JPH0632326B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPH0632326B2 JPH0632326B2 JP13188584A JP13188584A JPH0632326B2 JP H0632326 B2 JPH0632326 B2 JP H0632326B2 JP 13188584 A JP13188584 A JP 13188584A JP 13188584 A JP13188584 A JP 13188584A JP H0632326 B2 JPH0632326 B2 JP H0632326B2
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- JP
- Japan
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- light
- inp
- layer
- wavelength
- light emitting
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- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/041—Optical pumping
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オプティカルファイバによる光情報通信に用
いられる発光素子に関するものである。
いられる発光素子に関するものである。
（従来例の構成とその問題点） 近年、発光素子とオプティカルファイバの組み合わせに
よる光通信は高度情報技術の中心的役割を果しつつあ
る。長距離通信用オプティカルファイバに最適の光の波
長は1.3〜1.6μｍであり、これ以外のオプティカルファ
イバの光伝達特性は著しく悪くなる。従って、任意の波
長の光を用いてのファイバ通信は不可能であり、これが
直接画像通信の障害となる。
よる光通信は高度情報技術の中心的役割を果しつつあ
る。長距離通信用オプティカルファイバに最適の光の波
長は1.3〜1.6μｍであり、これ以外のオプティカルファ
イバの光伝達特性は著しく悪くなる。従って、任意の波
長の光を用いてのファイバ通信は不可能であり、これが
直接画像通信の障害となる。
（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み、任意の光を1.3〜1.6μｍの波
長の光に効率よく変換することのできる発光素子を提供
するものである。
長の光に効率よく変換することのできる発光素子を提供
するものである。
（発明の構成） この目的を達成するために本発明の発光素子は、p-InP
基板の上にp-In0.53Ga0.47Asと、さらにその上に低不純
物濃度のp-InPを形成した３層から構成される。この構
成によって、最上層のInP側から照射された短波長の光
によってInPの中に生成されたキャリヤの中、電子はIn
0.53Ga0.47Asの層内に集められ、そこで効率よくIn0.53
Ga0.47Asに固有の波長1.6μｍの光を放出することを可
能にする。
基板の上にp-In0.53Ga0.47Asと、さらにその上に低不純
物濃度のp-InPを形成した３層から構成される。この構
成によって、最上層のInP側から照射された短波長の光
によってInPの中に生成されたキャリヤの中、電子はIn
0.53Ga0.47Asの層内に集められ、そこで効率よくIn0.53
Ga0.47Asに固有の波長1.6μｍの光を放出することを可
能にする。
（実施例の説明） 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図は本発明の一実施例における発光素子の
構成を示すものである。第１図において、１はp-InP、
２はp-In0.53Ga0.47As、３はp-InP、４はAl膜、５は照
射光、６は放出光である。１，２，３の各層の厚さは１
μｍで、アクセプタ濃度はそれぞれ、1017cm-3、５×10
17cm-3、1018cm-3である。以上の構成の発光素子につい
て、以下その動作を説明する。第２図(a)はこの実施例
の半導体の部分の断面図を、第２図(b)はエネルギー図
を示す。第２図(a)において、１はp-InP、２はp-In0.53
Ga0.47As、３はp-InPを示し、第２図(b)において、５は
照射光、６は放出光、７は電導帯端エネルギー、８はフ
ェルミ準位、９は価電子帯端エネルギー、10は電子井
戸、11は正孔井戸である。Al膜は、膜面に到達した放出
光６を反射して表面に取り出すためのものである。InP
の禁制帯幅はIn0.53Ga0.47Asの禁制帯幅よりも大きく、
InPのアクセプタ準位はIn0.53Ga0.47Asアクセプタ準位
よりも高いエネルギー位置にある。そのために、p-InP
とp-In0.53Ga0.47Asとが接触すると、InPの表面付近の
正孔はIn0.53Ga0.47Asの表面の極く近傍に流入して、熱
平衡に到達する。その結果として、第２図(b)で示した
エネルギー図が得られる。即ち、ショットキ接触に類似
の障壁と空乏層がInPの表面に形成される。今、層１にI
nPの禁制帯幅以上のエネルギーの光を照射すると、InP
の中に生成された電子−正孔対の中で電子は空乏層の電
界によって電子井戸10に集められる。その電子は井戸11
内の正孔と再結合し、In0.53Ga0.47Asの禁制帯幅のエネ
ルギーの光を放出する。この光の波長が1.6μｍであ
り、かくして短波長の照射光は所望の長波長光に変換さ
れる。
明する。第１図は本発明の一実施例における発光素子の
構成を示すものである。第１図において、１はp-InP、
２はp-In0.53Ga0.47As、３はp-InP、４はAl膜、５は照
射光、６は放出光である。１，２，３の各層の厚さは１
μｍで、アクセプタ濃度はそれぞれ、1017cm-3、５×10
17cm-3、1018cm-3である。以上の構成の発光素子につい
て、以下その動作を説明する。第２図(a)はこの実施例
の半導体の部分の断面図を、第２図(b)はエネルギー図
を示す。第２図(a)において、１はp-InP、２はp-In0.53
Ga0.47As、３はp-InPを示し、第２図(b)において、５は
照射光、６は放出光、７は電導帯端エネルギー、８はフ
ェルミ準位、９は価電子帯端エネルギー、10は電子井
戸、11は正孔井戸である。Al膜は、膜面に到達した放出
光６を反射して表面に取り出すためのものである。InP
の禁制帯幅はIn0.53Ga0.47Asの禁制帯幅よりも大きく、
InPのアクセプタ準位はIn0.53Ga0.47Asアクセプタ準位
よりも高いエネルギー位置にある。そのために、p-InP
とp-In0.53Ga0.47Asとが接触すると、InPの表面付近の
正孔はIn0.53Ga0.47Asの表面の極く近傍に流入して、熱
平衡に到達する。その結果として、第２図(b)で示した
エネルギー図が得られる。即ち、ショットキ接触に類似
の障壁と空乏層がInPの表面に形成される。今、層１にI
nPの禁制帯幅以上のエネルギーの光を照射すると、InP
の中に生成された電子−正孔対の中で電子は空乏層の電
界によって電子井戸10に集められる。その電子は井戸11
内の正孔と再結合し、In0.53Ga0.47Asの禁制帯幅のエネ
ルギーの光を放出する。この光の波長が1.6μｍであ
り、かくして短波長の照射光は所望の長波長光に変換さ
れる。
本発明の発光素子においては、層１のアクセプタ濃度は
十分に低く、層の厚さは適当に薄くしてあるために欠乏
層は全体に広がる。その結果、層１内で生成された電子
−正孔対は表面で、非発光再結合することなく電界によ
って電子は層２に集められ蓄積される。各層の形成技術
はレーザダイオード製作の際のエピタキシャル成長技術
として十分高度化されている。従って、各層の界面にお
ける欠陥は少なく、電子の欠陥における損失は少ない。
十分に低く、層の厚さは適当に薄くしてあるために欠乏
層は全体に広がる。その結果、層１内で生成された電子
−正孔対は表面で、非発光再結合することなく電界によ
って電子は層２に集められ蓄積される。各層の形成技術
はレーザダイオード製作の際のエピタキシャル成長技術
として十分高度化されている。従って、各層の界面にお
ける欠陥は少なく、電子の欠陥における損失は少ない。
一方、層２での非発光オージェ再結合は、正孔濃度1018
cm-3以下では余り重要でない。かくして井戸の中に蓄積
された電子は正孔と効率よく発光再結合する。
cm-3以下では余り重要でない。かくして井戸の中に蓄積
された電子は正孔と効率よく発光再結合する。
照射された光の中にIn0.53Ga0.47Asの禁制帯幅とInPの
禁制帯幅の中間の値のエネルギーの光が含まれておれ
ば、それは層２に吸収されて電子−正孔対を生成し、1.
6μｍの光を放出する。
禁制帯幅の中間の値のエネルギーの光が含まれておれ
ば、それは層２に吸収されて電子−正孔対を生成し、1.
6μｍの光を放出する。
In0.53Ga0.47Asのみを用いても波長変換はできるが、そ
の場合に短波長の光の吸収は自由表面近傍の薄い層に集
中し、その結果、生成された電子−正孔対の非発光損失
は大きい。本発明の如くにIn0.53Ga0.47Asの外側にInP
の層を設け、その層全体に高電界を作りつけることは、
自由表面の不利を解消し、高効率の波長変換を可能にす
る。
の場合に短波長の光の吸収は自由表面近傍の薄い層に集
中し、その結果、生成された電子−正孔対の非発光損失
は大きい。本発明の如くにIn0.53Ga0.47Asの外側にInP
の層を設け、その層全体に高電界を作りつけることは、
自由表面の不利を解消し、高効率の波長変換を可能にす
る。
なお、使用する半導体はｐ型でもｎ型でもよく、また、
各層の材料はInPとIn0.53Ga0.47Asに限られることな
く、他の適当な材料の組み合わせも可能であり、広範囲
な自由度がある。
各層の材料はInPとIn0.53Ga0.47Asに限られることな
く、他の適当な材料の組み合わせも可能であり、広範囲
な自由度がある。
（発明の効果） 以上のように本発明は、1.3〜1.6μｍの波長帯幅に相当
する0.7〜1.0evの禁制帯幅の半導体を、より広い禁制帯
幅をもつ半導体の２層で挟むことによつて短波長の光を
1.3〜1.6μｍの波長の光に効率よく変換することがで
き、オプティカルファイバに基づく光通信分野での実用
性は大なるものがある。
する0.7〜1.0evの禁制帯幅の半導体を、より広い禁制帯
幅をもつ半導体の２層で挟むことによつて短波長の光を
1.3〜1.6μｍの波長の光に効率よく変換することがで
き、オプティカルファイバに基づく光通信分野での実用
性は大なるものがある。
第１図は本発明の発光素子の構成、第２図(a)はその断
面図、第２図(b)はエネルギー図を示す。 １……p-InP、２……p-In0.53Ga0.47As、３……p-InP、
４……Al膜、５……照射光、６……放出光、７……電導
帯端エネルギー、８……フェルミ準位、９……価電子帯
端エネルギー。
面図、第２図(b)はエネルギー図を示す。 １……p-InP、２……p-In0.53Ga0.47As、３……p-InP、
４……Al膜、５……照射光、６……放出光、７……電導
帯端エネルギー、８……フェルミ準位、９……価電子帯
端エネルギー。
Claims (1)
- 【請求項１】0.7〜1.0eVの禁制帯幅を有する一導電型の
半導体を、前記禁制帯幅より広い禁制帯幅を有する前記
半導体と同一導電型の半導体の２層で挾むことにより３
層構造とし、1.6μｍ以下の波長の光を照射することに
より1.3〜1.6μｍの波長の光を放出するようにした発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13188584A JPH0632326B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13188584A JPH0632326B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113681A JPS6113681A (ja) | 1986-01-21 |
| JPH0632326B2 true JPH0632326B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=15068417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13188584A Expired - Lifetime JPH0632326B2 (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632326B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5073805A (en) * | 1989-02-06 | 1991-12-17 | Optoelectronics Technology Research Corporation | Semiconductor light emitting device including a hole barrier contiguous to an active layer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529358B2 (ja) * | 1972-01-25 | 1977-03-15 |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13188584A patent/JPH0632326B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6113681A (ja) | 1986-01-21 |
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