JPH0550873B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0550873B2 JPH0550873B2 JP12871784A JP12871784A JPH0550873B2 JP H0550873 B2 JPH0550873 B2 JP H0550873B2 JP 12871784 A JP12871784 A JP 12871784A JP 12871784 A JP12871784 A JP 12871784A JP H0550873 B2 JPH0550873 B2 JP H0550873B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- semiconductor
- layers
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光通信や情報処理等で使用される／
族化合物半導体発光素子に関する。
族化合物半導体発光素子に関する。
（従来技術とその問題点）
InPやGaAs又はそれらの多元混晶を用いた発
光素子には、半導体レーザ、発光ダイオードがあ
る。これら発光素子の基本構造はｎ型及びｐ型ク
ラツド層がクラツド層よりエネルギーギヤツプの
小さい活性層を挟み込んだダブルヘテロ構造であ
る。ところが近年、活性層とクラツド層の間の伝
導帯下端のエネルギー不連続量が、発生素子の発
光温度特性や半導体レーザの発振闘値電流密度
Ithに影響を与えることが分かつてきた。この対
策として、活性層とクラツド層の間にクラツド層
より、エネルギーギヤツプが大きい半導体層を挿
入することが提案された。他方、格子定数の異な
る２つの半導体層を交互に配した歪超格子も研究
が進められている。クラツド層に比べエネルギー
ギヤツプが大きく、格子定数の異なる歪超薄膜を
有した化合物半導体発光素子も特願昭57−104756
により製作されている。
光素子には、半導体レーザ、発光ダイオードがあ
る。これら発光素子の基本構造はｎ型及びｐ型ク
ラツド層がクラツド層よりエネルギーギヤツプの
小さい活性層を挟み込んだダブルヘテロ構造であ
る。ところが近年、活性層とクラツド層の間の伝
導帯下端のエネルギー不連続量が、発生素子の発
光温度特性や半導体レーザの発振闘値電流密度
Ithに影響を与えることが分かつてきた。この対
策として、活性層とクラツド層の間にクラツド層
より、エネルギーギヤツプが大きい半導体層を挿
入することが提案された。他方、格子定数の異な
る２つの半導体層を交互に配した歪超格子も研究
が進められている。クラツド層に比べエネルギー
ギヤツプが大きく、格子定数の異なる歪超薄膜を
有した化合物半導体発光素子も特願昭57−104756
により製作されている。
第１図は、従来の歪超薄膜を有する発光素子の
伝導帯下端のエネルギーバンド図であり、１１，
１５はそれぞれｎ型クラツド層、Ｐ型クラツド層
１２，１４はそれぞれクラツド層と格子定数の異
なる歪超薄膜、１３は活性層である。従来の歪超
薄膜１２，１４は活性層１３に隣接して配置され
ている。ｎ型クラツド層１１に注入された電子
は、歪超薄膜（半導体層）１２の低いエネルギー
バリアを越え、活性層１３に注入される。ところ
が、活性層１３に注入された電子は歪超薄膜１４
の高いバリアのため、クラツド層１５に到達でき
ない。ｐ型クラツド層１５に注入された正孔も逆
方向に同様に注入され活性層１３に注入される。
活性層１３に注入されたキヤリアは活性層１３に
とどまり有効に発光に寄与する。ところが、従来
の歪超薄膜を有する発光素子では、歪超薄膜１２
が活性層１３に隣接して配置されているため、格
子定数の違いによる歪が活性層にも及び、発光素
子の寿命を短命なものとし、他方高温動作時には
歪超薄膜１２と活性層１３の熱膨張係数の違いに
より界面の歪が助長され発光特性が劣化するとい
う問題があつた。
伝導帯下端のエネルギーバンド図であり、１１，
１５はそれぞれｎ型クラツド層、Ｐ型クラツド層
１２，１４はそれぞれクラツド層と格子定数の異
なる歪超薄膜、１３は活性層である。従来の歪超
薄膜１２，１４は活性層１３に隣接して配置され
ている。ｎ型クラツド層１１に注入された電子
は、歪超薄膜（半導体層）１２の低いエネルギー
バリアを越え、活性層１３に注入される。ところ
が、活性層１３に注入された電子は歪超薄膜１４
の高いバリアのため、クラツド層１５に到達でき
ない。ｐ型クラツド層１５に注入された正孔も逆
方向に同様に注入され活性層１３に注入される。
活性層１３に注入されたキヤリアは活性層１３に
とどまり有効に発光に寄与する。ところが、従来
の歪超薄膜を有する発光素子では、歪超薄膜１２
が活性層１３に隣接して配置されているため、格
子定数の違いによる歪が活性層にも及び、発光素
子の寿命を短命なものとし、他方高温動作時には
歪超薄膜１２と活性層１３の熱膨張係数の違いに
より界面の歪が助長され発光特性が劣化するとい
う問題があつた。
（発明の目的）
本発明の目的は、本来有するキヤリアの注入効
率、発光効率を維持し、素子の寿命及び高温動作
特性を改善した化合物半導体発光素子を提供する
ことにある。
率、発光効率を維持し、素子の寿命及び高温動作
特性を改善した化合物半導体発光素子を提供する
ことにある。
（発明の構成）
本発明の発光素子は、発光領域となる単層ある
いは、多層の活性層が、この活性層に比べエネル
ギーギヤツプの大きいクラツド層で挟み込まれた
構造でかつ、活性層とクラツド層の間の少なくと
も一方にクラツド層に比べエネルギーギヤツプが
大きく格子定数の異なる半導体層を有する／
族化合物半導体発送素子において、活性層と半導
体層の間にエネルギーギヤツプが活性層のエネル
ギーギヤツプより大きくかつ格子定数が活性層と
半導体層のうちの長い格子定数以下で短い格子定
数以上である単層或いは多層の歪緩和層を有した
構成である。
いは、多層の活性層が、この活性層に比べエネル
ギーギヤツプの大きいクラツド層で挟み込まれた
構造でかつ、活性層とクラツド層の間の少なくと
も一方にクラツド層に比べエネルギーギヤツプが
大きく格子定数の異なる半導体層を有する／
族化合物半導体発送素子において、活性層と半導
体層の間にエネルギーギヤツプが活性層のエネル
ギーギヤツプより大きくかつ格子定数が活性層と
半導体層のうちの長い格子定数以下で短い格子定
数以上である単層或いは多層の歪緩和層を有した
構成である。
（発明の作用・原理）
本発明は、上述の構成をとることにより従来の
発光素子の問題点を解決した。すなわち、歪超薄
膜と活性層の間に、これら半導体層の格子定数の
中間の格子定数をもつ歪緩和層があるためこの歪
緩和層で歪を緩和し、活性層と歪超薄膜界面に歪
が集中しないようになつている。この結果、素子
の寿命、温度特性が改善される歪緩和層を活性層
の組成に近づけることにより歪緩和層と活性層の
熱膨張係数を近づけることにより、温度上昇に伴
なう歪の増大を減少させることもできる。また、
歪緩和層を格子定数が少しずつ違う半導体層を積
層した多層構造とすると歪超薄膜と活性層との間
の歪はほとんど無くなり、その効果は大となる。
発光素子の問題点を解決した。すなわち、歪超薄
膜と活性層の間に、これら半導体層の格子定数の
中間の格子定数をもつ歪緩和層があるためこの歪
緩和層で歪を緩和し、活性層と歪超薄膜界面に歪
が集中しないようになつている。この結果、素子
の寿命、温度特性が改善される歪緩和層を活性層
の組成に近づけることにより歪緩和層と活性層の
熱膨張係数を近づけることにより、温度上昇に伴
なう歪の増大を減少させることもできる。また、
歪緩和層を格子定数が少しずつ違う半導体層を積
層した多層構造とすると歪超薄膜と活性層との間
の歪はほとんど無くなり、その効果は大となる。
（実施例）
第２図は本発明の一実施例を説明するためのエ
ネルギーバンド図である。本実施例において試み
られた条件は、ｎ型クラツド層１１、ｐ型クラツ
ド層１５にそれぞれＳドープInP層、Znドープン
InP層を、歪超薄膜１２，１４はIn0.85Ga0.15Ｐ
層、活性層１３はIn0.74G0.26As0.56P0.44層、歪緩和
層２１，２２はそれぞれＳドープInP、Znドープ
InPとした。この試料と従来の、歪緩和層のない
発光素子を共にストライプ電極型半導体レーザと
し比較したところ、この試料のレーザ特性として
発振閾値電流密度Ithは従来のものと変わらず、
最高発振温度で35℃も優れていた。他方、寿命も
歪超薄膜のない通常のダプルヘテロ構造のレーザ
と、ほぼ同程度と長寿命が確認され、本発明の効
果が充分に確認できた。
ネルギーバンド図である。本実施例において試み
られた条件は、ｎ型クラツド層１１、ｐ型クラツ
ド層１５にそれぞれＳドープInP層、Znドープン
InP層を、歪超薄膜１２，１４はIn0.85Ga0.15Ｐ
層、活性層１３はIn0.74G0.26As0.56P0.44層、歪緩和
層２１，２２はそれぞれＳドープInP、Znドープ
InPとした。この試料と従来の、歪緩和層のない
発光素子を共にストライプ電極型半導体レーザと
し比較したところ、この試料のレーザ特性として
発振閾値電流密度Ithは従来のものと変わらず、
最高発振温度で35℃も優れていた。他方、寿命も
歪超薄膜のない通常のダプルヘテロ構造のレーザ
と、ほぼ同程度と長寿命が確認され、本発明の効
果が充分に確認できた。
第３図は、本発明の第２の実施例を説明するた
めのエネルギーバンド図である。本実施例と異な
る点は、歪緩和層を多層とした点であり、歪緩和
層３１，３４はIn0.94Ga0.06As0.14P0.86層、歪緩和
層３２，３３はIn0.87Ga0.13As0.30P0.70層とした。
この試料を第１の実施例と同様ストライプ電極型
半導体レーザとしたところ最高発振温度で第１の
実施例より５℃以上改善され、この実施例におい
ても本発明の効果が充分に確認できた。前記実施
例においては、InGaAsP／InP系発光素子とし、
ｎ型およびｐ型不純物をそれぞれＳおよびZnと
したが、前記化合物半導体および不純物に限定さ
れず、InGaAsP／GaAs系、AlGaSd／GaSd系や
他の化合物半導体でも良く又、BeやMg等の他の
不純物でも良い。
めのエネルギーバンド図である。本実施例と異な
る点は、歪緩和層を多層とした点であり、歪緩和
層３１，３４はIn0.94Ga0.06As0.14P0.86層、歪緩和
層３２，３３はIn0.87Ga0.13As0.30P0.70層とした。
この試料を第１の実施例と同様ストライプ電極型
半導体レーザとしたところ最高発振温度で第１の
実施例より５℃以上改善され、この実施例におい
ても本発明の効果が充分に確認できた。前記実施
例においては、InGaAsP／InP系発光素子とし、
ｎ型およびｐ型不純物をそれぞれＳおよびZnと
したが、前記化合物半導体および不純物に限定さ
れず、InGaAsP／GaAs系、AlGaSd／GaSd系や
他の化合物半導体でも良く又、BeやMg等の他の
不純物でも良い。
前記実施例において、歪超薄膜を活性層の両側
に配したが片側でも良い。
に配したが片側でも良い。
前記実施例においては、歪緩和層の組成及び層
数を活性層に対して対称としたが、対称と限定す
ることはなく、非対称でも良い。
数を活性層に対して対称としたが、対称と限定す
ることはなく、非対称でも良い。
本実施例においては発光領域となる活性層を１
層で構成したが、エネルギーギヤツプの小さい半
導体との半導体層よりエネルギーギヤツプが大き
い半導体層を交互に多層配した超格子構造として
も本発明の効果は十分に発揮できる。
層で構成したが、エネルギーギヤツプの小さい半
導体との半導体層よりエネルギーギヤツプが大き
い半導体層を交互に多層配した超格子構造として
も本発明の効果は十分に発揮できる。
（発明の効果）
以上詳細に述べた通り、本発明によれば従来の
歪超薄膜を有する発光素子の特徴であるキヤリア
の注入効率や発光効率を維持でき、さらに発光温
度特性の改善、長寿命、長期信頼性が実現でき
る。
歪超薄膜を有する発光素子の特徴であるキヤリア
の注入効率や発光効率を維持でき、さらに発光温
度特性の改善、長寿命、長期信頼性が実現でき
る。
第１図は、歪超薄膜を有する化合物半導体発光
素子のエネルギーバンド図、第２図および第３図
は、本発明のそれぞれ第１および第２の実施例を
説明するための図である。 １１および１５……ｎ型およびｐ型クラツド
層、１２および１４……歪超薄膜、１３……活性
層、２１，２２，３１，３２，３３および３４…
…歪緩和層。
素子のエネルギーバンド図、第２図および第３図
は、本発明のそれぞれ第１および第２の実施例を
説明するための図である。 １１および１５……ｎ型およびｐ型クラツド
層、１２および１４……歪超薄膜、１３……活性
層、２１，２２，３１，３２，３３および３４…
…歪緩和層。
Claims (1)
- １ 発光領域となる単層あるいは多層の活性層
が、活性層に比べエネルギーギヤツプの大きいク
ラツド層で挾み込まれた構造で、かつ活性層とク
ラツド層の間の少なくとも一方にクラツド層に比
べエネルギーギヤツプが大きく格子定数の異なる
半導体層を有する／族化合物半導体発光素子
において活性層と半導体層の間にエネルギーギヤ
ツプが活性層のエネルギーギヤツプより大きくか
つ格子定数が活性層と半導体層の格子定数のうち
の長い方の格子定数以下で短い方の格子定数以上
である単層或いは多層の歪緩和層を有することを
特徴とする／族化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128717A JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128717A JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617674A JPS617674A (ja) | 1986-01-14 |
| JPH0550873B2 true JPH0550873B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=14991683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128717A Granted JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617674A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0821761B2 (ja) * | 1987-11-25 | 1996-03-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体発光装置 |
| SE468410B (sv) * | 1991-05-08 | 1993-01-11 | Asea Brown Boveri | Ytlysande lysdiod |
| JP3135960B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2001-02-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| KR100990646B1 (ko) | 2008-12-19 | 2010-10-29 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 소자 |
-
1984
- 1984-06-22 JP JP59128717A patent/JPS617674A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS617674A (ja) | 1986-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |