JPH0685401A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0685401A JPH0685401A JP4349571A JP34957192A JPH0685401A JP H0685401 A JPH0685401 A JP H0685401A JP 4349571 A JP4349571 A JP 4349571A JP 34957192 A JP34957192 A JP 34957192A JP H0685401 A JPH0685401 A JP H0685401A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- compound semiconductor
- laser diode
- strain
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 16
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 18
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S5/30—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
- H01S5/327—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe-laser
-
- 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
- H01S5/30—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
- H01S5/3201—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation
-
- 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
- H01S5/3403—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 having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ２軸性圧縮歪みが活性層に発生されるように
して光学的な利得を改善した半導体レーザ装置に関する
ものである。 【構成】 （Ｃｄ，Ｓ）Ｚｎ（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にて
なる活性層２４と、活性層の上下部に積層され、Ｚｎ
（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にてなるクラッド層２２，２６
と、活性層とクラッド層との間に設け、活性層より高い
バンドギャップと小さい格子間隔を有する（Ｃｄ，Ｓ）
Ｚｎ（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にてなる歪み層２３，２５を
持つダブルヘテロ構造を包含してなる。 【効果】 活性層の上下部に、活性層より格子常数が小
さくてバンドギャップが大きいII−VI族半導体にてなる
歪み層を形成して、活性層に２軸性圧縮歪みを誘起する
ことによって光学的な利得を改善することができる。ま
た、これによって、常温での実用化ができる半導体レー
ザ装置が得られる。
して光学的な利得を改善した半導体レーザ装置に関する
ものである。 【構成】 （Ｃｄ，Ｓ）Ｚｎ（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にて
なる活性層２４と、活性層の上下部に積層され、Ｚｎ
（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にてなるクラッド層２２，２６
と、活性層とクラッド層との間に設け、活性層より高い
バンドギャップと小さい格子間隔を有する（Ｃｄ，Ｓ）
Ｚｎ（Ｓｅ，Ｔｅ）化合物にてなる歪み層２３，２５を
持つダブルヘテロ構造を包含してなる。 【効果】 活性層の上下部に、活性層より格子常数が小
さくてバンドギャップが大きいII−VI族半導体にてなる
歪み層を形成して、活性層に２軸性圧縮歪みを誘起する
ことによって光学的な利得を改善することができる。ま
た、これによって、常温での実用化ができる半導体レー
ザ装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族物質で活性層
(active layer) を形成して２軸性圧縮歪み(biaxal co
mpressive strain) が活性層に発生するようにした半導
体レーザ装置に関するものである。
(active layer) を形成して２軸性圧縮歪み(biaxal co
mpressive strain) が活性層に発生するようにした半導
体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＭＯディスク（光磁気ディスク）
およびプリンターなどのような光学検出手段の需要が急
増し続けており、これに対処するため半導体レーザ装置
の開発に多くの努力がかたむけられている。こういう半
導体レーザ装置の中の一つとして、図１に示したよう
に、II−VI族化合物半導体がある。これは図示した通
り、ｎ+ −ＧａＡｓ基板（１０）の上にｎ−ＺｎＳｅ層
（１１）、ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層（１２）、ＣｄＺ
ｎＳｅ活性層（１３）、Ｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層（１
４）、Ｐ−ＺｎＳｅ層（１５）およびＰ+ −ＧａＡｓ層
（１６）を順々に形成する構造にてなっている。
およびプリンターなどのような光学検出手段の需要が急
増し続けており、これに対処するため半導体レーザ装置
の開発に多くの努力がかたむけられている。こういう半
導体レーザ装置の中の一つとして、図１に示したよう
に、II−VI族化合物半導体がある。これは図示した通
り、ｎ+ −ＧａＡｓ基板（１０）の上にｎ−ＺｎＳｅ層
（１１）、ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層（１２）、ＣｄＺ
ｎＳｅ活性層（１３）、Ｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層（１
４）、Ｐ−ＺｎＳｅ層（１５）およびＰ+ −ＧａＡｓ層
（１６）を順々に形成する構造にてなっている。
【０００３】ＣｄＺｎＳｅ活性層（１３）は、ＺｎＳＳ
ｅクラッド層（１２や１４）との格子整合されたダブル
ヘテロ構造 (Double Heterostructure；ＤＨ）にてな
り、活性層（１３）とクラッド層（１２や１４）はＺｎ
Ｓｅを結晶成長させることによって形成できる。このよ
うな構造のII−VI族化合物半導体はｐｎ接合ダイオード
の如く、活性層（１３）とクラッド層（１２や１４）と
が格子整合した状態にて動作し、すなわち、既に広く使
用されている 1II−Ｖ族化合物半導体と同じ動作原理で
動作する。
ｅクラッド層（１２や１４）との格子整合されたダブル
ヘテロ構造 (Double Heterostructure；ＤＨ）にてな
り、活性層（１３）とクラッド層（１２や１４）はＺｎ
Ｓｅを結晶成長させることによって形成できる。このよ
うな構造のII−VI族化合物半導体はｐｎ接合ダイオード
の如く、活性層（１３）とクラッド層（１２や１４）と
が格子整合した状態にて動作し、すなわち、既に広く使
用されている 1II−Ｖ族化合物半導体と同じ動作原理で
動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近、広く用いられて
いる青緑色波長が発振する半導体レーザは、活性層で４
８０−５５０nmの青緑色波長が発振するように構成され
る。しかし、青緑色波長を発振する半導体レーザは、そ
の製造が難しいという問題がある。即ち、 III−Ｖ族物
質にては具現しにくく、またII−VI族物質にては製造の
工程が難しく、微細化が複雑なばかりでなく、レーザで
最も重要な特性である光利得特性が III−Ｖ族半導体に
くらべて劣るので、常温での実用化が難しいという問題
がある。また、II−VI族化合物半導体自体の光学的な利
得が同一条件下で、ＧａＡｓに比べて３−５倍ぐらい低
く、その結果、臨界電流密度が高いため、常温で動作す
るためには数アンペア程度の電流が必要という問題が生
じる。
いる青緑色波長が発振する半導体レーザは、活性層で４
８０−５５０nmの青緑色波長が発振するように構成され
る。しかし、青緑色波長を発振する半導体レーザは、そ
の製造が難しいという問題がある。即ち、 III−Ｖ族物
質にては具現しにくく、またII−VI族物質にては製造の
工程が難しく、微細化が複雑なばかりでなく、レーザで
最も重要な特性である光利得特性が III−Ｖ族半導体に
くらべて劣るので、常温での実用化が難しいという問題
がある。また、II−VI族化合物半導体自体の光学的な利
得が同一条件下で、ＧａＡｓに比べて３−５倍ぐらい低
く、その結果、臨界電流密度が高いため、常温で動作す
るためには数アンペア程度の電流が必要という問題が生
じる。
【０００５】従って、公知技術の大部分は低温（およそ
７００゜Ｋ）で動作する程度の技術水準であり、常温で
動作するためには光学的な利得の新しい改善が必要であ
る。本発明は、II−VI族の活性層はバリア層の造成を調
節して活性層に２軸性圧縮歪みが誘導されるようにし
て、光学的利得の改めた半導体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
７００゜Ｋ）で動作する程度の技術水準であり、常温で
動作するためには光学的な利得の新しい改善が必要であ
る。本発明は、II−VI族の活性層はバリア層の造成を調
節して活性層に２軸性圧縮歪みが誘導されるようにし
て、光学的利得の改めた半導体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴は、第１導電型の半導体基板と、前記半
導体基板の上に順次に形成され第１、第２導電型を各々
持つ第１、第２クラッド層と、前記第１、第２クラッド
層に挟まれ、活性層と前記活性層に２軸性圧縮歪みが発
生されるようにする層とを具備した活性領域層を包含す
る半導体レーザ装置である。
に本発明の特徴は、第１導電型の半導体基板と、前記半
導体基板の上に順次に形成され第１、第２導電型を各々
持つ第１、第２クラッド層と、前記第１、第２クラッド
層に挟まれ、活性層と前記活性層に２軸性圧縮歪みが発
生されるようにする層とを具備した活性領域層を包含す
る半導体レーザ装置である。
【０００７】
【実施例】本発明を添附図面に基づいて詳しく説明す
る。図２は発明による半導体レーザの断面図であって、
これは次の工程により得ることができる。ｎ+ −ＧａＡ
ｓ基板（２０）の上にｎ−ＺｎＳｅ層（２１）とｎ−Ｚ
ｎＳＳｅクラッド層（２２）を順次に形成し、ｎ−Ｚｎ
Ｓｅクラッド層（２２）の上にｎ型歪み層 (strained l
ayer) であるＣｄＺｎＳＳｅバリア層（２３）に１００
Å−１μｍ程度で形成する。ｎ型ＣｄＺｎＳＳｅバリア
層（２３）の上にＣｄＺｎＳｅ活性層（２４）を５０−
３００Å程度に形成し、活性層（２４）の上にはＰ型歪
み層であるＣｄＺｎＳＳｅバリア層（２５）を同一に１
００Å−１μｍ程度に形成する。その後、その上にＰ−
ＺｎＳＳｅクラッド層（２６）やＰ−ＺｎＳｅ層（２
７）、およびＰ−ＧａＡｓ層（２８）を順次に形成す
る。
る。図２は発明による半導体レーザの断面図であって、
これは次の工程により得ることができる。ｎ+ −ＧａＡ
ｓ基板（２０）の上にｎ−ＺｎＳｅ層（２１）とｎ−Ｚ
ｎＳＳｅクラッド層（２２）を順次に形成し、ｎ−Ｚｎ
Ｓｅクラッド層（２２）の上にｎ型歪み層 (strained l
ayer) であるＣｄＺｎＳＳｅバリア層（２３）に１００
Å−１μｍ程度で形成する。ｎ型ＣｄＺｎＳＳｅバリア
層（２３）の上にＣｄＺｎＳｅ活性層（２４）を５０−
３００Å程度に形成し、活性層（２４）の上にはＰ型歪
み層であるＣｄＺｎＳＳｅバリア層（２５）を同一に１
００Å−１μｍ程度に形成する。その後、その上にＰ−
ＺｎＳＳｅクラッド層（２６）やＰ−ＺｎＳｅ層（２
７）、およびＰ−ＧａＡｓ層（２８）を順次に形成す
る。
【０００８】このように活性層（２４）とクラッド層
（２２と２６）との間、歪み層（２３，２５）を形成す
ることによって活性層（２４）に２軸性圧縮歪みが誘起
され、半導体固有の特性である光学的な利得が向上する
ようになる。ここで、“歪み(strain)”というのは活性
層（２４）とバリア層（２３と２５）とが活性層の弾性
限界内で格子が不整合になることを意味し、“２軸性圧
縮歪み(Biaxial Compressive Strain)”というのは活性
層（２４）の格子間隔がバリア層（２３と２５）の格子
間隔より大きい場合に発生する歪みを意味する。
（２２と２６）との間、歪み層（２３，２５）を形成す
ることによって活性層（２４）に２軸性圧縮歪みが誘起
され、半導体固有の特性である光学的な利得が向上する
ようになる。ここで、“歪み(strain)”というのは活性
層（２４）とバリア層（２３と２５）とが活性層の弾性
限界内で格子が不整合になることを意味し、“２軸性圧
縮歪み(Biaxial Compressive Strain)”というのは活性
層（２４）の格子間隔がバリア層（２３と２５）の格子
間隔より大きい場合に発生する歪みを意味する。
【０００９】本発明の歪み層（２３）（２５）により生
成される歪みを欠陥 (Defect) にさせないためには、本
発明の半導体レーザは弾性がなければならない。この弾
性は、活性層（２４）を数百Å以下にすることによって
得ることができる。青緑色半導体レーザに適合の半導体
は、バンドギャップ(Gap) が２−３eVであるＺｎ（Ｃ
ｄ，Ｓ）（Ｓｅ，Ｔｅ）３元(ternary) 化合物半導体を
活性層（２４）にし、それより高いバンドギャップと小
さい格子間隔を持つＺｎ（Ｃｄ，Ｓ）（Ｓｅ，Ｔｅ）３
元(ternary) 化合物半導体をバリア層（２３）（２５）
にしたダブルヘテロ構造 (Double Heterostructure；Ｄ
Ｈ）として構成して得ることができる。その際、バリア
層（２３と２５）は２軸性圧縮歪みを良好にするため多
層構造としても良いことはもちろんである。
成される歪みを欠陥 (Defect) にさせないためには、本
発明の半導体レーザは弾性がなければならない。この弾
性は、活性層（２４）を数百Å以下にすることによって
得ることができる。青緑色半導体レーザに適合の半導体
は、バンドギャップ(Gap) が２−３eVであるＺｎ（Ｃ
ｄ，Ｓ）（Ｓｅ，Ｔｅ）３元(ternary) 化合物半導体を
活性層（２４）にし、それより高いバンドギャップと小
さい格子間隔を持つＺｎ（Ｃｄ，Ｓ）（Ｓｅ，Ｔｅ）３
元(ternary) 化合物半導体をバリア層（２３）（２５）
にしたダブルヘテロ構造 (Double Heterostructure；Ｄ
Ｈ）として構成して得ることができる。その際、バリア
層（２３と２５）は２軸性圧縮歪みを良好にするため多
層構造としても良いことはもちろんである。
【００１０】表１に示したII−VI族半導体の格子定数と
バンドギャップを参照して説明する。まず青緑色波長
（４８０−５５０nm）に当るバンドギャップ（２．５８
−２．２５eV) の物質を選ぶ。例えば、Ｃｄ0.2 Ｚｎ
0.8 Ｓｅはバンドギャップ（Ｅｇ）が２．４３eV、波長
が５００nmになる。青緑色波長に当るバンドギャップの
物質を選んでから、この物質でおよそ５０−３００Å厚
さの活性層（２４）を形成し、活性層（２４）格子常数
より小さくてバンドギャップが大きい層（２３と２５）
を活性層（２４）の両側に結晶成長させると、格子常数
の差によって２軸性圧縮歪みが発生し得るようになる。
バンドギャップを参照して説明する。まず青緑色波長
（４８０−５５０nm）に当るバンドギャップ（２．５８
−２．２５eV) の物質を選ぶ。例えば、Ｃｄ0.2 Ｚｎ
0.8 Ｓｅはバンドギャップ（Ｅｇ）が２．４３eV、波長
が５００nmになる。青緑色波長に当るバンドギャップの
物質を選んでから、この物質でおよそ５０−３００Å厚
さの活性層（２４）を形成し、活性層（２４）格子常数
より小さくてバンドギャップが大きい層（２３と２５）
を活性層（２４）の両側に結晶成長させると、格子常数
の差によって２軸性圧縮歪みが発生し得るようになる。
【００１１】
【表１】
【００１２】このように発生した歪みは活性層（２４）
の内の光学的な利得をおどろくほど増大させることがで
きる。図３は本発明の歪みが加わった時のバンド構造の
変化グラフであって、同図（Ａ）はゼロ歪みのグラフで
あり、同図（Ｂ）は２軸性圧縮歪みのグラフである。こ
こで、水平軸（Ｋ）は常数値であり、垂直軸（Ｅ）はエ
ネルギー値である。
の内の光学的な利得をおどろくほど増大させることがで
きる。図３は本発明の歪みが加わった時のバンド構造の
変化グラフであって、同図（Ａ）はゼロ歪みのグラフで
あり、同図（Ｂ）は２軸性圧縮歪みのグラフである。こ
こで、水平軸（Ｋ）は常数値であり、垂直軸（Ｅ）はエ
ネルギー値である。
【００１３】また、参照番号４１はコンダクションバン
ド(Conduction Band) 、４２はヘビーホールバンド(Hea
vy Hole Band) 、４３はライトホールバンド(Light Hol
e Band) をそれぞれ示している。活性層（２４）よりバ
リア層（２３）（２５）の結晶格子間隔が小さい時は、
弾性限界（５０−３００Å）の内で２軸性圧縮歪みが発
生するので、このとき発生した歪みにより活性層（２
４）のヘビーホール（４２）とライトホール（４３）の
バンド構造を変形させるようになる。即ち、前記ヘビー
ホール（４２）を歪みなしの時より低い基底の状態に変
換させるようになる。
ド(Conduction Band) 、４２はヘビーホールバンド(Hea
vy Hole Band) 、４３はライトホールバンド(Light Hol
e Band) をそれぞれ示している。活性層（２４）よりバ
リア層（２３）（２５）の結晶格子間隔が小さい時は、
弾性限界（５０−３００Å）の内で２軸性圧縮歪みが発
生するので、このとき発生した歪みにより活性層（２
４）のヘビーホール（４２）とライトホール（４３）の
バンド構造を変形させるようになる。即ち、前記ヘビー
ホール（４２）を歪みなしの時より低い基底の状態に変
換させるようになる。
【００１４】一方、光学的な利得は伝導帯の電子とバレ
ンスバンド (Valence Band) のヘビーホール間の再結合
率（ＴＥ片光）に比例し、ホールの基底エネルギーが低
いほど再結合率は高まる。従って、図３（Ｂ）のように
２軸性歪みの絶対値（４４）が大きいほど遷移確率が高
まって光学的な利得が高まるようになる。図４は本発明
の歪みの光学的な利得の変化を量子力学的に計算した注
入電子数帯利得の特性曲線であって、１００Å程度厚さ
のＣｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ活性層（２４）に２軸性圧縮歪
みが誘起された時の光学的な利得対電送子密度の関係を
示す。
ンスバンド (Valence Band) のヘビーホール間の再結合
率（ＴＥ片光）に比例し、ホールの基底エネルギーが低
いほど再結合率は高まる。従って、図３（Ｂ）のように
２軸性歪みの絶対値（４４）が大きいほど遷移確率が高
まって光学的な利得が高まるようになる。図４は本発明
の歪みの光学的な利得の変化を量子力学的に計算した注
入電子数帯利得の特性曲線であって、１００Å程度厚さ
のＣｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ活性層（２４）に２軸性圧縮歪
みが誘起された時の光学的な利得対電送子密度の関係を
示す。
【００１５】歪みポテンシャル（ζ）の絶対値が大きい
ほど歪みが大きくなることを示し、光学的な利得の顕著
な向上が得られる。歪みの程度は歪みポテンシャル
（ζ）がゼロ以下の場合に活性層（２４）とバリア層
（２３と２５）の格子整数差に比例する。例えば、歪み
ポテンシャル（ζ）が−２０meV である時、歪みなしの
時より光学的利得が３倍以上増加することになる。
ほど歪みが大きくなることを示し、光学的な利得の顕著
な向上が得られる。歪みの程度は歪みポテンシャル
（ζ）がゼロ以下の場合に活性層（２４）とバリア層
（２３と２５）の格子整数差に比例する。例えば、歪み
ポテンシャル（ζ）が−２０meV である時、歪みなしの
時より光学的利得が３倍以上増加することになる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性層の上下部に活性層より格子常数が小さくてバンド
ギャップが大きいII−VI族半導体にてなる歪み層を形成
して活性層との半導体成分を調節することによって、２
軸性圧縮歪みを活性層内に誘起して光学的な利得の改善
ができる。
活性層の上下部に活性層より格子常数が小さくてバンド
ギャップが大きいII−VI族半導体にてなる歪み層を形成
して活性層との半導体成分を調節することによって、２
軸性圧縮歪みを活性層内に誘起して光学的な利得の改善
ができる。
【００１７】これにより、常温での実用化が可能な半導
体レーザ装置を得ることができる。
体レーザ装置を得ることができる。
【図１】従来の半導体レーザの断面図である。
【図２】本発明による半導体レーザの断面図である。
【図３】歪みの付与によるバンド構造の変化を示すグラ
フである。
フである。
【図４】歪みの光学的な利得変化を量子力学的に計算し
た注入電子数帯の利得の特性曲線である。
た注入電子数帯の利得の特性曲線である。
１０，２０…ｎ+ −ＧａＡｓ基板 １１，２１…ｎ−ＺｎＳｅ層 １２，２２…ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層 １３…ｃｄ−ＺｎＳｅ活性層 １４，２６…Ｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層 １５，２７…Ｐ−ＺｎＳｅ層 １６，２８…Ｐ+ −ＧａＡｓ ２３，２５…バリア層 ２４…活性層
Claims (6)
- 【請求項１】 所定極性にドープドされた基板と、前記
基板に積層され、前記基板と同じ極性にドープドされ
た、少なくとも１個の下部クラッド層と、前記下部クラ
ッド層の上に積層され、光利得の特性を向上させるため
の２軸性圧縮歪みを有する活性領域層と、前記活性領域
層の上に積層され、前記下部クラッド層と反対の極性に
ドープドされた、少なくとも１個の上部クラッド層と、
前記上部クラッド層の上に積層され、前記基板と反対の
極性にドープドされたキャップ層とでなり、前記下部ク
ラッド層と、上部クラッド層と、また活性領域層とがII
−VI族化合物半導体にてなる、ダブルヘテロ構造のII−
VI族化合物半導体にてなるレーザダイオード。 - 【請求項２】 前記基板および前記キャップ層がＧａＡ
ｓ層であることを特徴とする請求項１記載のダブルヘテ
ロ構造のII−VI族化合物半導体にてなるレーザダイオー
ド。 - 【請求項３】 前記クラッド層がＺｎ（Ｓｅ，Ｔｅ）に
てなり、前記活性領域層が（Ｃｄ，Ｓ）Ｚｎ（Ｓｅ，Ｔ
ｅ）にてなることを特徴とする請求項１記載のダブルヘ
テロ構造のII−VI族化合物半導体にてなるレーザダイオ
ード。 - 【請求項４】 前記活性領域層が前記下部クラッド層の
上に積層される、前記下部クラッド層と同じ極性にてド
ープドされた、少なくとも１個の下部バリア層と、前記
下部バリア層の上に積層されるアンドープド化合物半導
体にてなる活性層と、前記活性層の上に積層され、前記
上部クラッド層と同じ極性にてドープドされた、少なく
とも１個の上部バリア層とでなり、ここで、前記下部バ
リア層や前記上部バリア層は前記活性層よりちいさい格
子常数を、かつより大きいバンドギャップを有すること
を特徴とする請求項１に記載のダブルヘテロ構造のII−
VI族化合物半導体にてなるレーザダイオード。 - 【請求項５】 前記活性層は弾性を呈するために５０−
３００Åの厚さを有することを特徴とする請求項４に記
載のダブルヘテロ構造のII−VI族化合物半導体にてなる
レーザダイオード。 - 【請求項６】 前記活性層はバンドギャップが４８０−
５５０nmであることを特徴とする請求項４に記載のダブ
ルヘテロ構造のII−VI族化合物半導体にてなるレーザダ
イオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910024948A KR950007490B1 (ko) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | 반도체 레이저 |
| KR24948/1991 | 1991-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685401A true JPH0685401A (ja) | 1994-03-25 |
| JP2683195B2 JP2683195B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=19326505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4349571A Expired - Fee Related JP2683195B2 (ja) | 1991-12-28 | 1992-12-28 | 半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5291506A (ja) |
| JP (1) | JP2683195B2 (ja) |
| KR (1) | KR950007490B1 (ja) |
| FR (1) | FR2685828B1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515393A (en) * | 1992-01-29 | 1996-05-07 | Sony Corporation | Semiconductor laser with ZnMgSSe cladding layers |
| US5363395A (en) * | 1992-12-28 | 1994-11-08 | North American Philips Corporation | Blue-green injection laser structure utilizing II-VI compounds |
| JPH0783138B2 (ja) * | 1993-01-29 | 1995-09-06 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| US5705831A (en) * | 1994-04-07 | 1998-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and production method thereof, and crystal-growing method suitable for the production method |
| DE19703615A1 (de) * | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Siemens Ag | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
| US7809747B2 (en) | 2006-10-23 | 2010-10-05 | Donald Martin Monro | Fuzzy database matching |
| US8097999B2 (en) | 2009-04-27 | 2012-01-17 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Piezoelectric actuator |
| US8253145B2 (en) | 2009-04-29 | 2012-08-28 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Semiconductor device having strong excitonic binding |
| US8227793B2 (en) | 2009-07-06 | 2012-07-24 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting the visible light spectrum |
| US8809834B2 (en) | 2009-07-06 | 2014-08-19 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting long wavelength radiation |
| US8748862B2 (en) * | 2009-07-06 | 2014-06-10 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Compound semiconductors |
| US8368990B2 (en) | 2009-08-21 | 2013-02-05 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Polariton mode optical switch with composite structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126288A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176991A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| WO1987006398A1 (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-22 | Bell Communications Research, Inc. | Semiconductor laser fabrication |
| FR2606223B1 (fr) * | 1986-10-29 | 1996-03-01 | Seiko Epson Corp | Laser a semiconducteur et son procede de fabrication |
| JP2544378B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-10-16 | 株式会社日立製作所 | 光半導体装置 |
| WO1990003055A1 (fr) * | 1988-09-01 | 1990-03-22 | Seiko Epson Corporation | Dispositif photo-emetteur et procede de production |
| US4922837A (en) * | 1988-10-04 | 1990-05-08 | Mcgunn Edward T | Safe with color-coded drawers emptying into color-coded containers |
| US5081632A (en) * | 1989-01-26 | 1992-01-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor emitting device |
| JPH0391270A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
| US4984242A (en) * | 1989-09-18 | 1991-01-08 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | GaAs/AlGaAs heterostructure laser containing indium |
| JPH0828498B2 (ja) * | 1989-10-02 | 1996-03-21 | 株式会社東芝 | 半導体素子とその製造方法 |
| US5045897A (en) * | 1990-03-14 | 1991-09-03 | Santa Barbara Research Center | Quaternary II-VI materials for photonics |
| US5182757A (en) * | 1990-09-12 | 1993-01-26 | Seiko Epson Corporation | Surface emission type semiconductor laser |
-
1991
- 1991-12-28 KR KR1019910024948A patent/KR950007490B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-28 FR FR9215795A patent/FR2685828B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1992-12-28 JP JP4349571A patent/JP2683195B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-12-28 US US07/998,072 patent/US5291506A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126288A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2685828B1 (fr) | 1994-10-28 |
| JP2683195B2 (ja) | 1997-11-26 |
| US5291506A (en) | 1994-03-01 |
| KR930015228A (ko) | 1993-07-24 |
| KR950007490B1 (ko) | 1995-07-11 |
| FR2685828A1 (fr) | 1993-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1345474B (zh) | 具有减少相分离、利用第三族氮化物四元金属体系的光发射装置 | |
| JP3129779B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH1065271A (ja) | 窒化ガリウム系半導体光発光素子 | |
| US6631150B1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2683195B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| EP1081817B1 (en) | A semiconductor device | |
| KR100278482B1 (ko) | 자체여기발진 반도체 레이저 장치 | |
| JPH0732285B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPS61218192A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US6324200B1 (en) | Semiconductor laser device | |
| Chuang et al. | Degradation of II-VI blue-green semiconductor lasers | |
| JPH06237039A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH05175594A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2001148540A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH09199783A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPS63237590A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3146710B2 (ja) | 発光素子 | |
| JPH05267797A (ja) | 発光半導体ダイオード | |
| JPH05160504A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3239821B2 (ja) | 歪み半導体結晶の製造方法 | |
| JPH07321409A (ja) | 半導体レーザー素子 | |
| JPH07235723A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2862726B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3315378B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0793471B2 (ja) | 半導体量子井戸レ−ザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970701 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |