JPH02170486A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPH02170486A JPH02170486A JP63323299A JP32329988A JPH02170486A JP H02170486 A JPH02170486 A JP H02170486A JP 63323299 A JP63323299 A JP 63323299A JP 32329988 A JP32329988 A JP 32329988A JP H02170486 A JPH02170486 A JP H02170486A
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- Japan
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- semiconductor
- light emitting
- multilayer film
- emitting device
- semiconductor layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/814—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors
- H10H20/8142—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors forming resonant cavity structures
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、低しきい値の半導体レーザや、高効率の発光
ダイオードとして用いて好適な半導体発光装置に関する
。
ダイオードとして用いて好適な半導体発光装置に関する
。
［従来の技術］
従来、活性層の上下に半導体多層膜を設ける構造が応用
物理、第５６巻、第１２号（１９８７）に示されている
。これは面発光型レーザであり、多層膜構造が主に誘導
放出光に対する共振器として用いられている。
物理、第５６巻、第１２号（１９８７）に示されている
。これは面発光型レーザであり、多層膜構造が主に誘導
放出光に対する共振器として用いられている。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、半導体多層膜を誘導放出光に対する反
射鏡、すなわち共振器に利用するものであった。従って
出射方向と平行な多層膜が存在せず、自然放出光の利用
効率が低いという問題がある。本発明は、半導体多層膜
を自然放出光の活性層への帰還のために用い、端面出射
型半導体発光装置の低しきい値化、あるいは高効率化を
目的とするものである。
射鏡、すなわち共振器に利用するものであった。従って
出射方向と平行な多層膜が存在せず、自然放出光の利用
効率が低いという問題がある。本発明は、半導体多層膜
を自然放出光の活性層への帰還のために用い、端面出射
型半導体発光装置の低しきい値化、あるいは高効率化を
目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
上記目的は、活性層の上下若しくはさらに左右に光反射
を生せしめる半導体多層膜を形成することにより達成す
ることができ、自然放出光を有効活用し、発光素子の低
しきい値化あるいは高効率化が実現できる。
を生せしめる半導体多層膜を形成することにより達成す
ることができ、自然放出光を有効活用し、発光素子の低
しきい値化あるいは高効率化が実現できる。
即ち、半導体発光装置において、活性層に隣接して、活
性層からの自然放出光を活性層に帰還するための半導体
多層膜を設けることにより上記目的は達成される。
性層からの自然放出光を活性層に帰還するための半導体
多層膜を設けることにより上記目的は達成される。
［作用］
活性層の上下に設けられた半導体多層膜は、自然放出光
を活性層に帰還させ、活性層のキャリアを励起させる（
フォトン・リサイクリング効果）ことができる。その結
果、低しきい値、あるいは高効率の発光素子が実現でき
る。また、膜厚方向し垂直をなす１方向の長さ、すなわ
ちストライプの長さを活性層の厚さよりも十分長くとれ
ば、ストライプ方向の誘導放出が強く生じ、端面から光
が出射されることになる。以上のように１本発明は多層
膜を誘導放出光に対する共振器として使う従来の面発光
レーザと原理・構造の点で大きく異るものである。
を活性層に帰還させ、活性層のキャリアを励起させる（
フォトン・リサイクリング効果）ことができる。その結
果、低しきい値、あるいは高効率の発光素子が実現でき
る。また、膜厚方向し垂直をなす１方向の長さ、すなわ
ちストライプの長さを活性層の厚さよりも十分長くとれ
ば、ストライプ方向の誘導放出が強く生じ、端面から光
が出射されることになる。以上のように１本発明は多層
膜を誘導放出光に対する共振器として使う従来の面発光
レーザと原理・構造の点で大きく異るものである。
［実施例］
本発明の第１の実施例を第１図により説明する。
まず、本装置の作製方法について述べる。ｎ型ＧａＡｓ
基板１上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ａ Ｍ、、、Ｇ
ａ、、、Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）
の厚さ（λは、発振波長、ｎは媒質の屈折率）で交互に
１０周期（図では模式的に３周期で表わした）積層し、
ｎ−多層膜反射鏡２を形成する。その後、 ｎ−Ａ ｎ
ｏ、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓ光ガイド層３．ＧａＡｓ活性
層４（厚さ０．０５μｍ）、ｐ−Ａ Ｑ、、３０ ａ、
、、Ａ Ｓ光ガイドＮ５を形成した後、ｐ −Ａ Ｑ、
、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｐ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／
（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積層しｐ−多層膜反射
！１６を形成し、さらにｐ−ＧａＡｓキャップＮ７を設
ける。つぎに、エツチングによりメサストライプを形成
した後、ＬＰＥ法を用いて、 ｐ−Ａ Ｑ、、、Ｇ ａ
、１Ａ ｓ埋込みＭ８とｎ−Ａｆｌ、、、Ｇａ。、４Ａ
ｓ埋込み暦９を設ける。その後、選択拡散により、Ｚｎ
拡散領域１０を形成し、最後に、Ｔｉ−Ｍｏ−Ａｕを蒸
着してｐｆＪ極１１を、ＡｎＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕを蒸
着してｎ電極１２を設けへき開により１００μｍの共振
器長をもつ半導体レーザ装置とした。本実施例において
、室温連続動作において０．５ｍＡ程度のしきい電流を
もつ半導体レーザが得られる。
基板１上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ａ Ｍ、、、Ｇ
ａ、、、Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）
の厚さ（λは、発振波長、ｎは媒質の屈折率）で交互に
１０周期（図では模式的に３周期で表わした）積層し、
ｎ−多層膜反射鏡２を形成する。その後、 ｎ−Ａ ｎ
ｏ、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓ光ガイド層３．ＧａＡｓ活性
層４（厚さ０．０５μｍ）、ｐ−Ａ Ｑ、、３０ ａ、
、、Ａ Ｓ光ガイドＮ５を形成した後、ｐ −Ａ Ｑ、
、、Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｐ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／
（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積層しｐ−多層膜反射
！１６を形成し、さらにｐ−ＧａＡｓキャップＮ７を設
ける。つぎに、エツチングによりメサストライプを形成
した後、ＬＰＥ法を用いて、 ｐ−Ａ Ｑ、、、Ｇ ａ
、１Ａ ｓ埋込みＭ８とｎ−Ａｆｌ、、、Ｇａ。、４Ａ
ｓ埋込み暦９を設ける。その後、選択拡散により、Ｚｎ
拡散領域１０を形成し、最後に、Ｔｉ−Ｍｏ−Ａｕを蒸
着してｐｆＪ極１１を、ＡｎＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕを蒸
着してｎ電極１２を設けへき開により１００μｍの共振
器長をもつ半導体レーザ装置とした。本実施例において
、室温連続動作において０．５ｍＡ程度のしきい電流を
もつ半導体レーザが得られる。
つぎに、本発明の第２の実施例について第２図により説
明する。ｎ型ＧａＡｓ基［２１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
りｎ−Ａ Ｑｏ、２Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓ
をそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積層し
、ｎ−多層膜反射鏡２２を形成する。その後、ＧａＡｓ
活性層２３．そして、ｐ−Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａａ、＠Ａ
ｓとｐ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交
互に１０周期積層し、ｐ−多層膜反射鏡２４を設け、ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層２５を形成する。その後
、選択拡散により、Ｚｎ拡散領域２６を形成した後、Ｔ
ｉ−Ｍｏ−Ａ ｒ＋を蒸着してｐ電極２７を、ＡｎＧｅ
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｎを蒸着してｎ電極２８を設ける。最後
に。
明する。ｎ型ＧａＡｓ基［２１上に、ＭＯＣＶＤ法によ
りｎ−Ａ Ｑｏ、２Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓ
をそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積層し
、ｎ−多層膜反射鏡２２を形成する。その後、ＧａＡｓ
活性層２３．そして、ｐ−Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａａ、＠Ａ
ｓとｐ−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交
互に１０周期積層し、ｐ−多層膜反射鏡２４を設け、ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層２５を形成する。その後
、選択拡散により、Ｚｎ拡散領域２６を形成した後、Ｔ
ｉ−Ｍｏ−Ａ ｒ＋を蒸着してｐ電極２７を、ＡｎＧｅ
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｎを蒸着してｎ電極２８を設ける。最後
に。
前端面にＳｉｎ、膜をλ／（４ｎ）の厚さは着させるこ
とにより無反射コート膜２９を形成することで発光ダイ
オード装置とした０本実施例において高効率の発光ダイ
オードが得られる。
とにより無反射コート膜２９を形成することで発光ダイ
オード装置とした０本実施例において高効率の発光ダイ
オードが得られる。
つぎに１本発明の第３の実施例について第３図により説
明する。ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ＭＢＥ法によりｎ
−Ａ Ｑ、、、Ｇ ａ、１Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓをそれ
ぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積１し、ｎ−
多層膜反射！Ｉ３２を形成する。
明する。ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ＭＢＥ法によりｎ
−Ａ Ｑ、、、Ｇ ａ、１Ａ ｓとｎ−ＡＱＡｓをそれ
ぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に１０周期積１し、ｎ−
多層膜反射！Ｉ３２を形成する。
次に、ｎ−Ａ Ｑ、、、Ｇ ａ、９．Ａ ｓ光ガイド層
３３、ＧａＡｓ活性潜３４（厚さ０．０５μｍ）、ｐ−
Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａａ、７Ａ ｓ光ガイド層３５を形成
した後、ｐ−Ａ Ｑ、、２Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｐ −
Ａ Ｑ Ａ ｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に
ｌｏ周期積暦し、ｐ−多層膜反射鏡３６を形成し、さら
にｐ−ＧａＡｓキャップ層３７を設ける。つぎに、エツ
チングによりメサストライプを形成した後、再びＭＢＥ
法を用いて、高抵抗（ｉ−と略す）ＡＲｏ、ｚＧａ、、
、Ａｓと１−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで
交互に１０周期積層し、ｉ−多層膜反射鏡３８を形成し
、さらにｉ Ａ Ｒｇ、ｓＧ ａａ。
３３、ＧａＡｓ活性潜３４（厚さ０．０５μｍ）、ｐ−
Ａ Ｑｏ、、Ｇ ａａ、７Ａ ｓ光ガイド層３５を形成
した後、ｐ−Ａ Ｑ、、２Ｇ ａ、、、Ａ ｓとｐ −
Ａ Ｑ Ａ ｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで交互に
ｌｏ周期積暦し、ｐ−多層膜反射鏡３６を形成し、さら
にｐ−ＧａＡｓキャップ層３７を設ける。つぎに、エツ
チングによりメサストライプを形成した後、再びＭＢＥ
法を用いて、高抵抗（ｉ−と略す）ＡＲｏ、ｚＧａ、、
、Ａｓと１−ＡＱＡｓをそれぞれλ／（４ｎ）の厚さで
交互に１０周期積層し、ｉ−多層膜反射鏡３８を形成し
、さらにｉ Ａ Ｒｇ、ｓＧ ａａ。
Ａｓ埋込み層３９を設ける。その後１選択拡散により、
Ｚｎ拡散領域４０を形成し、最後に、Ｔｉ−Ｍｏ−Ａｕ
を蒸着してｐＨ極４極在１ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕを
蒸着してｎ電極４２をそれぞれ設け、さらにへき開によ
り１００μｍの共振器長をもつ半導体レーザ装置とした
。本実施例において、室温連続動作において、０．２ｍ
Ａ程度のしきい電流をもっ半導１体レーザが得られる。
Ｚｎ拡散領域４０を形成し、最後に、Ｔｉ−Ｍｏ−Ａｕ
を蒸着してｐＨ極４極在１ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕを
蒸着してｎ電極４２をそれぞれ設け、さらにへき開によ
り１００μｍの共振器長をもつ半導体レーザ装置とした
。本実施例において、室温連続動作において、０．２ｍ
Ａ程度のしきい電流をもっ半導１体レーザが得られる。
本発明はＡ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ
に限らず、他のレーザ材料、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系やＩｎＧａＡＱＰ／ＧａＡｓ系に対しても同様
に適用できる。さらに活性層が量子井戸構造をしている
ものに対しても有効であり、また上記実施例において導
電型を全て反射にした構造においても同様の結果が得ら
れた。
に限らず、他のレーザ材料、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系やＩｎＧａＡＱＰ／ＧａＡｓ系に対しても同様
に適用できる。さらに活性層が量子井戸構造をしている
ものに対しても有効であり、また上記実施例において導
電型を全て反射にした構造においても同様の結果が得ら
れた。
最後に、本発明の第４の実施例について第４図により説
明する０通常のしきいＩｌ［（１０〜５０ｍＡ）を有す
る半導体レーザ５１を直接変調する場合、図のように、
バイアスするための定電流源５４やバイアス５３を必要
とする。本発明の半導体レーザは極めてしきい電流が低
いため、無バイアスで駆動することができ、定電流源５
４やバイアスＴＥＥが不要である。さらに無バイアスで
あるため２発振遅れ時間が短い。本実施例の無バイアス
送信システムにより、２．４０ｂｉｔ／ｓのＮＲｚ４＝
号の駆動により、それに対応した変調信号が得られる。
明する０通常のしきいＩｌ［（１０〜５０ｍＡ）を有す
る半導体レーザ５１を直接変調する場合、図のように、
バイアスするための定電流源５４やバイアス５３を必要
とする。本発明の半導体レーザは極めてしきい電流が低
いため、無バイアスで駆動することができ、定電流源５
４やバイアスＴＥＥが不要である。さらに無バイアスで
あるため２発振遅れ時間が短い。本実施例の無バイアス
送信システムにより、２．４０ｂｉｔ／ｓのＮＲｚ４＝
号の駆動により、それに対応した変調信号が得られる。
［発明の効果］
本発明によれば、活性層の上下方向に出射される自然放
出光を有効利用できるので、端面発光型の半導体レーザ
の低しきい値化や発光ダイオードの高効率化に効果があ
る。
出光を有効利用できるので、端面発光型の半導体レーザ
の低しきい値化や発光ダイオードの高効率化に効果があ
る。
第１図は本発明による半導体発光装置の第１の実施例を
示す模式図、第２図は本発明による半導体発光装置の第
２の実施例を示す模式図、第３図は本発明による半導体
発光装置の第３の実施例を示す断面図、第４図は本発明
のシステムの実施例に関する回路の説明図である。 符号の説明 １・・・ｎ基板、２・・・ｎ−多層膜反射鏡、３・・・
ｎ−光ガイド層、４・・・活性層、５・・・ｐ光ガイド
層、６・・・ｐ−多層膜反射鏡、７・・・ｐ−キャップ
層、８・・・ｐ−理込み層、９・・・ｎ−理込み層、１
ｏ・・・拡散領域、１１− ｐ ’ｉｌｉ極、１２−
ｎ電極、２１−ｎ−基板、２２・・・ｎ多層膜反射鏡、
２３・・・活性層、２４・・・ｐ−多層膜反射鏡、２５
・・・ｐ−キャップ層、２６・・・拡散領域、２７・・
・ｐ？ｌ極、２８・・・ｎ電極、２９・・・無反射コー
ト膜。３１・・・ｎ−基板、３２・・・ｎ−多層膜反射
鏡、３３・・・ｎ−光ガイド層、３４・・・活性層、３
５・・・ｐ−光ガイド層、３６・・・Ｐ−多層膜反射鏡
、３７・・・ｐ−キャップ層、３８・・・ｉ−多層膜反
射鏡、３９・・・ｉ−理込み暦、４０・・・拡散領域、
４１・ｐｆｒ１極、４２・・・ｎ電極。５１半導体レー
ザ、５２・・・マツチング抵抗、５３・・・バイアスＴ
ＥＥ、５４・定電流源、５５−・・パルスパターン発生
器。 第３国
示す模式図、第２図は本発明による半導体発光装置の第
２の実施例を示す模式図、第３図は本発明による半導体
発光装置の第３の実施例を示す断面図、第４図は本発明
のシステムの実施例に関する回路の説明図である。 符号の説明 １・・・ｎ基板、２・・・ｎ−多層膜反射鏡、３・・・
ｎ−光ガイド層、４・・・活性層、５・・・ｐ光ガイド
層、６・・・ｐ−多層膜反射鏡、７・・・ｐ−キャップ
層、８・・・ｐ−理込み層、９・・・ｎ−理込み層、１
ｏ・・・拡散領域、１１− ｐ ’ｉｌｉ極、１２−
ｎ電極、２１−ｎ−基板、２２・・・ｎ多層膜反射鏡、
２３・・・活性層、２４・・・ｐ−多層膜反射鏡、２５
・・・ｐ−キャップ層、２６・・・拡散領域、２７・・
・ｐ？ｌ極、２８・・・ｎ電極、２９・・・無反射コー
ト膜。３１・・・ｎ−基板、３２・・・ｎ−多層膜反射
鏡、３３・・・ｎ−光ガイド層、３４・・・活性層、３
５・・・ｐ−光ガイド層、３６・・・Ｐ−多層膜反射鏡
、３７・・・ｐ−キャップ層、３８・・・ｉ−多層膜反
射鏡、３９・・・ｉ−理込み暦、４０・・・拡散領域、
４１・ｐｆｒ１極、４２・・・ｎ電極。５１半導体レー
ザ、５２・・・マツチング抵抗、５３・・・バイアスＴ
ＥＥ、５４・定電流源、５５−・・パルスパターン発生
器。 第３国
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所定の半導体基板上に、少なくとも第１半導体層と
該第１半導体層より屈折率の大きな第２半導体層を周期
的に積層してなる第１半導体多層膜と、第３半導体層と
該第３半導体層より屈折率の大きな第４半導体層を周期
的に積層してなる第２半導体多層膜、および上記第１半
導体多層膜と第２半導体多層膜の間に設けられ上記第１
、第２、第３、第４半導体層より屈折率が大きくかつ禁
制帯幅の小さい第５半導体層から成り、膜厚方向と垂直
な一方向において、該第５半導体層の２つの面が平行に
向い合い、その面間の距離が、該第５半導体層の膜厚よ
りも大きいことを特徴とする半導体発光装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体発光装置におい
て、前記第１、第２、第３、第４半導体層のそれぞれの
厚さが、半導体内での発光中心波長の４分の１程度であ
ることを特徴とする半導体発光装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体発
光装置において、前記半導体基板、前記第１及び第２半
導体層が第１導電型であり、前記第３及び第４半導体層
が第２導電型であることを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63323299A JPH02170486A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63323299A JPH02170486A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170486A true JPH02170486A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18153233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63323299A Pending JPH02170486A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02170486A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5244749A (en) * | 1992-08-03 | 1993-09-14 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an epitaxial multilayer mirror |
| US5260589A (en) * | 1990-11-02 | 1993-11-09 | Norikatsu Yamauchi | Semiconductor device having reflecting layers made of varying unit semiconductors |
| US5264715A (en) * | 1992-07-06 | 1993-11-23 | Honeywell Inc. | Emitting with structures located at positions which prevent certain disadvantageous modes and enhance generation of light in advantageous modes |
| WO1996002949A1 (en) * | 1994-07-15 | 1996-02-01 | The Whitaker Corporation | Semi-insulating surface light emitting devices |
| US5537433A (en) * | 1993-07-22 | 1996-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitter |
| US5789772A (en) * | 1994-07-15 | 1998-08-04 | The Whitaker Corporation | Semi-insulating surface light emitting devices |
| JPH10229243A (ja) * | 1997-02-18 | 1998-08-25 | Hitachi Ltd | 有機発光素子 |
| WO2001022545A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Luminous element and luminous element module |
| JP2008235691A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP2013005115A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Rohm Co Ltd | 無線伝送装置 |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP63323299A patent/JPH02170486A/ja active Pending
Cited By (13)
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| US7102174B2 (en) | 1999-09-22 | 2006-09-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Light emitting device and light emitting device module |
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