JPH0220086A - 半導体レーザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザ、特に青色発光の半導体レーザに
関する。

（従来の技術） 半導体レーザにおいて青色発光用材料として、Ｚｎ５ｅ
、　ＺｎＳ、　ＧａＮ等が研究されてきた。

（発明が解決しようとする課題） これらを用いて発振しきい値の低い電流注入型レーザを
得るには、活性層に、クラッド層より小さい直接型バン
ドギャップを有する材料を用い、他層との格子整合性の
よいダブルヘテロ型ｐｎ接合半導体レーザ構造を得るこ
とが必須の要件である。しかし上記材料は通常ｎ型の電
気伝導性のみを示しｐ型にはならない。従って、従来い
わゆるダブルヘテロ構造の青色発光の半導体レーザは実
現されていなかった。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的は、発振しきい値の低い、ダブルヘテロ構造
による青色発光半導体レーザを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は、基本的に、基板
結晶上に活性層を２つのクラッド層で挟んだダブルヘテ
ロ接合構造を備えている半導体レーザにおいて、基板結
晶は、Ｓｉ、　Ｇａｐ、　ＺｎＳのうちから選んだ結晶
からなり、第一のクラッド層、活性層および第二のクラ
ンド層をそれぞれＺｎ、Ｃｄ、−オＧａｇ（ＳｙＳｅ＋
−ｙ）４（０＜ｘ＜　１．　Ｏ＜ｙ＜　１　）　、Ｚｎ
ｗ・ＣｄＩ−ｘ・Ｇａｔ（Ｓ、−３ｅ＋−ｙｌａ　　（
０＜ｘ’＜１．　０＜ｙ’＜１）、およびＺｎ１Ｉ−Ｃ
ｄＩ−ｘ□Ｇａｚ（Ｓｙ−３８＋−ｙＪ４（０＜ｘ’＜
ｌ、　　０＜ｙ“〈１）により構成し、かつ各層の格子
定数をほぼ整合させた点に特徴がある。

（作用） 本発明は、クラッド層、活性層として、実用基板結晶材
料であるＳｉ、　ＧａＰ及びＺｎＳと格子整合条件の良
好な欠陥型カルコパイライト族３元化合物半導体を用い
ることによりダブルヘテロ型青色発光の半導体レーザを
形成することができるものである。

欠陥型カルコバイライト化合物である、ＺｎＧａ１Ｓａ
＋　ＺｎＧａ１Ｓａ、　ＣｄＧａｘＳｅａ、ＣｄＧａｘ
Ｓａはいずれも直接遷移型バンドギャップを持つ半導体
で、ｐ型およびｎ型両方の伝導性を示す結晶が得られる
。

またこれらの化合物は、結晶構造が同一であるのでお互
いに固溶体を形成する。５元固溶体、Ｚｎ。

Ｃｄ１−ｘＧａｚ（ＳｙＳｅ＋−ｙ）ａ　、の格子定数
は、−Ｓｉ、　ＧａＰおよびＺｎＳと一致させることが
でき良質なヘテロ接合が期待できる。また組成を選ぶこ
とにより、第−及び第二のクラッド層が活性層に比較し
て大きいバンドギャップエネルギーを選ぶことができる
。従って、本発明の半導体レーザは、良質で、信転性の
高い青色発光の電流注入型半導体レーザを得るための要
件をすべて満足する。

Ｓｉは、大型で無転位密度の結晶が容易に入手できるの
で、これを基板として用いると低価格で、かつ信転性の
高い青色発光レーザを得ることができる。ＧａＰ　、さ
らにＺｎＳは、良質の大型結晶を得ることができるため
、転位など格子欠陥の少ないレーザを得ることが可能で
ある。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

第１図に本発明の第一の実施例を示す、実施例の構成は
以下の通りである。ｌと６は金属電極、２はｎ−５ｉ基
板結晶である。３はＺｎｘＣｄ＋−ｘＧａｚ（ＳｙＳｅ
ｌ−ｙ）４よりなるｎ型クラッド層、４はＺｎ、−Ｃｄ
Ｉ−ｘＧａｚ（Ｓ、、ｓｅ＋−１’　）４活性層、５は
Ｚｎｘ・ＣｄＩ−＊□Ｇａｚ（Ｓｙ。

Ｓｅ、−ア・）４よりなるρ型クラッド層である。なお
、各層の格子定数をＳｉと一致させるために、ｘ＝ｘ＝
０．３３、ｙ　−ｙ　＝０．２４　（クラッド層バンド
ギャップエネルギーＥｇ　〜３．０７ｅＶ）及びｗ’　
＝０．１１、ｙ’＝０．５５（活性層バンドギャップエ
ネルギーＥｇ〜２．６７ｅＶ）とした、この構造は、量
産性が優れている有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法に
よって面方位（１００）の基板上に各層を順次成長させ
ることにより作製した。但し、分子線エピタキシャル法
などの他の薄膜成長法によっても同様の結果が得られる
。

第２図は本発明の第二の実施例を示す、実施例の構成は
以下の通りである。７と１２は金属電極、８はｎ−Ｇａ
Ｐ基板結晶である。９はＺｎｘＣｄ＋−ｘＧａｚ（Ｓｙ
Ｓｅ＋−ｙ）４よりなるｎ型クラッド層、ｌＯはＺｎ、
−Ｃｄｘ・Ｇａｔ（Ｓｘ′Ｇａ２（Ｓｙ′Ｓｅ１−ｙ′
Ｓｅ＋−ｘ′Ｇａ２（Ｓｙ′Ｓｅ１−ｙ′）４活性層、
１１はＺｎｘ・・ＣｄＩ−ｘ−Ｇａｚ（Ｓ、−５ｅ、−
２・）４よりなるｐ型りラッド層である。なお、各層の
格子定数をＧａＰと一致させるために、ｘ　＝ｘ　＝０
．３９．　　ｙ　＝ｙ　＝０．２６　（クランド層Ｅｇ
〜３．０７ｅＶ）　、及びｘ’＝ｏ、１７、ｙ’　＝０
．５７　（活性層Ｅｇ〜２．６７ｅＶ）とした。この構
造は、量産性が優れている有機金属分解気相（ＭＯＶＰ
Ｅ）法によって面方位（１００）の基板上に各層を順次
成長させることにより作製した。

第３図は本発明の第三の実施例を示す。実施例の構成は
以下の通りである。１３と１８は金属電極、１４はｎ−
ＺｎＳ基板結晶である。１５はＺｎ、ＣｄＩ−、Ｇａｚ
（ＳｙＳｅ　ｌ　−ｙ”）　ａよりなるｎ型クラッド層
、１６はＺｎ、・ＣｄＩ−ｘ・Ｇａｚ（Ｓｘ′Ｇａ２（
Ｓｙ′Ｓｅ１−ｙ′Ｓｅ＋−ｘ′Ｇａ２（Ｓｙ′Ｓｅ１
−ｙ′）４活性層、１７はＺｎｙ−Ｃｄｌ−、−Ｇａｇ
（Ｓｙ−８８１−ｘ′Ｇａ２（Ｓｙ′Ｓｅ１−ｙ′）４
よりなるｐ型りラッド層である。なお、各層の格子定数
をＺｎＳと一致させるために、ｘ　＝ｘ　−０，２８，
ｙ＝ｙ　＝０．２２　（クラッド５Ｅｇ〜３．０７ｅＶ
）　、及びｘ’＝０．０６、ｙ’＝０．５３　（活性層
Ｅｇ〜２．６７ｅＶ）とした。この構造は、量産性が優
れている有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面
方位（１００）の基板上に各層を順次成長させることに
より作製した。

上記の夫々の実施例において、活性層の厚さは約０．１
ｆｌ、第−及び第二のクラッド層の厚さは１〜２μ讃で
ある。

上記夫々の実施例において、活性層がいずれも同じ波長
の発光を生ずるように設定しであるので、電橋間に約１
■の電圧を加えると、発光１！Ｉ（活性層）にキャリア
が注入され約４６０ｎｍの青色で発光した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、（（）基板結晶
およびヘテロエピタキシャル層間の格子整合が完全であ
ること、（ロ）活性層のバンドギャップが直接遷移型で
あり、クラッド層より小さな値を持つこと、（ハ）ｐ−
ｎ接合の形成が可能であること、等の要件を満足する。

したがって、低しきい値のダブルヘテロ構造の青色発光
半導体レーザを実現できる。この半導体レーザは小型、
長寿命かつ量産に向くため、ディスク媒体などへの高密
度書き込み光源などとして利用することができる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す図、第２図および
第３図は本発明の第二、第三の実施例を示す。 ２．８．１４・・・・・・・・基板結晶３、　５．　９
．１１．１５．１７・・クラッド層４、１０．１６・・
・・・・・・活性層１．７．１３・・・・・・・・ｎ型
電極６、１２．１８・・・・・・・・ｐ型電極特許出願
人　　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　　高　山　敏　夫（外１名）第１図 第２図 ３．９．１５　　・−−ｎ型フラッし畳４．１０．１６
一−−珀社漕 ５．１１．１７−ｐ型７ラツし曹 ６．１２．１８−４４９．欲 第３ＷＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板結晶上に、活性層を２つのクラッド層で挟んだダブ
   ルヘテロ接合構造半導体レーザにおいて、基板結晶は、
   Ｓｉ、ＧａＰ、ＺｎＳの内から選んだ結晶からなり、前
   記基板上に形成された第一のクラッド層、前記第一のク
   ラッド層上に形成された活性層及び前記活性層上に形成
   された第二のクラッド層をそれぞれＺｎ＿ｘＣｄ＿１＿
   −＿ｘＧａ＿２（Ｓ＿ｙＳｅ＿１＿−＿ｙ）＿４（０＜
   ｘ＜１、０＜ｙ＜１）、Ｚｎ＿ｘ＿′−Ｃｄ＿１＿−＿
   ｘ＿′Ｇａ＿２（Ｓ＿ｙ＿′Ｓｅ＿１＿−＿ｙ＿′）＿
   ４（０＜ｘ′＜１、０＜ｙ′＜１）、およびＺｎ＿ｘ＿
   ″Ｃｄ＿１＿−＿ｘ＿″Ｇａ＿２（Ｓ＿ｙ＿″Ｓｅ＿１
   ＿−＿ｙ＿″）＿４（０＜ｘ″＜１、０＜ｙ″＜１）に
   より構成し、かつ各層の格子定数をほぼ整合させたこと
   を特徴とする半導体レーザ。