JPH07202260A - 歪超格子発光素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 0.85μm帯で発光し、出力特性が、注入
電流やキャリア密度にかかわらず、偏波無依存性である
もの、あるいは、TEモードもしくはTMモードの偏波
モードの発光強度が通常のバルク活性層の場合よりも極
めて大きい歪超格子発光素子を提供する。 【構成】 InP基板1上に、該基板1に格子整合する
第1および第2の導電型のAl(Ga)InAs層から
なる一対のクラッド層2、6と、該クラッド層2、6の
間にはさまれ、歪超格子構造を含む活性層4を設けた歪
超格子発光素子において、活性層4の井戸層4a、4b
が基板1に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを有す
るGaInAsP層と、0.3〜1%の面内圧縮歪みを
有するGaInAsP層からなり、障壁層4cはAlG
aInAs層からなる。
電流やキャリア密度にかかわらず、偏波無依存性である
もの、あるいは、TEモードもしくはTMモードの偏波
モードの発光強度が通常のバルク活性層の場合よりも極
めて大きい歪超格子発光素子を提供する。 【構成】 InP基板1上に、該基板1に格子整合する
第1および第2の導電型のAl(Ga)InAs層から
なる一対のクラッド層2、6と、該クラッド層2、6の
間にはさまれ、歪超格子構造を含む活性層4を設けた歪
超格子発光素子において、活性層4の井戸層4a、4b
が基板1に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを有す
るGaInAsP層と、0.3〜1%の面内圧縮歪みを
有するGaInAsP層からなり、障壁層4cはAlG
aInAs層からなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、歪超格子発光素子に関
し、特に偏波面を制御した0.8μm波長帯のスーパー
ルミネッセントダイオードに関する。
し、特に偏波面を制御した0.8μm波長帯のスーパー
ルミネッセントダイオードに関する。
【0002】
【従来技術】近年、半導体レーザ素子と発光ダイオード
の中間に位置づけられるスーパールミネッセントダイオ
ード(以下、SLDと称す)が注目されている。この発
光素子は、発光ダイオードのようなインコヒーレントな
広い発光スペクトルを持ちながら、半導体レーザ素子に
近い高出力で指向性のよい光を出射することができる。
このSLDを利用する上で、その出力特性における偏波
依存性を制御することが必要になる。1.3〜1.55
μmの長波長帯においては、歪超格子技術を応用して偏
波特性を制御することが検討されている。この技術は、
超格子構造に両軸性歪みを加えると、バンド構造が変化
することを利用したもので、圧縮歪みにおいては、重い
正孔にかかわるTEモードの利得が相対的に増加し、一
方、引張り歪みにおいては、軽い正孔にかかわるTMモ
ードが相対的に増加する。
の中間に位置づけられるスーパールミネッセントダイオ
ード(以下、SLDと称す)が注目されている。この発
光素子は、発光ダイオードのようなインコヒーレントな
広い発光スペクトルを持ちながら、半導体レーザ素子に
近い高出力で指向性のよい光を出射することができる。
このSLDを利用する上で、その出力特性における偏波
依存性を制御することが必要になる。1.3〜1.55
μmの長波長帯においては、歪超格子技術を応用して偏
波特性を制御することが検討されている。この技術は、
超格子構造に両軸性歪みを加えると、バンド構造が変化
することを利用したもので、圧縮歪みにおいては、重い
正孔にかかわるTEモードの利得が相対的に増加し、一
方、引張り歪みにおいては、軽い正孔にかかわるTMモ
ードが相対的に増加する。
【0003】ところで、SLDや半導体光増幅器の出力
特性が偏波無依存となる技術としては、以下の例があ
る。即ち、 1)活性層を多重量子井戸構造とし、井戸層に無歪Ga
InAs、障壁層に面内引張り歪みを有するGaInA
sを用いる(文献1参照)。 この例では、偏波無依存となるメカニズムは、次のよう
に説明されている。即ち、約2%の引張り歪みを有する
障壁層では、価電子帯レベルが無歪みの井戸層の価電子
帯レベルよりも、正孔に対して低エネルギー側にある。
従って、正孔の障壁層内の密度が大きくなり、この正孔
が軽正孔の性質を持つため、TMモード発光に寄与する
電子・軽正孔の再結合の割合が大きくなる。一方、井戸
層内の正孔は、重正孔として振る舞うため、主としてT
Eモード発光に寄与する。これらの発光のバランスによ
り、出力特性の偏波無依存性を実現することができる。
特性が偏波無依存となる技術としては、以下の例があ
る。即ち、 1)活性層を多重量子井戸構造とし、井戸層に無歪Ga
InAs、障壁層に面内引張り歪みを有するGaInA
sを用いる(文献1参照)。 この例では、偏波無依存となるメカニズムは、次のよう
に説明されている。即ち、約2%の引張り歪みを有する
障壁層では、価電子帯レベルが無歪みの井戸層の価電子
帯レベルよりも、正孔に対して低エネルギー側にある。
従って、正孔の障壁層内の密度が大きくなり、この正孔
が軽正孔の性質を持つため、TMモード発光に寄与する
電子・軽正孔の再結合の割合が大きくなる。一方、井戸
層内の正孔は、重正孔として振る舞うため、主としてT
Eモード発光に寄与する。これらの発光のバランスによ
り、出力特性の偏波無依存性を実現することができる。
【0004】2)半導体光増幅器の多重量子井戸構造に
おいて、井戸層に適量の引張り歪みを持たせる(文献2
参照)。 この例では、偏波無依存となるメカニズムは、次のよう
に説明されている。即ち、無歪みの井戸層では、通常、
正孔は重正孔帯に存在し、主としてTEモード発光に寄
与する。引張り歪みが井戸層に加わると、軽正孔のエネ
ルギー準位が低くなり、軽正孔帯に分布する正孔濃度が
増大する。軽正孔は主としてTMモード発光に寄与する
ため、引張り歪み量を適量にすることにより、TEモー
ド発光とTMモード発光の強度を等しくし、出力特性の
偏波無依存性を実現することができる。 文献1:IEEE J. Quantum Electron., vol27,pp.1463,
1991. 文献2:Optical Fiber Topical Meeting FA3, 1992.
おいて、井戸層に適量の引張り歪みを持たせる(文献2
参照)。 この例では、偏波無依存となるメカニズムは、次のよう
に説明されている。即ち、無歪みの井戸層では、通常、
正孔は重正孔帯に存在し、主としてTEモード発光に寄
与する。引張り歪みが井戸層に加わると、軽正孔のエネ
ルギー準位が低くなり、軽正孔帯に分布する正孔濃度が
増大する。軽正孔は主としてTMモード発光に寄与する
ため、引張り歪み量を適量にすることにより、TEモー
ド発光とTMモード発光の強度を等しくし、出力特性の
偏波無依存性を実現することができる。 文献1:IEEE J. Quantum Electron., vol27,pp.1463,
1991. 文献2:Optical Fiber Topical Meeting FA3, 1992.
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
出力特性の偏波無依存性を実現する技術には、次のよう
な問題点があった。即ち、 1)第1の技術では、GaAs基板上の0.85μm帯
に適用しようとすると、無歪みGaAs井戸層の発光波
長が量子閉じ込め効果により短波長へシフトして、同じ
波長での発光を実現することが困難になる。このこと
は、カップラの分岐特性を変化させるため、問題にな
る。 2)第2の技術では、電流注入量或いは注入キャリア密
度が所定の範囲を越えると、重正孔と軽正孔の分布が変
化するため、TEモード発光とTMモード発光の強度の
バランスがくずれ、出力特性の偏波依存性が大きくな
る。 本発明は、上記問題点を解決し、0.85μm帯で発光
するSLDであって、出力特性が、注入電流やキャリア
密度にかかわらず、偏波無依存性であるもの、あるい
は、TEモードもしくはTMモードの偏波モードの発光
強度が通常のバルク活性層の場合よりも極めて大きいも
のを提供することを目的とするものである。
出力特性の偏波無依存性を実現する技術には、次のよう
な問題点があった。即ち、 1)第1の技術では、GaAs基板上の0.85μm帯
に適用しようとすると、無歪みGaAs井戸層の発光波
長が量子閉じ込め効果により短波長へシフトして、同じ
波長での発光を実現することが困難になる。このこと
は、カップラの分岐特性を変化させるため、問題にな
る。 2)第2の技術では、電流注入量或いは注入キャリア密
度が所定の範囲を越えると、重正孔と軽正孔の分布が変
化するため、TEモード発光とTMモード発光の強度の
バランスがくずれ、出力特性の偏波依存性が大きくな
る。 本発明は、上記問題点を解決し、0.85μm帯で発光
するSLDであって、出力特性が、注入電流やキャリア
密度にかかわらず、偏波無依存性であるもの、あるい
は、TEモードもしくはTMモードの偏波モードの発光
強度が通常のバルク活性層の場合よりも極めて大きいも
のを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した歪超格子発光素子を提供するもので、InP基板
上に、該基板に格子整合する第1および第2の導電型の
Al(Ga)InAs層からなる一対のクラッド層と、
該クラッド層の間にはさまれ、歪超格子構造を含む活性
層を有する歪超格子発光素子において、歪超格子構造の
井戸層は基板に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを
有するGaInAsP層と、0.3〜1%の面内圧縮歪
みを有するGaInAsP層からなり、歪超格子構造の
障壁層はAlGaInAs層からなることを第1発明と
し、歪超格子構造の井戸層は基板に対して0〜3%の面
内引張り歪みもしくは、0.3〜1%の面内圧縮歪みを
有するGaInAsP層からなり、歪超格子構造の障壁
層は0〜0.4%の面内引張り歪みまたは圧縮歪みを有
するAl(Ga)InAs層からなることを第2発明と
するものである。
決した歪超格子発光素子を提供するもので、InP基板
上に、該基板に格子整合する第1および第2の導電型の
Al(Ga)InAs層からなる一対のクラッド層と、
該クラッド層の間にはさまれ、歪超格子構造を含む活性
層を有する歪超格子発光素子において、歪超格子構造の
井戸層は基板に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを
有するGaInAsP層と、0.3〜1%の面内圧縮歪
みを有するGaInAsP層からなり、歪超格子構造の
障壁層はAlGaInAs層からなることを第1発明と
し、歪超格子構造の井戸層は基板に対して0〜3%の面
内引張り歪みもしくは、0.3〜1%の面内圧縮歪みを
有するGaInAsP層からなり、歪超格子構造の障壁
層は0〜0.4%の面内引張り歪みまたは圧縮歪みを有
するAl(Ga)InAs層からなることを第2発明と
するものである。
【0007】また、GaAs基板上に、該基板に格子整
合する第1および第2の導電型のGaIn(As)P層
からなる一対のクラッド層と、該クラッド層の間にはさ
まれ、歪超格子構造を含む活性層を有する歪超格子発光
素子において、歪超格子構造の井戸層は基板に対して面
内圧縮歪みを有するInGaAs(P)層からなり、歪
超格子構造の障壁層は面内引張り歪みを有するGa(I
n)AsP層からなることを第3発明とするものであ
る。なお、本発明において、材質組成中、( )内の元
素は、含有される場合と、含有されない場合があること
を意味している。
合する第1および第2の導電型のGaIn(As)P層
からなる一対のクラッド層と、該クラッド層の間にはさ
まれ、歪超格子構造を含む活性層を有する歪超格子発光
素子において、歪超格子構造の井戸層は基板に対して面
内圧縮歪みを有するInGaAs(P)層からなり、歪
超格子構造の障壁層は面内引張り歪みを有するGa(I
n)AsP層からなることを第3発明とするものであ
る。なお、本発明において、材質組成中、( )内の元
素は、含有される場合と、含有されない場合があること
を意味している。
【0008】
【作用】第1発明では、活性層の井戸層は、InP基板
に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを有するGaI
nAsP層の第1井戸層と、0.3〜1%の面内圧縮歪
みを有するGaInAsP層の第2井戸層からなるた
め、第1井戸層では主としてTEモードで発光し、第2
井戸層では主としてTMモードで発光し、全体として
は、偏波面に依存しない発光が得られる。
に対して0.3〜3%の面内引張り歪みを有するGaI
nAsP層の第1井戸層と、0.3〜1%の面内圧縮歪
みを有するGaInAsP層の第2井戸層からなるた
め、第1井戸層では主としてTEモードで発光し、第2
井戸層では主としてTMモードで発光し、全体として
は、偏波面に依存しない発光が得られる。
【0009】また、第2発明では、活性層の井戸層がI
nP基板に対して0〜3%の面内引張り歪み、もしくは
0.3〜1%の面内圧縮歪みを有するGaInAsP層
からなり、障壁層は0〜0.4%の面内引張り歪みまた
は圧縮歪みを有するAlGaInAs層からなるため、
TMモードもしくはTEモードのいずれか片方が強めら
れた偏波特性が得られる。
nP基板に対して0〜3%の面内引張り歪み、もしくは
0.3〜1%の面内圧縮歪みを有するGaInAsP層
からなり、障壁層は0〜0.4%の面内引張り歪みまた
は圧縮歪みを有するAlGaInAs層からなるため、
TMモードもしくはTEモードのいずれか片方が強めら
れた偏波特性が得られる。
【0010】さらに、第3発明では、活性層の井戸層が
GaAs基板に対して面内圧縮歪みを有するInGaA
s(P)層からなり、障壁層は面内引張り歪みを有する
Ga(In)AsP層からなるため、TEモードが強調
された偏波依存特性が得られる。なお、上記発明におけ
る歪みの数値限界は、超格子構造の臨界膜厚による制限
からくるものである。また、発光波長を所望の範囲に入
れるためには、3−5族化合物半導体の格子定数とエネ
ルギーギャップの関係について知られている図4を考慮
して、超格子構造の井戸層の材質を定める。
GaAs基板に対して面内圧縮歪みを有するInGaA
s(P)層からなり、障壁層は面内引張り歪みを有する
Ga(In)AsP層からなるため、TEモードが強調
された偏波依存特性が得られる。なお、上記発明におけ
る歪みの数値限界は、超格子構造の臨界膜厚による制限
からくるものである。また、発光波長を所望の範囲に入
れるためには、3−5族化合物半導体の格子定数とエネ
ルギーギャップの関係について知られている図4を考慮
して、超格子構造の井戸層の材質を定める。
【0011】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。 実施例1 図1は、本発明にかかる歪超格子SLDの一実施例の断
面図である。本実施例は、図1に示すように、n−In
P基板1上に、前記基板1に格子整合したn−AlIn
Asからなるクラッド層2、n−AlGaInAsから
なる光閉じ込め層3、多重量子井戸構造4、p−AlG
aInAsからなる光閉じ込め層5、p−AlInAs
からなるクラッド層6およびp−GaInAsキャップ
層7を順次積層したものである。前記多重量子井戸構造
4は、0.3%圧縮歪みを持つGaInAsP井戸層4
a(Eg =1.2eV)と、0.6%の引張り歪みを持
つGaInAsP井戸層4b(Eg =1.35eV)の
2種類の井戸層と、0.3%引張り歪みを持つAlGa
InAs障壁層4c(Eg =1.6eV)から構成され
ている。
を詳細に説明する。 実施例1 図1は、本発明にかかる歪超格子SLDの一実施例の断
面図である。本実施例は、図1に示すように、n−In
P基板1上に、前記基板1に格子整合したn−AlIn
Asからなるクラッド層2、n−AlGaInAsから
なる光閉じ込め層3、多重量子井戸構造4、p−AlG
aInAsからなる光閉じ込め層5、p−AlInAs
からなるクラッド層6およびp−GaInAsキャップ
層7を順次積層したものである。前記多重量子井戸構造
4は、0.3%圧縮歪みを持つGaInAsP井戸層4
a(Eg =1.2eV)と、0.6%の引張り歪みを持
つGaInAsP井戸層4b(Eg =1.35eV)の
2種類の井戸層と、0.3%引張り歪みを持つAlGa
InAs障壁層4c(Eg =1.6eV)から構成され
ている。
【0012】本実施例では、井戸層4aは主としてTE
モードで発光し、井戸層4bはTMモードで発光するた
め、全体としては偏波面依存性のない発光が得られる。
また、井戸層4aは圧縮歪みを持ち、井戸層4bは引張
り歪みをもつため、井戸層4a、4bの歪み応力は相互
に打ち消しあい、圧縮または引張りのいずれか一方の歪
みを持つ井戸層からなる場合よりも、本実施例では厚い
歪み超格子を形成することができので、より大きい発光
出力を得ることができる。本実施例で、井戸層4aの幅
を40Å、井戸層4bの幅を100Å付近にすると、波
長0.85μmの発光が得られる。なお、井戸層4a、
4bの幅を意図的にずらせると、より広い発光スペクト
ル幅を実現することができ、SLDの特徴を出すことが
できる。
モードで発光し、井戸層4bはTMモードで発光するた
め、全体としては偏波面依存性のない発光が得られる。
また、井戸層4aは圧縮歪みを持ち、井戸層4bは引張
り歪みをもつため、井戸層4a、4bの歪み応力は相互
に打ち消しあい、圧縮または引張りのいずれか一方の歪
みを持つ井戸層からなる場合よりも、本実施例では厚い
歪み超格子を形成することができので、より大きい発光
出力を得ることができる。本実施例で、井戸層4aの幅
を40Å、井戸層4bの幅を100Å付近にすると、波
長0.85μmの発光が得られる。なお、井戸層4a、
4bの幅を意図的にずらせると、より広い発光スペクト
ル幅を実現することができ、SLDの特徴を出すことが
できる。
【0013】なお、本実施例では、発光波長を0.85
帯に入れるためには、井戸層4aは、0.3〜1.0%
(望ましくは、0.3〜0.6%)の圧縮歪みを持つG
aInAsP(Eg =1.0〜1.2eV)であればよ
い。また、井戸層4bは0.3〜3.0%の引張り歪み
を持つGaInAsP(Eg =1.30〜1.35e
V)であればよい。障壁層4cについては、この場合、
Eg ≧1.6eVであることが望ましい。さらに、上記
格子定数とEg が上記条件を満たすAlGaAsSbの
系、およびAlGaInAs系の材料で井戸層4a、4
bおよび障壁層4cを構成してもよい。
帯に入れるためには、井戸層4aは、0.3〜1.0%
(望ましくは、0.3〜0.6%)の圧縮歪みを持つG
aInAsP(Eg =1.0〜1.2eV)であればよ
い。また、井戸層4bは0.3〜3.0%の引張り歪み
を持つGaInAsP(Eg =1.30〜1.35e
V)であればよい。障壁層4cについては、この場合、
Eg ≧1.6eVであることが望ましい。さらに、上記
格子定数とEg が上記条件を満たすAlGaAsSbの
系、およびAlGaInAs系の材料で井戸層4a、4
bおよび障壁層4cを構成してもよい。
【0014】実施例2 図2は、本発明にかかる歪超格子SLDの他の実施例の
断面図である。図2に示すように、本実施例は多重量子
井戸構造14以外は前記実施例と同様である。多重量子
井戸構造14は、0〜3.0%の引張り歪みを持つGa
InAsP井戸層14a(Eg =1.3〜1.35e
V)と、−0.4〜+0.3%の引張りまたは圧縮歪み
を持つAlGaInAs障壁層14b(Eg =1.47
〜1.6eV)から構成されている。本実施例では、G
aInAsP井戸層14aが引張り歪みを持つので、T
Mモードが強められた偏波特性が得られる。ここで、G
aInAsP井戸層14aが圧縮歪みを持つ場合には、
TEモードが強められた偏波依存特性が得られる。
断面図である。図2に示すように、本実施例は多重量子
井戸構造14以外は前記実施例と同様である。多重量子
井戸構造14は、0〜3.0%の引張り歪みを持つGa
InAsP井戸層14a(Eg =1.3〜1.35e
V)と、−0.4〜+0.3%の引張りまたは圧縮歪み
を持つAlGaInAs障壁層14b(Eg =1.47
〜1.6eV)から構成されている。本実施例では、G
aInAsP井戸層14aが引張り歪みを持つので、T
Mモードが強められた偏波特性が得られる。ここで、G
aInAsP井戸層14aが圧縮歪みを持つ場合には、
TEモードが強められた偏波依存特性が得られる。
【0015】実施例3 図3は、本発明にかかる歪超格子SLDのさらなる他の
実施例の断面図である。本実施例は、図3に示すよう
に、n−GaAs基板板21上に、前記基板21に格子
整合したn−GaInPからなるクラッド層22、n−
GaInAsPからなる光閉じ込め層23、多重量子井
戸構造24、p−GaInAsPからなる光閉じ込め層
25、p−GaInPからなるクラッド層26およびp
−GaAsキャップ層27を順次積層したものである。
前記多重量子井戸構造24は、0.7%圧縮歪みを持つ
InGaAs井戸層24a(Eg =1.3eV)と、
0.6%の引張り歪みを持つGaAsP障壁層24b
(Eg =1.6eV)から構成されている。
実施例の断面図である。本実施例は、図3に示すよう
に、n−GaAs基板板21上に、前記基板21に格子
整合したn−GaInPからなるクラッド層22、n−
GaInAsPからなる光閉じ込め層23、多重量子井
戸構造24、p−GaInAsPからなる光閉じ込め層
25、p−GaInPからなるクラッド層26およびp
−GaAsキャップ層27を順次積層したものである。
前記多重量子井戸構造24は、0.7%圧縮歪みを持つ
InGaAs井戸層24a(Eg =1.3eV)と、
0.6%の引張り歪みを持つGaAsP障壁層24b
(Eg =1.6eV)から構成されている。
【0016】本実施例では、井戸層24aが圧縮歪みを
持つので、TEモードがTMモードに対して、通常のバ
ルク活性層の場合よりも強調された偏波依存特性が得ら
れる。また、井戸層24aは圧縮歪みを持ち、障壁層2
4bは引張り歪みをもつため、井戸層24a、障壁層2
4bの歪み応力は相互に打ち消しあい、厚い歪み超格子
を形成することができので、より大きい発光出力を得る
ことができることは、実施例1と同様である。
持つので、TEモードがTMモードに対して、通常のバ
ルク活性層の場合よりも強調された偏波依存特性が得ら
れる。また、井戸層24aは圧縮歪みを持ち、障壁層2
4bは引張り歪みをもつため、井戸層24a、障壁層2
4bの歪み応力は相互に打ち消しあい、厚い歪み超格子
を形成することができので、より大きい発光出力を得る
ことができることは、実施例1と同様である。
【0017】なお、本実施例では、井戸層24aは、E
g =1.1〜1.3eVであれば、InGaAsに限定
されず、InGaAsPでもよい。また、障壁層24b
は、Eg ≧1.6eVであれば、0〜1.0%の引張り
歪みを持つInGaAsPであってもよい。さらに、光
閉じ込め層23、25は、GaAsに格子整合するE g
≧1.6eVのInGaAsPでもよい。なお、上記各
実施例では井戸層はノンドープとしたが、5×1017〜
1×1018cm-3程度のpまたはnのドーピングを行っ
てもよい。なお、以上は0.85μm帯で発光する場合
について説明したが、本発明構造は他の波長帯にも用い
ることができる。
g =1.1〜1.3eVであれば、InGaAsに限定
されず、InGaAsPでもよい。また、障壁層24b
は、Eg ≧1.6eVであれば、0〜1.0%の引張り
歪みを持つInGaAsPであってもよい。さらに、光
閉じ込め層23、25は、GaAsに格子整合するE g
≧1.6eVのInGaAsPでもよい。なお、上記各
実施例では井戸層はノンドープとしたが、5×1017〜
1×1018cm-3程度のpまたはnのドーピングを行っ
てもよい。なお、以上は0.85μm帯で発光する場合
について説明したが、本発明構造は他の波長帯にも用い
ることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
格子構造を含む活性層を設けた歪超格子発光素子、特に
0.85μm波長帯のスーパールミネッセントダイオー
ドにおいて、出力特性の偏波依存性を制御できるので、
以下のような優れた効果が得られる。即ち、 1)偏波無依存性とすることで、デポラライザと組み合
わて使用する系では、デポラライザが不要になる。 2)TEもしくはTM偏波成分の出力強度をこれに垂直
方向の偏波成分より著しく強くできるので、偏光子と組
み合わて使用する系では、出力光の無効成分を低減し、
低消費電力化を実現できる。また、次のような効果もあ
る。即ち、 3)活性層を多重量子井戸構造とし、井戸層の幅をわず
かに変えることにより、スペクトル幅を大きくすること
ができる。 4)量子井戸構造を歪量子構造とし、圧縮歪みと引張り
歪みを組み合わせることにより、活性層のトータル膜厚
を厚くできるので、高出力を得ることができる。
格子構造を含む活性層を設けた歪超格子発光素子、特に
0.85μm波長帯のスーパールミネッセントダイオー
ドにおいて、出力特性の偏波依存性を制御できるので、
以下のような優れた効果が得られる。即ち、 1)偏波無依存性とすることで、デポラライザと組み合
わて使用する系では、デポラライザが不要になる。 2)TEもしくはTM偏波成分の出力強度をこれに垂直
方向の偏波成分より著しく強くできるので、偏光子と組
み合わて使用する系では、出力光の無効成分を低減し、
低消費電力化を実現できる。また、次のような効果もあ
る。即ち、 3)活性層を多重量子井戸構造とし、井戸層の幅をわず
かに変えることにより、スペクトル幅を大きくすること
ができる。 4)量子井戸構造を歪量子構造とし、圧縮歪みと引張り
歪みを組み合わせることにより、活性層のトータル膜厚
を厚くできるので、高出力を得ることができる。
【図1】本発明に係る歪超格子スーパールミネッセント
ダイオードの一実施例の断面図である。
ダイオードの一実施例の断面図である。
【図2】本発明に係る歪超格子スーパールミネッセント
ダイオードの他の実施例の断面図である。
ダイオードの他の実施例の断面図である。
【図3】本発明に係る歪超格子スーパールミネッセント
ダイオードのさらなる他の実施例の断面図である。
ダイオードのさらなる他の実施例の断面図である。
【図4】3−5族化合物半導体の格子定数とエネルギー
ギャップの関係を示す図である。
ギャップの関係を示す図である。
1、21 基板 2、6、22、26 クラッド層 3、5、23、25 光閉じ込め層 4、14、24 多重量子井戸構造 4a、4b、14a、24a井戸層 4c、14b、24b 障壁層 7、27 キャップ層
Claims (6)
- 【請求項1】 InP基板上に、該基板に格子整合する
第1および第2の導電型のAl(Ga)InAs層から
なる一対のクラッド層と、該クラッド層の間にはさま
れ、歪超格子構造を含む活性層を有する歪超格子発光素
子において、歪超格子構造の井戸層は基板に対して0.
3〜3%の面内引張り歪みを有するGaInAsP層
と、0.3〜1%の面内圧縮歪みを有するGaInAs
P層からなり、歪超格子構造の障壁層はAlGaInA
s層からなることを特徴とする歪超格子発光素子。 - 【請求項2】 歪超格子構造の井戸層のバンドギャップ
が、面内引張り歪みを有する場合には1.2〜1.35
eV(バルク値)であり、面内圧縮歪みを有する場合に
は1.1〜1.2eV(バルク値)であることを特徴と
する請求項1記載の歪超格子発光素子。 - 【請求項3】 InP基板上に、該基板に格子整合する
第1および第2の導電型のAl(Ga)InAs層から
なる一対のクラッド層と、該クラッド層の間にはさま
れ、歪超格子構造を含む活性層を有する歪超格子発光素
子において、歪超格子構造の井戸層は基板に対して0〜
3%の面内引張り歪みもしくは、0.3〜1%の面内圧
縮歪みを有するGaInAsP層からなり、歪超格子構
造の障壁層は0〜0.4%の面内引張り歪みまたは圧縮
歪みを有するAl(Ga)InAs層からなることを特
徴とする歪超格子発光素子。 - 【請求項4】 歪超格子構造の井戸層のバンドギャップ
が、面内引張り歪みを有する場合には1.2〜1.35
eV(バルク値)であり、面内圧縮歪みを有する場合に
は1.1〜1.2eV(バルク値)であることを特徴と
する請求項3記載の歪超格子発光素子。 - 【請求項5】 GaAs基板上に、該基板に格子整合す
る第1および第2の導電型のGaIn(As)P層から
なる一対のクラッド層と、該クラッド層の間にはさま
れ、歪超格子構造を含む活性層を有する歪超格子発光素
子において、歪超格子構造の井戸層は基板に対して面内
圧縮歪みを有するInGaAs(P)層からなり、歪超
格子構造の障壁層は面内引張り歪みを有するGa(I
n)AsP層からなることを特徴とする歪超格子発光素
子。 - 【請求項6】 歪超格子構造の井戸層のバンドギャップ
が、1.1〜1.2eV(バルク値)であることを特徴
とする請求項5記載の歪超格子発光素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35072293A JPH07202260A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 歪超格子発光素子 |
US08/364,283 US5521935A (en) | 1993-12-27 | 1994-12-27 | Strained superlattice light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35072293A JPH07202260A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 歪超格子発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07202260A true JPH07202260A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18412411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35072293A Pending JPH07202260A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 歪超格子発光素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5521935A (ja) |
JP (1) | JPH07202260A (ja) |
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WO1997036335A1 (en) * | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Philips Electronics N.V. | Radiation-emitting semiconductor diode having a separate confinement layer comprising a semiconductor material with at most 30 % aluminum or a semiconductor material free of aluminum |
KR100411404B1 (ko) * | 1998-11-30 | 2003-12-18 | 샤프 가부시키가이샤 | 발광 다이오드 |
WO2014051137A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device, driving method thereof, and optical coherence tomography apparatus having the optical semiconductor device |
US11114586B2 (en) | 2019-08-22 | 2021-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
WO2022180942A1 (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 発光ダイオード素子 |
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- 1993-12-27 JP JP35072293A patent/JPH07202260A/ja active Pending
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1994
- 1994-12-27 US US08/364,283 patent/US5521935A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
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