JPS5963781A - 発光構体 - Google Patents
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は9発光ダイオード、一般的には半導体接合レー
ザー、更に詳述すると、ストライプ状接合レーザーでの
横方向電流抑制(LCC)に係るものである。
ザー、更に詳述すると、ストライプ状接合レーザーでの
横方向電流抑制(LCC)に係るものである。
ストライプ状接合レーザーは、レーザー動作モード数を
減らす手段として米国特許第゛3、363.195号に
提案された。ストライプ状の幾何学的形状は、またレー
ザー動作のための閾値電流を減らし、これはまた熱溜め
(ヒートシンク)や、その他の問題を軽減すると共に出
力ビームの空間的床がりを制限して。
減らす手段として米国特許第゛3、363.195号に
提案された。ストライプ状の幾何学的形状は、またレー
ザー動作のための閾値電流を減らし、これはまた熱溜め
(ヒートシンク)や、その他の問題を軽減すると共に出
力ビームの空間的床がりを制限して。
光ファイバーへの結合を容易にするものである。最初の
提案以来レーザーの多数の形状が。
提案以来レーザーの多数の形状が。
ストライプ状の幾何学的形状の概念を実施するために工
夫されてきた。しかし明らかに信頼性があり、広い用途
がある点で、プロトンボンバード・ダブル・ヘテロ構造
(DI()レーザーが最も優れており、これは、ジエイ
・ ゛シー・ダイメント他によりアプライド フィジッ
クス レターズ第10巻84頁(1967)及び米国特
許第s、s24,1ss号に記載されている。
夫されてきた。しかし明らかに信頼性があり、広い用途
がある点で、プロトンボンバード・ダブル・ヘテロ構造
(DI()レーザーが最も優れており、これは、ジエイ
・ ゛シー・ダイメント他によりアプライド フィジッ
クス レターズ第10巻84頁(1967)及び米国特
許第s、s24,1ss号に記載されている。
プロトンボンバートメントによって形成されたストライ
プ状接合レーザーは、成功をおさめたにもかかわらず、
技術者はL/−ザーの閾値を下げ、単繊糸状の光出力な
制御し更に一層対称的な光ビームを発生するというよ5
な−、つ、またはそれ以上の目的のための構体を提案し
ている。そのよ・うな形状の一つは。
プ状接合レーザーは、成功をおさめたにもかかわらず、
技術者はL/−ザーの閾値を下げ、単繊糸状の光出力な
制御し更に一層対称的な光ビームを発生するというよ5
な−、つ、またはそれ以上の目的のための構体を提案し
ている。そのよ・うな形状の一つは。
LCC接合レーザーであり、これによると順方向バイア
スした状態で、電流を活性領域に流すストライプ状チャ
ンネル領域が横方向に分離された逆バイアスp7n接合
によって画成される。接合間のスペースはストライプを
規定する。
スした状態で、電流を活性領域に流すストライプ状チャ
ンネル領域が横方向に分離された逆バイアスp7n接合
によって画成される。接合間のスペースはストライプを
規定する。
LCCストライプ状接合レーザーの1つのタイプに、ケ
イ・イトウ他著I F E Jフォント エレクト−Q
E−11巻7号PP421−、426 (1975)中
に記載されたヘテロアイソレーションレーザーがある。
イ・イトウ他著I F E Jフォント エレクト−Q
E−11巻7号PP421−、426 (1975)中
に記載されたヘテロアイソレーションレーザーがある。
このレーザーはjn −AjGaAs 0層をp、
−GaAs キャップ層上に成長し、それらの界面に
ブロッキング接合を形成するという点乞除くと従来のn
−n −p Al!GaAs DHである。下層の
p−GaAs キャップが露出するように、ストライ
プ力s n AjGaAs 層を通して、エツチ
ングされ、それによってn Al!GaAs 層と
ブロン〜 キング接合が二つに分けられる。而して金属電極が分離
したn −AjGaAs 層及び露出したp −Ga
As ストライプの両方の上に被着される。活性領域
p−n接合が順方向にバイアスされたとき1分離したp
−n接合は、逆バイアスされている。従って、 n
−AJ?GaAs セグメントを通る電流はブロック
され、p−GaAsストライプを通って活性領域に流れ
るように抑制される。しかしながらイトー他によるレー
ザーの闇値は、比較的高く1例えば7620オングスト
ロームの基本モードでは、460mA で、そして厚さ
0.2乃至0.6μm の活性領域ではs 60 D
OA/+++ である。
−GaAs キャップ層上に成長し、それらの界面に
ブロッキング接合を形成するという点乞除くと従来のn
−n −p Al!GaAs DHである。下層の
p−GaAs キャップが露出するように、ストライ
プ力s n AjGaAs 層を通して、エツチ
ングされ、それによってn Al!GaAs 層と
ブロン〜 キング接合が二つに分けられる。而して金属電極が分離
したn −AjGaAs 層及び露出したp −Ga
As ストライプの両方の上に被着される。活性領域
p−n接合が順方向にバイアスされたとき1分離したp
−n接合は、逆バイアスされている。従って、 n
−AJ?GaAs セグメントを通る電流はブロック
され、p−GaAsストライプを通って活性領域に流れ
るように抑制される。しかしながらイトー他によるレー
ザーの闇値は、比較的高く1例えば7620オングスト
ロームの基本モードでは、460mA で、そして厚さ
0.2乃至0.6μm の活性領域ではs 60 D
OA/+++ である。
逆バイアスp−n接合を用いてストライプを画成する形
式のLCCストライブ状接合レーザーの他の変形は、ア
ール・ディー・バーンハム他i工EEJクオシト エレ
クト−Qμm11巻7号pp41 B−420(197
5)に記載されている。ストライプ状マスクは。
式のLCCストライブ状接合レーザーの他の変形は、ア
ール・ディー・バーンハム他i工EEJクオシト エレ
クト−Qμm11巻7号pp41 B−420(197
5)に記載されている。ストライプ状マスクは。
H−GaAs基体上に被着され、そしてZnが露出部分
に拡散される。横方向に離間したブロッキングp−n接
合は、このようにして基体に形成される。而して1通常
のn−n−pAl!GaAs −’ C)a’As −
AJ()aAs DHが拡散基体表面上に成長される。
に拡散される。横方向に離間したブロッキングp−n接
合は、このようにして基体に形成される。而して1通常
のn−n−pAl!GaAs −’ C)a’As −
AJ()aAs DHが拡散基体表面上に成長される。
活性領域p−n接合が順方向にバイアスされた時、基体
中のブロッキング接合は、逆バイアスされそれによって
電流がストライプを流れるようになる。しかしまだイト
ー他によるLCCレーザーを用いると閾値は高い。パル
ス闇値は幅10μmのストライプで、厚さ0.45μm
の活性領域では約150 m A (8000A/am
)以上である。
中のブロッキング接合は、逆バイアスされそれによって
電流がストライプを流れるようになる。しかしまだイト
ー他によるLCCレーザーを用いると閾値は高い。パル
ス闇値は幅10μmのストライプで、厚さ0.45μm
の活性領域では約150 m A (8000A/am
)以上である。
更に他のLCCレーザーの変形が米国特許第5.984
.262号で提案されている。これには基体だけでなく
j DH(第5欄第1−19行)の頂面上に横方向に
分離した逆バイアスp−n接合を用いることが述べられ
ている。レーザー動作閾値のような動作パラメーターは
変形したLCCレーザーには与えられていない。
.262号で提案されている。これには基体だけでなく
j DH(第5欄第1−19行)の頂面上に横方向に
分離した逆バイアスp−n接合を用いることが述べられ
ている。レーザー動作閾値のような動作パラメーターは
変形したLCCレーザーには与えられていない。
しかしながらこの種のLCCCCストライブHレーザー
のレーザー動作閾値は1通常約100771Aの閾値な
有する一般的なりHレーザーを改良するには至っていな
い。
のレーザー動作閾値は1通常約100771Aの閾値な
有する一般的なりHレーザーを改良するには至っていな
い。
本発明は一般的には発光ダイオード、特にDHレーザー
に適用できる新しい逆バイアスルーn接合LCCストラ
イプ状幾何学的形状に関するものである。本発明におけ
る形状のレーザー動作閾値は、従来のストライプ状DH
レーザー又はLCC−DBレーザーのそれよりもかなり
低くすることができる。実際14μ711X150μm
のストライプ領域に対してパルス及び連続波(CW)閾
値なそれぞれ4577ZA及び6.5mAまで低下させ
ることができた。
に適用できる新しい逆バイアスルーn接合LCCストラ
イプ状幾何学的形状に関するものである。本発明におけ
る形状のレーザー動作閾値は、従来のストライプ状DH
レーザー又はLCC−DBレーザーのそれよりもかなり
低くすることができる。実際14μ711X150μm
のストライプ領域に対してパルス及び連続波(CW)閾
値なそれぞれ4577ZA及び6.5mAまで低下させ
ることができた。
一実施例では本発明の技術は1次のような工程を含む。
即ち、(1)一方の導電形の単結晶基体の主表面にスト
ライプメサな形成する。
ライプメサな形成する。
メサの幅は、望ましい層のストライプ幅に対応する:メ
サの主表面に隣接して反対導電形の第一の対の層をLP
Eによってエピタキシャル成長する。実際メサの一方の
側に一つずつある二つの分離した区域に同時に第一の対
の層が成長されるようにメサの頂部に成長核形成される
ことが阻止されることが本発明の形状を得るための方法
の特徴である。そして(3)メサによって分離された横
方向に離間したブロッキングp−n接合の第一の対の層
と。
サの主表面に隣接して反対導電形の第一の対の層をLP
Eによってエピタキシャル成長する。実際メサの一方の
側に一つずつある二つの分離した区域に同時に第一の対
の層が成長されるようにメサの頂部に成長核形成される
ことが阻止されることが本発明の形状を得るための方法
の特徴である。そして(3)メサによって分離された横
方向に離間したブロッキングp−n接合の第一の対の層
と。
メサ上にレーザー構体なエピタキシャル成長する。レー
ザー構体は活性領域と発光p−n接合を含み、そのp−
n接合は閾値以上の電流で順方向バイアスし、ポンピン
グした時。
ザー構体は活性領域と発光p−n接合を含み、そのp−
n接合は閾値以上の電流で順方向バイアスし、ポンピン
グした時。
活性領域に誘尋、放出を生じさせる。同じ順バイアス電
圧が、ブロッキング接合を逆バイアスし、ポンピング電
流をメサな通して狭いストライプ状チャンネルに流れる
ようにするのに有効である。
圧が、ブロッキング接合を逆バイアスし、ポンピング電
流をメサな通して狭いストライプ状チャンネルに流れる
ようにするのに有効である。
好ましい実施例では、工程(3)はDHを生成し、その
次にメサに実質的に整列した窓によって分離された横方
向に離間したブロッキングp−n接合の第二の対を形成
する。実施例では、後者の接合対は次の工程で形成され
る。
次にメサに実質的に整列した窓によって分離された横方
向に離間したブロッキングp−n接合の第二の対を形成
する。実施例では、後者の接合対は次の工程で形成され
る。
即ち、構体の隣接する部分に対して反対の導電形の第三
層を、構体上にエピタキシャル成長する。(5)第三層
にストライプ窓をエツチングして下層4114体のスト
ライプを露出させる。
層を、構体上にエピタキシャル成長する。(5)第三層
にストライプ窓をエツチングして下層4114体のスト
ライプを露出させる。
(6)二つに分かれた第三層と、下層構体の露出したス
トライプ上に金属電極な被着する。横方向に離間した接
合の第一の対と同様、第二対も発光pn接合が順バイア
スされた時。
トライプ上に金属電極な被着する。横方向に離間した接
合の第一の対と同様、第二対も発光pn接合が順バイア
スされた時。
逆バイアスされる。このよ5に構成するとストライプ窓
とストライプメサとの間の狭いストライプ状チャンネル
に電流を流すようにすることができ、その結果DH−L
CC!レーザーの閾値な最低にすることができる。
とストライプメサとの間の狭いストライプ状チャンネル
に電流を流すようにすることができ、その結果DH−L
CC!レーザーの閾値な最低にすることができる。
また1本発明はLCCストライプ状接合レーザーであり
、このレーザーは一方の導電形でその主表面にストライ
プ状メサな有する基体と、メサの両側の主表面にその側
壁に隣接して形成された反対の導電形の第一の対の層と
、第一の対の層と基体の間の界面が、メサによって分離
された横方向に離間したp−n接合の第一の対を形成す
るよ5に、第一の対の層とメサの上に形成されたレーザ
ー構体とから成る。レーザー構体は、その中に活性領域
及び発光p−n接合を有し、この接合が。
、このレーザーは一方の導電形でその主表面にストライ
プ状メサな有する基体と、メサの両側の主表面にその側
壁に隣接して形成された反対の導電形の第一の対の層と
、第一の対の層と基体の間の界面が、メサによって分離
された横方向に離間したp−n接合の第一の対を形成す
るよ5に、第一の対の層とメサの上に形成されたレーザ
ー構体とから成る。レーザー構体は、その中に活性領域
及び発光p−n接合を有し、この接合が。
閾値以上の電流で順方向バイアスされ、ポンピングされ
た時、活性領域にレーザー発光を生じさせる。同様な順
方向バイアスは、ポンピング電流がメサな通り、狭いス
トライプ状チャンネルの活性領域を通って流れるように
ブロッキングを逆バイアスするのに有効である。
た時、活性領域にレーザー発光を生じさせる。同様な順
方向バイアスは、ポンピング電流がメサな通り、狭いス
トライプ状チャンネルの活性領域を通って流れるように
ブロッキングを逆バイアスするのに有効である。
LCCレーザーの望ましい実施例では、レーザー構体は
DH(ダブルへテロ型)であり。
DH(ダブルへテロ型)であり。
横方向に離間したp−n接合の第二の対の間の窓がメサ
に実質的に整列するようにその主表面上に形成される。
に実質的に整列するようにその主表面上に形成される。
発光p−n接合の順バイアスは、また第二の対を逆バイ
アスし、更にポンピング電流を窓とメサの間の狭いスト
ライプ状チャンネルに流れるようにする。
アスし、更にポンピング電流を窓とメサの間の狭いスト
ライプ状チャンネルに流れるようにする。
以下本発明を図示実施例について説明することにする。
図面には、ストライプ状LCC接合レーザーの端面が示
されているが、説明の便宜上スケールは実際に即して描
かれてはいない。レーザーは一方の導電形の単結晶半導
体本体即ち基体10と、基体10と基体10の主表面上
に形成され−たストライプ状メサ10.1から成る。メ
サ1G、1は、一方のレーザー反射臆から、他の反射鏡
から、他の反射鏡(例えば紙面に平行に設定された小面
)まで装置の長さに沿って縦に延びている。反対の導電
形の横方向に離間したエピタキシャル層12.1と12
2はメサ10.1の両端にある主表面にその側壁に接し
て成長される。そして順方向にバイアスされた時、誘導
放出をする活性領域16.1を含むレーザー構体15は
1層12゜1及び層12.2上と、メサ10.1の頂部
にエピタキシャル成長される。そのため、横方向に離間
したブロッキングp−n接合の第一の対’13.1及び
13.2は層12.1及び層12.2との界面に形成さ
れる。この目的を達成するためには、構体15の第一の
層が基体10と同じ導電形であり1層12.1及び層1
2.2と反対の導電形でなければならな(・。
されているが、説明の便宜上スケールは実際に即して描
かれてはいない。レーザーは一方の導電形の単結晶半導
体本体即ち基体10と、基体10と基体10の主表面上
に形成され−たストライプ状メサ10.1から成る。メ
サ1G、1は、一方のレーザー反射臆から、他の反射鏡
から、他の反射鏡(例えば紙面に平行に設定された小面
)まで装置の長さに沿って縦に延びている。反対の導電
形の横方向に離間したエピタキシャル層12.1と12
2はメサ10.1の両端にある主表面にその側壁に接し
て成長される。そして順方向にバイアスされた時、誘導
放出をする活性領域16.1を含むレーザー構体15は
1層12゜1及び層12.2上と、メサ10.1の頂部
にエピタキシャル成長される。そのため、横方向に離間
したブロッキングp−n接合の第一の対’13.1及び
13.2は層12.1及び層12.2との界面に形成さ
れる。この目的を達成するためには、構体15の第一の
層が基体10と同じ導電形であり1層12.1及び層1
2.2と反対の導電形でなければならな(・。
好ましくは構体15の最上表面に横方向に離間したブロ
ッキングp−n接合21.1及び21.2の第二の対を
形成することによりLCCは完成される。なお、ブロッ
キングp−n接合21.1及び21.2はメサ10.’
1に実質的に整列している窓、即ち開口部22.1によ
って分離されている。電極26は基体10の底部に形成
され、他方の電極24は、構体15の頂部に形成される
。そのため窓22.1の電極部分241だげが構体15
と接触するようになる。
ッキングp−n接合21.1及び21.2の第二の対を
形成することによりLCCは完成される。なお、ブロッ
キングp−n接合21.1及び21.2はメサ10.’
1に実質的に整列している窓、即ち開口部22.1によ
って分離されている。電極26は基体10の底部に形成
され、他方の電極24は、構体15の頂部に形成される
。そのため窓22.1の電極部分241だげが構体15
と接触するようになる。
動作上では、活性領域161(p−n接合を含む)は、
順方向にバイアスされ、ポンピング電流は電極24と電
極26の間に接続された電源(例えば蓄電池)によって
印加される。そのような状態では、″岸※″の印を付し
であるブロッキング接合の2つの対は逆バイアスされ、
ボンピング電流を電極部分24.1間の狭いストライプ
状チャンネル(例えば10μm幅)よりメサ10.1を
通して下層電極26に流れるようにさせる。電流の流れ
るチャンネルは、誘導放出を生ずるという意味で、実際
に活性である層16の領域16.1を規定する。室温に
おけるaW動作のためレーザーは典型的には技術的によ
く知られている手段により、適当な熱溜め(ヒートシン
ク)(図には示していない)に取り付けられ、活性層1
6は、約1μm以下の厚さくnta−Va族物質)に形
成される。
順方向にバイアスされ、ポンピング電流は電極24と電
極26の間に接続された電源(例えば蓄電池)によって
印加される。そのような状態では、″岸※″の印を付し
であるブロッキング接合の2つの対は逆バイアスされ、
ボンピング電流を電極部分24.1間の狭いストライプ
状チャンネル(例えば10μm幅)よりメサ10.1を
通して下層電極26に流れるようにさせる。電流の流れ
るチャンネルは、誘導放出を生ずるという意味で、実際
に活性である層16の領域16.1を規定する。室温に
おけるaW動作のためレーザーは典型的には技術的によ
く知られている手段により、適当な熱溜め(ヒートシン
ク)(図には示していない)に取り付けられ、活性層1
6は、約1μm以下の厚さくnta−Va族物質)に形
成される。
好ましくは、レーザー構体15は、二重へテロ構造(D
H)をしており、これは第一と第二の反対の導電形の大
きさの禁止帯のクラツディング層14と1層18を含み
、その二つの層は補償されることがある狭い禁止帯幅の
活性層16j即ち、n形、p形、又はn形とp形の両方
(例えば層16がそれ自体周知のP、NN又はP、N’
N DH、レーザーのように相接するn層及びp層か
ら成っている場合)によって互に分離される。それらの
層自体、典型的にはI[a−Va族の化合物であり、ク
ラツディング層が活性層に結晶格子整合するよ5に選ば
れる。例えば層141層16及び層18は、典型的には
夫々Aj’、Ga1 xAs 。
H)をしており、これは第一と第二の反対の導電形の大
きさの禁止帯のクラツディング層14と1層18を含み
、その二つの層は補償されることがある狭い禁止帯幅の
活性層16j即ち、n形、p形、又はn形とp形の両方
(例えば層16がそれ自体周知のP、NN又はP、N’
N DH、レーザーのように相接するn層及びp層か
ら成っている場合)によって互に分離される。それらの
層自体、典型的にはI[a−Va族の化合物であり、ク
ラツディング層が活性層に結晶格子整合するよ5に選ば
れる。例えば層141層16及び層18は、典型的には
夫々Aj’、Ga1 xAs 。
Al yGal−yAs及びAj’2Ga4、Asから
成り、0.8〜0.9μmの波長領域の動作のためy<
x、z;Q<x、Z p O≦y≦0.4(直接−間接
のクロスオーバー)とする。実施例ではx ”” z
=0.24及びy = 0.08である。klyGa
1 q Pqで少量のP(q≦0.6)をもったものは
、同じ波長領域で動作する。約1.0〜1.6μmのさ
らに長い波長の領域では、 GaAsSbが活性層と
して及びAI!GaAsSb がクラツディング層と
して用いられるか或は、 In1)aAsPが活性層
として及び、 InPがクラツディング層として用い
られる。叙上のタイプのGaAs−A1!GaAsのス
トライプ状D H−L’C’Cの製造に用いる処理工程
を以下に述べる。
成り、0.8〜0.9μmの波長領域の動作のためy<
x、z;Q<x、Z p O≦y≦0.4(直接−間接
のクロスオーバー)とする。実施例ではx ”” z
=0.24及びy = 0.08である。klyGa
1 q Pqで少量のP(q≦0.6)をもったものは
、同じ波長領域で動作する。約1.0〜1.6μmのさ
らに長い波長の領域では、 GaAsSbが活性層と
して及びAI!GaAsSb がクラツディング層と
して用いられるか或は、 In1)aAsPが活性層
として及び、 InPがクラツディング層として用い
られる。叙上のタイプのGaAs−A1!GaAsのス
トライプ状D H−L’C’Cの製造に用いる処理工程
を以下に述べる。
Siを1018/cI++3までドープした厚さ100
1’ ” (100) GaAs’n形ウェハ(即ち基
体10)が市販のものが得られ、AZ1650フォトレ
ジスト(図に示してい1【い)でマスクされた。680
μmの中心幅で幅約5〜25μmの狭いストライプ状マ
スク領域の平行な列が一般的なフォトリソグラフィ方法
を用いてウェハ上に形成された。ウェハの露出部分は2
4℃でH2SO4p H2O2(50%):H20=1
: 8 二10Y用いてエッチされ、而してフォトレジ
ストは除去された。この方法により、高さ約5μm1幅
約5〜25μm。
1’ ” (100) GaAs’n形ウェハ(即ち基
体10)が市販のものが得られ、AZ1650フォトレ
ジスト(図に示してい1【い)でマスクされた。680
μmの中心幅で幅約5〜25μmの狭いストライプ状マ
スク領域の平行な列が一般的なフォトリソグラフィ方法
を用いてウェハ上に形成された。ウェハの露出部分は2
4℃でH2SO4p H2O2(50%):H20=1
: 8 二10Y用いてエッチされ、而してフォトレジ
ストは除去された。この方法により、高さ約5μm1幅
約5〜25μm。
〔110〕方向に配向した平行なストライプメサの列(
例えばその一つが10.1で示されている)を形成する
。
例えばその一つが10.1で示されている)を形成する
。
次に層12.1−12.2.レーザー構体15及び層2
2が標準の傾斜冷却技術及び常套的なボートスライダー
装置を用いて単−LPEサイクルで成長された簡単化す
るための、単一の装置の成長を以下で説明する。特に1
次のエピタキシャル層を、下記の順に基体10の上に成
長する。即ちP ””0.22 GO+3.7BAS
層12.1−12.2.n−Mo、45Gao、5sA
S クラツディング層14 、P−GaAs活性層16
゜P −Al o、45 Ga 0.5 sAsクラツ
ディング層18゜P −GaAs エッチ阻止兼接触
層20.及びn AJo、 4’5()ao、 55
AS層22゜更に詳述するとs’ P ”−Alo、
22GaO07aAS層12.2−12.2は、 G
eが約102ム までドープされ1層の厚さはメサ側壁
に近接したところで最大となり、メサから離れるに従っ
て徐々に減する頻回にある。図のように個々のレーザー
に切り出した後は、その最小の厚さは約1.6μ?ルと
測定された。ここで諸因子が重要である。第一に通常の
動作(例えば電源28からの10Vの電圧)において、
逆バイアス接合13.1−13.2に関連した空間電荷
領域が基体中に広がり、これらの層の最小の厚さ及びキ
ャリヤ濃度(ドーピング)をブレークダウンを引き起さ
ないように、相互に調整するべきである。第二に分離し
ている層12.1−12.2y、成長している間に合体
して一つになってしまわないようにその最大の厚さがメ
サの高さよりあまり高くするべきではない。第三にメサ
10,1の頂面で核形成が阻止されるように分離された
層12.1−12.2が成長される。第四に1層12.
1−12.2は。
2が標準の傾斜冷却技術及び常套的なボートスライダー
装置を用いて単−LPEサイクルで成長された簡単化す
るための、単一の装置の成長を以下で説明する。特に1
次のエピタキシャル層を、下記の順に基体10の上に成
長する。即ちP ””0.22 GO+3.7BAS
層12.1−12.2.n−Mo、45Gao、5sA
S クラツディング層14 、P−GaAs活性層16
゜P −Al o、45 Ga 0.5 sAsクラツ
ディング層18゜P −GaAs エッチ阻止兼接触
層20.及びn AJo、 4’5()ao、 55
AS層22゜更に詳述するとs’ P ”−Alo、
22GaO07aAS層12.2−12.2は、 G
eが約102ム までドープされ1層の厚さはメサ側壁
に近接したところで最大となり、メサから離れるに従っ
て徐々に減する頻回にある。図のように個々のレーザー
に切り出した後は、その最小の厚さは約1.6μ?ルと
測定された。ここで諸因子が重要である。第一に通常の
動作(例えば電源28からの10Vの電圧)において、
逆バイアス接合13.1−13.2に関連した空間電荷
領域が基体中に広がり、これらの層の最小の厚さ及びキ
ャリヤ濃度(ドーピング)をブレークダウンを引き起さ
ないように、相互に調整するべきである。第二に分離し
ている層12.1−12.2y、成長している間に合体
して一つになってしまわないようにその最大の厚さがメ
サの高さよりあまり高くするべきではない。第三にメサ
10,1の頂面で核形成が阻止されるように分離された
層12.1−12.2が成長される。第四に1層12.
1−12.2は。
P −(:)aAs であるが、それらの層中にAl
が存在してGa−As−Aj’成長溶液中のAsの溶解
度を減らす。このことは、基体に溶融することを阻止す
るのに好都合であり、またそれによってメサ10.1の
完全性を保持する。
が存在してGa−As−Aj’成長溶液中のAsの溶解
度を減らす。このことは、基体に溶融することを阻止す
るのに好都合であり、またそれによってメサ10.1の
完全性を保持する。
n−Al!o、45Gao、55Asクラツディング層
14には、Snが約2X10Q++ までsnヲドー
プし、厚さを約2.6μmとする。P −GaAs活性
層16には、約1.5 X I D17an”−3まで
Geをドープし、厚さを約0.2μ扉とする。
14には、Snが約2X10Q++ までsnヲドー
プし、厚さを約2.6μmとする。P −GaAs活性
層16には、約1.5 X I D17an”−3まで
Geをドープし、厚さを約0.2μ扉とする。
P−AlO945Gao、55As クラツディング
層18は、Geが約10CI+ までにGeをドープ
し。
層18は、Geが約10CI+ までにGeをドープ
し。
厚さを約0.9μmとする。そして14,16゜及び1
8は二重へテロ構造を形成する。
8は二重へテロ構造を形成する。
エッチ阻止兼接触P −GaAs層2oには。
Geが約1o18/cm5 までGemドープし、厚さ
を約0.5μmとする。n kl o、 、s s
Ga o、 s sAS層22には、 Snが約10
17.、−sまでSn’iドープし、厚さを約2.6μ
mとする。
を約0.5μmとする。n kl o、 、s s
Ga o、 s sAS層22には、 Snが約10
17.、−sまでSn’iドープし、厚さを約2.6μ
mとする。
LPE成長の完了に引き続いてs n−Al o、4
sGa o、 s sAS層2層上2上本来の酸化物マ
スク層(図には示していない)を陽極処理的に成長した
。メサ10.1を形成するのに用いたのと同じフォトリ
ソグラフィマスクを用いて、メサな形成するのに用いら
れた第一の窓の対に。
sGa o、 s sAS層2層上2上本来の酸化物マ
スク層(図には示していない)を陽極処理的に成長した
。メサ10.1を形成するのに用いたのと同じフォトリ
ソグラフィマスクを用いて、メサな形成するのに用いら
れた第一の窓の対に。
実質的に整列するよ5にマスクに厚さ1〇−60μm窓
を形成した。5層22の露出部分を1次にヨウ素エツチ
ング液(例えばX1115!InLs I265gm
、 H2O10’0CC)に曝した。そのヨウ素液はA
j’GaAs をエツチングするが()aAs Y
余りエツチングしないとい5意味で選択性である。その
結果として。
を形成した。5層22の露出部分を1次にヨウ素エツチ
ング液(例えばX1115!InLs I265gm
、 H2O10’0CC)に曝した。そのヨウ素液はA
j’GaAs をエツチングするが()aAs Y
余りエツチングしないとい5意味で選択性である。その
結果として。
窓(例えば22.1)のn−Aj’ o、 4s Ga
Oos 5Asのエツチングは、下層のエッチ阻止P
−GaAs層20の部分が露出するまで継続する。そ
してエツチングは、はぼ垂直方向に止まる。この形のエ
ツチング阻止法が望ましい。なぜなら5層22が冗全に
エツチングされ、それによって5層22と層20とj−
22の界面にあるp−n接合を開口即ち窓22.1によ
って分離された離間したブロッキング接合21.1と2
1.2の対に分けるまでエツチングが自動的に継続する
からである。
Oos 5Asのエツチングは、下層のエッチ阻止P
−GaAs層20の部分が露出するまで継続する。そ
してエツチングは、はぼ垂直方向に止まる。この形のエ
ツチング阻止法が望ましい。なぜなら5層22が冗全に
エツチングされ、それによって5層22と層20とj−
22の界面にあるp−n接合を開口即ち窓22.1によ
って分離された離間したブロッキング接合21.1と2
1.2の対に分けるまでエツチングが自動的に継続する
からである。
P Aj’GaAs 層12.1−12.2と同様
に。
に。
n −Aj’GaAs 層22の厚さと、ドーピング
はレーザーの通常の動作状態においてブレークダウンを
阻止するように相互に調整する。
はレーザーの通常の動作状態においてブレークダウンを
阻止するように相互に調整する。
常套的な電極を次に被着する。例えばCX−Ax −成
極をn層22上と窓22.1で露出しているP 0a
As 層200部分上に被着する。
極をn層22上と窓22.1で露出しているP 0a
As 層200部分上に被着する。
CGaAS上の被着はs klGaAs上よりも容易で
あり、そういうわけで1接触″層20という用語を使う
。)そしてIn −An電極が基体10の低部主表面に
被着された。最後に、普通の分割方法によって形成され
た個々のレーザーは、適切な銅の熱溜め(ヒートシンク
)上に取り付けられた。
あり、そういうわけで1接触″層20という用語を使う
。)そしてIn −An電極が基体10の低部主表面に
被着された。最後に、普通の分割方法によって形成され
た個々のレーザーは、適切な銅の熱溜め(ヒートシンク
)上に取り付けられた。
ストライプの幅く14μmのDH−LCCレーザーは約
2倍の閾値までのポンピング電流に対して最下位モード
で動作した。この場合1反射鏡面当り16mWの光出力
が観測された。これらのレーザーでは、注入電流が閾値
以上に増加されると、最下位モードの半値出力幅は対称
的に増大した。ストライプ幅〉20μmのレーザーにと
っては、接合平面での変化した高次横モードが時として
1−値に近い電流でさえたやすく励起された。
2倍の閾値までのポンピング電流に対して最下位モード
で動作した。この場合1反射鏡面当り16mWの光出力
が観測された。これらのレーザーでは、注入電流が閾値
以上に増加されると、最下位モードの半値出力幅は対称
的に増大した。ストライプ幅〉20μmのレーザーにと
っては、接合平面での変化した高次横モードが時として
1−値に近い電流でさえたやすく励起された。
テストされた全てのレーザーのうちストライプ幅が約1
0と20μmの間の全てのものに対し光学的出力対注入
電流特性のすぐれた直線性が得られストライプ幅18μ
mの一つのレーザーがsmwで弱い“キング″を生じた
ことを除いては反射鏡面当り16mWの出力が、測定さ
れた。5m−Vi以下では、他の同様のストライプ幅を
持つダイオードで観測される普通モードパターンを示さ
ず、ストライプ幅よりも極めて狭い繊条でダイオードが
レーザー動作するのが観測され1こ。
0と20μmの間の全てのものに対し光学的出力対注入
電流特性のすぐれた直線性が得られストライプ幅18μ
mの一つのレーザーがsmwで弱い“キング″を生じた
ことを除いては反射鏡面当り16mWの出力が、測定さ
れた。5m−Vi以下では、他の同様のストライプ幅を
持つダイオードで観測される普通モードパターンを示さ
ず、ストライプ幅よりも極めて狭い繊条でダイオードが
レーザー動作するのが観測され1こ。
三つの大きさの長方形のストライプ状レーザーが製造さ
れた。それは(1)32μm X 240μm、 (2
)20μrnX2DOttrn及び(3)12μrn
X 265 tt mであった。(1)及び(2)では
。
れた。それは(1)32μm X 240μm、 (2
)20μrnX2DOttrn及び(3)12μrn
X 265 tt mであった。(1)及び(2)では
。
注入電流が増大されると接合面で相次ぐ高次横モードが
励起されても光出力対電流特性は直線性を保っていた。
励起されても光出力対電流特性は直線性を保っていた。
室温でのパルス及びcwt−値電流は、ストライプ領域
14μm×150μmにつき、それぞれ45mAおよび
65mAと低かった。20μiX2008m及び60μ
rILX250μmのストライプを有するダイオードに
とって典型的な1剥値電流(パルス形)は、それぞれ7
CJmA及び90mAであった。
14μm×150μmにつき、それぞれ45mAおよび
65mAと低かった。20μiX2008m及び60μ
rILX250μmのストライプを有するダイオードに
とって典型的な1剥値電流(パルス形)は、それぞれ7
CJmA及び90mAであった。
我々は又、頂部のストライプ幅(窓22.1)の関数と
して室温パルス臨界電流密度の依存性を調べた。臨界密
度は他のストライプ状レーザーで得られるものと近(以
していた。これらの結果を電流の広がりが顕著なストラ
イプ状レーザーと比較するために、下方のプロツキジグ
接合13.1−13.2の対が省かれることを除いてH
D−LCCレーザーと同一の組成のレーザーが成長され
た。それらの単一電流抑制(sea)レーザーにとって
75専Ac11μmX190μm)の室温パルス閾値が
得られ1こ。SCCレーザーに対し、頂部チャンネル幅
の関数としての室温パルス1闇値電流密度もまた測定さ
れた。一般に本レーザーはseCレーザーに比べ閾値電
流密度が30%減り電流の広がりも減った。
して室温パルス臨界電流密度の依存性を調べた。臨界密
度は他のストライプ状レーザーで得られるものと近(以
していた。これらの結果を電流の広がりが顕著なストラ
イプ状レーザーと比較するために、下方のプロツキジグ
接合13.1−13.2の対が省かれることを除いてH
D−LCCレーザーと同一の組成のレーザーが成長され
た。それらの単一電流抑制(sea)レーザーにとって
75専Ac11μmX190μm)の室温パルス閾値が
得られ1こ。SCCレーザーに対し、頂部チャンネル幅
の関数としての室温パルス1闇値電流密度もまた測定さ
れた。一般に本レーザーはseCレーザーに比べ閾値電
流密度が30%減り電流の広がりも減った。
これに加え、我々はメサ10.1及び恕2.2.1が不
整列の場合の効果を調べた。同じストライプ幅な持つ姫
列したレーザーと、不整列(10μmだけ)のレーザー
は、はぼ同じ電流密度閾値をもっていることが判った。
整列の場合の効果を調べた。同じストライプ幅な持つ姫
列したレーザーと、不整列(10μmだけ)のレーザー
は、はぼ同じ電流密度閾値をもっていることが判った。
両者は、はっきりした光学的モートノ(ターンを持って
いるけれども出力反射面での接合面のうを学的強度分析
は、全く異って(・た。整列したレーザーでは、電流及
び光学モードの強度Gま窓22,1とメサ10.1の間
のストライプ状チャンネルの中央に束中した。不整列の
レーザーでは、電流は窓22.1を通りチャンネルσ〕
一方に向かって流れた。この電流パターンレル−ザー動
作モードをその方向にシフトすることになった。
いるけれども出力反射面での接合面のうを学的強度分析
は、全く異って(・た。整列したレーザーでは、電流及
び光学モードの強度Gま窓22,1とメサ10.1の間
のストライプ状チャンネルの中央に束中した。不整列の
レーザーでは、電流は窓22.1を通りチャンネルσ〕
一方に向かって流れた。この電流パターンレル−ザー動
作モードをその方向にシフトすることになった。
斜上の装置は1本発明の原理の応用するために考案でき
る多くの可能な実施例の単なる例示であるということが
理解されるべきである。
る多くの可能な実施例の単なる例示であるということが
理解されるべきである。
本発明の精神及び馳囲内で当業者にとってこれらの原理
に従って多くの改良した他の装置が工夫できる。特にメ
サ10,1が台形の形を有するように示されているが、
逆にした台形のような他の形もまた適当であり、結晶方
位と望ましいエツチング液のよく知られている組合せに
より製造され得る。更にその上にある導電形が図示され
述べられて〜・るが全ての層の導電形は逆にすることが
できること(ま□ 明らかであろう。更に本実験では厚
さ1〇−50μmのストライプを扱ったが、1μm程の
狭い幅のものもまた使用できる。最後に。
に従って多くの改良した他の装置が工夫できる。特にメ
サ10,1が台形の形を有するように示されているが、
逆にした台形のような他の形もまた適当であり、結晶方
位と望ましいエツチング液のよく知られている組合せに
より製造され得る。更にその上にある導電形が図示され
述べられて〜・るが全ての層の導電形は逆にすることが
できること(ま□ 明らかであろう。更に本実験では厚
さ1〇−50μmのストライプを扱ったが、1μm程の
狭い幅のものもまた使用できる。最後に。
前記のLCC構造は、接合レーザーに関して述べてきた
が9本発明の原理は周縁発光型(即ちレーザーのように
接合平面に平行に発光するタイプ)か又む1垂直発光壓
(例えば接合平面に直角に発光するブルースダイオード
)のいずれかのLEDSも適用することができる。
が9本発明の原理は周縁発光型(即ちレーザーのように
接合平面に平行に発光するタイプ)か又む1垂直発光壓
(例えば接合平面に直角に発光するブルースダイオード
)のいずれかのLEDSも適用することができる。
第1図は本発明の実施例のLCCレーザーの端部断面図
である。 〔主要部分の符号の説明〕 基体 10 本体、基体メサ
10.1 メサ 第一のクラツディング 14 クラツディング層層 構体 15 構体 活性層 16 活性層 活性領域 16.1 活性領域第二のクラツデ
ィング 18 クラツディング層層 電流 19 ポンピング電流第一の
エピタキシャル 20 接合層層 第二のp−n接合対 21.1− 21.2 第二のエピタキシャル 22 二つに分かれたn一層
層 窓、開口 22.1 窓、開口電極(陽極)
24 電極 電極(陰極)26 電極 28 電源
である。 〔主要部分の符号の説明〕 基体 10 本体、基体メサ
10.1 メサ 第一のクラツディング 14 クラツディング層層 構体 15 構体 活性層 16 活性層 活性領域 16.1 活性領域第二のクラツデ
ィング 18 クラツディング層層 電流 19 ポンピング電流第一の
エピタキシャル 20 接合層層 第二のp−n接合対 21.1− 21.2 第二のエピタキシャル 22 二つに分かれたn一層
層 窓、開口 22.1 窓、開口電極(陽極)
24 電極 電極(陰極)26 電極 28 電源
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 主表面に形成されたメサを有する第1の導電形の半
導体本体を含み 反対の導電形の一対の別々の層がメサの両側及びその両
側面に隣接した主表面上に形成され。 発光構体が別々の層及びメサの頂部に形成され、活性領
域及び第−p−n接合をその中に含む構体が電流によっ
て順方向にバイアスされ、ボンピングされた時、活性領
域に発光を生じさせるストライプ型発光構体において
□ 該構体がメサによって分離され、横方向に離間したブロ
ッキングp−n接合の第一の対を層との界面に形成し第
一の接合の順バイアスはブロッキング接合の第一の対を
逆バイアスしメサを通して電流を実質的にチャンネルに
流れさせるのに有効であるようにしたことを特徴とする
ストライプ型発光構体。 2、特許請求の範囲第1項に記載したストライプ型発光
構体において。 横方向に離間したブロッキングp−n接合の第二の対は
構体上に形成され、且つメサに実質的に整列したストラ
イプ状窓によって分離され、電流が窓とメサの間のチャ
ンネルに流れさせるように第一の接合の順バイアスもブ
ロッキング接合の第二の対を逆バイアスするのに有効で
あることを特徴とするストライプ型発光構体。 6、特許請求の範囲第1項又は第2項記載のストライフ
0型発光構体において。 窓とメサがそれぞれ厚さ10μm又はそれ以下であるこ
とを特徴とする発光構体。 4、特許請求の範囲第1項、第2項又は第6項記載の発
光構体において。 分離された層の対のキャリヤ濃度と厚さは通常の動作状
態においてブロッキング接合の第一の対のブレークダウ
ンを阻止するように相互(二適合されることを特徴とす
る発光構体。 5 特許請求の範囲第1項、第2項、第3項又は第4項
記載の発光構体であって 基体は単結晶のn −(laAs であり;発光構体
はn−AeXGal−xAS エピタキシャル第一クラ
ツディング層と。 該第−クラツディング層上に成長した MyG2□−y AS エピタキシャル活性層と。 該活性層上に成長したp −Q2Gaよ−Z ASエピ
タキシャル第二クラツディング層とからなり、ここでD
<X、 z :y<z ;O≦y < 0.4であり。 p −Gapsエピタキシャル層が第二クラツディング
層上に成長されている発光構体において メサの両側の主表面上に成長した分離しているエピタキ
シャル層の対はp −AjGaAsであり。 離間し、たn −AeGaAs エピタキシャル層が
p−(]aAS 、N上に形成され、ストライプ状窓に
よって分離されており、そのストライプ状窓は+ +
) −GaAs層の一部を露出し。 また実質的にメサに整列しており、それによってp −
GaAS層との界面に窓によって分離された横方向に離
間したブロッキングp−n接合の第二の対を形成し; 陰極電極がn −GaAs本体上に形成され。 離間したn −AjGaAs層とp −QaAs層の露
出した部分の上に電極が形成されていることを特徴とす
る発光構体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/794,466 US4169997A (en) | 1977-05-06 | 1977-05-06 | Lateral current confinement in junction lasers |
US794466 | 1977-05-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5963781A true JPS5963781A (ja) | 1984-04-11 |
Family
ID=25162697
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5400678A Pending JPS53138689A (en) | 1977-05-06 | 1978-05-06 | Method of producing light emitting diode |
JP58122501A Pending JPS5963781A (ja) | 1977-05-06 | 1983-07-07 | 発光構体 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5400678A Pending JPS53138689A (en) | 1977-05-06 | 1978-05-06 | Method of producing light emitting diode |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4169997A (ja) |
JP (2) | JPS53138689A (ja) |
CA (1) | CA1093197A (ja) |
DE (1) | DE2819843A1 (ja) |
FR (1) | FR2390829A1 (ja) |
GB (1) | GB1596820A (ja) |
NL (1) | NL7804878A (ja) |
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-
1978
- 1978-04-24 GB GB16031/78A patent/GB1596820A/en not_active Expired
- 1978-04-26 CA CA301,990A patent/CA1093197A/en not_active Expired
- 1978-05-05 NL NL7804878A patent/NL7804878A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-05-05 FR FR7813411A patent/FR2390829A1/fr active Granted
- 1978-05-05 DE DE19782819843 patent/DE2819843A1/de not_active Ceased
- 1978-05-06 JP JP5400678A patent/JPS53138689A/ja active Pending
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1983
- 1983-07-07 JP JP58122501A patent/JPS5963781A/ja active Pending
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