSeクラッド層83(p〜1017cm-3)
を順次成長する。
【0056】ドライエッチングを行って、p型MgS
e層83の中央部分をストライプ状に残して、その両側
部分を除去する。これにより、上記リッジ部83aを形
成する。
e層83の中央部分をストライプ状に残して、その両側
部分を除去する。これにより、上記リッジ部83aを形
成する。
【0057】次に、液相成長法、MBE法またはMO
CVD法により上記リッジ部83aの両側にp型InP
層84(p〜1018cm-3)を再成長する。
CVD法により上記リッジ部83aの両側にp型InP
層84(p〜1018cm-3)を再成長する。
【0058】n型InP基板80の裏面側に電極金属
AuGe層85と、Ni層86を蒸着する一方、p型I
nP層84およびp型MgSe層83の表面側にAu層
87を蒸着する。
AuGe層85と、Ni層86を蒸着する一方、p型I
nP層84およびp型MgSe層83の表面側にAu層
87を蒸着する。
【0059】このレーザ素子では、室温近くまで緑色レ
ーザを連続発振することができた。しかも、p型InP
層84とp型MgSe層83との界面に大きく、かつ、
急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによって
電流が阻止される。この結果、ノンドープCdS活性層
82のうちリッジ部83a直下の部分に電流を注入する
ことができ、しきい値電流を低減することができる。実
際に、p型InP層84を設けない利得導波型素子に比
して、駆動電流を低減することができた。
ーザを連続発振することができた。しかも、p型InP
層84とp型MgSe層83との界面に大きく、かつ、
急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによって
電流が阻止される。この結果、ノンドープCdS活性層
82のうちリッジ部83a直下の部分に電流を注入する
ことができ、しきい値電流を低減することができる。実
際に、p型InP層84を設けない利得導波型素子に比
して、駆動電流を低減することができた。
【0060】また、ノンドープCdS活性層82の禁制
帯幅よりもp型GaAs層84の禁制帯幅の方が狭いの
で、活性層82に導波された光(伝搬モード)が、p型
InP層84が存する領域で吸収され、大きな損失を受
ける。したがって、活性層82に対して平行方向に広が
りが大きい高次モードが抑制され、この結果、安定な基
本モードを得ることができる。
帯幅よりもp型GaAs層84の禁制帯幅の方が狭いの
で、活性層82に導波された光(伝搬モード)が、p型
InP層84が存する領域で吸収され、大きな損失を受
ける。したがって、活性層82に対して平行方向に広が
りが大きい高次モードが抑制され、この結果、安定な基
本モードを得ることができる。
【0061】図6は第6実施例の緑色レーザ素子の断面
を示している。
を示している。
【0062】このレーザ素子は、n型GaP基板90の
表面側に、厚さ2μmのn型ZnMgSクラッド層91
(n〜1018cm-3)と、厚さ0.15μmのn型Zn
SSeガイド層92(n〜1018cm-3)と、発光層と
しての厚さ10nmのノンドープZnCdS歪量子井戸
層93と、厚さ0.15μmのp型ZnSSeガイド層
94(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型Z
nMgSクラッド層95(p〜1017cm-3)と、スト
ライプ状溝105を持つ厚さ0.5μmのp型GaP層
96(p〜1018cm-3)と、厚さ1μmのp型ZnM
gSクラッド層97(p〜1017cm-3)と、厚さ0.
5μmのp型GaP層98(p〜1018cm-3))を順
に備えている。n型GaP基板90の裏面側に電極金属
としてのAuGe層99と、Ni層100が設けられる
一方、p型GaP層98の表面側にAu層101と、A
uZn層102が設けられている。
表面側に、厚さ2μmのn型ZnMgSクラッド層91
(n〜1018cm-3)と、厚さ0.15μmのn型Zn
SSeガイド層92(n〜1018cm-3)と、発光層と
しての厚さ10nmのノンドープZnCdS歪量子井戸
層93と、厚さ0.15μmのp型ZnSSeガイド層
94(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型Z
nMgSクラッド層95(p〜1017cm-3)と、スト
ライプ状溝105を持つ厚さ0.5μmのp型GaP層
96(p〜1018cm-3)と、厚さ1μmのp型ZnM
gSクラッド層97(p〜1017cm-3)と、厚さ0.
5μmのp型GaP層98(p〜1018cm-3))を順
に備えている。n型GaP基板90の裏面側に電極金属
としてのAuGe層99と、Ni層100が設けられる
一方、p型GaP層98の表面側にAu層101と、A
uZn層102が設けられている。
【0063】このレーザ素子は次のようにして作製す
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素用いる。この窒素は
ラジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族
化合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−
V族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素用いる。この窒素は
ラジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI族
化合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III−
V族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0064】まず、n型GaP基板90をエッチング
した後、Inを接着剤として上記基板90をMoホルダ
ーに貼り付ける。このMoホルダーをMBEの成長室に
搬入して、P分子線を照射しながら、基板温度を上昇さ
せて、ガス出しを行うとともに酸化膜を蒸発させる。
した後、Inを接着剤として上記基板90をMoホルダ
ーに貼り付ける。このMoホルダーをMBEの成長室に
搬入して、P分子線を照射しながら、基板温度を上昇さ
せて、ガス出しを行うとともに酸化膜を蒸発させる。
【0065】次に、基板温度を所定値に保持した状態
で、n型GaP基板90の表面側に、厚さ2μmのn型
ZnMgSクラッド層91(n〜1018cm-3)と、厚
さ0.15μmのn型ZnSSeガイド層92(n〜1
018cm-3)と、厚さ10nmのノンドープZnCdS
歪量子井戸層93と、厚さ0.15μmのp型ZnSS
eガイド層94(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型ZnMgSクラッド層95(p〜1017c
m-3)と、厚さ0.5μmのp型GaP層96(p〜1
018cm-3)を順次成長する。
で、n型GaP基板90の表面側に、厚さ2μmのn型
ZnMgSクラッド層91(n〜1018cm-3)と、厚
さ0.15μmのn型ZnSSeガイド層92(n〜1
018cm-3)と、厚さ10nmのノンドープZnCdS
歪量子井戸層93と、厚さ0.15μmのp型ZnSS
eガイド層94(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μ
mのp型ZnMgSクラッド層95(p〜1017c
m-3)と、厚さ0.5μmのp型GaP層96(p〜1
018cm-3)を順次成長する。
【0066】フォトリソグラフィおよび選択エッチン
グを行って、p型GaP層96の中央に、幅5μmのス
トライプ状溝105を形成する。
グを行って、p型GaP層96の中央に、幅5μmのス
トライプ状溝105を形成する。
【0067】次に、この上に、MBE法またはMOC
VD法により、厚さ1μmのp型ZnMgSクラッド層
97(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型G
aP98(p〜1018cm-3))を順次再成長する。
VD法により、厚さ1μmのp型ZnMgSクラッド層
97(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型G
aP98(p〜1018cm-3))を順次再成長する。
【0068】n型GaP基板90の裏面側に電極金属
AuGe層99と、Ni層100を蒸着する一方、p型
GaP層98の表面側にAu層101と、AuZn層1
02を蒸着する。
AuGe層99と、Ni層100を蒸着する一方、p型
GaP層98の表面側にAu層101と、AuZn層1
02を蒸着する。
【0069】このレーザ素子では、室温近くまで青色レ
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaP
層96とp型ZnMgS層95との界面に大きく、か
つ、急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによ
って電流が阻止される。この結果、ノンドープZnCd
S歪量子井戸層93のうちストライプ状溝105直下の
部分に電流を注入することができ、しきい値電流を低減
することができる。実際に、p型GaP層96(したが
ってストライプ状溝105)を設けない素子に比して、
駆動電流を低減することができた。
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaP
層96とp型ZnMgS層95との界面に大きく、か
つ、急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテロバリアによ
って電流が阻止される。この結果、ノンドープZnCd
S歪量子井戸層93のうちストライプ状溝105直下の
部分に電流を注入することができ、しきい値電流を低減
することができる。実際に、p型GaP層96(したが
ってストライプ状溝105)を設けない素子に比して、
駆動電流を低減することができた。
【0070】また、ノンドープZnCdS歪量子井戸層
93の禁制帯幅よりもp型GaP層96の禁制帯幅の方
が狭いので、歪量子井戸層93に導波された光(伝搬モ
ード)が、p型GaP層96が存する領域で吸収され、
大きな損失を受ける。したがって、歪量子井戸層93に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制さ
れ、この結果、安定な基本モードを得ることができる。
93の禁制帯幅よりもp型GaP層96の禁制帯幅の方
が狭いので、歪量子井戸層93に導波された光(伝搬モ
ード)が、p型GaP層96が存する領域で吸収され、
大きな損失を受ける。したがって、歪量子井戸層93に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制さ
れ、この結果、安定な基本モードを得ることができる。
【0071】図7は第7実施例の緑色レーザ素子の断面
を示している。
を示している。
【0072】このレーザ素子は、n型GaAs基板11
0の表面側に、厚さ2μmのn型ZnSSeクラッド層
111(n〜1018cm-3)と、厚さ0.15μmのn
型ZnSeガイド層112(n〜1018cm-3)と、発
光層としての多重量子井戸活性層115と、厚さ0.1
5μmのp型ZnSeガイド層116(p〜1017cm
-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSSeクラッド層1
17(p〜1017cm-3)と、ストライプ状溝125を
持つ厚さ0.5μmのp型GaAs層118(p〜10
18cm-3)と、厚さ1μmのp型ZnSSeクラッド層
119(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnSe層120(p〜1017cm-3)を順に備えてい
る。多重量子井戸活性層115は、厚さ10nmのノン
ドープZnCdSの歪量子井戸層113と、厚さ5nm
のノンドープZnSeバリア層114とを交互に積層し
て構成されている(歪量子井戸層113が5層、バリア
層114が4層である。)。n型GaAs基板110の
裏面側に電極金属としてのAuGe層121と、Ni層
122が設けられる一方、p型ZnSe層120の表面
側にAu層121が設けられている。
0の表面側に、厚さ2μmのn型ZnSSeクラッド層
111(n〜1018cm-3)と、厚さ0.15μmのn
型ZnSeガイド層112(n〜1018cm-3)と、発
光層としての多重量子井戸活性層115と、厚さ0.1
5μmのp型ZnSeガイド層116(p〜1017cm
-3)と、厚さ0.5μmのp型ZnSSeクラッド層1
17(p〜1017cm-3)と、ストライプ状溝125を
持つ厚さ0.5μmのp型GaAs層118(p〜10
18cm-3)と、厚さ1μmのp型ZnSSeクラッド層
119(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnSe層120(p〜1017cm-3)を順に備えてい
る。多重量子井戸活性層115は、厚さ10nmのノン
ドープZnCdSの歪量子井戸層113と、厚さ5nm
のノンドープZnSeバリア層114とを交互に積層し
て構成されている(歪量子井戸層113が5層、バリア
層114が4層である。)。n型GaAs基板110の
裏面側に電極金属としてのAuGe層121と、Ni層
122が設けられる一方、p型ZnSe層120の表面
側にAu層121が設けられている。
【0073】このレーザ素子は次のようにして作製す
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。この窒素
はラジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI
族化合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III
−V族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
る。なお、上記各実施例と同様に、各層の成長には分子
線エピタキシー法(MBE法)または有機金属化合物・
化学気相成長法(MOCVD法)を使用する。II−VI族
化合物半導体のアクセプタには窒素を用いる。この窒素
はラジカルまたはプラズマ・ビームで供給する。II−VI
族化合物半導体のドナーにはClを用いる。また、III
−V族化合物半導体のアクセプタにはBeを使用する。
【0074】まず、n型GaAs基板110を硫酸系
エッチング液でエッチングした後、Inを接着剤として
上記基板110をMoホルダーに貼り付ける。このMo
ホルダーをMBEの成長室に搬入して、As分子線を照
射しながら、基板温度を上昇させて、ガス出しを行うと
ともに酸化膜を蒸発させる。
エッチング液でエッチングした後、Inを接着剤として
上記基板110をMoホルダーに貼り付ける。このMo
ホルダーをMBEの成長室に搬入して、As分子線を照
射しながら、基板温度を上昇させて、ガス出しを行うと
ともに酸化膜を蒸発させる。
【0075】基板温度を所定値に保持した状態で、n
型GaAs基板110の表面側に、厚さ2μmのn型Z
nSSeクラッド層111(n〜1018cm-3)と、厚
さ0.15μmのn型ZnSeガイド層112(n〜1
018cm-3)とを順次成長する。続いて、厚さ10nm
のノンドープZnCdS歪量子井戸層113と、厚さ5
nmのノンドープZnSeバリア層114とを交互に積
層して、上記多重量子井戸活性層115を形成する。さ
らに、この上に、厚さ0.15μmのp型ZnSeガイ
ド層116(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmの
p型ZnSSeクラッド層117(p〜1017cm-3)
と、厚さ0.5μmのp型GaAs層118(p〜10
18cm-3)を順次成長する。
型GaAs基板110の表面側に、厚さ2μmのn型Z
nSSeクラッド層111(n〜1018cm-3)と、厚
さ0.15μmのn型ZnSeガイド層112(n〜1
018cm-3)とを順次成長する。続いて、厚さ10nm
のノンドープZnCdS歪量子井戸層113と、厚さ5
nmのノンドープZnSeバリア層114とを交互に積
層して、上記多重量子井戸活性層115を形成する。さ
らに、この上に、厚さ0.15μmのp型ZnSeガイ
ド層116(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmの
p型ZnSSeクラッド層117(p〜1017cm-3)
と、厚さ0.5μmのp型GaAs層118(p〜10
18cm-3)を順次成長する。
【0076】フォトリソグラフィおよび選択エッチン
グを行って、p型GaAs層118の中央に、幅5μm
のストライプ状溝125を形成する。
グを行って、p型GaAs層118の中央に、幅5μm
のストライプ状溝125を形成する。
【0077】次に、この上に、MBE法またはMOC
VD法により、厚さ1μmのp型ZnSSeクラッド層
119(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnSe層120(p〜1017cm-3)を順次再成長す
る。
VD法により、厚さ1μmのp型ZnSSeクラッド層
119(p〜1017cm-3)と、厚さ0.5μmのp型
ZnSe層120(p〜1017cm-3)を順次再成長す
る。
【0078】n型GaAs基板110の裏面側に電極
金属AuGe層121と、Ni層122を蒸着する一
方、p型ZnSe層120の表面側にAu層121を蒸
着する(作製完了)。
金属AuGe層121と、Ni層122を蒸着する一
方、p型ZnSe層120の表面側にAu層121を蒸
着する(作製完了)。
【0079】このレーザ素子では、室温近くまで緑色レ
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaA
s層118とp型ZnSSeクラッド層117との界面
に大きく、かつ、急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテ
ロバリアによって電流が阻止される。この結果、多重量
子井戸活性層115のうちストライプ状溝125直下の
部分に電流を注入することができ、しきい値電流を低減
することができる。実際に、室温近くでのしきい値電流
は50mAであり、従来の利得導波路レーザに比して1
/2に低減することができた。
ーザを連続発振することができた。しかも、p型GaA
s層118とp型ZnSSeクラッド層117との界面
に大きく、かつ、急峻なヘテロバリアが生じ、このヘテ
ロバリアによって電流が阻止される。この結果、多重量
子井戸活性層115のうちストライプ状溝125直下の
部分に電流を注入することができ、しきい値電流を低減
することができる。実際に、室温近くでのしきい値電流
は50mAであり、従来の利得導波路レーザに比して1
/2に低減することができた。
【0080】また、多重量子井戸活性層115を構成す
るノンドープZnCdS歪量子井戸層113,ノンドー
プZnSeバリア層114の禁制帯幅よりもp型GaA
s層118の禁制帯幅の方が狭いので、多重量子井戸活
性層115に導波された光(伝搬モード)が、p型Ga
As層118が存する領域で吸収され、大きな損失を受
ける。したがって、多重量子井戸活性層115に対して
平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制され、この
結果、安定な基本モードを得ることができる。
るノンドープZnCdS歪量子井戸層113,ノンドー
プZnSeバリア層114の禁制帯幅よりもp型GaA
s層118の禁制帯幅の方が狭いので、多重量子井戸活
性層115に導波された光(伝搬モード)が、p型Ga
As層118が存する領域で吸収され、大きな損失を受
ける。したがって、多重量子井戸活性層115に対して
平行方向に広がりが大きい高次モードが抑制され、この
結果、安定な基本モードを得ることができる。
【0081】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の半
導体発光素子では、II−VI族化合物半導体層の層間に、
上記II−VI族化合物半導体層との界面にヘテロバリアを
形成するIII−V族化合物半導体層が所定のパターン形
状で設けられているので、動作時に、注入されたキャリ
アを上記ヘテロバリアよって阻止できる。したがって、
発光層のうち上記III−V族化合物半導体層が存する領
域以外の部分(発光領域)に電流を効率良く注入でき、
この結果、駆動電流を低減できる。
導体発光素子では、II−VI族化合物半導体層の層間に、
上記II−VI族化合物半導体層との界面にヘテロバリアを
形成するIII−V族化合物半導体層が所定のパターン形
状で設けられているので、動作時に、注入されたキャリ
アを上記ヘテロバリアよって阻止できる。したがって、
発光層のうち上記III−V族化合物半導体層が存する領
域以外の部分(発光領域)に電流を効率良く注入でき、
この結果、駆動電流を低減できる。
【0082】また、請求項2の半導体発光素子の如く、
上記ヘテロバリアを形成するII−VI族化合物半導体とII
I−V族化合物半導体の導電型がp型である場合、n型
などである場合に比して、価電子帯のバンド不連続が大
きく、かつ、急峻になる。したがって、注入されたキャ
リアを更に効率良く発光領域に注入でき、駆動電流を更
に低減できる。
上記ヘテロバリアを形成するII−VI族化合物半導体とII
I−V族化合物半導体の導電型がp型である場合、n型
などである場合に比して、価電子帯のバンド不連続が大
きく、かつ、急峻になる。したがって、注入されたキャ
リアを更に効率良く発光領域に注入でき、駆動電流を更
に低減できる。
【0083】また、請求項3の半導体発光素子の如く、
上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、上記発光
層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯幅よりも
狭く設定されている場合、発光層(活性層)に導波され
た光(伝搬モード)が、上記III−V族化合物半導体層
が存する領域で吸収され、大きな損失を受ける。したが
って、上記発光素子がレーザ発振を行う場合、発光層に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードを抑制し
て、安定な基本モードを得ることができる。
上記III−V族化合物半導体層の禁制帯幅が、上記発光
層を構成するII−VI族化合物半導体層の禁制帯幅よりも
狭く設定されている場合、発光層(活性層)に導波され
た光(伝搬モード)が、上記III−V族化合物半導体層
が存する領域で吸収され、大きな損失を受ける。したが
って、上記発光素子がレーザ発振を行う場合、発光層に
対して平行方向に広がりが大きい高次モードを抑制し
て、安定な基本モードを得ることができる。
【図1】 この発明の第1実施例の半導体発光素子の断
面を示す図である。
面を示す図である。
【図2】 この発明の第2実施例の半導体発光素子の断
面を示す図である。
面を示す図である。
【図3】 この発明の第3実施例の半導体発光素子の断
面を示す図である。
面を示す図である。
【図4】 この発明の第4実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図5】 この発明の第5実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図6】 この発明の第6実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図7】 この発明の第7実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図8】 II−VI族化合物半導体とIII−V族化合物半
導体のヘテロ接合が形成するバンドダイアグラムを示す
図である。
導体のヘテロ接合が形成するバンドダイアグラムを示す
図である。
13 アンドープZnSe発光層 14 p型ZnSSe層 15,67,84,118 p型GaAs層 43 アンドープp型CdS発光層 44 p型InP層 53 アンドープp型ZnS発光層 54,96 p型GaP層 63 ノンドープZnSe活性層 64 p型ZnSSeクラッド層 65 p型ZnSe層 82 ノンドープCdS活性層 83 p型MgSeクラッド層 93 ノンドープZnCdS歪量子井戸層 95,97 p型ZnMgSクラッド層 115 多重量子井戸活性層 117,119 p型ZnSSeクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−7183(JP,A) 特開 平6−314856(JP,A) 特開 平4−229665(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 H01S 3/18 JICSTファイル(JOIS)
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に、発光層を含む複数のII−VI族
化合物半導体層が積層された半導体発光素子において、 上記複数のII−VI族化合物半導体層の層間に、上記II−
VI族化合物半導体層との界面にヘテロバリアを形成する
III−V族化合物半導体層が所定のパターン形状で設け
られていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項2】 上記ヘテロバリアを形成するII−VI族化
合物半導体とIII−V族化合物半導体の導電型がp型で
あることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項3】 上記III−V族化合物半導体層の禁制帯
幅が、上記発光層を構成するII−VI族化合物半導体層の
禁制帯幅よりも狭く設定されていることを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22093193A JP2962639B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22093193A JP2962639B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0779017A JPH0779017A (ja) | 1995-03-20 |
JP2962639B2 true JP2962639B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=16758803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22093193A Expired - Fee Related JP2962639B2 (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2962639B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010052727B4 (de) | 2010-11-26 | 2019-01-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips und derartiger Halbleiterchip |
-
1993
- 1993-09-06 JP JP22093193A patent/JP2962639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0779017A (ja) | 1995-03-20 |
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