JPH0449691A - 可視光レーザダイオード - Google Patents

可視光レーザダイオード

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JPH0449691A
JPH0449691A JP2161022A JP16102290A JPH0449691A JP H0449691 A JPH0449691 A JP H0449691A JP 2161022 A JP2161022 A JP 2161022A JP 16102290 A JP16102290 A JP 16102290A JP H0449691 A JPH0449691 A JP H0449691A
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Mari Tsugami
津上　眞理
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＡｌＧａ　Ｉ　ｎＰ系の材料を用いた可視光レ
ーザダイオードに関し、特に、良好な初期特性を有し、
かつ素子寿命の長い可視光レーザダイオードに関するも
のである。
〔従来の技術〕
第２図は従来のＡｊ！Ｇａ　Ｉ　ｎＰ系の材料を用いた
可視光レーザダイオードの層構造の一例を示す断面図で
あり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板である。ｎ−
Ａ／！Ｇａ　Ｉ　ｎＰ下クラッド層２は基板１上に配置
され、アンドープＩｎＧａＰ活性層４は下クラッド層２
上に配置され、ｐ−ＡｆＧａｌｎＰ光ガイド層５は活性
層４上に配置され、ｐ−ＩｎＧａＰエツチングストッパ
層６は光ガイド層５上に配置され、ｐ−Ａｊ！Ｇａ　Ｉ
　ｎＰ上クラッド層７はエツチングストッパ層６上に配
置され、ｐ−１ｎＧａＰバンド不連続緩和層８は上クラ
ッド層７上に配置され、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９ａ
はバンド不連続緩和層８上に配置される。また、ｎ　−
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ電流ブロック層１２はメサ部１３を埋め
込むようにエツチングストッパ層６上に配置され、コン
タクト層９ｂは電流ブロック層１２及びコンタクト９ａ
上に配置される。ｎ側電極１０は基板１裏面に、ｐ側電
極１１はコンタクト層９ｂ上に設けられる。
この従来の可視光レーザダイオードは以下のようにして
作製される。
まず、基板ｌ上に下クラッド層２．活性層４゜光ガイド
層５．エツチングストッパ層６．上クラッド層７．バン
ド不連続緩和層８．およびコンタクト層９ａを順次エピ
タキシャル成長する０次にコンタクト層９ａ上にストラ
イブ状のマスクを形成し、選択性エツチングによりコン
タクト層９ａ。
バンド不連続緩和層８．及び上クラッド層７をメサ状に
残すようにこれらの層の所定領域をエツチング除去する
。この後、上記選択エツチング工程で用いたエツチング
マスクをマスクとしてｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層を選
択成長し、マスクを除去した後、コンタクト層９ｂを成
長する。最後に基板１裏面にｎ側電極１０を、コンタク
ト層９ｂ上にｐ側電極１１を形成して素子が完成する。
ここで、光ガイド層５及び上下のクラッド層７゜２とし
て用いているＡｌｌＧａ１ｎＰのＰ型不純物としてはＺ
ｎが、ｎ型不純物としてはＳｅまたはＳｔが通常用いら
れている。
ＡｌｌＧａ　Ｉ　ｎＰは不純物の電気的な活性化率が例
えば不純物がＺｎの場合、約４０％と低いために、所望
の導電率を得るためには過剰の不純物の添加を必要とす
る。このような過剰の不純物の添加により不活性な不純
物が増加することとなる。
また、ＡｌｌＧａ　Ｉ　ｎＰ中では、不純物の拡散速度
がＧａＡｓ等と比較して大きく、かつ異常拡散を起こし
易い、その結果、結晶成長およびその後の熱工程中にＡ
ｌｌＧａ　Ｉ　ｎＰ中の過剰の不純物が拡散して、最終
的にはＩｎＧａＰ活性層がアンドープではなくなってい
る場合が多い。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のＡｊ！ＧａＩｎＰ系の材料を用いた可視光レーザ
ダイオードは以上のように構成されおり、上述のように
、結晶成長およびその後の熱工程中にＡｊｉＧａｌｎＰ
中の過剰の不純物が拡散して、最終的にはＩ　ｎＧａ　
Ｐ活性層がアンドープではなくなっている場合が多い、
ＩｎＧａＰ活性層中にｐ型不純物とｎ型不純物の何れか
一方または両方が拡散すると、光キャリアの再結合中心
となる結晶欠陥が形成され、素子の特性が低下するとい
う問題点、またこれらの過剰な不純物は素子の動作中に
も容易に拡散し、その結果特性が劣化して素子の寿命が
短くなるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、良好な初期特性を有し、かつ寿命の長いＡｌ
ｌＧａ　Ｉ　ｎＰ系の材料を用いた可視光レーザダイオ
ードを得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るＡｌｌＧａ　Ｉ　ｎＰ系の材料を用いた
可視光レーザダイオードは、活性層と、該活性層の上下
両側に設けられたドーピングＡｊ！Ｇａ　ＩｎＰ層の少
なくとも一方との間に、上記ドーピングＡｌＧａ　Ｉ　
ｎＰ層からのドーピング不純物の上記活性層への拡散を
抑制するスペーサ層を備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、活性層と、該活性層の上下両側に
設けられたドーピングＡｊ！Ｇａ　Ｉ　ｎＰ層の少なく
とも一方との間に、上記ドーピング、ｌＧａｌｎＰ層か
らのドーピング不純物の上記活性層への拡散を抑制する
スペーサ層を備えた構成としたから、上記ドーピングＡ
７！Ｇａ１ｎＰ層中のドーピング不純物が、結晶成長及
びその後の熱工程中、あるいは素子の動作中にＩｎＧａ
Ｐ活性層に拡散するのを防止できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による可視光レーザダイオー
ドの構造を示す断面図であり、図において、１はｎ　−
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板である。ｎ−Ａｊ！ＧａＩｎＰ下ク
ラッド層２は基板１上に配置され、アンドープＡｆＧａ
　Ｉ　ｎＰスペーサ層３ａは下クラッド層２上に配置さ
れ、アンドープＩｎＧａＰ活性層４はスペーサ層３ａ上
に配置され、アンドープＡｌＧａ　Ｉ　ｎＰスペーサ層
３ｂは活性層４上に配置され、ｐ−ＡＩ！、Ｇａ　Ｉ　
ｎＰ光ガイド層５はスペーサ層３ｂ上に配置され、ｐ−
１ｎＧａＰ工ツチングストンバ層６は光ガイド層５上に
配置され、Ｐ−ＡｌｌＧａ　Ｉ　ｎＰ上クラッド層７は
エッチングストッパ層６上に配置され、ｐ−１ｎＧａＰ
バンド不連続緩和層８は上クラッド層７上に配置され、
ｐ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓコンタクト層９ａはバンド不連続
緩和層８上に配置される。また、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロ
ック層１２はメサ部１３を埋め込むようにエツチングス
トッパ層６上に配置され、コンタクト層９ｂは電流ブロ
ック層１２及びコンタクト９ａ上に配置される。ｎ側電
極１０は基板１裏面に、ｐ側電極１１はコンタクト層９
ｂ上に設けられる。
本実施例のレーザダイオードは以下のようにして作製さ
れる。
まず、基板１上に下クラッド層２．スペーサ層３ａ、活
性層４．スペーサ層３ｂ、光ガイド層５゜エツチングス
トッパ層６．上クラッド層７．バンド不連続緩和層８．
およびコンタクト層９ａを順次エピタキシャル成長する
。各層の典型的な厚みとしては、それぞれ、下クラッド
層２が１μｍ。
スペーサ層３ａ、３ｂがいずれも５００人〜１０００人
、活性層４が０．１μｍ、光ガイド層５が０゜３μｍ、
エツチングストッパ層６が５０人〜１００人、上クラッ
ド層７が０．７μｍ、バンド不連続緩和層８が０．１μ
ｍ、コンタクト層９ａが０．１μｍ〜０．４μｍとすれ
ばよい０次にコンタクト層９ａ上にストライプ状のマス
クを形成し、選択性エツチングによりコンタクト層９ａ
、バンド不連続緩和層８．及び上クラッド層７をメサ状
に残すようにこれらの層の所定領域をエツチング除去す
る。
この後、上記選択エツチング工程で用いたエツチングマ
スクをマスクとしてｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層を選択
成長し、マスクを除去した後、コンタクト層９ｂを成長
する。電流ブロック層１２の典型的な厚みは１μｍ、コ
ンタクト層９ｂの典型的な厚みは３μｍである。最後に
基板１裏面にｎ側電極１０を、コンタクト層９ｂ上にｐ
側電極１１を形成して素子が完成する。
この発明によるＡｌＧａ　ＩｎＰ系の材料を用いた可視
光レーザダイオードは、以上のように構成されているの
で、結晶成長およびその後の熱工程中にｐ、またはｎ−
Ａｌ！、Ｇａ　Ｉ　ｎＰ中の過剰の不純物が拡散しても
、アンドープＩ　ｎＧａ　Ｐ活性層までは到らず、Ｉｎ
ＧａＰ活性層はアンドープの状態に保持され、良好な初
期特性が得られる。第４図は従来例及び本実施例のレー
ザダイオードのフォトルミネッセンスによる活性層の光
学的特性を示す図であり、同図（ａ）は従来例即ちアン
ドープＡｆＧａｌｎＰスペーサ層のないレーザダイオー
ドの活性層の光学的特性であり、同図（ロ）は本実施例
即ち活性層４と下クラッド層２の間及び活性層４と光ガ
イド層５０間にアンドープＡｊ！Ｇａ　Ｉ　ｎ２層３ａ
及び３ｂを設けたレーザダイオードの活性層の光学的特
性である０図に示すように従来例では本来の発光Ａの他
に欠陥によるものと思われる発光Ｂが発生しているのに
対し５１本実施例ではこのような発光Ｂは生じない。
このような発光Ｂが生じないことがらレーザの発光効率
を向上でき、レーザの発振しきい値を低減することがで
きる。第３図はアンドープＡ！Ｇａ　ＩｎＰスペーサ層
の有無による光出力−電流密度特性の違いの一例を示す
図である。この図かられかるように、アンドープＡｌ０
ａ　Ｉ　ｎＰスペーサ屡の導入により、レーザの発振し
きい値電流密度が２．２　ｋＡ／ｃｍ”から１．６　ｋ
Ａ／ｃｍ”に約３０％低減された。
また、本実施例においては、素子の動作中に不純物がＩ
ｎＧａＰ活性層中まで拡散して特性を劣化させ、寿命が
短くなることもない。
なお、上記実施例では、ドーピングＡＩｔＧａ　ＩｎＰ
層から上記活性層へのドーピング不純物の拡散を抑制す
るスペーサ層としてアンドープｌＧａ１ｎＰ層を用いた
ものについて説明したが、このスペーサ層としてはＡ　
Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層等の他のアンドープ層を用いても
よい、スペーサ層としては、活性層より屈折率が小さく
かつバンドギャップが高い必要がある。このような条件
を満たすために、Ａ　ｌ　ｘ　Ｇ　ａ　１−ｇ　Ａ　ｓ
のＡ１組成比としてはｘ〉０゜６とすればよい。
また、レーザ特性の向上の点から、スペーサ層はｎ側、
ｐ側の両側に設けるのが望ましいが、レーザ特性の劣化
はｎ、ｐの両方の不純物が活性層にまで拡散した場合に
最も顕著であるため、何れか一方のみにスペーサ層を設
けることによってもレーザ特性を向上することが可能で
ある。
また、上記実施例ではＰオンＮ型のレーザダイオードに
ついて説明したが、ＮオンＰ型のレーザダイオードにつ
いても上記実施例と同様の効果を奏することは言うまで
もない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、Ａｊ！Ｇａ　ＩｎＰ
系材料を用いた可視光レーザダイオードにおいて、活性
層と、該活性層の上下両側に設けられたドーピングＡｊ
！Ｇａ　Ｉ　ｎＰ層の少なくとも一方との間に、上記ド
ーピングＡｌＧａ　Ｉ　ｎＰ層からのドーピング不純物
の上記活性層への拡散を抑制するスペーサ層を備えた構
成としたから、結晶成長およびその後の熱工程中にｐ、
またはｎ−Ａｊ！ＧａＩｎＰ中の過剰の不純物が拡散し
ても、アンドープＩ　ｎＧａＰ活性層までは到らず、Ｉ
　ｎＧａＰ活性層はアンドープの状態に保持され、また
素子の動作中に不純物がＩｎＧａＰ活性層中まで拡散し
て特性を劣化させることはなく、良好な初期特性を有し
、かつ寿命の長いＡｊ！Ｇａ　Ｉ　ｎＰ系の材料を用い
た可視光レーザダイオードを得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例によるＡｌＧａ　ＩｎＰ系
の材料を用いた可視光レーザダイオードの層構造を示す
断面図、第２図は従来のＡｊ！ＩＣａ　ＩｎＰ系の材料
を用いた可視光レーザダイオードの層構造を示す断面図
、第３図はアンドープＡｆｆｉＧａＩｎＰスペーサ層の
有無による光出力−電流密度特性の違いの一例を示す図
、第４図はアンドープＡｊ！ＧａＩｎＰスペーサ層の有
無によるレーザダイオードのフォトルミネッセンスによ
る活性層の光学的特性の違いを示す図である。 ２はｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層、３はアンドープ
／Ｍ！ＧａＩｎＰスペーサ層、４はアンドープＩ　ｎＧ
ａＰ活性層、５はＰ−Ａｊ！Ｇａ　Ｉ　ｖ　Ｐ光ガイド
層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）活性層と、該活性層の上下両側に設けられたドー
    ピングされたＡｌＧａＩｎＰ層とを有する可視光レーザ
    ダイオードにおいて、 上記活性層と、上下両側の上記ドーピングＡｌＧａＩｎ
    Ｐ層の少なくとも一方との間に設けられた上記ドーピン
    グＡｌＧａＩｎＰ層からのドーピング不純物の上記活性
    層への拡散を抑制するスペーサ層を備えたことを特徴と
    する可視光レーザダイオード。
JP2161022A 1990-06-18 1990-06-18 可視光レーザダイオード Pending JPH0449691A (ja)

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