JP2000277868A

JP2000277868A - 発光素子

Info

Publication number: JP2000277868A
Application number: JP8251099A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hata; 雅幸畑; Nobuhiko Hayashi; 伸彦林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発光効率が高く動作電流またはしきい値電流
が低い発光素子を提供することである。【解決手段】ｐ型不純物を量子井戸層８ｂ中の［００
０-1］方向側の界面近くに多くドーピングするかまたは
障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの［０００-1］方向側の
界面近くに多くドーピングする。あるいは、ｎ型不純物
を量子井戸層８ｂ中の［０００１］方向側の界面近くに
多くドーピングするかまたは障壁層８ａ中で量子井戸層
８ｂの［０００１］方向側の界面近くに多くドーピング
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電効果を有する
材料により形成される発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、Ａｌ
ＧａＩｎＮ等のIII 族窒化物半導体（以下、窒化物系半
導体と呼ぶ。）を用いた半導体レーザ素子、発光ダイオ
ード等の半導体発光素子は、可視から視外にわたる領域
の光を発生する発光素子として応用が期待されている。

【０００３】これらの応用の中で、ＧａＩｎＮ量子井戸
層を発光層とする半導体発光素子の実用化に向けて開発
が盛んに行われている。このような半導体発光素子は、
サファイア、炭化ケイ素等の基板の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ法
（分子線エピタキシャル成長法）により作製されてい
る。

【０００４】図３７は従来のＧａＮ系半導体発光素子の
構成を示す模式的断面図である。図３７の半導体発光素
子は、特開平６−２６８２５７号公報に開示されてい
る。

【０００５】図３７において、サファイア基板６１上
に、ＧａＮからなるバッファ層６２、ｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層６３、多重量子井戸構造を有する発
光層６４、およびｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層６
５が順に形成されている。発光層６４は、組成の異なる
ＧａＩｎＮからなる複数の障壁層６４ａおよび量子井戸
層６４ｂが交互に積層されてなる。

【０００６】このような従来の半導体発光素子の製造方
法では、通常、ほぼ（０００１）面を主面とするサファ
イア基板６１を用い、例えばＭＯＶＰＥ法により、サフ
ァイア基板上にバッファ層６２からｐ−キャップ層６５
までの各層を順次形成する。この際、ｎ−コンタクト層
６３からｐ−キャップ層６５までの各層は、窒化物系半
導体の［０００１］方向に結晶成長する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に閃
亜鉛鉱構造、ウルツ鉱構造等の対称中心を持たない結晶
では、歪により圧電効果が発生することがある。例え
ば、閃亜鉛鉱構造では、［１１１］軸に関して圧縮また
は伸長する歪において圧電効果が最も大きくなる。ま
た、ウルツ鉱構造では、［０００１］軸に関して圧縮ま
たは伸長する歪において圧電効果が最も大きくなる。

【０００８】上記の従来の半導体発光素子において、Ｇ
ａＩｎＮからなる発光層６４は、（０００１）面を主面
とする量子井戸構造を有する。ＧａＩｎＮからなる量子
井戸層６４ｂの格子定数は、ｎ−ＧａＮからなるｎ−コ
ンタクト層６３の格子定数よりも大きいので、量子井戸
層６４ｂには量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）
に圧縮歪が加わり、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂
直な方向）には引張り歪が加わる。その結果、圧電効果
に伴う電位勾配が量子井戸層６４ｂ中に発生し、［００
０１］方向側の電位が低く、［０００-1］方向側の電位
が高くなる。この場合の量子井戸構造の発光層６４のエ
ネルギーバンドを図３８に示す。なお、図３８には、５
層の障壁層６４ａおよび４層の量子井戸層６４ｂが示さ
れる。

【０００９】図３８に示すように、発光層６４内の量子
井戸層６４ｂに電位勾配が発生するため、図３９に示す
ように、注入された電流による電子と正孔とが空間的に
分離する。その結果、半導体発光素子において、発光効
率が低下する。特に、半導体レーザ素子においては、し
きい値電流が高くなる。

【００１０】発光層６４の量子井戸層６４ｂに不純物を
添加すると、キャリアの移動により電位勾配が減少する
効果が現れる。しかし、量子井戸層６４ｂにｐ型不純物
およびｎ型不純物の両方が添加されると、キャリアが補
償され、キャリア濃度が低下する。それにより、キャリ
アの移動により電位勾配が減少する効果が小さくなる。
特に、量子井戸層６４ｂに添加されたｐ型不純物の濃度
とｎ型不純物の濃度とがほぼ等しい場合には、キャリア
の移動により電位勾配が減少する効果がさらに小さくな
る。

【００１１】このような現象は、閃亜鉛鉱構造やウルツ
鉱構造等の他のIII −Ｖ族化合物半導体（例えばＧａＩ
ｎＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体またはＩｎＰ系半導
体）、II−VI族半導体、Ｉ−VII 族半導体においても発
生する。特に、窒化物系半導体では圧電効果が大きいた
め、圧電効果により発生する電位勾配が大きくなり、発
光効率の低下やしきい値電流および動作電流の上昇が顕
著に現れる。

【００１２】本発明の目的は、発光効率が高く動作電流
またはしきい値電流が低い発光素子を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る発光素子は、圧電効果の発生を伴う歪を有する１
つ以上の井戸層と、井戸層を挟むように配置された２つ
以上の障壁層とから構成される量子井戸構造の発光層を
備え、量子井戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型
不純物のうち少なくとも一方の不純物が量子井戸構造の
閉じ込め方向に圧電効果の結果として発生する電位勾配
を低減するように不均一に添加されたものである。

【００１４】本発明に係る発光素子においては、量子井
戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型不純物のうち
少なくとも一方の不純物が不均一に添加されることによ
り、量子井戸構造の閉じ込め方向に圧電効果のために発
生する電位勾配が低減される。それにより、電流として
注入される電子と正孔との分離が抑制されるので、発光
効率の低下および動作電流またはしきい値電流の上昇が
抑制される。

【００１５】発光層は、２つ以上の井戸層と、井戸層を
挟む３つ以上の障壁層とにより構成される多重量子井戸
構造を有してもよい。また、発光層は、１つの井戸層
と、井戸層を挟む２つの障壁層とにより構成される単一
量子井戸構造を有してもよい。

【００１６】井戸層内において、圧電効果の結果として
発生する電位の高い側に電位の低い側に比べてｐ型不純
物が多く添加されてもよい。

【００１７】この場合、量子井戸構造の閉じ込め方向に
正孔の移動が生じ、正孔とイオン化したｐ型不純物とが
空間的に分離する。それにより、圧電効果のために発生
した井戸層の電位勾配が減少する。

【００１８】井戸層内において、圧電効果の結果として
発生する電位の低い側に電位の高い側に比べてｎ型不純
物が多く添加されてもよい。

【００１９】この場合、量子井戸構造の閉じ込め方向に
電子の移動が生じ、電子とイオン化したｎ型不純物とが
空間的に分離する。それにより、圧電効果のために発生
した井戸層の電位勾配が減少する。

【００２０】障壁層内において、圧電効果の結果として
発生する電位の高い側の井戸層の界面と接する部分に電
位の低い側の井戸層の界面と接する部分に比べてｐ型不
純物が多く添加されてもよい。

【００２１】この場合、量子井戸構造の閉じ込め方向に
正孔の移動が生じ、正孔とイオン化したｐ型不純物とが
空間的に分離する。それにより、圧電効果のために発生
した井戸層の電位勾配が減少する。

【００２２】障壁層内において、圧電効果の結果として
発生する電位の低い側の井戸層の界面と接する部分に電
位の高い側の井戸層の界面と接する部分に比べてｎ型不
純物が多く添加されてもよい。

【００２３】この場合、量子井戸構造の閉じ込め方向に
電子の移動が生じ、電子とイオン化したｎ型不純物とが
空間的に分離する。それにより、圧電効果のために発生
した井戸層の電位勾配が減少する。

【００２４】量子井戸層構造の発光層中にｐ型不純物お
よびｎ型不純物の両方が添加されてもよい。この場合、
電子と正孔とが補償され、ドーピングによるキャリアは
ほとんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオ
ン化したｎ型不純物とにより圧電効果のために発生した
電位勾配が減少する。

【００２５】ｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とが
ほぼ等しくてもよい。この場合には、キャリアが補償さ
れやすいが、電位勾配が減少する効果は大きい。

【００２６】量子井戸構造の発光層は量子細線構造を有
してもよい。量子細線構造を有する発光層においては、
電位勾配方向に関してｐ型不純物およびｎ型不純物のう
ち少なくとも一方の不純物が不均一に添加されることに
より、量子細線構造の発光層において発生した電位勾配
が減少する。

【００２７】量子井戸構造の発光層は量子箱構造を有し
てもよい。量子箱構造を有する発光層においては、電位
勾配方向に関してｐ型不純物およびｎ型不純物のうち少
なくとも一方の不純物が不均一に添加されることによ
り、量子箱構造の発光層において発生した電位勾配が減
少する。

【００２８】井戸層を構成する材料の結晶構造はウルツ
鉱構造であってもよい。ウルツ鉱構造の結晶において
は、歪により圧電効果が発生する。したがって、量子井
戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型不純物のうち
少なくとも一方の不純物が不均一に添加されることによ
り、圧電効果のために発生した井戸層の電位勾配が減少
する。

【００２９】量子井戸構造の閉じ込め方向はほぼ〈００
０１〉方向であってもよい。ウルツ鉱構造の結晶では、
〈０００１〉軸に関して圧縮または伸張する歪による圧
電効果が最も大きくなるので、不純物を不均一に添加す
ることによる電位勾配の減少の効果が顕著に現れる。

【００３０】井戸層を構成する材料の結晶構造は閃亜鉛
鉱構造であってもよい。閃亜鉛鉱構造の結晶において
は、歪により圧電効果が発生する。したがって、量子井
戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型不純物のうち
少なくとも一方の不純物が不均一に添加されることによ
り、圧電効果のために発生した井戸層の電位勾配が減少
する。

【００３１】量子井戸構造の閉じ込め方向はほぼ〈１１
１〉方向であってもよい。閃亜鉛鉱構造の結晶では、
〈１１１〉軸に関して圧縮または伸長する歪による圧電
効果が最も大きくなるので、不純物を不均一に添加する
ことによる電位勾配の減少の効果が顕著に現れる。

【００３２】圧電効果の発生を伴う歪は、量子井戸構造
の閉じ込め方向に井戸層を伸長する歪を含んでもよい。
この場合には、量子井戸構造の閉じ込め方向に井戸層を
伸長する歪により圧電効果が発生する。したがって、量
子井戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型不純物の
うち少なくとも一方の不純物が不均一に添加されること
により、圧電効果のために発生する電位勾配が低減され
る。

【００３３】圧電効果の発生を伴う歪は、量子井戸構造
の閉じ込め方向に井戸層を圧縮する歪を含んでもよい。
この場合には、量子井戸構造の閉じ込め方向に井戸層を
圧縮する歪により圧電効果が発生する。したがって、量
子井戸構造の発光層中にｐ型不純物およびｎ型不純物の
うち少なくとも一方の不純物が不均一に添加されること
により、圧電効果のために発生する電位勾配が低減され
る。

【００３４】井戸層を構成する材料はIII −Ｖ族化合物
半導体であってもよい。また、III−Ｖ族化合物半導体
は、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体であってもよ
い。特に、窒化物系半導体では圧電効果が大きいため、
圧電効果により発生する電位勾配が大きくなる。したが
って、不純物を不均一に添加することによる電位勾配の
減少の効果が顕著に現れる。

【００３５】井戸層を構成する材料はII−VI族化合物半
導体またはＩ−ＶII族化合物半導体であってもよい。こ
の場合にも、不純物を不均一に添加することにより、圧
電効果のために電位勾配を低減することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施の形態第１の実施の形態の発光素子は、ＧａＩｎＮからなる量
子井戸層およびＧａＮからなる障壁層から構成される
（０００１）面を主面とするウルツ鉱構造のＭＱＷ発光
層（多重量子井戸構造の発光層）を有する。この量子井
戸層は、量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧
縮歪を有し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方
向）に伸長する歪を有する。このようなＧａＩｎＮから
なる量子井戸層中には、圧電効果により電位勾配が形成
される。

【００３７】III −Ｖ族化合物半導体の場合、この電位
勾配において［０００-1] 方向側の電位が高く、［００
０１］方向側の電位が低い。圧電効果のために発生した
電位勾配を減少させるためには、ｐ型不純物を量子井戸
層中の［０００-1] 方向側の部分に多くドープし、また
は障壁層中で量子井戸層の［０００-1］方向側の界面と
接する部分に多くドープする。あるいは、ｎ型不純物を
量子井戸層中の［０００１］方向側の部分に多くドープ
し、または障壁層中で量子井戸層の［０００１］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。

【００３８】図１は本発明の第１〜第７の実施例におけ
る半導体レーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
図１の半導体レーザ素子においては、ＧａＩｎＮからな
るＭＱＷ発光層が用いられる。

【００３９】図１において、サファイア基板１の（００
０１）面上に厚さ１５ｎｍ程度のＡｌＧａＮからなるバ
ッファ層２が形成されている。このバッファ層２上に、
厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層３、厚さ４μ
ｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層４、厚さ
０．１μｍ程度のｎ−ＧａＩｎＮからなるｎ−クラック
防止層５、厚さ０．４５μｍ程度のｎ−ＡｌＧａＮから
なるｎ−第１クラッド層６、厚さ５０ｎｍ程度のｎ−Ｇ
ａＮからなるｎ−第２クラッド層７、およびＧａＩｎＮ
からなるＭＱＷ発光層８が順に形成されている。

【００４０】ＭＱＷ発光層８上に、厚さ４０ｎｍ程度の
ｐ−ＧａＮからなるｐ−第１クラッド層９、厚さ０．４
５μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−第２クラッド
層１０、厚さ５０ｎｍ程度のｐ−ＧａＮからなるｐ−キ
ャップ層１１が順に形成されている。

【００４１】ｐ−キャップ層１１上には、厚さ０．２μ
ｍ程度のシリコン窒化物からなる電流狭窄層（電流ブロ
ック層）１４が形成されている。電流狭窄層１４は、幅
２μｍ程度のストライプ状開口部を有し、このストライ
プ状開口部が電流通路１３となる。

【００４２】電流狭窄層１４のストライプ状開口部内お
よびｐ−キャップ層１１上および電流狭窄層１４上に
は、厚さ３〜５μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタク
ト層１２が形成されている。アンドープＧａＮ層３から
ｐ−コンタクト層１２までの各層はウルツ鉱構造を有
し、これらの窒化物系半導体の［０００１］方向に成長
している。

【００４３】ｐ−コンタクト層１２からｎ−コンタクト
層４までの一部領域が除去され、ｎ−コンタクト層４の
表面が露出している。それにより、幅約１０μｍのメサ
形状が形成されている。ｐ−コンタクト層１２上にｐ電
極１５が形成され、ｎ−コンタクト層４の露出した表面
上にｎ電極１６が形成されている。

【００４４】図２は図１の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００４５】図２に示すようにＭＱＷ発光層８は、厚さ
４ｎｍ程度のＧａＮからなる障壁層８ａと厚さ４ｎｍ程
度のＧａＩｎＮからなる量子井戸層８ｂとが交互に積層
されてなる多重量子井戸構造を有する。例えば、ＧａＮ
からなる障壁層８ａの数は５であり、ＧａＩｎＮからな
る量子井戸層８ｂの数は４である。

【００４６】ここで、厚さ０．５μｍ程度のアンドープ
ＧａＮ層３および厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからなる
ｎ−コンタクト層４の格子定数に比べて、ＧａＩｎＮか
らなる量子井戸層８ｂの格子定数が大きいので、量子井
戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪が発生し、
量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸長す
る歪が発生する。その結果、ＭＱＷ発光層８内の量子井
戸層８ｂに圧電効果に伴う電位勾配が形成され、ＭＱＷ
発光層８内のエネルギーバンドは図２に示す構造とな
る。

【００４７】以下の第１〜第７の実施例では、量子井戸
層８ｂに形成される電位勾配を低減するために、ＭＱＷ
発光層８中にｐ型不純物およびｎ型不純物の少なくとも
一方が不均一に添加される。

【００４８】（１）第１の実施例図３および図４は第１の実施例の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００４９】図３に示すように、ｐ型不純物として例え
ばＭｇが量子井戸層８ｂ中の［０００-1］方向側つまり
ｎ−第２クラッド層７側に多くドープされている。具体
的には、量子井戸層８ｂ中のｎ−第２クラッド層７側の
厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドープされ、量子井戸
層８ｂ中のｐ−第１クラッド層９側の厚さ約２ｎｍの部
分にＭｇはドープされていない。

【００５０】Ｍｇのドープ量としては、１×１０¹⁷〜１
×１０²¹ｃｍ^-3が好ましい。ｐ型不純物の不均一なドー
ピングの方法としては、これ以外の方法を用いてもよ
い。例えば、量子井戸層８ｂ中のｎ−第２クラッド層７
側の界面から深さ約１ｎｍの部分に２×１０¹⁰〜２×１
０¹⁴ｃｍ^-2程度の濃度にｐ型不純物をデルタドーピング
してもよい。ｐ型不純物として、Ｍｇ以外にＢｅ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ等を用いてもよい。

【００５１】本実施例では、図３に示すようにｐ型不純
物として例えばＭｇが量子井戸層８ｂ中の［０００-1］
方向側つまりｎ−第２クラッド層７側に多くドープされ
ているので、図４に示すように［０００１］方向に正孔
の移動が生じ、正孔とイオン化したｐ型不純物とが空間
的に分離する。それにより、圧電効果のために発生した
量子井戸層８ｂの電位勾配が減少し、エネルギーバンド
の勾配も減少する。その結果、電流として注入された電
子と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下お
よびしきい値電流の上昇が抑制される。

【００５２】（２）第２の実施例図５および図６は第２の実施例の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００５３】図５に示すように、ｎ型不純物として例え
ばＳｉが量子井戸層８ｂ中の［０００１］方向側つまり
ｐ−第１クラッド層９側に多くドープされている。具体
的には、量子井戸層８ｂ中のｐ−第１クラッド層９側の
厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドープされ、量子井戸
層８ｂ中のｎ−第２クラッド層７側の厚さ約２ｎｍの部
分にＳｉはドープされていない。

【００５４】Ｓｉのドープ量としては、１×１０¹⁷〜１
×１０²¹ｃｍ^-3が好ましい。ｎ型不純物の不均一なドー
ピングの方法としては、これ以外の方法を用いてもよ
い。例えば、量子井戸層８ｂ中のｐ−第１クラッド層９
側の界面から深さ約１ｎｍの部分に２×１０¹⁰〜２×１
０¹⁴ｃｍ^-2程度の濃度にｎ型不純物をデルタドーピング
してもよい。ｎ型不純物として、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｐ
ｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等を用いてもよい。

【００５５】本実施例では、図５に示すようにｎ型不純
物として例えばＳｉが量子井戸層８ｂ中の［０００１］
方向側つまりｐ−第１クラッド層９側に多くドープされ
ているので、図６に示すように［０００-1］方向に電子
の移動が生じ、電子とイオン化したｎ型不純物とが空間
的に分離する。それにより、圧電効果のために発生した
量子井戸層８ｂの電位勾配が減少する。その結果、電流
として注入された電子と正孔との分離が抑制されるの
で、発光効率の低下およびしきい値電流の上昇が抑制さ
れる。

【００５６】（３）第３の実施例図７および図８は第３の実施例の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００５７】図７に示すように、ｐ型不純物として例え
ばＭｇが障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの［０００-1］
方向側つまりｎ−第２クラッド層７側の界面と接する部
分に多くドープされている。具体的には、障壁層８ａ中
で量子井戸層８ｂのｎ−第２クラッド層７側の界面と接
する厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドープされ、障壁
層８ａ中で量子井戸層８ｂのｐ−第１クラッド層９側の
界面と接する厚さ約２ｎｍの部分にＭｇはドープされて
いない。

【００５８】Ｍｇのドープ量としては、１×１０¹⁷〜１
×１０²¹ｃｍ^-3が好ましい。ｐ型不純物の不均一なドー
ピングの方法としては、これ以外の方法を用いてもよ
い。例えば、障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂのｎ−第２
クラッド層７側の界面から深さ約１ｎｍの部分に２×１
０¹⁰〜２×１０¹⁴ｃｍ^-2程度の濃度にｐ型不純物をデル
タドーピングしてもよい。ｐ型不純物として、Ｍｇ以外
にＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ等を用い
てもよい。

【００５９】本実施例では、図７に示すようにｐ型不純
物として例えばＭｇが障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの
［０００-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層７側の界
面と接する部分に多くドープされているので、図８に示
すように［０００１］方向に正孔の移動が生じ、正孔と
イオン化したｐ型不純物とが空間的に分離する。それに
より、圧電効果のために発生した量子井戸層８ｂの電位
勾配が減少する。その結果、電流として注入された電子
と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下およ
びしきい値電流の上昇が抑制される。

【００６０】（４）第４の実施例図９および図１０は第４の実施例の半導体レーザ素子に
おけるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００６１】図９に示すように、ｎ型不純物として例え
ばＳｉが障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの［０００１］
方向側つまりｐ−第１クラッド層９側の界面と接する部
分に多くドープされている。具体的には、障壁層８ａ中
で量子井戸層８ｂのｐ−第１クラッド層９側の界面と接
する厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドープされ、障壁
層８ａ中で量子井戸層８ｂのｎ−第２クラッド層７側の
界面と接する厚さ約２ｎｍの部分にＳｉはドープされて
いない。

【００６２】Ｓｉのドープ量としては、１×１０¹⁷〜１
×１０²¹ｃｍ^-3が好ましい。ｎ型不純物の不均一なドー
ピングの方法としては、これ以外の方法を用いてもよ
い。例えば、障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂのｐ−第１
クラッド層９側の界面から深さ約１ｎｍの部分に２×１
０¹⁰〜２×１０¹⁴ｃｍ^-2程度の濃度にｎ型不純物をデル
タドーピングしてもよい。ｎ型不純物として、Ｓｉ以外
にＧｅ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ等を用いてもよい。

【００６３】本実施例では、図９に示すようにｎ型不純
物として例えばＳｉが障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの
［０００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層９側の界
面と接する部分に多くドープされているので、図１０に
示すように［０００-1］方向に電子の移動が生じ、電子
とイオン化したｎ型不純物とが空間的に分離する。それ
により、圧電効果のために発生した量子井戸層８ｂの電
位勾配が減少する。その結果、電流として注入された電
子と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下お
よびしきい値電流の上昇が抑制される。

【００６４】上記第１〜第４の実施例におけるドーピン
グ方法は、それぞれ単独で用いても効果が得られるが、
２つ以上の実施例のドーピング方法を組み合わせてもよ
い。例えば、第１および第３の実施例を組み合わせても
よく、第１、第２および第３の実施例を組み合わせても
よく、第１、第２、第３および第４の実施例を組み合わ
せてもよい。

【００６５】（５）第５の実施例図１１および図１２は第５の実施例の半導体レーザ素子
におけるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００６６】第５の実施例は、図１１に示すように、第
１の実施例と第２の実施例とを組み合わせたものであ
る。本実施例では、ｐ型不純物であるＭｇおよびｎ型不
純物であるＳｉのドーピング濃度がほぼ等しい場合につ
いて示している。

【００６７】本実施例では、図１２に示すように、電子
と正孔とが補償され、ドーピングによるキャリアはほと
んど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオン化
したｎ型不純物とにより、圧電効果のために発生した電
位勾配が減少する。その結果、電流として注入された電
子と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下お
よびしきい値電流の上昇が抑制される。

【００６８】したがって、特に、ＭＱＷ発光層８中にｐ
型不純物およびｎ型不純物の両方を添加する場合に、そ
れらのｐ型不純物およびｎ型不純物を不均一に添加する
ことにより、キャリアが補償されても、電位勾配が減少
する効果は大きい。また、ＭＱＷ発光層８中に添加され
たｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とがほぼ等しい
場合には、さらにキャリアが補償されやすいが、電位勾
配が減少する効果は大きい。

【００６９】なお、例えば第１および第４の実施例を組
み合わせた場合、第２および第３の実施例を組み合わせ
た場合においても、第５の実施例と同等の効果が生じ
る。

【００７０】（６）第６の実施例図１３および図１４は第６の実施例の半導体レーザ素子
におけるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００７１】第６の実施例は、図１３に示すように、第
３の実施例と第４の実施例とを組み合わせたものであ
る。本実施例では、ｐ型不純物であるＭｇおよびｎ型不
純物であるＳｉのドーピング濃度がほぼ等しい場合につ
いて示している。

【００７２】本実施例では、図１４に示すように、電子
と正孔とが補償され、ドーピングによるキャリアはほと
んど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオン化
したｎ型不純物とにより、圧電効果のために発生した電
位勾配が減少する。その結果、電流として注入された電
子と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下お
よびしきい値電流の上昇が抑制される。

【００７３】本実施例では、量子井戸層８ｂ中にｐ型不
純物およびｎ型不純物がドープされていない。したがっ
て、第５の実施例の効果に加えて、量子井戸層８ｂへの
ドーピングによる不純物準位または発光センターによる
発光を低減できるという効果も得られる。それにより、
本実施例のＭＱＷ発光層８を発光ダイオードに適用した
場合には、発光スペクトル幅を狭くすることができる。
その結果、色純度を向上させることが可能となる。

【００７４】（７）第７の実施例図１５および図１６は第７の実施例の半導体レーザ素子
におけるＭＱＷ発光層８のエネルギーバンド図である。

【００７５】第７の実施例では、図１５に示すように、
ｐ型不純物として例えばＭｇが不均一にドープされた第
１の実施例の量子井戸層８ｂ中に、ｎ型不純物として例
えばＳｉが均一にドープされている。Ｓｉのドーピング
濃度は、５×１０¹⁶〜５×１０²⁰ｃｍ^-3である。

【００７６】本実施例では、図１５に示すようにｐ型不
純物として例えばＭｇが量子井戸層８ｂ中の［０００-
1］方向側つまりｎ−第２クラッド層７側に多くドープ
され、ｎ型不純物として例えばＳｉが量子井戸層８ｂ中
に均一にドープされているので、図１６に示すように電
子および正孔は補償され、ドーピングによるキャリアは
ほとんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物および
ｎ型不純物により圧電効果のために発生した電位勾配が
減少する。その結果、電流として注入された電子と正孔
との分離が抑制されるので、発光効率の低下およびしき
い値電流の上昇が抑制される。

【００７７】なお、例えば第３の実施例の量子井戸層８
ｂ中にｎ型不純物を均一にドープした場合、第２または
第４の実施例の量子井戸層８ｂ中にｐ型不純物を均一に
ドープした場合においても、第７の実施例と同等の効果
が生じる。

【００７８】○図１の半導体レーザ素子の製造方法図１７〜図２１は図１の半導体レーザ素子の製造方法を
示す模式的工程断面図である。

【００７９】図１の半導体レーザ素子の各窒化物系半導
体層は、ＭＯＶＰＥ法によりサファイア基板１上に形成
される。原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、
トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ₃、Ｓｉ
Ｈ₄、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍ
ｇ）を用いる。

【００８０】まず、図１７に示すように、基板温度を６
００℃に保ち、サファイア基板１上に厚さ１５ｎｍ程度
のバッファ層２を形成する。次に、基板温度を１１５０
℃に保ち、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層
３、厚さ４μｍ程度のＳｉドープＧａＮからなるｎ−コ
ンタクト層４を形成する。さらに、基板温度を８８０℃
に保ち、厚さ０．１μｍ程度のＳｉドープＧａ_0.95Ｉｎ
_0.05Ｎからなるｎ−クラック防止層５を形成する。次
に、基板温度を１１５０℃に保ち、厚さ０．４５μｍ程
度のＳｉドープＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎからなるｎ−第１ク
ラッド層６、および厚さ５０ｎｍ程度のＳｉドープＧａ
Ｎからなるｎ−第２クラッド層７を形成する。

【００８１】さらに、基板温度を８８０℃に保ち、厚さ
４ｎｍ程度のアンドープＧａＮからなる５層の障壁層８
ａと厚さ４ｎｍ程度のアンドープのＧａ_0.85Ｉｎ_0.15ｎ
Ｎからなる４層の量子井戸層８ｂを交互に積層し、Ｇａ
ＩｎＮからなるＭＱＷ発光層８を形成する。この際、第
１〜第７の実施例に従って、ＭＱＷ発光層８中にｐ型不
純物またはｎ型不純物をドープする。

【００８２】最後に、基板温度を１１５０℃に保ち、厚
さ４０ｎｍ程度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−第１ク
ラッド層９、厚さ０．４５μｍ程度のＭｇドープＡｌＧ
ａＮからなるｐ−第２クラッド層１０、厚さ５０ｎｍ程
度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−キャップ層１１を形
成する。上記のバッファ層２からｐ−キャップ層１１ま
での各層は、大気圧のＭＯＶＰＥ法により形成する。

【００８３】その後、図１８に示すように、ｐ−キャッ
プ層１１上の全面に、例えばＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）プラズマＣＶＤ法により、厚さ０．２μｍ程度
のＳｉ₃Ｎ₄等のシリコン窒化物からなる電流狭窄層１
４を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびＢＨＦ
（緩衝フッ酸）によるウェットエッチングで、幅２μｍ
程度のストライプ状の領域のシリコン窒化物を除去し、
ｐ−キャップ層１１を露出させる。それにより、ストラ
イプ状の電流通路１３が形成される。

【００８４】次に、図１９に示すように、例えば７６Ｔ
ｏｒｒの減圧ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−電流狭窄層１４
上およびストライプ状開口部内のｐ−キャップ層１１上
に厚さ３〜５μｍのＭｇドープＧａＮからなるｐ−コン
タクト層１２を形成する。この際、ｐ−キャップ層１１
の露出した部分に選択的にｐ−ＧａＮが成長するよう
に、成長条件を適切に調整する。例えば、基板温度を約
１００℃上昇させ、ＮＨ ₃の流量を約３倍に増加させ
る。

【００８５】このような条件下で成長を行うと、まずｐ
−キャップ層１１の露出した部分にｐ−ＧａＮが成長
し、電流通路１３にあたる部分が形成される。一方、電
流狭窄層１４上にはｐ−ＧａＮは結晶成長しない。引き
続き結晶成長を継続すると、ｐ−ＧａＮが電流通路１３
上に成長するとともに、電流通路１３上に成長したｐ−
ＧａＮの側面から横方向に結晶成長が開始し、電流狭窄
層１４上にｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層１２が
形成される。例えば、電流通路１３にあたる部分を中心
として幅約８μｍでｐ−コンタクト層１２が形成され
る。

【００８６】この結果、ｐ−キャップ層１１とｐ−コン
タクト層１２とは幅２μｍ程度のストライプ状の電流通
路１３で接続され、ｐ−キャップ層１１とｐ−コンタク
ト層１２との間には、電流通路１３の部分を除いて、厚
さ０．２μｍ程度のＳｉ₃Ｎ ₄からなる電流狭窄層１４
が形成される。

【００８７】次に、図２０に示すように、メタルマスク
およびＥＢ（電子ビーム）蒸着法を用いて、ｐ−コンタ
クト層１２を含む領域に、例えば幅１０μｍ程度のスト
ライプ形状で厚さ３〜５μｍＮｉ膜を蒸着する。このＮ
ｉ膜をマスクとして用い、例えばＣＦ₄をエッチングガ
スとして用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法に
より、ｎ−コンタクト層４が露出するまで、ｐ−コンタ
クト層１２からｎ−クラック防止層５までをメサ状にエ
ッチングする。その後、マスクとして用いたＮｉ膜を塩
酸等を用いて除去する。

【００８８】さらに、図２１に示すように、Ｓｉ₃Ｎ₄
等の絶縁膜１７をＥＣＲプラズマＣＶＤ法、フォトリソ
グラフィおよびエッチングによりｐ−コンタクト層１２
からｎ−クラック防止層５までの側面および電極形成領
域を除いたｎ−コンタクト層４の上面に形成する。そし
て、ｎ−コンタクト層４の露出した表面上に、例えばＡ
ｕ／Ｔｉからなるｎ電極１６を形成し、ｐ−コンタクト
層１２上に、Ａｕ／Ｐｄからなるｐ電極１５を形成す
る。

【００８９】最後に、例えばへき開により、ストライプ
状の電流通路１３に沿った方向に共振器長３００μｍの
共振器構造を形成する。それにより、図１の構造を有す
る半導体レーザ素子が作製される。

【００９０】なお、半導体レーザ素子の共振器面にＳｉ
₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等を積層した
誘電体多層膜等の端面高反射膜や低反射膜を形成しても
よい。

【００９１】（８）第８の実施例第８の実施例の半導体レーザ素子は、図１の半導体レー
ザ素子と同じ構造を有し、以下に示すように窒化物系半
導体層の結晶成長方法が異なる。

【００９２】図１の半導体レーザ素子の構造において、
サファイア基板１の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ法
により、少なくともバッファ層２を低温でかつアンドー
プＧａＮ層３を高温で結晶成長させた後、他の層４〜１
２，１４を例えばＭＢＥ法（分子線エピタキシ法）やＨ
ＶＰＥ法（ハライド気相成長法）等のＭＯＶＰＥ法以外
の結晶成長方法で結晶成長させる。ＭＱＷ発光層８の構
造は、上記の第１〜第７の実施例と同様である。

【００９３】本実施例において、アンドープＧａＮ層３
からｐ−コンタクト層１２までの各層はウルツ鉱構造で
あり、窒化物系半導体の［０００１］方向に成長してい
る。したがって、第１〜第７の実施例と同じ効果が得ら
れる。

【００９４】このように、サファイア基板１の（０００
１）面上に、ＭＯＶＰＥ法により低温でバッファ層２を
成長させた後に、引き続いて高温で窒化物系半導体層を
結晶成長させると、窒化物系半導体層は［０００１］方
向に成長し、その後、結晶成長方法を変えても結晶成長
の方位は変化せず、［０００１］方向に成長し続ける。

【００９５】（９）第９の実施例第９の実施例の半導体レーザ素子は、図１の半導体レー
ザ素子と同じ構造を有し、以下に示すように、窒化物系
半導体層の結晶成長方法が異なる。

【００９６】図１の半導体レーザ素子の構造において、
サファイア基板１の（０００１）面上に、ＭＢＥ法によ
り、少なくともバッファ層２を低温でかつアンドープＧ
ａＮ層３を高温で結晶成長させた後、他の層４〜１２，
１４を他の結晶成長方法（例えばＨＶＰＥ法、ＭＯＶＰ
Ｅ法等）あるいは引き続きＭＢＥ法により結晶成長させ
る。

【００９７】本実施例において、アンドープＧａＮ層３
からｐ−コンタクト層１２までの各層はウルツ鉱構造を
有し、窒化物系半導体の［０００-1］方向に成長してい
る。このため、ＭＱＷ発光層８の電位勾配の向きが第１
〜第８の実施例と反対になる。

【００９８】図２２および図２３は第９の実施例の半導
体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層８のエネルギーバン
ド図である。

【００９９】図２２に示すように、ｎ型不純物として例
えばＳｉが障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの［０００
１］方向側つまりｎ−第２クラッド層７側の界面と接す
る部分に多くドープされ、ｐ型不純物とて例えばＭｇが
障壁層８ａ中で量子井戸層８ｂの［０００-1］方向側つ
まりｐ−第１クラッド層９側の界面と接する部分に多く
ドープされ、変調ドーピング構造となっている。本実施
例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピング濃度
がほぼ等しい場合について示している。

【０１００】本実施例では、図２３に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオン
化したｎ型不純物とにより、圧電効果のために発生した
電位勾配が減少する。その結果、電流として注入された
電子と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下
およびしきい値電流の上昇が抑制される。

【０１０１】したがって、特に、ＭＱＷ発光層８中にｐ
型不純物およびｎ型不純物の両方を添加する場合に、そ
れらのｐ型不純物およびｎ型不純物を不均一に添加する
ことにより、キャリアが補償されても、電位勾配が減少
する効果は大きい。また、ＭＱＷ発光層８中に添加され
たｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とがほぼ等しい
場合には、さらにキャリアが補償されやすいが、電位勾
配が減少する効果は大きい。

【０１０２】ＭＱＷ発光層８の構造として、第１〜第７
の実施例の構造を用いる場合、第１〜第７の実施例と同
じ効果が得られる。

【０１０３】上記第１〜第９の実施例では、基板として
サファイア基板１を用いているが、窒化物系半導体層が
ウルツ鉱構造であれば、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ等の基板を用いてもよ
い。

【０１０４】また、上記第１〜第９の実施例では、量子
井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸長する歪
を有するウルツ鉱構造のＭＱＷ発光層８について説明し
たが、例えば、ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮからなる量子
井戸層およびＡｌＧａＩｎＮからなる障壁層を含むＭＱ
Ｗ発光層を形成した場合には、量子井戸の閉じ込め方向
（界面に垂直な方向）に圧縮する歪が発生する。この場
合には、圧電効果による電位勾配において［０００１］
方向側の電位が高くなり、［０００-1］方向側の電位が
低くなる。したがって、ｐ型不純物またはｎ型不純物の
ドーピングの分布位置を量子井戸層の中心における（０
００１）面に関して第１〜第９の実施例と反対にすれば
よい。

【０１０５】さらに、ウルツ鉱型のＺｎＳｅを代表とす
るII−VI族化合物半導体を始めとするウルツ鉱構造また
は六方晶構造を有する半導体であれば同じ効果が得られ
る。ただし、II−VI族化合物半導体およびＣｕＣｌを代
表とするＩ−VII 族化合物半導体の場合には、電位勾配
が逆になる。

【０１０６】加えて、量子井戸の閉じ込め方向として
は、歪により電位勾配の発生する方向であれば、量子井
戸層の面方位は（０００１）面に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［０００１］軸を面内に含む
面方位以外であれば、いかなる面方位でも、歪により電
位勾配が量子井戸の閉じ込め方向に発生する。すなわ
ち、歪量子井戸の面方位が一般式（ＨＫＬ０）面で表さ
れる面方位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効
果が発生する。ここで、Ｈ、ＫおよびＬは、Ｈ＋Ｋ＋Ｌ
＝０を満足し、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０を除く任意の数であ
る。上記の（ＨＫＬ０）面は、例えば（１-1００）面お
よび（１１-2０）面である。特に、（０００１）面を主
面とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向
に電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。なお、
歪により電位勾配の発生する量子井戸層の面方位につい
ては後述する。

【０１０７】（Ｂ）第２の実施の形態第２の実施の形態の発光素子は、量子井戸層に歪を有す
る（１１１）面を主面とする閃亜鉛鉱構造のＭＱＷ発光
層を有する。量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方
向）に歪を有する場合、圧電効果により電位勾配が形成
される。

【０１０８】III −Ｖ族化合物半導体において、量子井
戸の面内方向（界面に平行な方向）に引張り歪を有し、
量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に圧縮す
る歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位勾配
において［１１１］方向側の電位が高く、［-1-1-1］方
向側の電位が低い。この電位勾配を減少させるために
は、ｐ型不純物を量子井戸層中の［１１１］方向側の部
分に多くドープし、または障壁層中で量子井戸層の［１
１１］方向側の界面と接する部分に多くドープする。あ
るいは、ｎ型不純物を量子井戸層中の［-1-1-1］方向側
の部分に多くドープし、または障壁層中で量子井戸層の
［-1-1-1］方向側の界面と接する部分に多くドープす
る。

【０１０９】逆に、III −Ｖ族化合物半導体において、
量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸
長する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１
１］方向側の電位が低い。この電位勾配を減少させるた
めには、ｐ型不純物を量子井戸層中の［-1-1-1］方向側
の部分に多くドープし、または障壁層中で量子井戸層の
［-1-1-1］方向側の界面と接する部分に多くドープす
る。あるいは、ｎ型不純物を量子井戸層中の［１１１］
方向側の部分に多くドープし、または障壁層中で量子井
戸層の［１１１］方向側の界面と接する部分に多くドー
プする。

【０１１０】一方、II−VI族化合物半導体およびＩ−VI
I 族化合物半導体において、量子井戸の面内方向（界面
に平行な方向）に引張り歪を有し、量子井戸の閉じ込め
方向（界面に垂直な方向）に圧縮する歪を有する場合、
圧電効果のために発生した電位勾配において［-1-1-1］
方向側の電位が高く、［１１１］方向側の電位が低い。
この電位勾配を減少させるためには、ｐ型不純物を量子
井戸層中の［-1-1-1］方向側の部分に多くドープし、ま
たは障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側の界面と
接する部分に多くドープする。あるいは、ｎ型不純物を
量子井戸層中の［１１１］方向側の部分に多くドープ
し、または障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側の
界面と接する部分に多くドープする。

【０１１１】逆に、II−VI族化合物半導体およびＩ−VI
I 族化合物半導体において、量子井戸の面内方向（界面
に平行な方向）に圧縮歪を有し、量子井戸の閉じ込め方
向（界面に垂直な方向）に伸長する歪を有する場合、圧
電効果のために発生した電位勾配において［１１１］方
向側の電位が高く、［-1-1-1］方向側の電位が低い。こ
の電位勾配を減少させるためには、ｐ型不純物を量子井
戸層中の［１１１］方向側の部分に多くドープし、また
は障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側の界面と接
する部分に多くドープする。あるいは、ｎ型不純物を量
子井戸層中の［-1-1-1］方向側の部分に多くドープし、
または障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側の界面
と接する部分に多くドープする。

【０１１２】量子井戸の閉じ込め方向としては、歪によ
り電位勾配の発生する方向であれば、量子井戸層の面方
位は（１１１）面と等価な面方位に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［１００］軸を面内に含む面
方位およびこれと等価な面方位以外であれば、いかなる
面方位でも、歪により電位勾配が量子井戸の閉じ込め方
向に発生する。すなわち、歪量子井戸の面方位が一般式
（０ＭＮ）面で表される面方位およびこれと等価な面方
位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効果が発生
する。ここで、ＭおよびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の
数である。上記の（０ＭＮ）面は、例えば（００１）面
および（０１１）面である。特に、（１１１）面を主面
とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向に
電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。なお、歪
により電位勾配の発生する量子井戸層の面方位について
は後述する。

【０１１３】（１０）第１０の実施例図２４は本発明の第１０の実施例における埋め込みリッ
ジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示
す断面図である。図２５および図２６は第１０の実施例
の半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギー
バンド図である。

【０１１４】図２４において、ｎ−ＧａＡｓ基板２１
は、面方位が（１１１）Ａの結晶成長面を有する。ｎ−
ＧａＡｓ基板２１上にｎ−Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる
ｎ−バッファ層２２、ｎ−（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉ
ｎ_0.49Ｐからなるｎ−クラッド層２３、およびＭＱＷ発
光層２４が順に形成されている。

【０１１５】ＭＱＷ発光層２４は、図２５に示すよう
に、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0. ₄₉Ｐからなる光ガ
イド層２４ｃ上に（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.45Ｉｎ_0.55Ｐ
からなる５層の圧縮歪障壁層２４ａおよびＧａ_0.6Ｉｎ
_0.4Ｐからなる４層の引張り歪井戸層２４ｂが交互に積
層されてなる。

【０１１６】ＭＱＷ発光層２４上には、（Ａｌ_0.57Ｇａ
_0.43）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる光ガイド層２５および多
重量子障壁層２６が順に形成されている。多重量子障壁
層２６は、Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる１０層の井戸層
および（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3） _0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる１
０層の障壁層が交互に積層されてなる。この多重量子障
壁層２６は、温度特性の改善のために設けられている。

【０１１７】多重量子障壁層２６上には、ｐ−（Ａｌ
_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなるｐ−クラッド層
２７が形成されている。ｐ−クラッド層２７の上部領域
はメサエッチング等によりストライプ状のリッジ部に形
成されている。リッジ部の幅は５μｍである。ｐ−クラ
ッド層２７のリッジ部上にはｐ−Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐか
らなるｐ−コンタクト層２８が形成されている。

【０１１８】ｐ−クラッド層２７の両側には、ｎ−Ｇａ
Ａｓからなるｎ−電流ブロック層２９が形成され、ｐ−
コンタクト層２８上およびｎ−電流ブロック層２９上に
はｐ−ＧａＡｓからなるｐ−キャップ層３０が形成され
ている。ｎ−ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ電極３２が形
成され、ｐ−キャップ層３０の上面にｐ電極３１が形成
されている。

【０１１９】表１に図２４の半導体レーザ素子における
各層の材料および膜厚を示す。

【０１２０】

【表１】

【０１２１】この半導体レーザ素子において、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板２１上の各層２２〜３０はＭＯＣＶＤ法（有機
金属化学的気相成長法）等により形成される。

【０１２２】圧縮歪障壁層２４ａの格子定数はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板２１の格子定数よりも大きく設定されている。
それにより、圧縮歪障壁層２４ａはｎ−ＧａＡｓ基板２
１に対して圧縮歪を有する。引張り歪井戸層２４ｂの格
子定数はｎ−ＧａＡｓ基板２１の格子定数よりも小さく
設定されている。それにより、引張り歪井戸層２４ｂは
ｎ−ＧａＡｓ基板２１に対して引張り歪を有する。

【０１２３】図２５に示すように、ｎ型不純物として例
えばＳｅが圧縮歪障壁層２４ａ中で引張り歪井戸層２４
ｂの［-1-1-1］方向側つまり光ガイド層２４ｃ側の界面
と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例え
ばＺｎが圧縮歪障壁層２４ａ中で引張り歪井戸層２４ｂ
の［１１１］方向側つまり光ガイド層２５側の界面と接
する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となっ
ている。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物の
ドーピング濃度がほぼ等しい場合について示している。

【０１２４】なお、本実施例では、ＭＱＷ発光層２４中
の量子井戸面内に関して井戸層２４ｂが引張り歪を有
し、障壁層２４ａが圧縮歪を有するため、障壁層２４ａ
には井戸層２４ｂとは反対の電位勾配が発生する。

【０１２５】本実施例では、図２６に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオン
化したｎ型不純物とにより引張り歪井戸層２４ｂの電位
勾配が減少する。その結果、電流として注入された電子
と正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下およ
びしきい値電流の上昇が抑制される。

【０１２６】（１１）第１１の実施例図２７は本発明の第１１の実施例におけるＺｎＳｅ系半
導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図２８およ
び図２９は第１１の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【０１２７】図２７において、ｎ−ＧａＡｓ基板４１の
（１１１）Ｂ面上に、ｎ−ＧａＡｓからなるｎ−第１バ
ッッファ層４２、ｎ−ＺｎＳｅからなるｎ−第２バッフ
ァ層４３、ｎ−Ｚｎ_0.9Ｍｇ_0.1Ｓ_0.15Ｓｅ_0.85からな
るｎ−クラッド層４４、およびＭＱＷ発光層４５が順に
形成されている。

【０１２８】ＭＱＷ発光層４５は、図２８に示すよう
に、ＺｎＳ_0.1Ｓｅ_0.9からなる５層の引張り歪障壁層
４５ａおよびＺｎ_0.7Ｃｄ_0.3Ｓｅからなる４層の圧縮
歪井戸層４５ｂが交互に積層されてなる。

【０１２９】ＭＱＷ発光層４５上には、ｐ−Ｚｎ_0.9Ｍ
ｇ_0.1Ｓ_0.15Ｓｅ_0.85からなるｐ−クラッド層４６が形
成されている。ｐ−クラッド層４６の上部領域はストラ
イプ状のリッジ部となっている。

【０１３０】ｐ−クラッド層４６のリッジ部上には、ｐ
−ＺｎＳｅからなるｐ−コンタクト層４８が形成され、
ｐ−クラッド層４６のリッジ部およびｐ−コンタクト層
４８の両側にはＳｉＯ₂膜４７が形成されている。ｎ−
ＧａＡｓ基板４１の下面にｎ電極５０が形成され、ｐ−
コンタクト層４８上およびＳｉＯ₂層４７上にｐ電極４
９が形成されている。

【０１３１】表２に図２７の半導体レーザ素子における
各層の材料および膜厚を示す。

【０１３２】

【表２】

【０１３３】図２８に示すように、ｎ型不純物として例
えばＣｌが引張り歪障壁層４５ａ中で圧縮歪井戸層４５
ｂの［-1-1-1］方向側つまりｐ−クラッド層４６側の界
面と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例
えば窒素が引張り歪障壁層４５ａ中で圧縮歪井戸層４５
ｂの［１１１］方向側つまりｎ−クラッド層４４側の界
面と接する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造
となっている。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不
純物のドーピング濃度がほぼ等しい場合について示して
いる。

【０１３４】なお、本実施例では、ＭＱＷ発光層４５中
の量子井戸面内に関して井戸層４５ｂが圧縮歪を有し、
障壁層４５ａが引張り歪を有するため、障壁層４５ａに
は井戸層４５ｂとは反対の電位勾配が発生する。

【０１３５】本実施例では、図２９に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアがほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物とイオン
化したｎ型不純物とにより圧縮歪井戸層４５ｂの電位勾
配が減少する。その結果、電流として注入された電子と
正孔との分離が抑制されるので、発光効率の低下および
しきい値電流の上昇が抑制される。

【０１３６】（Ｃ）第３の実施の形態第３の実施の形態の発光素子は、量子細線構造または量
子箱構造のＭＱＷ発光層を有する。

【０１３７】（１２）第１２の実施例図３０〜図３３は第１２の実施例における半導体レーザ
素子の製造方法を示し、図３０は模式的工程断面図、図
３１はＭＱＷ発光層の拡大断面図、図３２（ａ），
（ｂ）は量子細線が形成されたＭＱＷ発光層のそれぞれ
拡大断面図および模式的平面図、図３３は量子細線構造
のＭＱＷ発光層の拡大断面図、図３４は模式的工程断面
図である。

【０１３８】まず、図３０に示すように、図１７の工程
と同様にして、サファイア基板１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２、アンドープＧ
ａＮ層３、ｎ−コンタクト層４、ｎ−クラック防止層
５、ｎ−第１クラッド層６、ｎ−第２クラッド層７およ
びＭＱＷ発光層８を成長させる。

【０１３９】図３１に示すように、ＭＱＷ発光層８は、
複数の障壁層８ａと複数の量子井戸層８ｂとが交互に積
層されてなる。ＭＱＷ発光層８への不純物のドーピング
方法は、第１〜第７の実施例と同様である。

【０１４０】次に、図３２に示すように、集束イオンビ
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層８の一部をｎ−
第２クラッド層７に達するまで線状に削り、ＭＱＷ発光
層８を線状に加工する。ＭＱＷ発光層８の残存する部分
の幅は例えば５ｎｍ程度であり、ＦＩＢにより削った部
分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。

【０１４１】その後、図３３に示すように、ＭＱＷ発光
層８をアンドープＧａＮ層８ｃで埋め込む。それによ
り、量子細線構造を有するＭＱＷ発光層８０が形成され
る。

【０１４２】さらに、図３４に示すように、ＭＱＷ発光
層８０上に、図１７の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ法
により、ｐ−第１クラッド層９、ｐ−第２クラッド層１
０およびｐ−キャップ層１１を順に成長させる。以後の
工程は、図１８〜図２１に示した工程と同様である。

【０１４３】本実施例の半導体レーザ素子では、量子細
線構造を有するＭＱＷ発光層８０において、基板上の結
晶成長方向に電位勾配が発生する。そこで、第１〜第７
の実施例と同様に、基板上の結晶成長方向に関して不純
物を不均一にドープする。それにより、量子細線構造の
ＭＱＷ発光層８０において発生した電位勾配が減少す
る。その結果、電流として注入された電子と正孔との分
離が抑制されるので、発光効率の低下およびしきい値電
流の上昇が抑制される。

【０１４４】（１３）第１３の実施例図３５は第１３の実施例における半導体レーザ素子の量
子箱構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図および拡大平面図
である。図３０、図３１、図３３および図３４を参照し
ながら第１３の実施例における半導体レーザ素子の製造
方法を説明する。

【０１４５】まず、図３０に示すように、図１７の工程
と同様にして、サファイア基板１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２、アンドープの
ＧａＮ層３、ｎ−コンタクト層４、ｎ−クラック防止層
５、ｎ−第１クラッド層６、ｎ−第２クラッド層７およ
びＭＱＷ発光層８を成長させる。

【０１４６】図３１に示すように、ＭＱＷ発光層８は、
複数の障壁層８ａと複数の量子井戸層８ｂとが交互に積
層されてなる。ＭＱＷ発光層８への不純物のドーピング
方法は、第１〜第７の実施例と同様である。

【０１４７】次に、図３５に示すように、集束イオンビ
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層８の一部をｎ−
第１クラッド層７に達するまで格子状に削り、ＭＱＷ発
光層８を箱状に加工する。ＭＱＷ発光層８の残存する部
分の幅は例えば６ｎｍ程度であり、ＦＩＢにより削った
部分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。

【０１４８】その後、図３３に示すように、ＭＱＷ発光
層８をアンドープＧａＮ層８ｃで埋め込む。それによ
り、量子箱構造を有するＭＱＷ発光層８０が形成され
る。

【０１４９】さらに、図３４に示すように、ＭＱＷ発光
層８０上に、図１７の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ法
により、ｐ−第１クラッド層９、ｐ−第２クラッド層１
０およびｐ−キャップ層１１を順に成長させる。以後の
工程は、図１８〜図２１に示した工程と同様である。

【０１５０】本実施例の半導体レーザ素子では、量子箱
構造を有するＭＱＷ発光層８０において、基板上の結晶
成長方向に電位勾配が発生する。そこで、第１〜第７の
実施例と同様に、基板上の結晶成長方向に関して不純物
を不均一にドープする。それにより、量子箱構造のＭＱ
Ｗ発光層８０において発生した電位勾配が減少する。そ
の結果、電流として注入された電子と正孔との分離が抑
制されるので、発光効率の低下およびしきい値電流の上
昇が抑制される。

【０１５１】なお、量子細線構造および量子箱構造の発
光層８０において、電位勾配の発生する方向は、基板上
の結晶成長方向に限らない。基板の面方位、量子細線あ
るいは量子箱の方位、量子細線あるいは量子箱の形状等
により、基板の面内方向に電位勾配が発生する場合があ
る。このような場合には、イオン注入等の方法で、基板
の面内方向に関してドーピングを不均一にすればよい。

【０１５２】なお、上記第１〜第１３の実施例では、本
発明を半導体レーザ素子に適用した場合について説明し
たが、本発明は、発光ダイオード等の他の発光素子にも
適用することができる。

【０１５３】○歪により電位勾配の発生する量子井戸層
の面方位量子井戸の閉じ込め方向の分極は、PIEZOELECTRICITY V
ol. 1(New Revised Edition) by W.G.CADY Dover Publi
cations, Inc. New York 1964 等の文献にしたがって、
計算することができる。

【０１５４】図３６において、ｚ軸を量子井戸の閉じ込
め方向とする。ＸＹＺ座標系をＺ軸を回転軸として角度
α回転させる。回転後の座標軸は、Ｘ軸がξ軸に移り、
Ｙ軸がｙ軸に移る。

【０１５５】ξｙＺ座標系をｙ軸を回転軸として角度β
回転させる。回転後の座標軸は、ξ軸がｘ軸に移り、Ｚ
軸がｚ軸に移る。

【０１５６】ウルツ鉱型結晶では、Ｘ軸を結晶の［２-1
-1０］軸とし、Ｙ軸を［０１-1０］軸とし、Ｚ軸を［０
００１］軸とする。また、閃亜鉛鉱型結晶では、Ｘ軸を
結晶の［１００］軸とし、Ｙ軸を［０１０］軸とし、Ｚ
軸を［００１］軸とする。

【０１５７】ここで、ｚ軸方向の分極をＰ_zとし、歪テ
ンソルをε_xx、ε_yy、ε_yz、ε_xz、ε_xyとし、圧電係数
（piezoelectric stress coefficients ）をｅ₃₁、
ｅ₃₃、ｅ ₁₅、ｅ₁₄とする。

【０１５８】第１〜第１１の実施例のような通常の量子
井戸構造では電位勾配はｚ軸方向の分極Ｐ_zに比例し、
ε_xx＝ε_yy、ε_yz＝ε_xz＝ε_xy＝０であり、ε_xxとε_zz
の符号が異なる。

【０１５９】ウルツ鉱型結晶では、ｚ軸方向の分極Ｐ_z
は次式で表される。Ｐ_z＝ε_xxｃｏｓβ（ｅ₃₁ｃｏｓ²β＋ｅ₃₃ｓｉｎ²β−ｅ₁₅ｓｉｎ²β）＋ ε_yyｅ₃₁ｃｏｓβ＋ε_zzｃｏｓβ（ｅ₃₁ｓｉｎ²β＋ｅ₃₃ｃｏｓ²β＋ｅ₁₅ｓｉｎ²β）＋ε_xzｓｉｎβ（２ｅ₃₁ｃｏｓ²β−２ｅ₃₃ｃｏｓ²β＋ｅ₁₅ｓｉｎ² β）・・・（１）ｚ軸方向の電極Ｐ_zはαに無関係である。上式（１）か
ら、ウルツ鉱型結晶では、例えば角度βが９０°となる
場合に、ｚ軸方向の分極Ｐ_zが０となる。すなわち、図
３６のｚ軸がＸＹ平面上にある場合に量子井戸の閉じ込
め方向に歪による電位勾配が発生しない。したがって、
前述したように、一般式（ＨＫＬ０）面（Ｈ、Ｋおよび
Ｌは、Ｈ＋Ｋ＋Ｌ＝０を満足し、、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０
を除く任意の数）で表される面方位では、量子井戸の閉
じ込め方向に電位勾配が発生せず、それ以外の面方位で
は量子井戸の閉じ込め方向に電位勾配が発生する。

【０１６０】また、閃亜鉛鉱型結晶では、ｚ軸方向の分
極Ｐ_zは次式で表される。Ｐ_z＝ε_xxｅ₁₄ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ（ｃｏｓ²β−ｓｉｎ²β）−ε_yy ｅ₁₄ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ＋３ε_zzｅ₁₄ｓｉｎαｃｏｓαｓｉｎ²βｃｏｓ β＋２ε_yzｅ₁₄（ｃｏｓ²α−ｓｉｎ²α）ｓｉｎβｃｏｓβ＋２ε_xzｅ₁₄ｓｉｎαｃｏｓαｓｉｎβ（２ｃｏｓ²β−ｓｉｎ²β）＋２ε_xyｅ₁₄（ｃｏｓ²α −ｓｉｎ²α）（ｃｏｓ²β−ｓｉｎ²β）・・・（２）上式（２）から、閃亜鉛鉱型結晶では、例えば角度αが
０°または９０°となる場合または角度βが０°または
９０°となる場合に、ｚ方向の分極Ｐ_zが０となる。し
たがって、前述したように、一般式（０ＭＮ）面（Ｍお
よびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の数）で表される面方
位およびこれと等価な面方位では、量子井戸の閉じ込め
方向に電位勾配が発生せず、それ以外の面方位では、量
子井戸の閉じ込め方向に電位勾配が発生する。

【０１６１】圧電係数の値は、LANDOLT-BORNSTEIN Nume
rical Data and Functional Relationships in Science
and Technology New Series Group III; Crystal and
Solid State Physics Vol. 17a, Edited by O. Madelun
g, springer-Verlag Berlin-Heidelberg 1982 等に記載
されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第７の実施例における半導体レ
ーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。

【図２】図１の半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層
のエネルギーバンド図である。

【図３】第１の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図４】第１の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図５】第２の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図６】第２の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図７】第３の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図８】第３の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図９】第４の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１０】第４の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１１】第５の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１２】第５の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１３】第６の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１４】第６の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１５】第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１６】第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図１７】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。

【図１８】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。

【図１９】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。

【図２０】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。

【図２１】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。

【図２２】第９の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図２３】第９の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図２４】本発明の第１０の実施例における埋め込みリ
ッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を
示す模式的断面図である。

【図２５】第１０の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図２６】第１０の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図２７】本発明の第１１の実施例におけるＺｎＳｅ系
半導体レーザ素子の構造を示す模式的断面図である。

【図２８】第１１の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図２９】第１１の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。

【図３０】第１２の実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。

【図３１】第１２の実施例における半導体レーザ素子の
ＭＱＷ発光層の拡大断面図である。

【図３２】第１２の実施例における半導体レーザ素子の
量子細線構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図お
よび模式的平面図である。

【図３３】第１２の実施例における半導体レーザ素子の
量子細線構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図である。

【図３４】第１２の実施例における半導体レーザ素子の
製造方法を示す模式的工程断面図である。

【図３５】第１３の実施例における半導体レーザ素子の
量子箱構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図およ
び模式的平面図である。

【図３６】歪により電位勾配が発生する量子井戸層の面
方位を説明するための図である。

【図３７】従来のＧａＮ系半導体発光素子の構成を示す
模式的断面図である。

【図３８】従来の半導体発光素子におけるＭＱＷ発光層
のエネルギーバンド図である。

【図３９】従来の半導体発光素子におけるＭＱＷ発光層
のエネルギーバンド図である。

【符号の説明】

１サファイア基板６ｎ−第１クラッド層７ｎ−第２クラッド層８，２４，４５，８０ＭＱＷ発光層９ｐ−第１クラッド層１０ｐ−第２クラッド層８ａ，２４ａ，４５ａ障壁層８ｂ量子井戸層２３，４５ｎ−クラッド層２７，４６ｐ−クラッド層２４ｂ，４５ｂ井戸層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 5/347 Ｈ０１Ｓ 3/18 ６７８Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA04 CA05 CA34 CA35 CA40 CA41 CA43 CA44 CA46 CA65 5F073 AA04 AA13 AA51 AA71 AA74 AA75 CA07 CA14 CA22 CB02 CB05 CB17 DA05 EA23 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電効果の発生を伴う歪を有する１つ以
上の井戸層と、前記井戸層を挟むように配置された２つ
以上の障壁層とから構成される量子井戸構造の発光層を
備え、前記量子井戸構造の発光層中にｐ型不純物および
ｎ型不純物のうち少なくとも一方の不純物が前記量子井
戸構造の閉じ込め方向に圧電効果の結果として発生する
電位勾配を低減するように不均一に添加されたことを特
徴とする発光素子。
【請求項２】前記井戸層内において、圧電効果の結果
として発生する電位の高い側に電位の低い側に比べてｐ
型不純物が多く添加されたことを特徴とする請求項１記
載の発光素子。
【請求項３】前記井戸層内において、圧電効果の結果
として発生する電位の低い側に電位の高い側に比べてｎ
型不純物が多く添加されたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の発光素子。
【請求項４】前記障壁層内において、圧電効果の結果
として発生する電位の高い側の前記井戸層の界面と接す
る部分に電位の低い側の前記井戸層の界面と接する部分
に比べてｐ型不純物が多く添加されたことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】前記障壁層内において、圧電効果の結果
として発生する電位の低い側の前記井戸層の界面と接す
る部分に電位の高い側の前記井戸層の界面と接する部分
に比べてｎ型不純物が多く添加されたことを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】前記量子井戸構造の発光層中にｐ型不純
物およびｎ型不純物の両方が添加されたことを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】前記ｐ型不純物の濃度と前記ｎ型不純物
の濃度とがほぼ等しいことを特徴とする請求項６記載の
発光素子。
【請求項８】前記量子井戸構造の発光層は量子細線構
造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
記載の発光素子。
【請求項９】前記量子井戸構造の発光層は量子箱構造
を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
載の発光素子。
【請求項１０】前記井戸層を構成する材料の結晶構造
はウルツ鉱構造であることを特徴とする請求項１〜９の
いずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】前記量子井戸構造の閉じ込め方向はほ
ぼ〈０００１〉方向であることを特徴とする請求項１０
記載の発光素子。
【請求項１２】前記井戸層を構成する材料の結晶構造
は閃亜鉛鉱構造であることを特徴とする請求項１〜９の
いずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】前記量子井戸構造の閉じ込め方向はほ
ぼ〈１１１〉方向であることを特徴とする請求項１２記
載の発光素子。
【請求項１４】前記圧電効果の発生を伴う歪は、前記
量子井戸構造の閉じ込め方向に前記井戸層を伸長する歪
を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記
載の発光素子。
【請求項１５】前記圧電効果の発生を伴う歪は、前記
量子井戸構造の閉じ込め方向に前記井戸層を圧縮する歪
を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記
載の発光素子。
【請求項１６】前記井戸層を構成する材料はIII −Ｖ
族化合物半導体であることを特徴とする請求項１〜１５
のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１７】前記III −Ｖ族化合物半導体は、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体であることを特徴とする
請求項１６記載の発光素子。
【請求項１８】前記井戸層を構成する材料はII−VI族
化合物半導体またはＩ−ＶII族化合物半導体であること
を特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の発光素
子。