JPH069281B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH069281B2 JPH069281B2 JP17024488A JP17024488A JPH069281B2 JP H069281 B2 JPH069281 B2 JP H069281B2 JP 17024488 A JP17024488 A JP 17024488A JP 17024488 A JP17024488 A JP 17024488A JP H069281 B2 JPH069281 B2 JP H069281B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- active layer
- layer
- type
- crystal
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はい導体レーザ、特に青色発光の半導体レーザに
関する。
関する。
（従来の技術） 半導体レーザにおいて青色発光用材料として、ZnSe，Zn
S，GaN等が研究されてきた。
S，GaN等が研究されてきた。
（発明が解決しようとする課題） これらを用いて発振しきい値の低い電流注入型レーザを
得るには、活性層に、クラッド層より小さい直接型バン
ドギャップを有する材料を用い、他層との格子整合性の
よいダブルヘテロ型ｐｎ接合半導体レーザ構造を得るこ
とが必須の要件である。しかし上記材料は通常ｎ型の電
気伝導性のみを示しｐ型にはならない。従って、従来い
わゆるダブルヘテロ構造の青色発光の半導体レーザは実
現されていなかった。
得るには、活性層に、クラッド層より小さい直接型バン
ドギャップを有する材料を用い、他層との格子整合性の
よいダブルヘテロ型ｐｎ接合半導体レーザ構造を得るこ
とが必須の要件である。しかし上記材料は通常ｎ型の電
気伝導性のみを示しｐ型にはならない。従って、従来い
わゆるダブルヘテロ構造の青色発光の半導体レーザは実
現されていなかった。
本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、その目的は、発振しきい値の低い、ダブルヘテロ構
造による青色発光半導体レーザを提供することにある。
で、その目的は、発振しきい値の低い、ダブルヘテロ構
造による青色発光半導体レーザを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は、基本的に、基板
結晶上に活性層を２つのクラド層で挟んだダブルヘテロ
接合構造を備えている半導体レーザにおいて、基板結晶
は、Si，GaP，ZnSのうちから選んだ結晶からなり、第一
のクラッド層，活性層および第二のクラッド層をそれぞ
れZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜
１）、Znx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')４（０＜ｘ’＜１，０
＜ｙ’＜１）、およびZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4（０
＜ｘ”＜１，０＜ｙ”＜１）により構成し、かつ各層の
格子定数をほぼ整合させた点に特徴がある。
結晶上に活性層を２つのクラド層で挟んだダブルヘテロ
接合構造を備えている半導体レーザにおいて、基板結晶
は、Si，GaP，ZnSのうちから選んだ結晶からなり、第一
のクラッド層，活性層および第二のクラッド層をそれぞ
れZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜
１）、Znx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')４（０＜ｘ’＜１，０
＜ｙ’＜１）、およびZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4（０
＜ｘ”＜１，０＜ｙ”＜１）により構成し、かつ各層の
格子定数をほぼ整合させた点に特徴がある。
（作用） 本発明は、クラッド層，活性層として、実用基板結晶材
料であるSi，GaP及びZnSと格子整合条件の良好な欠陥型
カルコパイライト族３元化合物半導体を用いることによ
りダブルヘテロ型青色発光の半導体レーザを形成するこ
とができるものである。
料であるSi，GaP及びZnSと格子整合条件の良好な欠陥型
カルコパイライト族３元化合物半導体を用いることによ
りダブルヘテロ型青色発光の半導体レーザを形成するこ
とができるものである。
欠陥型カルコパイライト化合物である、ZnGa2Se4，ZnGa
2S4，CdGa2Se4，CdGa2S4はいずれも直接遷移型バンドギ
ャップを持つ半導体で、ｐ型およびｎ型両方の伝導性を
示す結晶が得られる。またこれらの化合物は、結晶構造
が同一であるのでお互いに固溶体を形成する。５元溶
体、ZnxCd1-xGa2(SySe1-y)４、の格子定数は、Si，GaP
およびZnSと一致させることができ良質なヘテロ接合が
期待できる。また組成を選ぶことにより、第一及び第二
のクラッド層が活性層に比較して大きいバンドギャップ
エネルギーを選ぶことができる。従って、本発明の半導
体レーザは、良質で、信頼性の高い青色発光の電流注入
型半導体レーザを得るための要件をすべて満足する。
2S4，CdGa2Se4，CdGa2S4はいずれも直接遷移型バンドギ
ャップを持つ半導体で、ｐ型およびｎ型両方の伝導性を
示す結晶が得られる。またこれらの化合物は、結晶構造
が同一であるのでお互いに固溶体を形成する。５元溶
体、ZnxCd1-xGa2(SySe1-y)４、の格子定数は、Si，GaP
およびZnSと一致させることができ良質なヘテロ接合が
期待できる。また組成を選ぶことにより、第一及び第二
のクラッド層が活性層に比較して大きいバンドギャップ
エネルギーを選ぶことができる。従って、本発明の半導
体レーザは、良質で、信頼性の高い青色発光の電流注入
型半導体レーザを得るための要件をすべて満足する。
Siは、大型で無転位密度の結晶が容易に入手できるの
で、これを基板として用いると低価格で、かつ信頼性の
高い青色発光レーザを得ることができる。GaP、さらにZ
nSは、良質の大型結晶を得ることができるため、転位な
ど格子欠陥の少ないレーザを得ることが可能である。
で、これを基板として用いると低価格で、かつ信頼性の
高い青色発光レーザを得ることができる。GaP、さらにZ
nSは、良質の大型結晶を得ることができるため、転位な
ど格子欠陥の少ないレーザを得ることが可能である。
（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまで
もない。
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまで
もない。
第１図に本発明の第一の実施例を示す。実施例の構成は
以下の通りである。１と６は金属電極、２はｎ−Si基板
結晶である。３はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ型
クラッド層、４はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性層、
５はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラッド
層である。なお、各層の格子定数をSiと一致させるため
に、ｘ＝ｘ”＝0.33、ｙ＝ｙ”＝0.24（クラッド層バン
ドギャップエネルギーEg〜3.07eV）及びｘ’＝0.11、
ｙ’＝0.55（活性層バンドギャップエネルギーEg〜2.67
eV）とした。この構造は、量産性が優れている有機金属
分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位（１００）の
基板上に各相を順次成長させることにより作製した。但
し、分子線エピタキシャル法などの他の薄膜成長法によ
っても同様の結果が得られる。
以下の通りである。１と６は金属電極、２はｎ−Si基板
結晶である。３はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ型
クラッド層、４はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性層、
５はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラッド
層である。なお、各層の格子定数をSiと一致させるため
に、ｘ＝ｘ”＝0.33、ｙ＝ｙ”＝0.24（クラッド層バン
ドギャップエネルギーEg〜3.07eV）及びｘ’＝0.11、
ｙ’＝0.55（活性層バンドギャップエネルギーEg〜2.67
eV）とした。この構造は、量産性が優れている有機金属
分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位（１００）の
基板上に各相を順次成長させることにより作製した。但
し、分子線エピタキシャル法などの他の薄膜成長法によ
っても同様の結果が得られる。
第２図は本発明の第二の実施例を示す。実施例の構成は
以下の通りである。７と12は金属電極、８はｎ−GaP基
板結晶である。９はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ
型クラッド層、10はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性
層、11はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラ
ッド層である。なお、各格子定数をGaPと一致させるた
めに、ｘ＝ｘ”＝0.39，ｙ＝ｙ”＝0.26（クラッド層Ｅ
ｇ〜3.07eV）、及びｘ’＝0.17、ｙ’＝0.57（活性層Ｅ
ｇ〜2.67eV）とした。この構造は、量産性が優れている
有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位（１
００）の基板上に各層を順次成長させることにより作製
した。
以下の通りである。７と12は金属電極、８はｎ−GaP基
板結晶である。９はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ
型クラッド層、10はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性
層、11はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラ
ッド層である。なお、各格子定数をGaPと一致させるた
めに、ｘ＝ｘ”＝0.39，ｙ＝ｙ”＝0.26（クラッド層Ｅ
ｇ〜3.07eV）、及びｘ’＝0.17、ｙ’＝0.57（活性層Ｅ
ｇ〜2.67eV）とした。この構造は、量産性が優れている
有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位（１
００）の基板上に各層を順次成長させることにより作製
した。
第３図は本発明の第三の実施例を示す。実施例の構成は
以下の通りである。13と18は金属電極、14はｎ−ZnS基
板結晶である。15はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ
型クラッド層、16はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性
層、17はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラ
ッド層である。なお、各層の格子定数をZnSと一致させ
るために、ｘ＝ｘ”＝0.28，ｙ＝ｙ”＝0.22（クラッド
層Ｅｇ〜3.07eV）、及びｘ’＝0.06、ｙ’＝0.53（活性
層Ｅｇ〜2.67eV）とした。この構造は、量産性が優れて
いる有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位
（１００）の基板上に各層を順次成長させることにより
作製した。
以下の通りである。13と18は金属電極、14はｎ−ZnS基
板結晶である。15はZnxCd1-xGa2(SySe1-y)4よりなるｎ
型クラッド層、16はZnx'Cd1-x'Ga2(Sy'Se1-y')4活性
層、17はZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4よりなるｐ型クラ
ッド層である。なお、各層の格子定数をZnSと一致させ
るために、ｘ＝ｘ”＝0.28，ｙ＝ｙ”＝0.22（クラッド
層Ｅｇ〜3.07eV）、及びｘ’＝0.06、ｙ’＝0.53（活性
層Ｅｇ〜2.67eV）とした。この構造は、量産性が優れて
いる有機金属分解気相（ＭＯＶＰＥ）法によって面方位
（１００）の基板上に各層を順次成長させることにより
作製した。
上記の夫々の実施例において、活性層の厚さは約０．１
μｍ、第一及び第二のクラッド層の厚さは１〜２μｍで
ある。
μｍ、第一及び第二のクラッド層の厚さは１〜２μｍで
ある。
上記夫々の実施例において、活性層がいずれも同じ波長
の発光を生ずるように設定してあるので、電極間に約１
Ｖの電圧を加えると、発光層（活性層）にキャリアが注
入され約460nmの青色で発光した。
の発光を生ずるように設定してあるので、電極間に約１
Ｖの電圧を加えると、発光層（活性層）にキャリアが注
入され約460nmの青色で発光した。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、(イ)基板結晶お
よびヘテロエピタキシャル層間の格子整合が完全である
こと、(ロ)活性層のバンドギャップが直接遷移型であ
り、クラッド層より小さな値を持つこと、(ハ)ｐ−ｎ接
合の形成が可能であること、等の要件を満足する。した
がって、低しきい値のダブルヘテロ構造の青色発光半導
体レーザを実現できる。この半導体レーザは小型，長寿
命かつ量産に向くため、ディスク媒体などへの高密度書
き込み光源などとして利用することができる効果を有す
る。
よびヘテロエピタキシャル層間の格子整合が完全である
こと、(ロ)活性層のバンドギャップが直接遷移型であ
り、クラッド層より小さな値を持つこと、(ハ)ｐ−ｎ接
合の形成が可能であること、等の要件を満足する。した
がって、低しきい値のダブルヘテロ構造の青色発光半導
体レーザを実現できる。この半導体レーザは小型，長寿
命かつ量産に向くため、ディスク媒体などへの高密度書
き込み光源などとして利用することができる効果を有す
る。
第１図は本発明の第一の実施例を示す図、第２図および
第３図は本発明の第二，第三の実施例を示す。 ２，８，14……基板結晶 ３，５，９，11，15，17……クラッド層 ４，10，16……活性層 １，７，13……ｎ型電極 ６，12，18……ｐ型電極
第３図は本発明の第二，第三の実施例を示す。 ２，８，14……基板結晶 ３，５，９，11，15，17……クラッド層 ４，10，16……活性層 １，７，13……ｎ型電極 ６，12，18……ｐ型電極
Claims (1)
- 【請求項１】基板結晶上に、活性層を２つのクラッド層
で挟んだダブルヘテロ接合構造半導体レーザにおいて、
基板結晶は、Si，GaP，ZnSの内から選んだ結晶からな
り、前記基板上に形成された第一のクラッド層、前記第
一のクラッド層上に形成された活性層及び前記活性層上
に形成された第二のクラッド層をそれぞれZnxCd1-xGa
2(SySe1-y)4（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）、Znx'Cd1-x'G
a2(Sy'Se1-y')４（０＜ｘ’＜１，０＜ｙ’＜１）、お
よびZnx"Cd1-x"Ga2(Sy"Se1-y")4（０＜ｘ”＜１，０＜
ｙ”＜１）により構成し、かつ各層の格子定数をほぼ整
合させたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17024488A JPH069281B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17024488A JPH069281B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0220086A JPH0220086A (ja) | 1990-01-23 |
| JPH069281B2 true JPH069281B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=15901345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17024488A Expired - Lifetime JPH069281B2 (ja) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069281B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0533176Y2 (ja) * | 1985-12-11 | 1993-08-24 | ||
| US5375134A (en) * | 1991-02-21 | 1994-12-20 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device |
| JPH04359481A (ja) * | 1991-06-05 | 1992-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP17024488A patent/JPH069281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0220086A (ja) | 1990-01-23 |
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