JPH118440A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH118440A JPH118440A JP16112897A JP16112897A JPH118440A JP H118440 A JPH118440 A JP H118440A JP 16112897 A JP16112897 A JP 16112897A JP 16112897 A JP16112897 A JP 16112897A JP H118440 A JPH118440 A JP H118440A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、発光効率、温度特性や電気特性に
優れ、製作の容易な半導体発光素子を提供することを目
的とする。 【解決手段】 第１導電型の３−５族化合物半導体基板
上に、第１導電型の３−５族化合物半導体からなる３−
５クラッド層と、第１導電型の３−５族化合物半導体か
らなる活性層と、第２導電型の２−６族化合物半導体か
らなる２−６クラッド層とを含む積層構造を有すること
を特徴とする。
優れ、製作の容易な半導体発光素子を提供することを目
的とする。 【解決手段】 第１導電型の３−５族化合物半導体基板
上に、第１導電型の３−５族化合物半導体からなる３−
５クラッド層と、第１導電型の３−５族化合物半導体か
らなる活性層と、第２導電型の２−６族化合物半導体か
らなる２−６クラッド層とを含む積層構造を有すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子、
特に発光ダイオード、レーザダイオードに関する。
特に発光ダイオード、レーザダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザでは、光とキャリア
を閉じ込めるためのダブルヘテロ構造を作成するため
に、２−６族化合物半導体の禁制帯幅が、同じ格子長の
３−５族化合物半導体に比べ大きくなることを利用し、
例えば特開平１−１８４９７８号公報に示されるよう
に、活性層を３−５族化合物半導体で形成し、クラッド
層を２−６族化合物半導体で形成する構造が用いられて
いた。
を閉じ込めるためのダブルヘテロ構造を作成するため
に、２−６族化合物半導体の禁制帯幅が、同じ格子長の
３−５族化合物半導体に比べ大きくなることを利用し、
例えば特開平１−１８４９７８号公報に示されるよう
に、活性層を３−５族化合物半導体で形成し、クラッド
層を２−６族化合物半導体で形成する構造が用いられて
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２−６
族化合物半導体と３−５族化合物とは半導体成長温度が
非常に異なっており、２−６族化合物半導体上に活性層
である３−５族化合物半導体を成長するために基板温度
を上げると、クラッド層である２−６族化合物半導体が
分解してしまったり、活性層に拡散して活性層の電気特
性や発光特性を変えてしまうために、再現性良く半導体
レーザを製作することができないという問題があった。
族化合物半導体と３−５族化合物とは半導体成長温度が
非常に異なっており、２−６族化合物半導体上に活性層
である３−５族化合物半導体を成長するために基板温度
を上げると、クラッド層である２−６族化合物半導体が
分解してしまったり、活性層に拡散して活性層の電気特
性や発光特性を変えてしまうために、再現性良く半導体
レーザを製作することができないという問題があった。
【０００４】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たものであり、光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを効
果的に行うことにより、発光効率、温度特性や電気特性
に優れ、製作の容易な半導体発光素子を提供することを
目的とする。
たものであり、光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを効
果的に行うことにより、発光効率、温度特性や電気特性
に優れ、製作の容易な半導体発光素子を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電型の
３−５族化合物半導体基板上に、第１導電型の３−５族
化合物半導体からなる３−５クラッド層と、３−５族化
合物半導体からなる活性層と、第２導電型の２−６族化
合物半導体からなる２−６クラッド層とを含む積層構造
を有することを特徴とする半導体発光素子に関する。
３−５族化合物半導体基板上に、第１導電型の３−５族
化合物半導体からなる３−５クラッド層と、３−５族化
合物半導体からなる活性層と、第２導電型の２−６族化
合物半導体からなる２−６クラッド層とを含む積層構造
を有することを特徴とする半導体発光素子に関する。
【０００６】この場合、上記の積層構造は、この順に直
接接触して積層されていてもよいが、活性層の上側およ
び／または下側に光ガイド層を設けた積層構造とするこ
とができる。
接接触して積層されていてもよいが、活性層の上側およ
び／または下側に光ガイド層を設けた積層構造とするこ
とができる。
【０００７】活性層の上側、即ち活性層と２−６クラッ
ド層との間に光ガイド層を設ける場合は、禁制帯幅が活
性層よりも大きい３−５族化合物半導体かまたは２−６
族化合物半導体を用いて、層厚が発光波長より薄く、例
えば発光波長の１／２以下で、導電型を真性型かまたは
第２導電型とするのが好ましい。
ド層との間に光ガイド層を設ける場合は、禁制帯幅が活
性層よりも大きい３−５族化合物半導体かまたは２−６
族化合物半導体を用いて、層厚が発光波長より薄く、例
えば発光波長の１／２以下で、導電型を真性型かまたは
第２導電型とするのが好ましい。
【０００８】本発明によれば、３−５族化合物半導体層
上に成長温度の低い２−６族化合物半導体を成長するた
め、熱による結晶の劣化が起こらず、容易に半導体発光
素子を製作できる。また、２−６族化合物半導体は禁制
帯幅が大きく屈折率が低いため、光とキャリアの両方を
活性層に強く閉じ込めることができる。このため、素子
の発光効率が上がり、温度上昇に対しても安定な発光が
得られる。
上に成長温度の低い２−６族化合物半導体を成長するた
め、熱による結晶の劣化が起こらず、容易に半導体発光
素子を製作できる。また、２−６族化合物半導体は禁制
帯幅が大きく屈折率が低いため、光とキャリアの両方を
活性層に強く閉じ込めることができる。このため、素子
の発光効率が上がり、温度上昇に対しても安定な発光が
得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】［実施形態１］図１は本発明の第１の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図２はバンド構造図
である。この半導体レーザ製造するには、ｎ型の３−５
族化合物半導体基板１１上に、ｎ型３−５族化合物半導
体からなる３−５クラッド層１２、アンドープ３−５族
化合物半導体からなる活性層１３、ｐ型２−６族化合物
半導体からなる２−６クラッド層１４を、有機金属気相
成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）法に
より順次積層して形成した後、さらに金属材料を真空蒸
着してｐ電極１５およびｎ電極１６を形成する。さら
に、へき開やエッチングにより反射鏡面１７ａ、１７ｂ
を形成して図１に示す構造が得られる。
形態を示す半導体レーザの斜視図、図２はバンド構造図
である。この半導体レーザ製造するには、ｎ型の３−５
族化合物半導体基板１１上に、ｎ型３−５族化合物半導
体からなる３−５クラッド層１２、アンドープ３−５族
化合物半導体からなる活性層１３、ｐ型２−６族化合物
半導体からなる２−６クラッド層１４を、有機金属気相
成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）法に
より順次積層して形成した後、さらに金属材料を真空蒸
着してｐ電極１５およびｎ電極１６を形成する。さら
に、へき開やエッチングにより反射鏡面１７ａ、１７ｂ
を形成して図１に示す構造が得られる。
【００１１】２−６クラッド層１４の成長温度は３−５
クラッド層１２と活性層１３の成長温度に比べて低く、
容易に良質の結晶が得られ、２−６クラッド層１４から
活性層１３への不純物の拡散も起こらない。
クラッド層１２と活性層１３の成長温度に比べて低く、
容易に良質の結晶が得られ、２−６クラッド層１４から
活性層１３への不純物の拡散も起こらない。
【００１２】ｐ電極１５に正、ｎ電極１６に負の電圧を
印加すると、活性層１３で、３−５クラッド層１２から
注入された電子と２−６クラッド層１４から注入された
正孔が再結合し発光する。光は、反射鏡面１７ａ、１７
ｂにより反射されレーザー発振が得られる。
印加すると、活性層１３で、３−５クラッド層１２から
注入された電子と２−６クラッド層１４から注入された
正孔が再結合し発光する。光は、反射鏡面１７ａ、１７
ｂにより反射されレーザー発振が得られる。
【００１３】活性層１３近傍のバンド構造の典型的な例
を図２に示す。３−５クラッド層１２に比べ２−６クラ
ッド層１４の禁制帯幅が大きく、活性層１３と２−６ク
ラッド層１４の界面での価電子帯端２１の不連続値と伝
導帯端２２の不連続値が大きい。さらに、３−５クラッ
ド層１２と２−６クラッド層１４のフェルミ準位の差が
大きいため、ｐ−ｎ接合の拡散電位も大きくなる。この
２つの効果により、活性層からの電子と正孔の漏れが減
少し、高温での動作が可能となる。また、２−６クラッ
ド層１４の屈折率は３−５クラッド層１２よりも小さい
ため、活性層１３への光の閉じ込めが強くなり発振しき
い値電流が小さくなる。
を図２に示す。３−５クラッド層１２に比べ２−６クラ
ッド層１４の禁制帯幅が大きく、活性層１３と２−６ク
ラッド層１４の界面での価電子帯端２１の不連続値と伝
導帯端２２の不連続値が大きい。さらに、３−５クラッ
ド層１２と２−６クラッド層１４のフェルミ準位の差が
大きいため、ｐ−ｎ接合の拡散電位も大きくなる。この
２つの効果により、活性層からの電子と正孔の漏れが減
少し、高温での動作が可能となる。また、２−６クラッ
ド層１４の屈折率は３−５クラッド層１２よりも小さい
ため、活性層１３への光の閉じ込めが強くなり発振しき
い値電流が小さくなる。
【００１４】また、活性層１３が３−５族化合物半導体
であるため素子寿命が長く信頼性が高い。３−５族化合
物半導体基板１１に、３−５クラッド層１２および活性
層１３を格子整合させると発光効率や信頼性が改善され
る。
であるため素子寿命が長く信頼性が高い。３−５族化合
物半導体基板１１に、３−５クラッド層１２および活性
層１３を格子整合させると発光効率や信頼性が改善され
る。
【００１５】この実施形態では３−５族化合物半導体基
板と３−５クラッド層をｎ型とし２−６クラッド層をｐ
型としたが、３−５族化合物半導体基板と３−５クラッ
ド層をｐ型とし２−６クラッド層をｎ型としてもよい。
また、活性層を単層の３−５族化合物半導体としたが、
これに限らず、多層の３−５族化合物半導体層からなる
多重量子井戸構造などを用いてもよい。
板と３−５クラッド層をｎ型とし２−６クラッド層をｐ
型としたが、３−５族化合物半導体基板と３−５クラッ
ド層をｐ型とし２−６クラッド層をｎ型としてもよい。
また、活性層を単層の３−５族化合物半導体としたが、
これに限らず、多層の３−５族化合物半導体層からなる
多重量子井戸構造などを用いてもよい。
【００１６】この実施形態では、３−５族化合物半導体
基板としてＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＮ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＧａＮなどを用いることがで
きる。３−５クラッド層および活性層としては、ＩｎＧ
ａＡｓＰ混晶系、ＡｌＧａＡｓ混晶系、ＩｎＧａＡｌＰ
混晶系などを用いることができる。また、２−６クラッ
ド層としてＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、Ｃ
ｄＳ、ＣｄＴｅ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ
混晶系、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶系、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混
晶系、ＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶系、ＢｅＺｎＣｅＳｅ混晶
系などを用いることができる。
基板としてＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＮ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＧａＮなどを用いることがで
きる。３−５クラッド層および活性層としては、ＩｎＧ
ａＡｓＰ混晶系、ＡｌＧａＡｓ混晶系、ＩｎＧａＡｌＰ
混晶系などを用いることができる。また、２−６クラッ
ド層としてＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、Ｃ
ｄＳ、ＣｄＴｅ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ
混晶系、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶系、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混
晶系、ＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶系、ＢｅＺｎＣｅＳｅ混晶
系などを用いることができる。
【００１７】［実施形態２］図３は本発明の第２の実施
形態を示す発光ダイオードの斜視図、図４はバンド構造
図である。この発光ダイオードは、ｐ型の３−５族化合
物半導体基板３１上に、ｐ型３−５族化合物半導体から
なる３−５クラッド層３２、アンドープ３−５族化合物
半導体からなる活性層３３、ｎ型２−６族化合物半導体
からなる２−６クラッド層３４を順次積層して形成した
後、さらに透明電極３５、ｐ電極３６形成して図３の構
造が得られる。２−６クラッド層３４の成長温度は３−
５クラッド層３２および活性層３３の成長温度に比べて
低く、容易にＭＯＶＰＥ法やＭＢＥ法により結晶成長で
きる。
形態を示す発光ダイオードの斜視図、図４はバンド構造
図である。この発光ダイオードは、ｐ型の３−５族化合
物半導体基板３１上に、ｐ型３−５族化合物半導体から
なる３−５クラッド層３２、アンドープ３−５族化合物
半導体からなる活性層３３、ｎ型２−６族化合物半導体
からなる２−６クラッド層３４を順次積層して形成した
後、さらに透明電極３５、ｐ電極３６形成して図３の構
造が得られる。２−６クラッド層３４の成長温度は３−
５クラッド層３２および活性層３３の成長温度に比べて
低く、容易にＭＯＶＰＥ法やＭＢＥ法により結晶成長で
きる。
【００１８】ｐ電極３６に正、透明電極３５に負の電圧
を印加すると、活性層３３で、３−５クラッド層３２か
ら注入された正孔と２−６クラッド層３４から注入され
た電子が再結合し発光する。光は、透明電極３５を透過
して３−５族化合物半導体基板３１に垂直な方向に取り
出される。
を印加すると、活性層３３で、３−５クラッド層３２か
ら注入された正孔と２−６クラッド層３４から注入され
た電子が再結合し発光する。光は、透明電極３５を透過
して３−５族化合物半導体基板３１に垂直な方向に取り
出される。
【００１９】活性層３３近傍のバンド構造の典型的な例
を図４に示す。活性層３３と２−６クラッド層３４の界
面での価電子帯端２１の不連続値と伝導帯端２２の不連
続値が大きく、ｐ−ｎ接合の拡散電位も大きいため、活
性層からの電子と正孔の漏れが減少し、発光効率が高く
なる。活性層３３が３−５族化合物半導体であるため素
子寿命が長く信頼性が高い。
を図４に示す。活性層３３と２−６クラッド層３４の界
面での価電子帯端２１の不連続値と伝導帯端２２の不連
続値が大きく、ｐ−ｎ接合の拡散電位も大きいため、活
性層からの電子と正孔の漏れが減少し、発光効率が高く
なる。活性層３３が３−５族化合物半導体であるため素
子寿命が長く信頼性が高い。
【００２０】［実施形態３］図５は本発明の第３の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図６はバンド構造図
である。第１の実施形態において、活性層１３と２−６
クラッド層１４との間にｐ型３−５族半導体からなる厚
さ２００ｎｍ以下の３−５光ガイド層５１を設けた以外
は第１の実施形態と同様である。
形態を示す半導体レーザの斜視図、図６はバンド構造図
である。第１の実施形態において、活性層１３と２−６
クラッド層１４との間にｐ型３−５族半導体からなる厚
さ２００ｎｍ以下の３−５光ガイド層５１を設けた以外
は第１の実施形態と同様である。
【００２１】図６に示すように、３−５光ガイド層５１
は活性層１３よりも禁制帯幅が大きく、活性層１３内に
キャリアを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する
効果がある。３−５光ガイド層５１は、発光波長に比べ
て薄いため、光は活性層１３と光ガイド層５１にまたが
って分布する。２−６クラッド層１４の屈折率が３−５
クラッド層１２に比べ小さいため、光は３−５クラッド
層１２側に偏る傾向にあるが、光ガイド層５１を挿入す
ることにより光の偏りを調整することができる。
は活性層１３よりも禁制帯幅が大きく、活性層１３内に
キャリアを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する
効果がある。３−５光ガイド層５１は、発光波長に比べ
て薄いため、光は活性層１３と光ガイド層５１にまたが
って分布する。２−６クラッド層１４の屈折率が３−５
クラッド層１２に比べ小さいため、光は３−５クラッド
層１２側に偏る傾向にあるが、光ガイド層５１を挿入す
ることにより光の偏りを調整することができる。
【００２２】［実施形態４］図７は本発明の第４の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図８はバンド構造図
である。第１の実施形態において、３−５クラッド層１
２と活性層１３との間にアンドープ３−５族半導体から
なる３−５光ガイド層７１を設け、活性層１３と２−６
クラッド層１４との間にアンドープ２−６族半導体から
なる厚さ２００ｎｍ以下の２−６光ガイド層７２を設け
た以外は第１の実施形態と同様である。
形態を示す半導体レーザの斜視図、図８はバンド構造図
である。第１の実施形態において、３−５クラッド層１
２と活性層１３との間にアンドープ３−５族半導体から
なる３−５光ガイド層７１を設け、活性層１３と２−６
クラッド層１４との間にアンドープ２−６族半導体から
なる厚さ２００ｎｍ以下の２−６光ガイド層７２を設け
た以外は第１の実施形態と同様である。
【００２３】光ガイド層７２は、活性層１３内にキャリ
アを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する効果が
ある。３−５光ガイド層７１と光ガイド層７２の屈折率
と層厚を制御することにより、活性層１３への光閉じ込
め量を調整することができる。発振しきい値電流を小さ
くするためには光閉じ込め量を大きくし、光出力を大き
くしたい場合には端面劣化を抑制するよう光閉じ込め量
を小さくする。
アを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する効果が
ある。３−５光ガイド層７１と光ガイド層７２の屈折率
と層厚を制御することにより、活性層１３への光閉じ込
め量を調整することができる。発振しきい値電流を小さ
くするためには光閉じ込め量を大きくし、光出力を大き
くしたい場合には端面劣化を抑制するよう光閉じ込め量
を小さくする。
【００２４】［実施形態５］図９は第５の実施形態を示
す半導体レーザの斜視図である。第１の実施形態におい
て、２−６クラッド層１４とｐ電極１５の間にｐ型２−
６族化合物半導体からなるコンタクト層９１を設けた以
外は実施形態１と同様である。
す半導体レーザの斜視図である。第１の実施形態におい
て、２−６クラッド層１４とｐ電極１５の間にｐ型２−
６族化合物半導体からなるコンタクト層９１を設けた以
外は実施形態１と同様である。
【００２５】コンタクト層９１は、ｐ電極１５と２−６
クラッド層１４との間の抵抗を小さくするために設けら
れたものである。抵抗を小さくするためには、コンタク
ト層９１中のドーピング濃度を高くすればよく、１×１
０18ｃｍ-3以上とすることが好ましい。コンタクト層９
１を形成する材料としては、ｐ型の高濃度ドーピングが
得られるＺｎＴｅ：Ｎ、ＺｎＳｅＴｅ：Ｎ、ＢｅＴｅ：
Ｎ、ＢｅＳｅ：Ｎ、ＢｅＳｅＴｅ：Ｎ、ＺｎＳｅ：Ｎ、
ＺｎＴｅ：Ｐなどを用いることが好ましい。
クラッド層１４との間の抵抗を小さくするために設けら
れたものである。抵抗を小さくするためには、コンタク
ト層９１中のドーピング濃度を高くすればよく、１×１
０18ｃｍ-3以上とすることが好ましい。コンタクト層９
１を形成する材料としては、ｐ型の高濃度ドーピングが
得られるＺｎＴｅ：Ｎ、ＺｎＳｅＴｅ：Ｎ、ＢｅＴｅ：
Ｎ、ＢｅＳｅ：Ｎ、ＢｅＳｅＴｅ：Ｎ、ＺｎＳｅ：Ｎ、
ＺｎＴｅ：Ｐなどを用いることが好ましい。
【００２６】また２−６クラッド層１４とｐ電極１５の
接合がショットキー性の場合には両者のエネルギー準位
の中間的なエネルギー準位をもった材料をコンタクト層
９１に用いる。ＺｎＳｅＴｅ：ＮやＢｅＳｅＴｅ：Ｎや
これらの材料中の成分を徐々に変化させたグレーディド
層を用いればよい。
接合がショットキー性の場合には両者のエネルギー準位
の中間的なエネルギー準位をもった材料をコンタクト層
９１に用いる。ＺｎＳｅＴｅ：ＮやＢｅＳｅＴｅ：Ｎや
これらの材料中の成分を徐々に変化させたグレーディド
層を用いればよい。
【００２７】この実施形態では、コンタクト層にｐ型を
用いたが、２−６クラッド層がｎ型の場合にはＺｎＳ
ｅ：Ｃｌ、ＺｎＣｄＳｅ：Ｃｌ、ＣｄＳｅ：Ｃｌ、Ｚｎ
Ｓ：Ｃｌ、ＺｎＳｅ：Ｇａなどのｎ型２−６族化合物半
導体を用いればよい。
用いたが、２−６クラッド層がｎ型の場合にはＺｎＳ
ｅ：Ｃｌ、ＺｎＣｄＳｅ：Ｃｌ、ＣｄＳｅ：Ｃｌ、Ｚｎ
Ｓ：Ｃｌ、ＺｎＳｅ：Ｇａなどのｎ型２−６族化合物半
導体を用いればよい。
【００２８】［実施形態６］図１０は第６の実施形態を
示す面発光型半導体レーザの斜視図である。第２の実施
形態において、３−５族化合物半導体基板３１と３−５
クラッド層３２との間に、それぞれの層厚が波長の１／
４で組成の異なるｐ型３−５族化合物半導体１０１ａ、
１０１ｂを多数層積層して３−５多層膜１０１を形成
し、２−６クラッド層３４上に同様にｎ型２−６族化合
物半導体１０２ａ、１０２ｂを多数層積層して２−６多
層膜１０２を形成し、共振器構造とした以外は第２の実
施形態と同様である。
示す面発光型半導体レーザの斜視図である。第２の実施
形態において、３−５族化合物半導体基板３１と３−５
クラッド層３２との間に、それぞれの層厚が波長の１／
４で組成の異なるｐ型３−５族化合物半導体１０１ａ、
１０１ｂを多数層積層して３−５多層膜１０１を形成
し、２−６クラッド層３４上に同様にｎ型２−６族化合
物半導体１０２ａ、１０２ｂを多数層積層して２−６多
層膜１０２を形成し、共振器構造とした以外は第２の実
施形態と同様である。
【００２９】活性層３３で発光した光は、３−５多層膜
１０１と２−６多層膜１０２によって反射されレーザ発
振が得られる。２つのｎ型２−６族化合物半導体１０２
ａ、１０２ｂの屈折率差が大きくとれるために反射率が
高く抵抗の低い２−６多層膜１０２が容易に得られる。
１０１と２−６多層膜１０２によって反射されレーザ発
振が得られる。２つのｎ型２−６族化合物半導体１０２
ａ、１０２ｂの屈折率差が大きくとれるために反射率が
高く抵抗の低い２−６多層膜１０２が容易に得られる。
【００３０】ｐ型３−５族化合物半導体１０１ａ、１０
１ｂにはＧａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの組み合わせを用
いればよく、ｎ型２−６族化合物半導体１０２ａ、１０
２ｂにはＺｎＳＳｅとＭｇＺｎＳＳｅとの組み合わせや
ＺｎＣｄＳｅとＭｇＺｎＣｄＳｅとの組み合わせなどを
用いればよい。
１ｂにはＧａＡｓとＡｌＧａＡｓなどの組み合わせを用
いればよく、ｎ型２−６族化合物半導体１０２ａ、１０
２ｂにはＺｎＳＳｅとＭｇＺｎＳＳｅとの組み合わせや
ＺｎＣｄＳｅとＭｇＺｎＣｄＳｅとの組み合わせなどを
用いればよい。
【００３１】［実施形態７］第７の実施形態を図１を用
いて説明する。構造的には実施例１と同様であるが、３
−５族化合物半導体基板１１をｎ型ＩｎＰ基板とし、３
−５クラッド層１２をＳｉを添加したＩｎＰとし、活性
層１３をＩｎＧａＡｓＰとし、２−６クラッド層１４を
Ｎを添加したＭｇＺｎＳｅＴｅとするすることで、格子
整合した半導体レーザが得られる。格子整合させること
により結晶欠陥が減少し、発光効率が高くなり、信頼性
も改善される。
いて説明する。構造的には実施例１と同様であるが、３
−５族化合物半導体基板１１をｎ型ＩｎＰ基板とし、３
−５クラッド層１２をＳｉを添加したＩｎＰとし、活性
層１３をＩｎＧａＡｓＰとし、２−６クラッド層１４を
Ｎを添加したＭｇＺｎＳｅＴｅとするすることで、格子
整合した半導体レーザが得られる。格子整合させること
により結晶欠陥が減少し、発光効率が高くなり、信頼性
も改善される。
【００３２】この実施形態では３−５クラッド層１２、
活性層１３および２−６クラッド層１４の組み合わせと
して、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＭｇＺｎＳｅＴｅの組
み合わせを用いたが、これに限らずＩｎＰ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ、ＭｇＺｎＣｄＳｅの組み合わせや、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせや、ＩｎＧ
ａＡｌＰ、ＩｎＧａＰ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
や、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＰ、ＢｅＺｎＳｅＴｅな
どの組み合わせを用いてもよい。
活性層１３および２−６クラッド層１４の組み合わせと
して、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＭｇＺｎＳｅＴｅの組
み合わせを用いたが、これに限らずＩｎＰ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ、ＭｇＺｎＣｄＳｅの組み合わせや、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせや、ＩｎＧ
ａＡｌＰ、ＩｎＧａＰ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
や、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＰ、ＢｅＺｎＳｅＴｅな
どの組み合わせを用いてもよい。
【００３３】［実施形態８］図１１は第８の実施形態を
示す半導体レーザの斜視図である。ｎ型ＩｎＰからなる
３−５族化合物半導体基板１１１上に、ｎ型ＩｎＰから
なる３−５クラッド層１１２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰから
なる３−５光ガイド層１１３、アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸からなる活性層１１４、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰからなる３−５光ガイド層１１５をＭＯＶＰＥ法で
作成した後、Ｎ添加ＺｎＣｄＳｅからなるＺｎＣｄＳｅ
クラッド層１１６ａとＮ添加ＭｇＺｎＳｅＴｅからなる
ＭｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂをＭＢＥ法により
成長して２−６クラッド層１１６を形成した。格子は全
て整合している。
示す半導体レーザの斜視図である。ｎ型ＩｎＰからなる
３−５族化合物半導体基板１１１上に、ｎ型ＩｎＰから
なる３−５クラッド層１１２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰから
なる３−５光ガイド層１１３、アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸からなる活性層１１４、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰからなる３−５光ガイド層１１５をＭＯＶＰＥ法で
作成した後、Ｎ添加ＺｎＣｄＳｅからなるＺｎＣｄＳｅ
クラッド層１１６ａとＮ添加ＭｇＺｎＳｅＴｅからなる
ＭｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂをＭＢＥ法により
成長して２−６クラッド層１１６を形成した。格子は全
て整合している。
【００３４】ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなる３−５光ガイ
ド層１１５に接するＺｎＣｄＳｅクラッド層１１６ａは
６族元素がＳｅの１種類だけで２族元素はＺｎとＣｄの
２種類である。２族元素は、種類が異なっていても３−
５族化合物半導体への付着係数があまり変わらないの
で、分子線強度に比例した組成で成長を開始させること
ができる。これに対して６族元素は、種類が異なると３
−５族化合物半導体への付着係数が大きく異なるため、
２族元素を２種類以上含む混晶の場合には分子線強度と
は異なった組成で成長が始まる。このため、３−５光ガ
イド層１１５上に成長したＺｎＣｄＳｅクラッド層１１
６ａは組成むらが無く、結晶性に優れている。
ド層１１５に接するＺｎＣｄＳｅクラッド層１１６ａは
６族元素がＳｅの１種類だけで２族元素はＺｎとＣｄの
２種類である。２族元素は、種類が異なっていても３−
５族化合物半導体への付着係数があまり変わらないの
で、分子線強度に比例した組成で成長を開始させること
ができる。これに対して６族元素は、種類が異なると３
−５族化合物半導体への付着係数が大きく異なるため、
２族元素を２種類以上含む混晶の場合には分子線強度と
は異なった組成で成長が始まる。このため、３−５光ガ
イド層１１５上に成長したＺｎＣｄＳｅクラッド層１１
６ａは組成むらが無く、結晶性に優れている。
【００３５】ＺｎＣｄＳｅクラッド層１１６ａ上では、
ＳｅとＴｅは一定の割合で付着するため組成の制御され
たＭｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂが得られる。Ｍ
ｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂを３−５光ガイド層
１１５上に直接成長した場合には組成むらが非常に大き
く結晶性の悪いものしか得られない。ＺｎＣｄＳｅクラ
ッド層１１６ａを導入することにより、半導体レーザの
発光効率が大幅に改善される。
ＳｅとＴｅは一定の割合で付着するため組成の制御され
たＭｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂが得られる。Ｍ
ｇＺｎＳｅＴｅクラッド層１１６ｂを３−５光ガイド層
１１５上に直接成長した場合には組成むらが非常に大き
く結晶性の悪いものしか得られない。ＺｎＣｄＳｅクラ
ッド層１１６ａを導入することにより、半導体レーザの
発光効率が大幅に改善される。
【００３６】この実施形態では３−５光ガイド層１１
５、クラッド層１１６ａおよびクラッド層１１６ａの組
み合わせとして、ＩｎＧａＡｓＰ、ＺｎＣｄＳｅ、Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅの組み合わせを用いたが、これに限らずＧ
ａＡｓ、ＢｅＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
や、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
などを用いてもよい。
５、クラッド層１１６ａおよびクラッド層１１６ａの組
み合わせとして、ＩｎＧａＡｓＰ、ＺｎＣｄＳｅ、Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅの組み合わせを用いたが、これに限らずＧ
ａＡｓ、ＢｅＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
や、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅの組み合わせ
などを用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子は、禁制帯幅の
大きな２−６族化合物半導体をクラッド層の一部に用い
て効果的に光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを行うこ
とにより高い発光効率を達成しながら、活性層に３−５
化合物半導体を用いることにより温度特性や電気特性等
の信頼性に優れている。また、３−５化合物半導体上に
２−６族化合物半導体を形成するため、製造が容易であ
り、高い歩留まりを得ることができる。
大きな２−６族化合物半導体をクラッド層の一部に用い
て効果的に光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを行うこ
とにより高い発光効率を達成しながら、活性層に３−５
化合物半導体を用いることにより温度特性や電気特性等
の信頼性に優れている。また、３−５化合物半導体上に
２−６族化合物半導体を形成するため、製造が容易であ
り、高い歩留まりを得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施形態のバンド構造図である。
【図３】本発明の一実施形態である発光ダイオードの斜
視図である。
視図である。
【図４】本発明の一実施形態のバンド構造図である。
【図５】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
図である。
【図６】本発明の一実施形態のバンド構造図である。
【図７】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
図である。
【図８】本発明の一実施形態のバンド構造図である。
【図９】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
図である。
【図１０】本発明の一実施形態である面発光型半導体レ
ーザの斜視図である。
ーザの斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜
視図である。
視図である。
１１ ３−５族化合物半導体基板 １２ ３−５クラッド層 １３ 活性層 １４ ２−６クラッド層 １５ ｐ電極 １６ ｎ電極 １７、１７ｂ 反射鏡面 ２１ 価電子帯端 ２２ 伝導帯端 ２３ フェルミ準位 ３１ ３−５族化合物半導体基板 ３２ ３−５クラッド層 ３３ 活性層 ３４ ２−６クラッド層 ３５ 透明電極 ３６ ｐ電極 ５１ ３−５光ガイド層 ７１ ３−５光ガイド層 ７２ ２−６光ガイド層 ９１ コンタクト層 １０１ａ、１０１ｂ ｐ型３−５族化合物半導体 １０１ ３−５多層膜 １０２ａ、１０２ｂ ｎ型２−６族化合物半導体 １０２ ２−６多層膜 １１１ ３−５族化合物半導体基板 １１２ ３−５クラッド層 １１３ ３−５光ガイド層 １１４ 活性層 １１５ ３−５光ガイド層 １１６ａ ＺｎＣｄＳｅクラッド層 １１６ｂ ＭｇＺｎＳｅＴｅクラッド層 １１６ ２−６クラッド層
Claims (6)
- 【請求項１】 第１導電型の３−５族化合物半導体基板
上に、第１導電型の３−５族化合物半導体からなる３−
５クラッド層と、３−５族化合物半導体からなる活性層
と、第２導電型の２−６族化合物半導体からなる２−６
クラッド層とを含む積層構造を有することを特徴とする
半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記活性層と２−６クラッド層との間
に、禁制帯幅が活性層よりも大きい３−５族化合物半導
体かまたは２−６族化合物半導体からなり、層厚が発光
波長より薄く、導電型が真性型かまたは第２導電型であ
る光ガイド層をさらに有することを特徴とする請求項１
記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記２−６クラッド層上に、第２導電型
の２−６族化合物半導体からなり不純物濃度が２−６ク
ラッド層よりも高いコンタクト層をさらに有することを
特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記３−５族化合物半導体基板と３−５
クラッド層との間に、３−５族化合物半導体の多層膜か
らなる反射層を有し、前記２−６クラッド層上に２−６
族化合物半導体の多層膜からなる反射層を有し、活性層
で発光した光を基板に垂直方向に出射することを特徴と
する請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記３−５族化合物半導体基板と、３−
５族化合物半導体からなる層と２−６族化合物半導体か
らなる層の格子長が等しいことを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記２−６クラッド層が多層からなり、
３−５族化合物半導体からなる層と接する層が１種類の
６族元素と１種類以上の２族元素とを含む混晶層である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導
体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16112897A JPH118440A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16112897A JPH118440A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118440A true JPH118440A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15729141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16112897A Pending JPH118440A (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118440A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021107032A1 (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体発光素子、及び、半導体発光素子の製造方法 |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP16112897A patent/JPH118440A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021107032A1 (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体発光素子、及び、半導体発光素子の製造方法 |
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