JPS609187A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS609187A JPS609187A JP58117369A JP11736983A JPS609187A JP S609187 A JPS609187 A JP S609187A JP 58117369 A JP58117369 A JP 58117369A JP 11736983 A JP11736983 A JP 11736983A JP S609187 A JPS609187 A JP S609187A
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- semiconductor layer
- semiconductor
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3222—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIVBVI compounds, e.g. PbSSe-laser
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
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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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は半導体発光装置、特にその活性領域に屈折率ガ
イディングが設けられて特性が向上した面発光半導体発
光装置に関する。
イディングが設けられて特性が向上した面発光半導体発
光装置に関する。
（ｂ） 技術の背景
光を情報信号の媒体とするシステムが広い分野にわたっ
て開発されているが、これらの７ステムの光源として半
導体レーザが多く用いられている。
て開発されているが、これらの７ステムの光源として半
導体レーザが多く用いられている。
半導体レーザはその出射光の波長を制御することが可能
であること、小形で量産性があり、電流を流すだけで高
効率で発振するために容易に使用できることなどの特徴
によって最も将来性を有し要求される波長帯域及び発振
モードの実現、効率及び出力の増大などの諸物件の向上
について多くの努力が重ねられている。
であること、小形で量産性があり、電流を流すだけで高
効率で発振するために容易に使用できることなどの特徴
によって最も将来性を有し要求される波長帯域及び発振
モードの実現、効率及び出力の増大などの諸物件の向上
について多くの努力が重ねられている。
（Ｃ） 従来技術と問題点
前記の如く現在までに数多くの半導体レーザの構造が提
案されているが、その多くはファプＩＪ−ペロー光共振
器を半導体基体面に平行なストライプ状に配置して、そ
の鏡面を半導体結晶の骨間等によって形成する構造であ
る。この骨間による端面形成は、レーザチップの形状寸
法を制約し、生産性向上の阻害要因であシ、また共振器
長の短縮従って軸モード制御を困難とし、レーザを含む
集積回路の形成を困難にする。
案されているが、その多くはファプＩＪ−ペロー光共振
器を半導体基体面に平行なストライプ状に配置して、そ
の鏡面を半導体結晶の骨間等によって形成する構造であ
る。この骨間による端面形成は、レーザチップの形状寸
法を制約し、生産性向上の阻害要因であシ、また共振器
長の短縮従って軸モード制御を困難とし、レーザを含む
集積回路の形成を困難にする。
更にこの構造の半導体レーザは一般に光出射面積が小さ
く出射光の発散角が増大するの与ならずレーザ光の面密
度が増大することによって弁開面の劣化或いは破壊が促
進されて、信頼度の低下或いは出力の制限を招いていふ
。
く出射光の発散角が増大するの与ならずレーザ光の面密
度が増大することによって弁開面の劣化或いは破壊が促
進されて、信頼度の低下或いは出力の制限を招いていふ
。
これらの問題点に対処する半導体レーザの構造の一つと
して面発光レーザが知られている。面発光レーザはレー
ザ光を半導体基体の主面に垂直な方向に出射する半導体
レーザであって、−光共振器は通常エピタキシャル成長
させた結晶の表面を反射面とし−Ｃ構成される。
して面発光レーザが知られている。面発光レーザはレー
ザ光を半導体基体の主面に垂直な方向に出射する半導体
レーザであって、−光共振器は通常エピタキシャル成長
させた結晶の表面を反射面とし−Ｃ構成される。
面発光レーザｄ、この様な構造であるために、（イ）光
出射面積を広くすることが容易で、光出方を増大し、光
出射角を狭くすることが可能となる。（ロ）光共振器長
を短くすることが容易で軸モードの単一化などが可能と
なる。Ｇ−９２次元レーザアレイモノリシック光集積回
路などの構成に適する。などの優れた特徴を有している
。
出射面積を広くすることが容易で、光出方を増大し、光
出射角を狭くすることが可能となる。（ロ）光共振器長
を短くすることが容易で軸モードの単一化などが可能と
なる。Ｇ−９２次元レーザアレイモノリシック光集積回
路などの構成に適する。などの優れた特徴を有している
。
他方光に述べた半導体基体面に平行なストライプ構造を
備えた半導体レーザには、閾値電流の低減、効率の向上
、横モードの制御などを目的とする多くの手段が既に提
供されている。
備えた半導体レーザには、閾値電流の低減、効率の向上
、横モードの制御などを目的とする多くの手段が既に提
供されている。
その１例をあげれば、活性層にストライプ状の光導波路
を形成するために、活性層の上下方向についてはダブル
へテロ構造によってクラッド層を設け、横方向について
は電流集中による利得ガイディングより効果の大きい屈
折率ガイディングを埋込み構造、不純物ドーピングの差
など種々の手段によって行なっている。この、様に横方
向について屈折率ガイディングを設けることによって横
モード制御が行なわれて単一の基本零次横モー、ド発振
などが実現されている。
を形成するために、活性層の上下方向についてはダブル
へテロ構造によってクラッド層を設け、横方向について
は電流集中による利得ガイディングより効果の大きい屈
折率ガイディングを埋込み構造、不純物ドーピングの差
など種々の手段によって行なっている。この、様に横方
向について屈折率ガイディングを設けることによって横
モード制御が行なわれて単一の基本零次横モー、ド発振
などが実現されている。
まだ電流狭窄についても例えばストライプ領域外にはｐ
ｎ逆接合を設けるなどの手段がとられている。
ｎ逆接合を設けるなどの手段がとられている。
これに対して面発光レーザにおいては従来光共振器の横
方向のガイディングは利得ガイディングであり、また電
流狭窄も不充分でろるなど改善すベキ点が多く残されて
いる。先に述べた面発光レーザの優れた特徴は将来の半
導体レーザとして要望されている特徴であり、取残され
た点が改善されることは半導体レーザの応用分野に大き
い効果を与える。
方向のガイディングは利得ガイディングであり、また電
流狭窄も不充分でろるなど改善すベキ点が多く残されて
いる。先に述べた面発光レーザの優れた特徴は将来の半
導体レーザとして要望されている特徴であり、取残され
た点が改善されることは半導体レーザの応用分野に大き
い効果を与える。
（ａ） 発ψＪの目的
本発明は半導体発光装置、特に面発光レーザについて、
屈折率ガイディングによって光とじこめが効果的Ｖこ行
なわれるなどの改善によって優れた特性が得られる構造
を提供することを目的とする。
屈折率ガイディングによって光とじこめが効果的Ｖこ行
なわれるなどの改善によって優れた特性が得られる構造
を提供することを目的とする。
（０） 発明の構成
本発明の前記目的は、第１導電型の第１の半導体層と、
該第１の半導体層より屈折率が大きくかつ禁制帯幅が小
さく光子の放出が行なわれる第２の半導体層と、該第２
の半導体ノーより屈折率が小さくかつ禁制帯幅が大きい
第２導電減の第３の半導体層とが順次積層して設けられ
、前記第２の半導体層より屈折率が小さくかつ禁制帯幅
が大きく該第２の半導体層が終端する側面に接する第４
の半導体層を備えて、前記第２の半導体ノーの前記第１
又は第３の半導体層との界面に垂直な方向に光が出射さ
れる半導体発光装置により達成される、特に前記第４の
半導体層が第２導電型を有して前記第１の半導体層に接
し、該第４の半導体層上に第１導電型の第５の半導体層
を備えることによって１発光領域の周囲にこれとは逆の
ｐｎ接合が形成されて電流狭窄が行なわれる。
該第１の半導体層より屈折率が大きくかつ禁制帯幅が小
さく光子の放出が行なわれる第２の半導体層と、該第２
の半導体ノーより屈折率が小さくかつ禁制帯幅が大きい
第２導電減の第３の半導体層とが順次積層して設けられ
、前記第２の半導体層より屈折率が小さくかつ禁制帯幅
が大きく該第２の半導体層が終端する側面に接する第４
の半導体層を備えて、前記第２の半導体ノーの前記第１
又は第３の半導体層との界面に垂直な方向に光が出射さ
れる半導体発光装置により達成される、特に前記第４の
半導体層が第２導電型を有して前記第１の半導体層に接
し、該第４の半導体層上に第１導電型の第５の半導体層
を備えることによって１発光領域の周囲にこれとは逆の
ｐｎ接合が形成されて電流狭窄が行なわれる。
前記の本発明の半導体発光装置は、活性層及びクラッド
層等をエピタキシャル成長した半導体基体に対して、活
性領域をメサ形に残す選択的エツチングを行ない、この
エツチングによって形成された面上にとじこめ効果を有
する半導体層を成長させることによって容易に製造する
ことができる。
層等をエピタキシャル成長した半導体基体に対して、活
性領域をメサ形に残す選択的エツチングを行ない、この
エツチングによって形成された面上にとじこめ効果を有
する半導体層を成長させることによって容易に製造する
ことができる。
特にテルル化鉛（ＰｂＴｏ）、テルル化鉛錫（ＰｂＳｎ
Ｔｅ）など多くの半導体材料について、半導体基板の主
面を（１００’）面とし、メサエッチング後の半導体層
の成長を液相エピタキシャル成長方法によって行なうと
き、この半導体層成長速度の基板結晶の面方位に対する
依存性が有効に利用される。
Ｔｅ）など多くの半導体材料について、半導体基板の主
面を（１００’）面とし、メサエッチング後の半導体層
の成長を液相エピタキシャル成長方法によって行なうと
き、この半導体層成長速度の基板結晶の面方位に対する
依存性が有効に利用される。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明を実施例ｔ′こより図面を参照して具体的に
説明する。第１図乃至第４図は波長数〔μｍ〕乃至２０
〔μｍ′Ｊ程鹿の赤外半導体レーザーで：かかる本発明
の実施例についで、その主要製造工程における状態を示
す断面図である。
説明する。第１図乃至第４図は波長数〔μｍ〕乃至２０
〔μｍ′Ｊ程鹿の赤外半導体レーザーで：かかる本発明
の実施例についで、その主要製造工程における状態を示
す断面図である。
第１図参照
（１００）面を主面とする↓）型Ｉ） ｂ Ｔ ｅ基板
１上しこ活性層とするｐ型Ｐｂ５ｎＴｅ層２を厚さ例え
ば１乃至２〔μｍ〕程度に、第２のクシノドッとするｎ
型ＰｂＴｅ層３を厚さ例えば２〔μＪｒＩ〕程度に。
１上しこ活性層とするｐ型Ｐｂ５ｎＴｅ層２を厚さ例え
ば１乃至２〔μｍ〕程度に、第２のクシノドッとするｎ
型ＰｂＴｅ層３を厚さ例えば２〔μＪｒＩ〕程度に。
順次液相エピタキシャルＪ成長方法１）１こよって成長
する。
する。
第２図参照
活性領域を例えば円形に残すメサエッテングをＰｂＴｅ
基板１に達する深さｌ″ｃ′ｃ′実施このエツチング処
理は例えば臭酸（ＨＢｒ）に臭素（Ｂｒ２）を５〔チ〕
程度添加したエツチング液によって実施することができ
る。
基板１に達する深さｌ″ｃ′ｃ′実施このエツチング処
理は例えば臭酸（ＨＢｒ）に臭素（Ｂｒ２）を５〔チ〕
程度添加したエツチング液によって実施することができ
る。
第３図参照
液相エピタキシャル成長方法によって、前記エツチング
面上にｎ型ＰｂＴｅ層４＋ｐ型ＰｂＴｅ層５を順次成長
し、更に全面にｎ型ＰｂＴｅ層６を成長する。ｎ型Ｐｂ
Ｔｅ層４はＰｂ５ｎＴｅ活性層２が終端する側面に接し
て成長し、６．２乃至６．５程度の屈折率を有するＰｂ
５ｎＴｅ 活性層２に対して屈折率が約６．０と低いた
めに、Ｐｂ５ｎＴｅ活性層２とＰｂＴｅ基板１又はＰｂ
Ｔｅクラッド層３とのへテロが１ 接合界面に垂直方向の光に対して屈折率がダディＰｂＴ
ｅ第２クラッド層３からＰｂ５ｎＴθ活性層２を経てｐ
ｆｆｌＰｂＴθ基板ＩＫ至る電流に対する逆接合を形成
し１これによって電流が狭窄される。
面上にｎ型ＰｂＴｅ層４＋ｐ型ＰｂＴｅ層５を順次成長
し、更に全面にｎ型ＰｂＴｅ層６を成長する。ｎ型Ｐｂ
Ｔｅ層４はＰｂ５ｎＴｅ活性層２が終端する側面に接し
て成長し、６．２乃至６．５程度の屈折率を有するＰｂ
５ｎＴｅ 活性層２に対して屈折率が約６．０と低いた
めに、Ｐｂ５ｎＴｅ活性層２とＰｂＴｅ基板１又はＰｂ
Ｔｅクラッド層３とのへテロが１ 接合界面に垂直方向の光に対して屈折率がダディＰｂＴ
ｅ第２クラッド層３からＰｂ５ｎＴθ活性層２を経てｐ
ｆｆｌＰｂＴθ基板ＩＫ至る電流に対する逆接合を形成
し１これによって電流が狭窄される。
以上のｎ型ＰｂＴｅ層４及びｎ型ＰｂＴｅ層５の成長は
、先に述べた如く液相エピタキシャル成長の際の基板結
晶回方位に対する依存性によって。
、先に述べた如く液相エピタキシャル成長の際の基板結
晶回方位に対する依存性によって。
（１００）面であるＰｂＴθ第２クラッド層３の上表面
上への成長を伴なうことな〈実施することができる。
上への成長を伴なうことな〈実施することができる。
ｎ型ＰｂＴｅ層、６ｉｄｎ側電極のコンタクト層である
とともにウィンド層でもあるが、ｐ型ＰｂＴｅ層５上へ
の成長が進んで成長面かｎ型ＰｂＴｅ層３の上衣面の高
さに達すれば、その成長は基体全面で行なわれる。
とともにウィンド層でもあるが、ｐ型ＰｂＴｅ層５上へ
の成長が進んで成長面かｎ型ＰｂＴｅ層３の上衣面の高
さに達すれば、その成長は基体全面で行なわれる。
第４図参照
ｎｇＲ電極７及びｐ側電極８を金（Ａｕ係材料を用いて
配設する。但し本実施例においては、ｎ型ＰｂＴｅ層６
上のｎ側電極７には光の出射口を設けるとともに、Ｐｂ
Ｔｅ基板１上のｐ側電極８は、活性領域に対応する位置
において基板１を裏面からエツチングしてこの部分の厚
さを１００〔μｍ〕程度以下、３０乃至５０〔μｍ〕程
度とした面上に図に示く如く設けている。このｐ側電極
８は一方の電極であるとともをで反射膜として機能する
。
配設する。但し本実施例においては、ｎ型ＰｂＴｅ層６
上のｎ側電極７には光の出射口を設けるとともに、Ｐｂ
Ｔｅ基板１上のｐ側電極８は、活性領域に対応する位置
において基板１を裏面からエツチングしてこの部分の厚
さを１００〔μｍ〕程度以下、３０乃至５０〔μｍ〕程
度とした面上に図に示く如く設けている。このｐ側電極
８は一方の電極であるとともをで反射膜として機能する
。
以上説明した如き製造方法によって本発明による半導体
発光素子を製造することができる。本発明による発光素
子においては活性層はこれより屈折率が小さくかつ禁制
帯幅が大きい半導体層によって完全に包囲されてお如、
活性層で発生した光は基板の主面に垂直な方向に共振し
、活性層の側面に屈折率ガイディングが設けられている
ためにこの方向については光とじこめが効果的に行なわ
れる。また本実施例の如（、ｐｌ’ｌ逆接合を設けるこ
とによって電流狭窄が可能であり、更に一方の電極を光
共振器の金属反射面とすることが可能であって、閾値電
流を低く、効率を高くかつモードを安定することができ
る２ なお先に説明した実施例は長波長赤外レーザを対象とし
ているが８本発明はこれと異なる半導体材料を用いる面
発光半導体発光装置についても適用することができる。
発光素子を製造することができる。本発明による発光素
子においては活性層はこれより屈折率が小さくかつ禁制
帯幅が大きい半導体層によって完全に包囲されてお如、
活性層で発生した光は基板の主面に垂直な方向に共振し
、活性層の側面に屈折率ガイディングが設けられている
ためにこの方向については光とじこめが効果的に行なわ
れる。また本実施例の如（、ｐｌ’ｌ逆接合を設けるこ
とによって電流狭窄が可能であり、更に一方の電極を光
共振器の金属反射面とすることが可能であって、閾値電
流を低く、効率を高くかつモードを安定することができ
る２ なお先に説明した実施例は長波長赤外レーザを対象とし
ているが８本発明はこれと異なる半導体材料を用いる面
発光半導体発光装置についても適用することができる。
（ｇｌ 発明の詳細
な説明した如く本発明によれば１面発光半導体発光装置
に容易にかつ効果的に屈折率ガイディングが設けられて
、閾値電流の低減、効率の向上及びモードの安定など１
％性が改善された面発光半導体発光装置が提供される。
に容易にかつ効果的に屈折率ガイディングが設けられて
、閾値電流の低減、効率の向上及びモードの安定など１
％性が改善された面発光半導体発光装置が提供される。
第１図乃至第４図は本発明の実施例について。
主要製造工程における状態を示す断面図である。
図において、１はｐ型ＰｂＴｅ基板、２はｐ型Ｐｂ５ｎ
Ｔｅ活性層、３はｎ型ＰｂＴｅ層、４はｎ型ＰｂＴｅ層
、５はｐ型ｐｂＴｅ／１．６はｎ型Ｐ ’ｂ Ｔ ｅ層
７ ＆：ｌ： ｎ側電極、８はｐ側電極を示す。 芋 １ 区 手 ２ 図
Ｔｅ活性層、３はｎ型ＰｂＴｅ層、４はｎ型ＰｂＴｅ層
、５はｐ型ｐｂＴｅ／１．６はｎ型Ｐ ’ｂ Ｔ ｅ層
７ ＆：ｌ： ｎ側電極、８はｐ側電極を示す。 芋 １ 区 手 ２ 図
Claims (2)
- （１）第１導電型の第１の半導体層と、該第１の半導体
層より屈折率が大きくかつ禁制帯幅が小さく光子の放出
が行なわれる第２の半導体層と、該第２の半導体層より
屈折率が小さくかつ禁制帯幅が大きい第２導電型の第３
の半導体層とが順次積層して設けられ、前記第２の半導
体層より屈折率が小さくかつ禁制帯幅が大きく、該第２
の半導体層が終端する側面に接する第４の半導体層を備
えて前記第２の半導体層の前記第１又は第３の半導体層
との界面に垂直な方向に光が出射されることを特徴とす
る半導体発光装置。 - （２）前記第４の半導体層が第２導電型を有して前記第
１の半導体層に接し、該第４の半導体層上に第１導電型
の第５の半導体層を備えてなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58117369A JPS609187A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58117369A JPS609187A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609187A true JPS609187A (ja) | 1985-01-18 |
Family
ID=14709951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58117369A Pending JPS609187A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609187A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| EP2802046A1 (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-12 | Camlin Technologies (Switzerland) Limited | Light guiding for vertical external cavity surface emitting laser |
-
1983
- 1983-06-29 JP JP58117369A patent/JPS609187A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| EP1170839A3 (en) * | 2000-07-07 | 2002-04-03 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| EP2802046A1 (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-12 | Camlin Technologies (Switzerland) Limited | Light guiding for vertical external cavity surface emitting laser |
| WO2014180751A1 (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-13 | Camlin Technologies (Switzerland) Limited | Light guiding for vertical external cavity surface emitting laser |
| JP2016518031A (ja) * | 2013-05-08 | 2016-06-20 | カムリン・テクノロジーズ・（スウィッツァランド）・リミテッドＣａｍｌｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ） Ｌｉｍｉｔｅｄ | 垂直外部共振器面発光レーザーのための導光 |
| US9859686B2 (en) | 2013-05-08 | 2018-01-02 | Camlin Technologies (Switzerland) Limited | Light guiding for vertical external cavity surface emitting laser |
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