JPH0677606A - Optical semiconductor device - Google Patents
Optical semiconductor deviceInfo
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- JPH0677606A JPH0677606A JP23015892A JP23015892A JPH0677606A JP H0677606 A JPH0677606 A JP H0677606A JP 23015892 A JP23015892 A JP 23015892A JP 23015892 A JP23015892 A JP 23015892A JP H0677606 A JPH0677606 A JP H0677606A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体装置に係り、
特にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた光半導体装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device,
In particular, it relates to an optical semiconductor device using a II-VI group compound semiconductor.
【０００２】近年、ディスプレイや光情報処理機器の分
野でコンパクトで長寿命な半導体短波長発光装置が求め
られ、開発が続けられている。In recent years, compact and long-life semiconductor short-wavelength light emitting devices have been demanded and developed in the fields of displays and optical information processing equipment.
【０００３】[0003]
【従来の技術】接合型（注入）発光装置では、ＬＥＤで
ＧａＮやＳｉＣ、ＺｎＳｅ等を用いて室温で青色発光す
るものが市販段階にあるが、未だ発光効率が低い。ま
た、室温発光のＬＤは未だ赤色より短波長側では得られ
ていない。2. Description of the Related Art In a junction type (injection) light emitting device, an LED which emits blue light at room temperature using GaN, SiC, ZnSe or the like is in a commercial stage, but the light emitting efficiency is still low. Further, LDs that emit light at room temperature have not yet been obtained on the shorter wavelength side than red.
【０００４】短波長発光ＬＤは、特に光ディスク等の記
録密度向上のキーデバイスとして注目されている。波長
λの光を開口数ＮＡのレンズで集光する時、最小スポッ
ト径は回折波の拡がりできまり、λ／ＮＡで与えられ
る。それ故、λを小さくすると、（１／λ）2 に比例し
て記録密度が向上すると期待されている。The short-wavelength light emitting LD has been attracting attention as a key device for improving the recording density of optical disks and the like. When the light of wavelength λ is condensed by the lens of numerical aperture NA, the minimum spot diameter can be spread by the diffracted wave and is given by λ / NA. Therefore, it is expected that the recording density will be increased in proportion to (1 / λ) 2 by decreasing λ.
【０００５】室温で緑色より短波長の発光を行なうレー
ザダイオードは、未だ得られないので、光学結晶の非線
型光学効果を利用して長波長のＬＤ光を１／２波長化す
る、いわゆるＳＨＧデバイスの開発が続けられている。
この結果、現在までに高出力の緑色〜青色光が得られて
おり、一部市販されている。Since a laser diode which emits light having a wavelength shorter than green at room temperature has not yet been obtained, a so-called SHG device for converting a long-wavelength LD light into a half wavelength by utilizing a nonlinear optical effect of an optical crystal. Development continues.
As a result, high output green to blue lights have been obtained so far, and some of them are commercially available.
【０００６】しかし、コンパクトな発光装置、特に集積
回路に組み込んで使用できる半導体発光装置として、依
然接合型ＬＤ（あるいはＬＥＤ）の短波長化に対するニ
ーズは強い。However, as a compact light emitting device, particularly as a semiconductor light emitting device which can be used by incorporating it in an integrated circuit, there is still a strong need for shortening the wavelength of a junction LD (or LED).
【０００７】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に基板と
格子整合する直接遷移型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を配
置して発光層材料とする場合、発光層から得られる光は
最短波長で０．５４μｍであり、ＧａＡｓ基板上のＡｌ
0.35Ｇａ0.65Ｉｎ0.5 Ｐ0.5発光層から得られる。この
波長は緑色発光にとどまる。When a direct transition type III-V group compound semiconductor that is lattice-matched to the substrate is arranged on a III-V group compound semiconductor substrate to be used as a light emitting layer material, the light obtained from the light emitting layer has a shortest wavelength of 0.54 μm. And Al on the GaAs substrate
Obtained from 0.35 Ga 0.65 In 0.5 P 0.5 light emitting layer. This wavelength remains green emission.
【０００８】したがって、青色発光ＬＤ（またはＬＥ
Ｄ）の発光層材料はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に求めざ
るを得ない。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体では、紫外領域
（バンドギャップ３．０ｅＶ以上）まで直接遷移型再結
合を行なうものが多くあり、混晶化も比較的容易に行な
いうる。Therefore, a blue light emitting LD (or LE
The light emitting layer material of D) must be a II-VI group compound semiconductor. Many II-VI group compound semiconductors perform direct transition-type recombination even in the ultraviolet region (bandgap of 3.0 eV or more), and mixed crystal formation can be performed relatively easily.
【０００９】しかし、広いバンドギャップを有する材料
は、空孔または格子間原子等の固有欠陥を高密度で有
し、ドープされた不純物を自己補償するため、ｐ−ｎ接
合の形成が困難視されている。実際にこれまでに室温で
注入発光した青色ダイオードは、ＺｎＳｅ系にとどまる
（波長０．４６−０．４７μｍ）。しかし、未だ青色Ｌ
Ｄには至っていない。However, a material having a wide band gap has a high density of intrinsic defects such as vacancies or interstitial atoms, and self-compensates for doped impurities. Therefore, it is difficult to form a pn junction. ing. In fact, the blue diode that has been injected and emitted at room temperature so far remains in the ZnSe system (wavelength 0.46-0.47 μm). But still blue L
It has not reached D.
【００１０】最近、ＣｄＺｎＳｅの歪量子井戸活性層を
用いて、これをＺｎＳｅの光ガイド層で挟み、さらにそ
の外側をＺｎＳＳｅクラッド層で挟んだダブルダブル
（クオドラ）ヘテロ構造ダイオードで７７Ｋではある
が、０．４９μｍの青色レーザ発振が得られた。その構
造を、図３に示す（M.A.Haase et al.,APL59(11),9(199
1)1272）。Recently, a CdZnSe strained quantum well active layer is sandwiched between ZnSe optical guide layers, and the outside thereof is sandwiched by a ZnSSe cladding layer, which is a double double (quadra) heterostructure diode at 77K. A blue laser oscillation of 0.49 μm was obtained. Its structure is shown in FIG. 3 (MAHaase et al., APL59 (11), 9 (199
1) 1272).
【００１１】ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層３９、ｎ+ 型ＺｎＳｅコンタクト層３８、ｎ
型ＺｎＳＳｅクラッド層３２、ｎ型ＺｎＳｅ光ガイド層
３３がエピタキシャル成長され、その上にアンドープの
ＣｄＺｎＳｅ量子井戸活性層３４がエピタキシャル成長
されている。On the n-type GaAs substrate 31, n-type GaAs
Buffer layer 39, n + type ZnSe contact layer 38, n
Type ZnSSe clad layer 32 and n type ZnSe optical guide layer 33 are epitaxially grown, and an undoped CdZnSe quantum well active layer 34 is epitaxially grown thereon.
【００１２】この量子井戸活性層３４の上には、ｐ型Ｚ
ｎＳｅ光ガイド層３５、ｐ型ＺｎＳＳｅクラッド層３
６、ｐ+ 型ＺｎＳｅコンタクト層３７がエピタキシャル
成長されている。表面にはポリイミド樹脂４０が塗布さ
れ、開口が形成されている。この開口を介してＡｕ電極
４１がコンタクト層３７にオーミック接触している。な
お、基板上にはＩｎ電極４２がオーミック接触してい
る。A p-type Z layer is formed on the quantum well active layer 34.
nSe optical guide layer 35, p-type ZnSSe cladding layer 3
6. The p + type ZnSe contact layer 37 is epitaxially grown. A polyimide resin 40 is applied to the surface to form an opening. The Au electrode 41 is in ohmic contact with the contact layer 37 through this opening. The In electrode 42 is in ohmic contact with the substrate.
【００１３】活性層のＣｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅは１００Ａ
の厚みであり、その両側のＺｎＳｅ光ガイド層（厚さ１
μｍ）との格子不整は約５．５％と、比較的大きい。一
方、ＺｎＳｅ光ガイド層の外側には厚さ１．５〜２．５
μｍのＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93クラッド層が配置されてい
る。クラッド層組成はＭＢＥによる成長温度である３０
０℃において、ほぼＧａＡｓ基板と格子整合している。Cd 0.2 Zn 0.8 Se of the active layer is 100 A
Of the ZnSe light guide layer (thickness 1
Lattice irregularity with μm) is about 5.5%, which is relatively large. On the other hand, a thickness of 1.5 to 2.5 is provided outside the ZnSe light guide layer.
A μm ZnS 0.07 Se 0.93 cladding layer is located. The composition of the cladding layer is the growth temperature by MBE 30
At 0 ° C., it is almost lattice-matched with the GaAs substrate.
【００１４】光ガイド層とクラッド層間には約３．４％
の格子不整がある。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のＣｄＳ
やＣｄＳｅ、ＺｎＳ系は通常六方晶ウルツ鉱構造をと
り、立方晶との組み合わせは困難と考えられていたが、
上述の例のように、格子整合するＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板上に、エピタキシャル成長させることにより、
立方晶ＣｄＳ、ＺｎＣｄＳ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＣｄＳ
ｅ、ＺｎＣｄＳｅ等が得られることが判った。Approximately 3.4% between the optical guide layer and the clad layer
There is a grid irregularity. CdS of II-VI group compound semiconductor
Although CdSe and ZnS usually have a hexagonal wurtzite structure, it was considered difficult to combine them with cubic crystals.
As in the above-mentioned example, by epitaxially growing it on the lattice-matched III-V group compound semiconductor substrate,
Cubic CdS, ZnCdS, ZnCdSSe, CdS
It was found that e, ZnCdSe, etc. were obtained.
【００１５】このような知見をふまえて、最近はＣｕＡ
ｌ（ＳＳｅ）2 やＣｕＧａ（ＳＳｅ）2 等のカルコパイ
ライト系化合物にも青色ＬＤ用材料としての期待がよせ
られ、研究が行なわれている。Based on such knowledge, recently CuA
A chalcopyrite compound such as 1 (SSe) 2 and CuGa (SSe) 2 is expected to be used as a material for a blue LD and is being studied.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】前記したＺｎＳＳｅ／
ＺｎＳｅ／ＣｄＺｎＳｅ系ダイオードは、従来のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体材料に関する知見と、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体ＬＤに関する知見を総合したものである
が、なお、室温で発振するＬＤは得られていない。The above-mentioned ZnSSe /
The ZnSe / CdZnSe-based diode is a conventional II-
Although the findings on Group VI compound semiconductor materials and the findings on Group III-V compound semiconductor LDs are combined, no LD that oscillates at room temperature has been obtained.
【００１７】その大きな理由のひとつは、各ヘテロ接合
間、特にクラッド層と光ガイド層の間で格子整合がとれ
ないことにあると考えられる。実際、前記積層構造にお
いて、クラッド層と光ガイド層間のヘテロ接合に格子不
整転位の発生が認められた。転位は上方へ伝播するの
で、光ガイド層および活性層の結晶性を低下させる。It is considered that one of the main reasons is that the lattice matching cannot be established between the heterojunctions, particularly between the cladding layer and the optical guide layer. In fact, in the above laminated structure, generation of lattice misfit dislocations was observed in the heterojunction between the cladding layer and the light guide layer. Since the dislocation propagates upward, the crystallinity of the light guide layer and the active layer is deteriorated.
【００１８】この結果、キャリアの非発光再結合が増大
し、また転位による光の吸収が生じて発光効率は著しく
低下すると考えられる。転位はレーザ光を吸収して急速
に増殖するので、素子寿命も短くなる。As a result, it is considered that non-radiative recombination of carriers is increased and light is absorbed by dislocations, resulting in a significant decrease in luminous efficiency. Since dislocations absorb laser light and proliferate rapidly, the device life is shortened.
【００１９】さらに、別の問題点として、光ガイド層と
クラッド層間のバンドギャップエネルギ差ΔＥｇが小さ
いという点がある。陽イオン原子を共通とするこのヘテ
ロ接合ＺｎＳＳｅ／ＺｎＳｅにおいては、ΔＥｇはほと
んど価電子帯の不連続ΔＥｖとなるが、ΔＥｇが約６５
ｍｅＶ程度しかない。このため、ヘテロ接合界面で拡散
および熱電子放射に起因するリーク電流が大きくなり、
閾値電流が増大する原因になる。Further, another problem is that the band gap energy difference ΔEg between the optical guide layer and the cladding layer is small. In this heterojunction ZnSSe / ZnSe having a common cation atom, ΔEg is almost discontinuous ΔEv in the valence band, but ΔEg is about 65.
There is only about meV. Therefore, the leakage current due to diffusion and thermionic emission increases at the heterojunction interface,
This increases the threshold current.
【００２０】光通信用ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＬＤで
は、クラッド層ＩｎＰと光ガイド層Ｉｎ0.72Ｇａ0.28Ａ
ｓ0.61Ｐ0.39のΔＥｇは約４００ｍＶである。計算によ
ればΔＥｇが１００ｍｅＶ以下の場合と３００ｍｅＶ以
上の場合、リーク電流密度は３〜４桁も異なることが知
られている。In the InGaAsP / InP LD for optical communication, the cladding layer InP and the optical guide layer In 0.72 Ga 0.28 A are used.
The ΔEg of s 0.61 P 0.39 is about 400 mV. It is known from calculation that the leakage current densities differ by 3 to 4 digits when ΔEg is 100 meV or less and when it is 300 meV or more.
【００２１】前述のＺｎＳＳｅ／ＺｎＳｅ光ガイド層／
クラッド層を有する青色ＬＤにおいては、ミスフィット
転位密度を減少させるために、光ガイド層のＺｎＳｅ混
晶比を高めると、ΔＥｇが一層小さくなり、リーク電流
がさらに増大する。ΔＥｇを大きくするために、ＺｎＳ
混晶比を高めると、格子不整合が一層増大して転位密度
が増大する。ΔＥｇと格子不整合がこのようなトレード
オフの関係にあり、特性改善は難しい。ZnSSe / ZnSe light guide layer /
In the blue LD having a cladding layer, if the ZnSe mixed crystal ratio of the optical guide layer is increased in order to reduce the misfit dislocation density, ΔEg becomes smaller and the leak current further increases. In order to increase ΔEg, ZnS
Increasing the mixed crystal ratio further increases lattice mismatch and increases dislocation density. Since ΔEg and the lattice mismatch have such a trade-off relationship, it is difficult to improve the characteristics.
【００２２】本発明の目的は、常温で高効率に発光しう
る半導体発光装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of emitting light with high efficiency at room temperature.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】従来技術の検討の結果、
常温で連続発振できる青色ＬＤを得るには、基板と格子
整合させることのできる新しいＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の開発が最も重要であることが判る。[Means for Solving the Problems] As a result of the examination of the prior art,
It can be seen that the development of a new II-VI group compound semiconductor that can be lattice-matched with the substrate is the most important for obtaining a blue LD capable of continuous oscillation at room temperature.
【００２４】本発明の光半導体装置は、発光層または発
光した光の分布する領域ないしはその隣接領域の少なく
とも一部にＨｇ1-x Ｚｎx Ｓ混晶（０＜ｘ＜１）または
Ｈｇ 1-x Ｚｎx Ｓを含む混晶を用いたことを特徴とす
る。The optical semiconductor device of the present invention comprises a light emitting layer or a light emitting layer.
The area where the emitted light is distributed or the adjacent area is small
Hg in part1-xZnxS mixed crystal (0 <x <1) or
Hg 1-xZnxCharacterized by using a mixed crystal containing S
It
【００２５】[0025]
【作用】図１は、ＨｇＳ−ＺｎＳ系材料のＥｇと格子定
数の関係を他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体と共に示した
図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between Eg and the lattice constant of HgS-ZnS-based materials, together with other II-VI group compound semiconductors.
【００２６】図よりＨｇ1-x Ｚｎx Ｓ混晶は、前記Ｓｉ
またはＧａＡｓＰ（ＧａＡｓ、ＧａＰを含む）基板に格
子整合する組成において、従来から用いられてきたＺｎ
ＳＴｅ、ＺｎＣｄＳまたはＺｎＳＳｅ系混晶との間に１
００ｍｅＶを越える大きなエネルギギャップ差ΔＥｇを
有し、十分なキャリア閉じ込め効果および光閉じ込め効
果を発揮すると期待される。From the figure, the Hg 1-x Zn x S mixed crystal is
Alternatively, Zn which has been conventionally used in a composition that is lattice-matched to a GaAsP (including GaAs and GaP) substrate
1 between STe, ZnCdS or ZnSSe based mixed crystal
It has a large energy gap difference ΔEg exceeding 00 meV and is expected to exhibit a sufficient carrier confinement effect and optical confinement effect.
【００２７】以下、本発明を実施例に基づいてより詳し
く述べる。The present invention will be described in more detail below based on examples.
【００２８】[0028]
【実施例】図２は、本発明の基本実施例における半導体
積層構造を示す断面図である。すなわち、ＳｉまたはＧ
ａＡｓ1-u Ｐu （０≦ｕ≦１）からなる基板１上に、格
子整合した第１のクラッド層２が積層されている。第１
のクラッド層２は、ｎ型導電性を示し、Ｚｎ1-x Ｃｄx
Ｓ（ｘ≠０）またはＺｎＳy Ｔｅ1-y （ｙ≠０）または
ＺｎＳz Ｓｅ1-z （ｚ≠０）からなる。2 is a sectional view showing a semiconductor laminated structure in a basic embodiment of the present invention. That is, Si or G
A lattice-matched first cladding layer 2 is laminated on a substrate 1 made of aAs 1 -u P u (0 ≦ u ≦ 1). First
The clad layer 2 of ZnO has n-type conductivity, and Zn 1-x Cd x
It consists of S (x ≠ 0) or ZnS y Te 1-y (y ≠ 0) or ZnS z Se 1-z (z ≠ 0).
【００２９】第１のクラッド層２上には、基板と格子整
合した第１の光ガイド層３が堆積している。第１の光ガ
イド層３は、ｎ型Ｈｇ1-x Ｚｎx Ｓ（０＜ｘ＜１）から
なる。A first optical guide layer 3 lattice-matched with the substrate is deposited on the first cladding layer 2. The first light guide layer 3 is made of n-type Hg 1-x Zn x S (0 <x <1).
【００３０】その上に、活性層４としてアンドープＨｇ
1-y Ｚｎy Ｓ（０＜ｙ＜１）が堆積している。ｘ＞ｙの
関係があり、活性層４は光ガイド層３よりも狭いバンド
ギャップと高い屈折率を有する。なお、活性層４は歪超
格子層となる。活性層４の厚みが１０〜１００Ａである
場合、２〜３％の格子不整があってもミスフィット転位
は発生しない。On top of that, undoped Hg is formed as the active layer 4.
1-y Zn y S (0 <y <1) is deposited. There is a relation of x> y, and the active layer 4 has a narrower bandgap and a higher refractive index than the light guide layer 3. The active layer 4 is a strained superlattice layer. When the thickness of the active layer 4 is 10 to 100 A, misfit dislocation does not occur even if there is a lattice mismatch of 2 to 3%.
【００３１】活性層４の上には、第２の光ガイド層５と
してｐ型Ｈｇ1-x Ｚｎx Ｓが、その上には第２のクラッ
ド層６としてｐ型Ｚｎ1-X ＣｄX Ｓまたはｐ型ＺｎＳy
Ｔｅ 1-y またはｐ型ＺｎＳz Ｓｅ1-z が堆積している。
最上層はコンタクト層７であり、ｐ+ 型Ｈｇ1-x Ｚｎx
Ｓとなっている。A second light guide layer 5 is provided on the active layer 4.
Then p-type Hg1-xZnxS has a second crack on it
P-type Zn as the cathode layer 61-XCdXS or p-type ZnSy
Te 1-yOr p-type ZnSzSe1-zAre accumulated.
The uppermost layer is the contact layer 7, p+Type Hg1-xZnx
It is S.
【００３２】図２に示した半導体発光装置では、クラッ
ド層と光ガイド層、およびコンタクト層は基板と格子整
合している。また、活性層は格子不整合であるが、活性
層厚みが十分薄いため、ミスフィット転位の発生が抑制
される。In the semiconductor light emitting device shown in FIG. 2, the cladding layer, the light guide layer, and the contact layer are lattice-matched with the substrate. Further, although the active layer has a lattice mismatch, the active layer is sufficiently thin, so that the occurrence of misfit dislocations is suppressed.
【００３３】そして、クラッド層と光ガイド層の間のバ
ンドギャップエネルギ差ΔＥｇが、前記した従来例に比
べて十分大きい。図１で示したＡ、Ｂ、Ｃの各場合で比
較すると、最もΔＥｇの小さなＧａＰ基板を用いた場合
（Ａの場合）でもΔＥｇ＝２００〜２５０ｍｅＶとな
り、図１のＤで示したＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93／ＺｎＳｅの
ΔＥｇ＝６５ｍｅＶを大きく凌ぐことが判る。The band gap energy difference ΔEg between the cladding layer and the optical guide layer is sufficiently larger than that of the above-mentioned conventional example. Comparing the cases of A, B, and C shown in FIG. 1, ΔEg = 200 to 250 meV even when using the GaP substrate with the smallest ΔEg (case A), and ZnS 0.07 Se shown in D of FIG. It can be seen that it greatly exceeds ΔEg = 65 meV of 0.93 / ZnSe.
【００３４】この結果、注入発光装置においては、注入
されたキャリアのリークおよび転位による非発光再結合
や素子劣化を十分低いレベルに抑制することができる。
図４は、本発明の具体的実施例による半導体発光装置の
断面を示す図である。As a result, in the injection light emitting device, non-radiative recombination and device deterioration due to leakage and dislocation of injected carriers can be suppressed to a sufficiently low level.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a specific embodiment of the present invention.
【００３５】キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3の（１０
０）面方位を有するｎ型ＧａＡｓ0.3Ｐ0.7 基板１１上
に厚さ３μｍ、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3のｎ型Ｚ
ｎ0.77Ｃｄ0.23Ｓクラッド層１２をエピタキシャル成長
させ、その上に厚さ０．５μｍ、キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3のｎ型Ｈｇ0.23Ｚｎ0.77Ｓ光ガイド層１３をエ
ピタキシャル成長させる。Carrier concentration of 2 × 10 18 cm -3 (10
0) n-type GaAs 0.3 P 0.7 substrate 11 having a plane orientation, n-type Z having a thickness of 3 μm and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3
n 0.77 Cd 0.23 S clad layer 12 is epitaxially grown, and a thickness of 0.5 μm and a carrier concentration of 5 × 10
A 17 cm −3 n-type Hg 0.23 Zn 0.77 S light guide layer 13 is epitaxially grown.
【００３６】この上に、厚さ５０Ａ、アンドープのＨｇ
0.29Ｚｎ0.71Ｓ活性層１４をエピタキシャル成長させ
る。この層の下地に対する格子不整は約０．５％である
が、歪超格子のため転位は発生しない。On top of this, a thickness of 50 A and undoped Hg
The 0.29 Zn 0.71 S active layer 14 is epitaxially grown. The lattice mismatch with respect to the base of this layer is about 0.5%, but dislocation does not occur because of the strained superlattice.
【００３７】活性層１４の上には、厚さ０．５μｍ、キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍ-3のｐ型Ｈｇ0.23Ｚｎ0.77Ｓ
光ガイド層１５、その上に厚さ１．５μｍ、キャリア濃
度５×１０17ｃｍ-3のｐ型Ｚｎ0.77Ｃｄ0.23Ｓクラッド
層１６を連続的にエピタキシャル成長させる。On the active layer 14, p-type Hg 0.23 Zn 0.77 S having a thickness of 0.5 μm and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm -3 is formed.
An optical guide layer 15 and a p-type Zn 0.77 Cd 0.23 S clad layer 16 having a thickness of 1.5 μm and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 are continuously epitaxially grown thereon.
【００３８】以上のエピタキシャル成長は、たとえばＭ
ＯＣＶＤ法によって行なうことができる。この積層構造
のｐ型クラッド層１６上に、ＳｉＯ2 絶縁膜１７を形成
し、適当なストライプ、たとえば幅２０μｍに加工し、
積層構造をエッチング加工する。電流狭窄のために、Ｓ
ｉＯ2 絶縁膜１７中央部にストライプ状開口部を設け、
その上にｐ層電極としてＡｕ電極１９を真空蒸着で形成
する。The above epitaxial growth is carried out by, for example, M
It can be performed by the OCVD method. An SiO 2 insulating film 17 is formed on the p-type clad layer 16 having this laminated structure and processed into an appropriate stripe, for example, a width of 20 μm,
Etching the laminated structure. Due to current constriction, S
A stripe-shaped opening is provided at the center of the iO 2 insulating film 17,
An Au electrode 19 is formed thereon as a p-layer electrode by vacuum vapor deposition.
【００３９】蒸着後、熱処理することが低抵抗化のため
に好ましい。さらに、ｎ型基板１１の裏面には、Ｉｎ電
極１８が形成される。ストライプを適当な長さでへき開
してキャビティ構造を得る。After vapor deposition, heat treatment is preferable for lowering the resistance. Further, an In electrode 18 is formed on the back surface of the n-type substrate 11. The cavities are obtained by cleaving the stripes with a suitable length.
【００４０】図４の半導体発光装置を順方向にバイアス
すると、約３Ｖの電圧印加により室温で０．４７μｍの
明るい青色発光が得られる。活性層および光ガイドにＨ
ｇＺｎＳを用いる場合を説明したが、バンドギャップ、
格子定数、屈折率の調整等のため、ＨｇＺｎＳにさらに
他の元素を加え、４元以上の混晶としてもよいことは当
業者に自明であろう。また、他の領域にこのような材料
を用いることもできる。When the semiconductor light emitting device of FIG. 4 is forward biased, a bright blue light emission of 0.47 μm can be obtained at room temperature by applying a voltage of about 3V. H for active layer and light guide
The case of using gZnS has been described, but the band gap,
It will be apparent to those skilled in the art that another element may be added to HgZnS to adjust the lattice constant, the refractive index, and the like to form a mixed crystal of four or more elements. Further, such a material can be used in other regions.
【００４１】半導体レーザダイオードの場合を説明した
が、半導体発光ダイオードや半導体受光素子等、他の光
半導体装置を構成することもできることは当業者に自明
であろう。Although the case of the semiconductor laser diode has been described, it will be apparent to those skilled in the art that other optical semiconductor devices such as a semiconductor light emitting diode and a semiconductor light receiving element can be configured.
【００４２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新規な構成のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体発光装置が得ら
れる。As described above, according to the present invention,
A II-VI group compound semiconductor light emitting device having a novel structure can be obtained.
【００４４】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた注入型
発光装置において、ヘテロ接合の格子の不整合によるミ
スフィット転位の発生を防止しつつ、注入キャリアを活
性領域に有効に閉じ込めることが可能となる。In an injection type light emitting device using a II-VI compound semiconductor, it is possible to effectively confine injected carriers in the active region while preventing the occurrence of misfit dislocations due to the mismatch of the lattice of the heterojunction. .
【００４５】このために、青色ＬＤの特性向上に寄与す
る所が大きいと考えられる。For this reason, it is considered that there is a large contribution to improving the characteristics of the blue LD.
【図１】本発明で用いるＺｎＳ−ＨｇＳ系混晶と他のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体混晶系を比較するグラフであ
る。FIG. 1 is a ZnS—HgS mixed crystal used in the present invention and other I
It is a graph which compares a I-VI group compound semiconductor mixed crystal system.
【図２】基本実施例における半導体積層構造を示す断面
図である。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor laminated structure in a basic example.
【図３】従来例による青色ＬＤの断面構造を示す断面図
である。FIG. 3 is a sectional view showing a sectional structure of a blue LD according to a conventional example.
【図４】実施例による半導体発光装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an example.
１ 半導体基板 ２ 第１のクラッド層 ３ 第１の光ガイド層 ４ 活性層 ５ 第２の光ガイド層 ６ 第２のクラッド層 ７ コンタクト層 １１ ｎ型ＧａＡｓ0.3 Ｐ0.7 基板 １２ ｎ型Ｚｎ0.77Ｃｄ0.23Ｓクラッド層 １３ ｎ型Ｈｇ0.23Ｚｎ0.77Ｓ光ガイド層 １４ Ｈｇ0.29Ｚｎ0.71Ｓ活性層 １５ ｐ型Ｈｇ0.23Ｚｎ0.77Ｓ光ガイド層 １６ ｐ型Ｚｎ0.77Ｃｄ0.23Ｓクラッド層 １７ ＳｉＯ2 絶縁膜 １８ Ｉｎ電極 １９ Ａｕ電極 ３１ ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ型ＺｎＳＳｅクラッド層 ３３ ｎ型ＺｎＳｅ光ガイド層 ３４ ＣｄＺｎＳｅ量子井戸活性層 ３５ ｐ型ＺｎＳｅ光ガイド層 ３６ ｐ型ＺｎＳＳｅクラッド層 ３７ ｐ+ 型ＺｎＳｅコンタクト層 ３８ ｎ+ 型ＺｎＳｅコンタクト層 ３９ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ４０ ポリイミド樹脂 ４１ Ａｕ電極 ４２ Ｉｎ電極1 Semiconductor Substrate 2 First Clad Layer 3 First Optical Guide Layer 4 Active Layer 5 Second Optical Guide Layer 6 Second Cladding Layer 7 Contact Layer 11 n-type GaAs 0.3 P 0.7 Substrate 12 n-type Zn 0.77 Cd 0.23 S clad layer 13 n-type Hg 0.23 Zn 0.77 S optical guide layer 14 Hg 0.29 Zn 0.71 S active layer 15 p-type Hg 0.23 Zn 0.77 S optical guide layer 16 p-type Zn 0.77 Cd 0.23 S clad layer 17 SiO 2 insulating film 18 In Electrode 19 Au electrode 31 GaAs substrate 32 n-type ZnSSe clad layer 33 n-type ZnSe optical guide layer 34 CdZnSe quantum well active layer 35 p-type ZnSe optical guide layer 36 p-type ZnSSe clad layer 37 p + type ZnSe contact layer 38 n + type ZnSe contact layer 39 n-type GaAs buffer layer 40 polyimide resin 41 Au electrode 42 In electrode
Claims (3)
その隣接領域の少なくとも一部にＨｇ1-x Ｚｎx Ｓ混晶
（０＜ｘ＜１）またはＨｇ1-x Ｚｎx Ｓを含む混晶を用
いたことを特徴とする光半導体装置。1. A mixed crystal containing Hg 1-x Zn x S mixed crystal (0 <x <1) or Hg 1-x Zn x S in at least a part of a light emitting layer or a region where light is distributed or its adjacent region. An optical semiconductor device characterized by using.
挟む一対のクラッド層（２、６）の少なくとも一方が、
Ｚｎ1-x Ｃｄx Ｓ（ｘ≠０）、ＺｎＳy Ｔｅ 1-y （ｙ≠
０）およびＺｎＳｚＳｅ1-z （ｚ≠０）からなる群から
選ばれた少なくとも一種類のＩＩ−ＶＩ族化合物３元混
晶半導体領域である請求項１記載の光半導体装置。2. The optical semiconductor device is a laser, and the active layer is
At least one of the pair of clad layers (2, 6) sandwiched is
Zn1-xCdxS (x ≠ 0), ZnSyTe 1-y(Y ≠
0) and ZnSzSe1-zFrom the group consisting of (z ≠ 0)
At least one selected II-VI compound ternary mixture
The optical semiconductor device according to claim 1, which is a crystalline semiconductor region.
1-n Ｐn （０≦ｎ≦１）からなる群から選ばれた一種類
の半導体の基板上に形成されている請求項１または２記
載の光半導体装置。3. The optical semiconductor device comprises Si and GaAs
3. The optical semiconductor device according to claim 1, which is formed on a substrate of one kind of semiconductor selected from the group consisting of 1-n P n (0 ≦ n ≦ 1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23015892A JPH0677606A (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23015892A JPH0677606A (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Optical semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677606A true JPH0677606A (en) | 1994-03-18 |
Family
ID=16903508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23015892A Withdrawn JPH0677606A (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Optical semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677606A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692123B2 (en) | 2004-10-25 | 2010-04-06 | Japan Tobacco Inc. | Manufacturing machine for manufacturing heat-source rod and method of manufacturing same |
| JP2014093370A (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | Photoelectric element |
| US11672280B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-06-13 | Amosense Co., Ltd | Heater assembly for cigarette-shaped electronic cigarette and cigarette-shaped electronic cigarette including same |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP23015892A patent/JPH0677606A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692123B2 (en) | 2004-10-25 | 2010-04-06 | Japan Tobacco Inc. | Manufacturing machine for manufacturing heat-source rod and method of manufacturing same |
| JP2014093370A (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | Photoelectric element |
| US11672280B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-06-13 | Amosense Co., Ltd | Heater assembly for cigarette-shaped electronic cigarette and cigarette-shaped electronic cigarette including same |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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