JPH06125134A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH06125134A JPH06125134A JP27274792A JP27274792A JPH06125134A JP H06125134 A JPH06125134 A JP H06125134A JP 27274792 A JP27274792 A JP 27274792A JP 27274792 A JP27274792 A JP 27274792A JP H06125134 A JPH06125134 A JP H06125134A
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- Japan
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- gallium
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- semiconductor
- light emitting
- semiconductor laser
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/347—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe- laser
Landscapes
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 少なくとも活性層が超格子構造からなり、II
族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおいて、不純
物導入による混晶化を可能とすることにある。 【構成】 共振器を形成する両端面の近傍の半導体結
晶、帯状の電流注入領域の長手方向に沿った領域或いは
電流注入領域の周辺の半導体結晶にガリウムを注入し、
混晶化したものである。
族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおいて、不純
物導入による混晶化を可能とすることにある。 【構成】 共振器を形成する両端面の近傍の半導体結
晶、帯状の電流注入領域の長手方向に沿った領域或いは
電流注入領域の周辺の半導体結晶にガリウムを注入し、
混晶化したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光素子、特に半導体レーザおい
て、共振器を形成する半導体ミラー近傍での光の吸収に
よる結晶の融解或いは酸化による素子劣化が、大きな問
題となっている。この為、III-V族ＧaＡs／ＧaＡlＡsレ
ーザでは、端面の光吸収を抑制するため、表面凖位を低
下させることのできるアルミナ膜を形成することが行わ
れている。
て、共振器を形成する半導体ミラー近傍での光の吸収に
よる結晶の融解或いは酸化による素子劣化が、大きな問
題となっている。この為、III-V族ＧaＡs／ＧaＡlＡsレ
ーザでは、端面の光吸収を抑制するため、表面凖位を低
下させることのできるアルミナ膜を形成することが行わ
れている。
【０００３】また、活性層がＧaＡs／ＧaＡlＡsの超格
子からなるレーザでは、レーザ端面近傍に亜鉛を導入す
ることにより超格子構造を混晶化し、伝搬する光に対し
て透明となる構造としている。これにより、端面劣化が
起きる光出力ＣＯＤ（CATASTROPHIC OPTICAL DAMAGE)レ
ベルが向上し、素子寿命が飛躍的に延びる。
子からなるレーザでは、レーザ端面近傍に亜鉛を導入す
ることにより超格子構造を混晶化し、伝搬する光に対し
て透明となる構造としている。これにより、端面劣化が
起きる光出力ＣＯＤ（CATASTROPHIC OPTICAL DAMAGE)レ
ベルが向上し、素子寿命が飛躍的に延びる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】活性層がＧaＡs／Ｇa
ＡlＡsの超格子からなるレーザでは、共振器の横方向の
構造として、電流狭窄ができ、光閉じ込めも可能なよう
に、ストライプ状共振器の側面に亜鉛を導入し、超格子
構造の混晶化を図っている。しかしながら、II−VI族半
導体超格子においては、III-V族のＧaＡs／ＧaＡlＡs超
格子のような不純物導入による混晶化ができなかった
為、II−VI族元素からなる半導体発光素子において、発
光した光の吸収による端面の劣化を抑制することはでき
なかった。
ＡlＡsの超格子からなるレーザでは、共振器の横方向の
構造として、電流狭窄ができ、光閉じ込めも可能なよう
に、ストライプ状共振器の側面に亜鉛を導入し、超格子
構造の混晶化を図っている。しかしながら、II−VI族半
導体超格子においては、III-V族のＧaＡs／ＧaＡlＡs超
格子のような不純物導入による混晶化ができなかった
為、II−VI族元素からなる半導体発光素子において、発
光した光の吸収による端面の劣化を抑制することはでき
なかった。
【０００５】従って、II−VI族半導体レーザでは、Ｇa
Ａs系半導体レーザ（III-V族）におけるような高効率発
光及び低閾値発光のための電流狭窄及び光閉じ込め構造
は提案されていなかった。本発明は、II−VI族半導体超
格子を混晶化できる不純物を発見したことにより、II−
VI族元素からなる半導体レーザにおいて、超寿命・高効
率或いは低閾値の半導体レーザ或いは長寿命・高効率の
発光ダイオードを提供することを目的とする。
Ａs系半導体レーザ（III-V族）におけるような高効率発
光及び低閾値発光のための電流狭窄及び光閉じ込め構造
は提案されていなかった。本発明は、II−VI族半導体超
格子を混晶化できる不純物を発見したことにより、II−
VI族元素からなる半導体レーザにおいて、超寿命・高効
率或いは低閾値の半導体レーザ或いは長寿命・高効率の
発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は少なくとも活性層が超格子構造からなり、
II族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおいて、共
振器を形成する両端面の近傍の半導体結晶がガリウムを
含み、混晶化していることを特徴とする。また、上記目
的を達成する本発明の構成は少なくとも活性層が超格子
構造からなり、II族元素とVI族元素からなる半導体レー
ザにおいて、帯状の電流注入領域の長手方向に沿った領
域がガリウムを含み、混晶化していることを特徴とす
る。更に、上記目的を達成する本発明の構成は少なくと
も活性層が超格子構造からなり、II族元素とVI族元素か
らなる半導体レーザにおいて、電流注入領域の周辺の半
導体結晶がガリウムを含み、混晶化していることを特徴
とする。
発明の構成は少なくとも活性層が超格子構造からなり、
II族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおいて、共
振器を形成する両端面の近傍の半導体結晶がガリウムを
含み、混晶化していることを特徴とする。また、上記目
的を達成する本発明の構成は少なくとも活性層が超格子
構造からなり、II族元素とVI族元素からなる半導体レー
ザにおいて、帯状の電流注入領域の長手方向に沿った領
域がガリウムを含み、混晶化していることを特徴とす
る。更に、上記目的を達成する本発明の構成は少なくと
も活性層が超格子構造からなり、II族元素とVI族元素か
らなる半導体レーザにおいて、電流注入領域の周辺の半
導体結晶がガリウムを含み、混晶化していることを特徴
とする。
【０００７】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。 ［実施例１］図１に本発明の第１の実施例を示す。同図
に示す実施例は、半導体レーザのＣＯＤを高める構造に
関する。図１は、レーザ共振器の光の伝搬方向、言い換
えると、共振器の軸方向に沿って切断した断面図であ
る。同図において、１はｎ型ＧaＡs基板、２はＧaＡs基
板に格子整合するｎ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層、
３はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、４は井戸数６のＺ
n0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性層、５はｐ型ＺnＳeキャリ
ア閉じ込め層、６はｐ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め
層、７は金電極、８はクロムを介した金電極である。９
はガリウムを導入した領域であり、超格子構造は混晶化
している。この半導体レーザは、次のように結晶成長、
ガリウム導入、電極形成の工程により、製造される。
参照して詳細に説明する。 ［実施例１］図１に本発明の第１の実施例を示す。同図
に示す実施例は、半導体レーザのＣＯＤを高める構造に
関する。図１は、レーザ共振器の光の伝搬方向、言い換
えると、共振器の軸方向に沿って切断した断面図であ
る。同図において、１はｎ型ＧaＡs基板、２はＧaＡs基
板に格子整合するｎ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層、
３はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、４は井戸数６のＺ
n0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性層、５はｐ型ＺnＳeキャリ
ア閉じ込め層、６はｐ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め
層、７は金電極、８はクロムを介した金電極である。９
はガリウムを導入した領域であり、超格子構造は混晶化
している。この半導体レーザは、次のように結晶成長、
ガリウム導入、電極形成の工程により、製造される。
【０００８】〈結晶成長〉ｎ型ＧaＡs基板１上に分子線
エピタキシャル成長法（以下、ＭＢＥと言う）を用い
て、厚さ2.5μｍの塩素ドープｎ−Ｓ0.07Ｓe0.93（キャ
リア濃度１×1018／ｃｍ3）２、厚さ0.5μｍの塩素ドー
プｎ+−ＺnＳe（キャリア濃度１×1018／ｃｍ3）３、厚
さ10ｎｍノンドープＺn0.8Ｃd0.2Ｓe井戸層と厚さ10ｎ
ｍのノンドープＺnＳeバリア層からなる超格子構造４
（井戸層数６）、厚さ0.5μｍの窒素ドープｐ−ＺnＳe
（キャリア濃度２×1017／ｃｍ3）５を300℃で成長させ
る。その後、厚さ1.5μｍの窒素ドープｐ−ＺnＳ0.07Ｓ
e0.93（キャリア濃度８×1018／ｃｍ3）６を温度160℃
で成長させる。
エピタキシャル成長法（以下、ＭＢＥと言う）を用い
て、厚さ2.5μｍの塩素ドープｎ−Ｓ0.07Ｓe0.93（キャ
リア濃度１×1018／ｃｍ3）２、厚さ0.5μｍの塩素ドー
プｎ+−ＺnＳe（キャリア濃度１×1018／ｃｍ3）３、厚
さ10ｎｍノンドープＺn0.8Ｃd0.2Ｓe井戸層と厚さ10ｎ
ｍのノンドープＺnＳeバリア層からなる超格子構造４
（井戸層数６）、厚さ0.5μｍの窒素ドープｐ−ＺnＳe
（キャリア濃度２×1017／ｃｍ3）５を300℃で成長させ
る。その後、厚さ1.5μｍの窒素ドープｐ−ＺnＳ0.07Ｓ
e0.93（キャリア濃度８×1018／ｃｍ3）６を温度160℃
で成長させる。
【０００９】〈ガリウム導入〉先ず、結晶成長して面全
面にイオン注入マスクとして厚さ0.6μｍのシリコン酸
化膜をｒｆマグネトロンスパッタ法で形成する。次にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン酸化膜の一部
をストライプ状に弗酸でエッチングして窓を形成する。
このストライプ方向は、将来形成する共振器の軸方向に
垂直である。引続き、ガリウムを260ｋＶで３×1017／
ｃｍ3注入する。水素雰囲気中、300℃、１分間フラッシ
ュアニールする。
面にイオン注入マスクとして厚さ0.6μｍのシリコン酸
化膜をｒｆマグネトロンスパッタ法で形成する。次にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン酸化膜の一部
をストライプ状に弗酸でエッチングして窓を形成する。
このストライプ方向は、将来形成する共振器の軸方向に
垂直である。引続き、ガリウムを260ｋＶで３×1017／
ｃｍ3注入する。水素雰囲気中、300℃、１分間フラッシ
ュアニールする。
【００１０】アニール後の様子を図２に示す。図２は、
将来形成される共振器の軸方向に沿った断面図である。
図２において、１０はイオン注入マスクであるシリコン
酸化膜、１１はガリウムがイオン注入された領域であ
る。尚、図２の層構造は、簡略化して示した。その後、
弗酸でシリコン酸化膜１０を除去する。本実施例では、
イオン注入を用いたが、これに限るものではなく、拡散
を用いてもも良い。その方法としては、電子ビーム蒸着
法でガリウムを厚さ10ｎｍ蒸着し、その後、石英管に窒
素雰囲気で封入し、250℃以下の温度でガリウムを超格
子層を突き破るまで拡散させる。
将来形成される共振器の軸方向に沿った断面図である。
図２において、１０はイオン注入マスクであるシリコン
酸化膜、１１はガリウムがイオン注入された領域であ
る。尚、図２の層構造は、簡略化して示した。その後、
弗酸でシリコン酸化膜１０を除去する。本実施例では、
イオン注入を用いたが、これに限るものではなく、拡散
を用いてもも良い。その方法としては、電子ビーム蒸着
法でガリウムを厚さ10ｎｍ蒸着し、その後、石英管に窒
素雰囲気で封入し、250℃以下の温度でガリウムを超格
子層を突き破るまで拡散させる。
【００１１】〈電極形成〉イオンビームエッチング技術
により、アルゴンビームを用いて、結晶を10ｎｍ程度エ
ッチングする。同じ真空中でイオンビームスパッタ法に
よりエッチングされた面上に厚さ0.2μｍの金をスパッ
タ蒸着する。装置は、Ｖｅｅｃｏ社製のものを用いた。
フォトリソグラフィ技術を用いて、この金層をパターン
化して金電極７とした。一方、基板１の裏面には、厚さ
40ｎｍのクロム、厚さ0.5μｍの金を連続して蒸着して
クロム／金電極８とした。
により、アルゴンビームを用いて、結晶を10ｎｍ程度エ
ッチングする。同じ真空中でイオンビームスパッタ法に
よりエッチングされた面上に厚さ0.2μｍの金をスパッ
タ蒸着する。装置は、Ｖｅｅｃｏ社製のものを用いた。
フォトリソグラフィ技術を用いて、この金層をパターン
化して金電極７とした。一方、基板１の裏面には、厚さ
40ｎｍのクロム、厚さ0.5μｍの金を連続して蒸着して
クロム／金電極８とした。
【００１２】その後、水素雰囲気中で、300℃、30秒の
条件でフラッシュアニールし、電極金属と半導体との合
金化を図った。更に、ガリウムがイオン注入された領域
１１の中心から劈開して、レーザーチップをウェハから
切り出した。本実施例では、金電極７をフォトリソグラ
フィ技術で金属をパタニングすることにより形成した
が、図３に示すように電気的接触を取らない領域にシリ
コン酸化膜１２を形成し、その後全面に金電極１３を形
成しても良い。このとき、レーザ構造を公知のウィンド
ストライプ形とするため、電流注入領域制限用シリコン
酸化膜を同時に形成する。ウィンド幅は、10μｍであ
る。尚、シリコン酸化膜１２の形成方法は、前述したイ
オン注入マスクの形成法と同様である。また、図３の層
構造は、簡略化して示している。
条件でフラッシュアニールし、電極金属と半導体との合
金化を図った。更に、ガリウムがイオン注入された領域
１１の中心から劈開して、レーザーチップをウェハから
切り出した。本実施例では、金電極７をフォトリソグラ
フィ技術で金属をパタニングすることにより形成した
が、図３に示すように電気的接触を取らない領域にシリ
コン酸化膜１２を形成し、その後全面に金電極１３を形
成しても良い。このとき、レーザ構造を公知のウィンド
ストライプ形とするため、電流注入領域制限用シリコン
酸化膜を同時に形成する。ウィンド幅は、10μｍであ
る。尚、シリコン酸化膜１２の形成方法は、前述したイ
オン注入マスクの形成法と同様である。また、図３の層
構造は、簡略化して示している。
【００１３】〈超格子構造の混晶化〉ガリウム導入によ
る超格子構造の混晶化の様子を図４に示す。試料は、Ｇ
aＡs基板上に厚さ１μｍのＺnＳe、厚さ10ｎｍのＺn0.8
Ｃd0.2Ｓe井戸層と厚さ10ｎｍのＺnＳeバリア層からな
る超格子構造４（井戸層数６）、厚さ１μｍのＺnＳeを
成長させた構造である。図４は、温度77Ｋで測定したガ
リウム導入前後のフォトルミネッセンススペクトルを比
較して示す。図中、（ａ）はイオン注入前であり、
（ｂ）はイオン注入後である。但し、（ｂ）の縦軸のス
ケールは、（ａ）に対して百倍拡大している。図４に示
すように、イオン注入後、量子井戸からの発光ピークが
消失し、ＺnＳeからの弱い発光が見られる。尚、（ｂ）
において、550ｎｍ以上の長い波長域での発光は、ディ
ープレベルによる発光である。この結果から、ガリウム
の導入により、超格子構造の混晶化が起きていることが
判る。
る超格子構造の混晶化の様子を図４に示す。試料は、Ｇ
aＡs基板上に厚さ１μｍのＺnＳe、厚さ10ｎｍのＺn0.8
Ｃd0.2Ｓe井戸層と厚さ10ｎｍのＺnＳeバリア層からな
る超格子構造４（井戸層数６）、厚さ１μｍのＺnＳeを
成長させた構造である。図４は、温度77Ｋで測定したガ
リウム導入前後のフォトルミネッセンススペクトルを比
較して示す。図中、（ａ）はイオン注入前であり、
（ｂ）はイオン注入後である。但し、（ｂ）の縦軸のス
ケールは、（ａ）に対して百倍拡大している。図４に示
すように、イオン注入後、量子井戸からの発光ピークが
消失し、ＺnＳeからの弱い発光が見られる。尚、（ｂ）
において、550ｎｍ以上の長い波長域での発光は、ディ
ープレベルによる発光である。この結果から、ガリウム
の導入により、超格子構造の混晶化が起きていることが
判る。
【００１４】〈素子特性〉図３の構造の素子をジャンク
ションダウンでダイアモンドヒートシンク上に金錫共晶
合金を用いてマウントしたときの、光出力−注入電流特
性を図５に示す。共振器長は1.2ｍｍである。室温でパ
ルス発振した。パルス幅１μｓ、繰り返し500Hzで、閾
値電流密度は、980Ａ／ｃｍ2である。発振波長は、506
ｎｍである。比較例として、ガリウムを導入していない
素子も同一ウェハを用い、同じ素子作製プロセスを通し
て作製した。発振特性は、ガリウムの導入の有無に依存
しなかった。
ションダウンでダイアモンドヒートシンク上に金錫共晶
合金を用いてマウントしたときの、光出力−注入電流特
性を図５に示す。共振器長は1.2ｍｍである。室温でパ
ルス発振した。パルス幅１μｓ、繰り返し500Hzで、閾
値電流密度は、980Ａ／ｃｍ2である。発振波長は、506
ｎｍである。比較例として、ガリウムを導入していない
素子も同一ウェハを用い、同じ素子作製プロセスを通し
て作製した。発振特性は、ガリウムの導入の有無に依存
しなかった。
【００１５】しかし、ガリウムを導入した素子は、ガリ
ウムを導入しない素子に比較し、ＣＯＤレベルが3.6倍
となり、閾値電流密度の２倍の電流注入レベルで通電試
験をしたところ、発振が停止するまでの時間は１３倍に
延びた。本実施例では、絶縁膜としてシリコン酸化膜を
用いたが、これに限るものではなく、シリコン窒化膜等
の他の絶縁膜も使用することができる。また、本実施例
では、共振器端面を劈開面としたが、図６に示すように
結晶表面の表面凖位を少なくするためにアルミナ等の誘
電体膜１４を形成すると、端面劣化防止効果は一層向上
する。尚、図６の層構造は簡略化して示してある。
ウムを導入しない素子に比較し、ＣＯＤレベルが3.6倍
となり、閾値電流密度の２倍の電流注入レベルで通電試
験をしたところ、発振が停止するまでの時間は１３倍に
延びた。本実施例では、絶縁膜としてシリコン酸化膜を
用いたが、これに限るものではなく、シリコン窒化膜等
の他の絶縁膜も使用することができる。また、本実施例
では、共振器端面を劈開面としたが、図６に示すように
結晶表面の表面凖位を少なくするためにアルミナ等の誘
電体膜１４を形成すると、端面劣化防止効果は一層向上
する。尚、図６の層構造は簡略化して示してある。
【００１６】［実施例２］図７に本発明の第２の実施例
を示す。同図に示す実施例は、半導体レーザの横方向
（共振器軸方向に垂直な方向）のキャリア閉じ込め及び
光閉じ込め構造に関する。図７は、レーザ共振器の光の
伝搬方向、言い換えると、共振器の軸方向に垂直に切断
した断面図である。同図において、１５はｎ型ＧaＡs基
板、１６はＧaＡs基板に格子整合するｎ型ＺnＳ0.07Ｓe
0.93光閉じ込め層、１７はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め
層、１８は井戸数６のＺn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性
層、１９はｐ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、２０はｐ型
ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層、２１は電流狭窄用絶縁
膜、２２は金電極、２３はクロムを介した金電極であ
る。２４はガリウムを導入した領域であり、超格子構造
は混晶化している。この半導体レーザの作製手順及びガ
リウム導入法は、実施例１と同様である。
を示す。同図に示す実施例は、半導体レーザの横方向
（共振器軸方向に垂直な方向）のキャリア閉じ込め及び
光閉じ込め構造に関する。図７は、レーザ共振器の光の
伝搬方向、言い換えると、共振器の軸方向に垂直に切断
した断面図である。同図において、１５はｎ型ＧaＡs基
板、１６はＧaＡs基板に格子整合するｎ型ＺnＳ0.07Ｓe
0.93光閉じ込め層、１７はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め
層、１８は井戸数６のＺn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性
層、１９はｐ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、２０はｐ型
ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層、２１は電流狭窄用絶縁
膜、２２は金電極、２３はクロムを介した金電極であ
る。２４はガリウムを導入した領域であり、超格子構造
は混晶化している。この半導体レーザの作製手順及びガ
リウム導入法は、実施例１と同様である。
【００１７】ガリウム導入領域は、ガリウムが導入され
ていない領域に比較し、バンドギャップが広くなり、結
晶層の垂直な方向で見たときの層全体の等価的屈折率は
低くなる。そのため、光はストライプ（ガリウムが導入
されていない領域）内に閉じ込められ、また、注入した
キャリアもストライプ内に閉じ込められるため、発振閾
値が下がる。実施例１と同じ結晶構造とし、ストライプ
幅を２μｍ、共振器長2.2ｍｍの素子を、実施例１と同
様にヒートシンク上にマウントしたとき、実施例１と同
一条件での閾値電流密度は180Ａ／ｃｍ2であった。実施
例１の結果と比較して、閾値電流密度は、20％以下に低
下した。更に、実施例１と実施例２とを組み合わせるこ
とにより、更に優れた半導体レーザを作製することがで
きる。
ていない領域に比較し、バンドギャップが広くなり、結
晶層の垂直な方向で見たときの層全体の等価的屈折率は
低くなる。そのため、光はストライプ（ガリウムが導入
されていない領域）内に閉じ込められ、また、注入した
キャリアもストライプ内に閉じ込められるため、発振閾
値が下がる。実施例１と同じ結晶構造とし、ストライプ
幅を２μｍ、共振器長2.2ｍｍの素子を、実施例１と同
様にヒートシンク上にマウントしたとき、実施例１と同
一条件での閾値電流密度は180Ａ／ｃｍ2であった。実施
例１の結果と比較して、閾値電流密度は、20％以下に低
下した。更に、実施例１と実施例２とを組み合わせるこ
とにより、更に優れた半導体レーザを作製することがで
きる。
【００１８】［実施例３］図８に本発明の第３の実施例
を示す。同図に示す実施例は、発光ダイオードの横方向
（共振器軸方向に垂直な方向）のキャリア閉じ込め構造
に関するものである。図８は、発光ダイオードの光出射
方向に平行に切断した断面図である。同図において、２
５はｎ形ＺnＳe基板、２６はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込
め層、２７は井戸数６のＺn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性
層、２８はｐ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、２９はガリ
ウムを導入した領域で超格子構造は混晶化している。３
０は電流狭窄用絶縁膜、３１はＡuＩn合金を介した金電
極、３２は金電極、３３は光出射窓である。
を示す。同図に示す実施例は、発光ダイオードの横方向
（共振器軸方向に垂直な方向）のキャリア閉じ込め構造
に関するものである。図８は、発光ダイオードの光出射
方向に平行に切断した断面図である。同図において、２
５はｎ形ＺnＳe基板、２６はｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込
め層、２７は井戸数６のＺn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe活性
層、２８はｐ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層、２９はガリ
ウムを導入した領域で超格子構造は混晶化している。３
０は電流狭窄用絶縁膜、３１はＡuＩn合金を介した金電
極、３２は金電極、３３は光出射窓である。
【００１９】素子の作製手順及びガリウム導入手段も実
施例１と同様である。ガリウム導入した素子と、ガリウ
ムを導入しない素子とを、同一結晶を用い、ガリウム導
入工程の他、同一作製工程で作製し、両者を比較したと
ころ、ガリウム導入により、外部量子効率が、0.04％か
ら0.3％に向上したことが判った。これは、ガリウムの
導入により、領域２９がワイドギャップ化し、横方向の
キャリア閉じ込め効果が生じたためであると考えられ
る。
施例１と同様である。ガリウム導入した素子と、ガリウ
ムを導入しない素子とを、同一結晶を用い、ガリウム導
入工程の他、同一作製工程で作製し、両者を比較したと
ころ、ガリウム導入により、外部量子効率が、0.04％か
ら0.3％に向上したことが判った。これは、ガリウムの
導入により、領域２９がワイドギャップ化し、横方向の
キャリア閉じ込め効果が生じたためであると考えられ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、ガリウムの導入により結晶のワ
イドギャップが図れるため、高ＣＯＤレベル、長寿命、
高外部量子効率、低閾値の半導体レーザ或いは高外部量
子効率の発光ダイオードを作製することができる。
たように、本発明では、ガリウムの導入により結晶のワ
イドギャップが図れるため、高ＣＯＤレベル、長寿命、
高外部量子効率、低閾値の半導体レーザ或いは高外部量
子効率の発光ダイオードを作製することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザを、
光の伝搬方向に平行に切断した断面図である。
光の伝搬方向に平行に切断した断面図である。
【図２】ガリウム導入後の光の伝搬方向に平行な断面図
である。
である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザの変
形例を示す断面図である。
形例を示す断面図である。
【図４】同図（ａ）（ｂ）は、Ｚn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳ
e超格子活性層のガリウム導入前と導入後のフォトルミ
ネッセンススペクトルを示すグラフである。
e超格子活性層のガリウム導入前と導入後のフォトルミ
ネッセンススペクトルを示すグラフである。
【図５】第１の実施例に係る半導体レーザの光出力と電
流密度との関係を示すグラフである。
流密度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザの変
形例を示す断面図である。
形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザを、
光の伝搬方向に垂直に切断した断面図である。
光の伝搬方向に垂直に切断した断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る発光ダイオード
を、光の伝搬方向に平行に切断した断面図である。
を、光の伝搬方向に平行に切断した断面図である。
１，１５ ｎ型ＧaＡs基板 ２，１６ ｎ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層 ３，１７ ｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層 ４，１８ Ｚn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe超格子活性層 ５，１９ ｐ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層 ６，２０ ｐ型ＺnＳ0.07Ｓe0.93光閉じ込め層 ７，２２，３１ 金電極 ８，２３ クロム／金電極 ９，１１，２４，２９ ガリウム導入領域 １０ イオン注入マスク １２ 電流制限用絶縁膜 １３ 電極 １４ 誘電体膜 ２１，３０ 絶縁膜 ２５ ｎ形ＺnＳe基板 ２６ ｎ型ＺnＳeキャリア閉じ込め層 ２７ Ｚn0.8Ｃd0.2Ｓe／ＺnＳe超格子活性層 ３２ 金インジウム合金／金電極 ３３ 光出射窓
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも活性層が超格子構造からな
り、II族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおい
て、共振器を形成する両端面の近傍の半導体結晶がガリ
ウムを含み、混晶化していることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項２】 少なくとも活性層が超格子構造からな
り、II族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおい
て、帯状の電流注入領域の長手方向に沿った領域がガリ
ウムを含み、混晶化していることを特徴とする半導体発
光素子。 - 【請求項３】 少なくとも活性層が超格子構造からな
り、II族元素とVI族元素からなる半導体レーザにおい
て、電流注入領域の周辺の半導体結晶にガリウムを含
み、混晶化していることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27274792A JPH06125134A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27274792A JPH06125134A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06125134A true JPH06125134A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17518200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27274792A Pending JPH06125134A (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06125134A (ja) |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP27274792A patent/JPH06125134A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000725 |