JPH0632343B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH0632343B2 JPH0632343B2 JP61283286A JP28328686A JPH0632343B2 JP H0632343 B2 JPH0632343 B2 JP H0632343B2 JP 61283286 A JP61283286 A JP 61283286A JP 28328686 A JP28328686 A JP 28328686A JP H0632343 B2 JPH0632343 B2 JP H0632343B2
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- Japan
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- quantum
- quantum well
- wire
- layer
- region
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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、半導体レーザに関するものである。
（従来の技術） 従来提案された半導体超格子として第２図に断面図で示
すような量子井戸細線構造が広く知られている。線状の
量子井戸領域21と、これをとり囲む量子障壁領域22とか
ら構成されており、量子井戸領域21に閉じ込められた電
子、または正孔は擬１次元状態となり、高性能な半導体
レーザなどへの応用が考えられる（アプライド・フィジ
ィックス・レターズ［Appl.Phys.Lett.］41，（1982)63
5）。
すような量子井戸細線構造が広く知られている。線状の
量子井戸領域21と、これをとり囲む量子障壁領域22とか
ら構成されており、量子井戸領域21に閉じ込められた電
子、または正孔は擬１次元状態となり、高性能な半導体
レーザなどへの応用が考えられる（アプライド・フィジ
ィックス・レターズ［Appl.Phys.Lett.］41，（1982)63
5）。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような量子井戸細線構造では、量子
井戸領域21に電子及び正孔を効率的に注入することがで
きず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことが
できないという欠点を有していた。
井戸領域21に電子及び正孔を効率的に注入することがで
きず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことが
できないという欠点を有していた。
本発明の目的は、この問題点を解決した量子井戸細線構
造を有する半導体レーザを提供することにある。
造を有する半導体レーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、太さが電子のドブロイ波長程度（数10ｎｍ）の半導
体からなる量子井戸細線を少なくとも１つ以上有し、前
記量子井戸細線を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度
である層状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有
し、前記第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して
少なくとも２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１
量子障壁領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
細線のポテンシャルエネルギーよりも高く、また前記第
２量子障壁層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子
障壁層のポテンシャルエネルギーよりも高く、前記量子
井戸細線を主たる発光領域とすることを特徴とする。
は、太さが電子のドブロイ波長程度（数10ｎｍ）の半導
体からなる量子井戸細線を少なくとも１つ以上有し、前
記量子井戸細線を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度
である層状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有
し、前記第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して
少なくとも２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１
量子障壁領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
細線のポテンシャルエネルギーよりも高く、また前記第
２量子障壁層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子
障壁層のポテンシャルエネルギーよりも高く、前記量子
井戸細線を主たる発光領域とすることを特徴とする。
（作用） 上述の構造の半導体レーザでは、第２障壁層から第１障
壁領域に注入されたキャリアは第２障壁層のポテンシャ
ルによって第１障壁領域内に量子力学的に閉じ込められ
た状態となる。このキャリアはバンド内で緩和してい
き、量子井戸細線へと注入されていく。このため、量子
井戸細線での正孔及び電子の密度を高く保つことがで
き、また量子井戸細線内でキャリアが２次元的に閉じ込
められているから、キャリアの再結合がレーザ発振に有
効に寄与する。したがって、本発明の半導体レーザの発
信閾値電流は非常に小さな値となる。
壁領域に注入されたキャリアは第２障壁層のポテンシャ
ルによって第１障壁領域内に量子力学的に閉じ込められ
た状態となる。このキャリアはバンド内で緩和してい
き、量子井戸細線へと注入されていく。このため、量子
井戸細線での正孔及び電子の密度を高く保つことがで
き、また量子井戸細線内でキャリアが２次元的に閉じ込
められているから、キャリアの再結合がレーザ発振に有
効に寄与する。したがって、本発明の半導体レーザの発
信閾値電流は非常に小さな値となる。
（実施例） 次に図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。本実施
例はｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板10上にｎ形ＧａＡ
ｓからなるバッファー層11、ｎ形Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ
からなるｎ形クラッド層（厚さ１μｍ）12、Ａｌ0.4 Ｇ
ａ0.6 Ａｓからなる第２量子障壁層（厚さ0.1μｍ）13
ａ，13ｂ，Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなる第１量子障壁
層（厚さ30ｎｍ）14、ＧａＡｓからなる量子井戸線（厚
さ10ｎｍ，幅30ｎｍ）15、ｐ形Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓか
らなるｐ形クラッド層（厚さ１μｍ）16、ｐ形ＧａＡｓ
からなるキャップ層17、及びｐ電極18、ｎ電極19を形成
した構造となっている。
例はｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板10上にｎ形ＧａＡ
ｓからなるバッファー層11、ｎ形Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ
からなるｎ形クラッド層（厚さ１μｍ）12、Ａｌ0.4 Ｇ
ａ0.6 Ａｓからなる第２量子障壁層（厚さ0.1μｍ）13
ａ，13ｂ，Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなる第１量子障壁
層（厚さ30ｎｍ）14、ＧａＡｓからなる量子井戸線（厚
さ10ｎｍ，幅30ｎｍ）15、ｐ形Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓか
らなるｐ形クラッド層（厚さ１μｍ）16、ｐ形ＧａＡｓ
からなるキャップ層17、及びｐ電極18、ｎ電極19を形成
した構造となっている。
半導体結晶成長は、分子線結晶成長法により行なった。
半導体装置10上に、バッファー層11，ｎ形クラッド層1
2，第２量子障壁層13ａ，第１量子障壁領域14を形成
し、この半導体層構造上に厚さ10ｎｍのＧａＡｓ層を結
晶成長し、次に電子ビーム３光法及びイオンビームエッ
チング法により、ＧａＡｓ層をストライプ状にエッチン
グシ、量子井戸線15を形成した。再び分子線結晶成長法
により、第１量子障壁領域14，第２量子障壁層13ｂ，ｐ
形クラッド層16，キャップ層17を結晶成長し、最後にｐ
電極18及びｎ電極19を形成した。
半導体装置10上に、バッファー層11，ｎ形クラッド層1
2，第２量子障壁層13ａ，第１量子障壁領域14を形成
し、この半導体層構造上に厚さ10ｎｍのＧａＡｓ層を結
晶成長し、次に電子ビーム３光法及びイオンビームエッ
チング法により、ＧａＡｓ層をストライプ状にエッチン
グシ、量子井戸線15を形成した。再び分子線結晶成長法
により、第１量子障壁領域14，第２量子障壁層13ｂ，ｐ
形クラッド層16，キャップ層17を結晶成長し、最後にｐ
電極18及びｎ電極19を形成した。
ｐ電極18，ｎ電極19からそれぞれ注入された正孔及び電
子は、第２量子障壁層13ａ，13ｂから第１量子障壁領域
14に注入され、第１量子障壁領域14内に閉じ込められる
が、量子井戸細線15のポテンシャルエネルギーが低いか
ら、量子井戸細線15に流れ込む。量子井戸細線15では正
孔及び電子とも２次元的に閉じこめられ、擬１次元状態
となっているから、それぞれの状態密度は狭いエネルギ
ー領域に集中しており、その再結合スペクトルは非常に
狭い。そこで、第１図の構造では、全てのキャリアがレ
ーザ発振に有効に寄与し、発振閾値電流の非常に小さな
半導体レーザが得られる。
子は、第２量子障壁層13ａ，13ｂから第１量子障壁領域
14に注入され、第１量子障壁領域14内に閉じ込められる
が、量子井戸細線15のポテンシャルエネルギーが低いか
ら、量子井戸細線15に流れ込む。量子井戸細線15では正
孔及び電子とも２次元的に閉じこめられ、擬１次元状態
となっているから、それぞれの状態密度は狭いエネルギ
ー領域に集中しており、その再結合スペクトルは非常に
狭い。そこで、第１図の構造では、全てのキャリアがレ
ーザ発振に有効に寄与し、発振閾値電流の非常に小さな
半導体レーザが得られる。
なお、本実施例ではＡｌＧａＡｓ系混晶を用いたが、こ
れに限らず他の半導体混晶を用いても本発明は実現でき
る。
れに限らず他の半導体混晶を用いても本発明は実現でき
る。
また上述の実施例では単層の量子井戸平面を用いたが、
本発明はこれに限らず多層構造の量子井戸構造としても
実施できる。
本発明はこれに限らず多層構造の量子井戸構造としても
実施できる。
（発明の効果） このように本発明によれば、量子井戸細線にキャリアを
有効に注入でき、発振閾値が小さい高性能な半導体レー
ザを得ることができる。
有効に注入でき、発振閾値が小さい高性能な半導体レー
ザを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の量子井戸細線を示す断面図である。 10……半導体基板、11……バッファー層、12……ｎ形ク
ラッド層、13ａ，13ｂ……第２量子障壁層、14……第１
量子障壁領域、15……量子井戸細線、16……ｐ形クラッ
ド層、17……キャップ層、18……ｐ電極、19……ｎ電
極、21……量子井戸領域、22……量子障壁領域。
の量子井戸細線を示す断面図である。 10……半導体基板、11……バッファー層、12……ｎ形ク
ラッド層、13ａ，13ｂ……第２量子障壁層、14……第１
量子障壁領域、15……量子井戸細線、16……ｐ形クラッ
ド層、17……キャップ層、18……ｐ電極、19……ｎ電
極、21……量子井戸領域、22……量子障壁領域。
Claims (1)
- 【請求項１】太さが電子とドブロイ波長程度の半導体か
らなる量子井戸細線を少なくとも１つ以上有し、前記量
子井戸細線を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度であ
る層状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有し、
前記第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して少な
くとも２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１量子
障壁領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸細線
のポテンシャルエネルギーよりも高く、また前記第２量
子障壁層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子障壁
層のポテンシャルエネルギーよりも高く、前記量子井戸
細線を主たる発光領域とすることを特徴とする半導体レ
ーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283286A JPH0632343B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体レ−ザ |
| US07/127,015 US4802181A (en) | 1986-11-27 | 1987-11-27 | Semiconductor superlattice light emitting sevice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283286A JPH0632343B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136591A JPS63136591A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0632343B2 true JPH0632343B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=17663476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283286A Expired - Lifetime JPH0632343B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632343B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2575901B2 (ja) * | 1989-11-13 | 1997-01-29 | 新技術事業団 | グリッド入り量子構造 |
| JPH06273A (ja) * | 1992-06-22 | 1994-01-11 | Brother Ind Ltd | ミシンの下糸残量検出装置 |
| JPH0631079A (ja) * | 1992-07-15 | 1994-02-08 | Brother Ind Ltd | ミシンの下糸残量検出装置 |
| US5788171A (en) * | 1995-07-12 | 1998-08-04 | Juki Corporation | Method and apparatus for detecting residual bobbin thread in a sewing machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118560B2 (ja) * | 1985-08-12 | 1995-12-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体構造体とその製造方法 |
| JPS6289383A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS62140485A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-24 | Hitachi Ltd | 半導体構造体およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61283286A patent/JPH0632343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63136591A (ja) | 1988-06-08 |
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