JPH04252083A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH04252083A
JPH04252083A JP3008182A JP818291A JPH04252083A JP H04252083 A JPH04252083 A JP H04252083A JP 3008182 A JP3008182 A JP 3008182A JP 818291 A JP818291 A JP 818291A JP H04252083 A JPH04252083 A JP H04252083A
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JP
Japan
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point
semiconductor
layer
layers
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JP3008182A
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Susumu Asata
麻多 進
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信や光情報処理に用
いられる半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体発光素子は光通信や光情報処理に
欠くことのできない素子としてその高効率高性能化が要
請されている。これらの半導体発光素子は禁制帯幅の異
なる半導体を積層してつくられるものが多い。
【0003】これらの積層膜の界面は、最近の結晶成長
技術の進展に伴い組成の急峻な界面が得られるようにな
っている。これらの界面の急峻性は、発光層においては
電子・正孔キャリヤの閉じ込めを容易にし発光の高効率
化には有効である。しかし、発光層を挟む電流通電層部
分においては禁制帯幅差が大きいと界面に生じるヘテロ
ポテンシャルがキャリヤの空乏層を発生させ、そのため
素子の直列抵抗が大きくなる問題点が従来あった。
【0004】なかでも最近、4分の1波長相当膜厚の高
反射多層膜を発光層の上下に積層した構造の面型発光素
子が開発されつつある。このような面型発光素子は、微
小サイズで高効率、集積可能な利点が期待されているが
、従来の面発光素子は、多層膜部分での直列抵抗が異常
に高く、熱発生を伴って発光効率が低い問題点があった
。この問題点は、アプライド・フィジックス・レターズ
(Appl.Phys.Lett.)56巻1990年
2496−2498頁にGaAsとAl組成比xが0.
7のAlx Ga1−x Asからなる多層膜の例が記
載されている。そして、この問題点は、Al組成xが0
.35と中間組成のAlGaAs層を挿入する階段状構
造にする、あるいは、平均組成が等間隔の階段状になる
ような膜厚比のGaAsとx=0.7のAlGaAs層
とを積層するスーパーラティス構造にすることで改善さ
れると報告されている。しかし、このような改善でも素
子として使用すると発熱により素子特性が悪化するなど
なお直列抵抗が高い点が問題点であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来困難であった多層膜半導体の直列抵抗の低減を行
ない、発熱による素子特性悪化の少なく、かつ高集積可
能な半導体発光素子を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は最小禁制帯幅がΓ点に存在する第1の半導体とΓ点以
外に存在する第2の半導体とを交互に積層した多層膜で
発光層を挟んだ半導体発光素子において、前記第1と第
2の半導体の界面に禁制帯幅が均等間隔の階段状となる
半導体挿入層を有することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の半導体発光素子は図1に示すように基
板10の上に第1導電型で最小禁制帯幅がΓ点に存在す
る半導体11とΓ点以外に存在する半導体12とからな
る多層膜を積層し次いで発光層13、更にその上に第2
導電型で最小禁制帯幅がΓ点以外に存在する半導体14
、Γ点に存在する半導体15とを積層し、電極16、1
7を設けた構造を有する。この発光素子の電極に電圧を
かけ電流を流そうとすると従来の半導体発光素子では、
半導体11と12および半導体14と15の界面に禁制
帯幅の不連続性を反映してキャリヤの蓄積空乏化が生じ
キャリヤの空乏層部分において大きな直列抵抗が生じた
。これは従来の半導体発光素子では界面での禁制帯幅差
が未だ大きかったためと言える。このことは、図2のG
aAsとAlx Ga1−x As界面における組成比
xと禁制帯幅の関係図の例により説明できる。すなわち
、従来例では図2の破線の交点20に対応するAl組成
比x=0.7のAlGaAsとGaAsとの界面に、点
21に対応する組成比x=0.35のAlGaAs層を
挿入することが行なわれていた。この従来例では、Ga
As層とx=0.35のAlGaAs層との禁制帯幅の
禁制帯幅差が未だ大きかったと言える。これに対し、本
発明では禁制帯幅差が均等の階段状となる半導体挿入層
を導入することにより、禁制帯幅差を実効的に小さくし
て直列抵抗を顕著に減少できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について更に詳しく説
明する。
【0009】図1は本発明の一実施例の斜視図である。 本実施例ではGaAs基板10上にn形のGaAs層1
1とn形のAlx Ga1−x As層12とを交互に
積層しAlGaAs層からなるガイド層を介してノンド
ープのInGaAs活性層13とを積層し、更にp形A
lx Ga1−x As層14、p形のGaAs層15
とを交互に積層した。層11、12、14、15の膜厚
は活性層13で発光した光に対し高反射鏡共振器を形成
するため媒質内波長の1/4倍の共鳴条件となるよう選
んだ。
【0010】本発明では、上記11と12および14と
15の界面の禁制帯幅差を緩和させるため、禁制帯幅差
が均等の階段状となる禁制帯幅のn形AlxGa1−x
 As層18とp形Alx Ga1−x As層19と
をそれぞれの界面に挿入した。挿入時の膜厚関係は上記
1/4波長共鳴条件を考慮した。
【0011】先ずAlGaAs層12と14のAl組成
比xは従来例と同じ0.7にし、挿入層のAl組成比x
は従来値0.35ではなく均等禁制帯幅差を与える図2
の22の点すなわちx=0.25に選んだところ、多層
膜の直列抵抗は従来値の約6×10−5Ωcm2 の約
0.5倍へと減少し、素子の発熱が抑えられ素子特性が
顕著に改善された。
【0012】次に多層膜の反射率を上げて発振しきい電
流値を下げる目的のため、層12と14のAl組成比x
を1とした場合、禁制帯幅差がx=0.7の場合に比べ
拡大し直列抵抗が極めて大きいことが従来問題であった
。これに対し本発明では例として図2の点30、31、
32、33、34の点のように均等禁制帯幅のAlGa
As層を挿入層として選んだところ直列抵抗は従来値に
比べ顕著に減少した。もっと均等禁制帯幅の間隔の大き
さを小さくした多層の挿入層にすれば一層効果がある。
【0013】本発明では挿入層18、19の組成比は禁
制帯幅の大きい層12、14の組成比より小さい層を階
段上に導入する例を示したが、禁制帯幅差が実効的に均
等であれば禁制帯幅層の大きい層14または12と禁制
帯幅の小さい層15または11を膜厚比を変えながら交
互に積層するスーパーラティス構造の場合も有効である
ことが容易に類推される。
【0014】また、ここでは多層膜の組合せがGaAs
とAlGaAsの場合を示したが、同様に最小禁制帯幅
がΓ点とΓ点でない位置に存在する半導体の組合せ、例
えばGaAs、InP、InGaAsPとAlGaAs
、AlGaInP等との組合せにおいても本発明は有効
である。
【0015】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子は、直列抵抗が
低く従って発熱も少なくかつ高集積可能であり光通信・
光情報処理の光源素子に適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略斜視図である。
【図2】本発明の半導体発光素子のAl組成比xと禁制
帯幅の関係を示す図である。
【符号の説明】
10  基板 11  最小禁制帯幅がΓ点にある第1導電型層12 
 最小禁制帯幅がΓ点以外にある第1導電型層13  
発光層 14  最小禁制帯幅がΓ点以外ある第2導電型層15
  最小禁制帯幅がΓ点にある第2導電型層16  電
極 17  電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  最小禁制帯幅がΓ点に存在する第1の
    半導体とΓ点以外に存在する第2の半導体とを交互に積
    層した多層膜で発光層を挟んだ半導体発光素子において
    、前記第1と第2の半導体の界面に、禁制帯幅が均等間
    隔の階段状となる半導体挿入層を有することを特徴とす
    る半導体発光素子。
JP3008182A 1991-01-28 1991-01-28 半導体発光素子 Pending JPH04252083A (ja)

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