JPH07142812A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH07142812A JPH07142812A JP5309848A JP30984893A JPH07142812A JP H07142812 A JPH07142812 A JP H07142812A JP 5309848 A JP5309848 A JP 5309848A JP 30984893 A JP30984893 A JP 30984893A JP H07142812 A JPH07142812 A JP H07142812A
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- semiconductor laser
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- 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
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
-
- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/321—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures having intermediate bandgap layers
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 青色から紫外領域での発光が可能な半導体レ
ーザーを実現する。 【構成】 活性層３の両側をｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層４によりはさんだ構造を有する半導体レー
ザーにおいて、活性層３をＺｎx Ｍｇ1-x ＳyＳｅ1-y
系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１
（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１
かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成す
る。
ーザーを実現する。 【構成】 活性層３の両側をｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層４によりはさんだ構造を有する半導体レー
ザーにおいて、活性層３をＺｎx Ｍｇ1-x ＳyＳｅ1-y
系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１
（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１
かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザーに関
し、特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた、短波長
での発光が可能な半導体レーザーに関するものである。
し、特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた、短波長
での発光が可能な半導体レーザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
【０００３】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの材料としてはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有
望である。例えば、発振波長が６００ｎｍ未満の半導体
レーザーとして、クラッド層の材料としてＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを用い、活性層の材料としてＺｎＣｄＳｅ
またはＺｎＳｅを用いたものが研究されている。
レーザーの材料としてはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有
望である。例えば、発振波長が６００ｎｍ未満の半導体
レーザーとして、クラッド層の材料としてＺｎＳｅまた
はＺｎＳＳｅを用い、活性層の材料としてＺｎＣｄＳｅ
またはＺｎＳｅを用いたものが研究されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、青色な
いし紫外領域での発光が可能な半導体レーザーに関して
は、良好な活性層が見い出されていないことにより、こ
れまで実現が困難であった。
いし紫外領域での発光が可能な半導体レーザーに関して
は、良好な活性層が見い出されていないことにより、こ
れまで実現が困難であった。
【０００５】従って、この発明の目的は、青色ないし紫
外領域での発光が可能な半導体レーザーを提供すること
にある。
外領域での発光が可能な半導体レーザーを提供すること
にある。
【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、この発明は、活性層（３）の両側をｎ型クラッド層
（２）およびｐ型クラッド層（４）によりはさんだ構造
を有する半導体レーザーにおいて、活性層（３）がＺｎ
x Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体（ただし、０≦
ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ
１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を
除く））により形成されているものである。
に、この発明は、活性層（３）の両側をｎ型クラッド層
（２）およびｐ型クラッド層（４）によりはさんだ構造
を有する半導体レーザーにおいて、活性層（３）がＺｎ
x Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体（ただし、０≦
ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ
１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を
除く））により形成されているものである。
【０００７】ここで、上記の組成を有するＺｎx Ｍｇ
1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体のバンドギャップは、
絶対零度（０Ｋ）において２．７〜４．６ｅＶである。
1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体のバンドギャップは、
絶対零度（０Ｋ）において２．７〜４．６ｅＶである。
【０００８】この発明による半導体レーザーにおいて、
その基板の材料としては、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有す
るＺｎＳの格子定数の値から閃亜鉛鉱型の結晶構造を有
するＭｇＳｅの格子定数の値までの範囲内の値の格子定
数を有する、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する半導体から
成る材料のうち、活性層（３）の材料として用いるＺｎ
x Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体とほぼ格子整合
する材料から成る基板が好適に用いられる。この基板の
一例を挙げると、ＧａＡｓ基板である。
その基板の材料としては、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有す
るＺｎＳの格子定数の値から閃亜鉛鉱型の結晶構造を有
するＭｇＳｅの格子定数の値までの範囲内の値の格子定
数を有する、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する半導体から
成る材料のうち、活性層（３）の材料として用いるＺｎ
x Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体とほぼ格子整合
する材料から成る基板が好適に用いられる。この基板の
一例を挙げると、ＧａＡｓ基板である。
【０００９】
【作用】上述のように構成されたこの発明による半導体
レーザーによれば、活性層がＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦
１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧
１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成さ
れているので、このＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合
物半導体の０Ｋにおけるバンドギャップである２．７〜
４．６ｅＶに対応する波長での発光、すなわち青色ない
し紫外領域での発光が可能な半導体レーザーを実現する
ことができる。
レーザーによれば、活性層がＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦
１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧
１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成さ
れているので、このＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合
物半導体の０Ｋにおけるバンドギャップである２．７〜
４．６ｅＶに対応する波長での発光、すなわち青色ない
し紫外領域での発光が可能な半導体レーザーを実現する
ことができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化
合物半導体（ただし、０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１）を半
導体レーザーの活性層の材料として用いる上で、その四
つの極端な場合の組成の化合物半導体、すなわちＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの格子定数およびバ
ンドギャップについての知見は不可欠である。これに関
し、岩塩型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅの
格子定数と岩塩型の結晶構造を有するＭｇＳのバンドギ
ャップとについてはこれまでに報告例があるが（Phys.R
ev.B.,43(1991)2213およびPhys.Rev.B.,43(1991)922
8）、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇ
Ｓｅの格子定数およびバンドギャップについてはこれま
でに計算例が報告されていない。
照しながら説明する。Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化
合物半導体（ただし、０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１）を半
導体レーザーの活性層の材料として用いる上で、その四
つの極端な場合の組成の化合物半導体、すなわちＺｎＳ
ｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの格子定数およびバ
ンドギャップについての知見は不可欠である。これに関
し、岩塩型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅの
格子定数と岩塩型の結晶構造を有するＭｇＳのバンドギ
ャップとについてはこれまでに報告例があるが（Phys.R
ev.B.,43(1991)2213およびPhys.Rev.B.,43(1991)922
8）、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇ
Ｓｅの格子定数およびバンドギャップについてはこれま
でに計算例が報告されていない。
【００１１】そこで、本発明者は、これらの閃亜鉛鉱型
の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅの格子定数お
よびバンドギャップを、ノルム保存（第１原理）擬ポテ
ンシャル平面波法と呼ばれる方法を用いて計算した。こ
の計算の詳細については省略するが、この計算に当たっ
ては、２個の原子を含む単位胞を用い、また、それぞれ
の１０個の独立な波数ベクトルに対して約１６００個の
平面波を用いた。
の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅの格子定数お
よびバンドギャップを、ノルム保存（第１原理）擬ポテ
ンシャル平面波法と呼ばれる方法を用いて計算した。こ
の計算の詳細については省略するが、この計算に当たっ
ては、２個の原子を含む単位胞を用い、また、それぞれ
の１０個の独立な波数ベクトルに対して約１６００個の
平面波を用いた。
【００１２】まず、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇ
ＳおよびＭｇＳｅについて、その全エネルギーを最小に
する最も安定な格子定数を計算により求めたところ、０
Ｋにおいてそれぞれ５．４８Åおよび５．８２Åであっ
た。なお、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよび
ＭｇＳｅの格子定数は、７７Ｋにおいてそれぞれ５．６
２Åおよび５．８９Åと予測されている。
ＳおよびＭｇＳｅについて、その全エネルギーを最小に
する最も安定な格子定数を計算により求めたところ、０
Ｋにおいてそれぞれ５．４８Åおよび５．８２Åであっ
た。なお、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよび
ＭｇＳｅの格子定数は、７７Ｋにおいてそれぞれ５．６
２Åおよび５．８９Åと予測されている。
【００１３】次に、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有し、その
格子定数がそれぞれ５．４８Åおよび５．８２Åである
ＭｇＳおよびＭｇＳｅのエネルギーバンド構造を計算に
より求めたところ、それぞれ図２および図３に示すよう
な結果が得られた。これによれば、図２および図３から
わかるように、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳお
よびＭｇＳｅのエネルギーバンド構造は、それぞれ間接
遷移型および直接遷移型である。ここで、閃亜鉛鉱型の
結晶構造を有するＭｇＳの伝導帯の底はＸ点に位置して
いる（図２参照）。また、これらの閃亜鉛鉱型の結晶構
造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅのバンドギャップの値
はそれぞれ３．５ｅＶおよび２．７ｅＶである。
格子定数がそれぞれ５．４８Åおよび５．８２Åである
ＭｇＳおよびＭｇＳｅのエネルギーバンド構造を計算に
より求めたところ、それぞれ図２および図３に示すよう
な結果が得られた。これによれば、図２および図３から
わかるように、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳお
よびＭｇＳｅのエネルギーバンド構造は、それぞれ間接
遷移型および直接遷移型である。ここで、閃亜鉛鉱型の
結晶構造を有するＭｇＳの伝導帯の底はＸ点に位置して
いる（図２参照）。また、これらの閃亜鉛鉱型の結晶構
造を有するＭｇＳおよびＭｇＳｅのバンドギャップの値
はそれぞれ３．５ｅＶおよび２．７ｅＶである。
【００１４】これらのバンドギャップの値は、本出願人
による先の報告例（Jpn.J.Appl.Phys.,30(1991)1620)に
おけるバンドギャップの値よりも小さいが、これは、一
般に擬ポテンシャル法を用いた計算では、実際のバンド
ギャップの値よりも小さな値のバンドギャップが得られ
ることによるものである。これに関しては、計算により
求められたバンドギャップの値の補正方法が知られてお
り（Phys.Rev.B.,17(1988)10159 ）、その補正方法によ
り、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳ
ｅについて上述のように計算によりそれぞれ３．５ｅＶ
および２．７ｅＶと求められたバンドギャップの値から
それらの実際の値を図４に示すようにして求めたとこ
ろ、それぞれ４．８ｅＶおよび４．０ｅＶであった。な
お、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳ
ｅのバンドギャップの値は、７７Ｋにおいてそれぞれ
４．５ｅＶおよび３．６ｅＶと予測されている。
による先の報告例（Jpn.J.Appl.Phys.,30(1991)1620)に
おけるバンドギャップの値よりも小さいが、これは、一
般に擬ポテンシャル法を用いた計算では、実際のバンド
ギャップの値よりも小さな値のバンドギャップが得られ
ることによるものである。これに関しては、計算により
求められたバンドギャップの値の補正方法が知られてお
り（Phys.Rev.B.,17(1988)10159 ）、その補正方法によ
り、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳ
ｅについて上述のように計算によりそれぞれ３．５ｅＶ
および２．７ｅＶと求められたバンドギャップの値から
それらの実際の値を図４に示すようにして求めたとこ
ろ、それぞれ４．８ｅＶおよび４．０ｅＶであった。な
お、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳおよびＭｇＳ
ｅのバンドギャップの値は、７７Ｋにおいてそれぞれ
４．５ｅＶおよび３．６ｅＶと予測されている。
【００１５】図５はＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合
物半導体の組成と０Ｋにおけるバンドギャップとの関係
を示す。図５において、ＺｎＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ
点におけるバンドギャップの値は０Ｋにおいてそれぞれ
２．７ｅＶ、４．４ｅＶおよび３．９ｅＶであり、Ｚｎ
ＳのΓ点、Ｘ点およびＬ点におけるバンドギャップの値
は０Ｋにおいてそれぞれ３．７ｅＶ、４．９ｅＶおよび
５．２ｅＶであり、ＭｇＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ点に
おけるバンドギャップの値は０Ｋにおいてそれぞれ４．
０ｅＶ、４．５ｅＶおよび５．８ｅＶであり、ＭｇＳの
Γ点、Ｘ点およびＬ点におけるバンドギャップの値は０
Ｋにおいてそれぞれ４．９ｅＶ、４．８ｅＶおよび６．
６ｅＶである。
物半導体の組成と０Ｋにおけるバンドギャップとの関係
を示す。図５において、ＺｎＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ
点におけるバンドギャップの値は０Ｋにおいてそれぞれ
２．７ｅＶ、４．４ｅＶおよび３．９ｅＶであり、Ｚｎ
ＳのΓ点、Ｘ点およびＬ点におけるバンドギャップの値
は０Ｋにおいてそれぞれ３．７ｅＶ、４．９ｅＶおよび
５．２ｅＶであり、ＭｇＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ点に
おけるバンドギャップの値は０Ｋにおいてそれぞれ４．
０ｅＶ、４．５ｅＶおよび５．８ｅＶであり、ＭｇＳの
Γ点、Ｘ点およびＬ点におけるバンドギャップの値は０
Ｋにおいてそれぞれ４．９ｅＶ、４．８ｅＶおよび６．
６ｅＶである。
【００１６】図５において、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有
するＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅのそれぞ
れのΓ点を通る平面がそれらのＸ点を通る平面の下側に
くるような範囲の組成を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体が直接遷移型のエネルギーバンド構
造を有するものである。図５より、この直接遷移型のエ
ネルギーバンド構造を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体の組成の範囲を求めると、これが、
０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１で示される範囲から、１．２
ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧
０かつｙ≦１で示される範囲を除いたものとなるのであ
る。この直接遷移型のエネルギーバンド構造を有するＺ
ｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体の組成の範囲
をｘ−ｙ平面内の領域として示すと図６のようになり、
同図中斜線を施した領域がそれである。図６において、
Ａ点の座標は（０、０．８３）、Ｂ点の座標は（０．０
６、０．９４）、Ｃ点の座標は（０．０８、１）であ
る。
するＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅのそれぞ
れのΓ点を通る平面がそれらのＸ点を通る平面の下側に
くるような範囲の組成を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体が直接遷移型のエネルギーバンド構
造を有するものである。図５より、この直接遷移型のエ
ネルギーバンド構造を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体の組成の範囲を求めると、これが、
０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１で示される範囲から、１．２
ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧
０かつｙ≦１で示される範囲を除いたものとなるのであ
る。この直接遷移型のエネルギーバンド構造を有するＺ
ｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体の組成の範囲
をｘ−ｙ平面内の領域として示すと図６のようになり、
同図中斜線を施した領域がそれである。図６において、
Ａ点の座標は（０、０．８３）、Ｂ点の座標は（０．０
６、０．９４）、Ｃ点の座標は（０．０８、１）であ
る。
【００１７】そして、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＺ
ｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの７７Ｋにおけ
る格子定数とバンドギャップとの関係を示す図７中に上
記組成範囲を示すと、同図中斜線を施した領域がそれに
なる。図７において、ａ点はＭｇＳｅの点とＭｇＳの点
とを結ぶ直線をほぼ５：１に内分する点、ｂ点はＺｎＳ
ｅの点とＭｇＳの点とを結ぶ直線をほぼ１７：１に内分
する点、ｃ点はＺｎＳの点とＭｇＳの点とを結ぶ直線を
ほぼ１２：１に内分する点である。
ｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの７７Ｋにおけ
る格子定数とバンドギャップとの関係を示す図７中に上
記組成範囲を示すと、同図中斜線を施した領域がそれに
なる。図７において、ａ点はＭｇＳｅの点とＭｇＳの点
とを結ぶ直線をほぼ５：１に内分する点、ｂ点はＺｎＳ
ｅの点とＭｇＳの点とを結ぶ直線をほぼ１７：１に内分
する点、ｃ点はＺｎＳの点とＭｇＳの点とを結ぶ直線を
ほぼ１２：１に内分する点である。
【００１８】この発明の一実施例においては、上記の直
接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成のＺｎx
Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体を半導体レーザー
の活性層の材料として用いる。
接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成のＺｎx
Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体を半導体レーザー
の活性層の材料として用いる。
【００１９】すなわち、この発明の一実施例による半導
体レーザーにおいては、図１に示すように、ｎ型半導体
基板１上に、ｎ型クラッド層２、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ
≦１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ
≧１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く）であるＺｎx
Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３およびｐ型クラッド層４
を順次積層し、これによりＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
活性層３の両側をｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド
層４によりはさんだ、いわゆるＤＨ（Double Heterostr
ucture) 構造のレーザー共振器を形成する。そして、ｐ
型クラッド層４上にｐ側電極５を形成し、ｎ型半導体基
板１の裏面にｎ側電極６を形成する。
体レーザーにおいては、図１に示すように、ｎ型半導体
基板１上に、ｎ型クラッド層２、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ
≦１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ
≧１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く）であるＺｎx
Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３およびｐ型クラッド層４
を順次積層し、これによりＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
活性層３の両側をｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド
層４によりはさんだ、いわゆるＤＨ（Double Heterostr
ucture) 構造のレーザー共振器を形成する。そして、ｐ
型クラッド層４上にｐ側電極５を形成し、ｎ型半導体基
板１の裏面にｎ側電極６を形成する。
【００２０】この場合、ｎ型クラッド層２およびｐ型ク
ラッド層４の材料としては、これらのｎ型クラッド層２
およびｐ型クラッド層４とＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
活性層３との間のバンドギャップの差が好適には例えば
約０．３ｅＶ以上となるような組成のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓ
y Ｓｅ1-y 系化合物半導体が用いられる。
ラッド層４の材料としては、これらのｎ型クラッド層２
およびｐ型クラッド層４とＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
活性層３との間のバンドギャップの差が好適には例えば
約０．３ｅＶ以上となるような組成のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓ
y Ｓｅ1-y 系化合物半導体が用いられる。
【００２１】ここで、このＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
活性層３とｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４と
の組成の具体例をいくつか挙げると、次の通りである。
活性層３とｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４と
の組成の具体例をいくつか挙げると、次の通りである。
【００２２】すなわち、第１の例では、ｘ＝０．２およ
びｙ＝０．６のＺｎx Ｍｇ1-x ＳyＳｅ1-y 活性層３を
用いたときにｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４
はｘ＝０およびｙ＝０．９のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体から成り、そのときのＺｎx Ｍｇ
1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層４との０Ｋにおけるバンドギャップの値は
それぞれ４．０ｅＶおよび４．３ｅＶである。この場
合、発振波長は約３１０ｎｍとなる。
びｙ＝０．６のＺｎx Ｍｇ1-x ＳyＳｅ1-y 活性層３を
用いたときにｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４
はｘ＝０およびｙ＝０．９のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体から成り、そのときのＺｎx Ｍｇ
1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層４との０Ｋにおけるバンドギャップの値は
それぞれ４．０ｅＶおよび４．３ｅＶである。この場
合、発振波長は約３１０ｎｍとなる。
【００２３】第２の例では、ｘ＝０．３およびｙ＝０．
７のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３を用いたとき
にｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４はｘ＝０お
よびｙ＝１のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導
体から成り、そのときのＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活
性層３とｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４との
０Ｋにおけるバンドギャップの値はそれぞれ４．３ｅＶ
および４．８ｅＶである。この場合、発振波長は約２９
０ｎｍとなる。
７のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３を用いたとき
にｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４はｘ＝０お
よびｙ＝１のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導
体から成り、そのときのＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活
性層３とｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４との
０Ｋにおけるバンドギャップの値はそれぞれ４．３ｅＶ
および４．８ｅＶである。この場合、発振波長は約２９
０ｎｍとなる。
【００２４】第３の例では、ｘ＝０．４およびｙ＝０．
８のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３を用いたとき
にｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４はｘ＝０．
１およびｙ＝１のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y から成
り、そのときのＺｎx Ｍｇ1-xＳy Ｓｅ1-y 活性層３と
ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４との０Ｋにお
けるバンドギャップの値はそれぞれ４．０ｅＶおよび
４．３ｅＶである。この場合、発振波長は約３１０ｎｍ
となる。
８のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３を用いたとき
にｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４はｘ＝０．
１およびｙ＝１のＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y から成
り、そのときのＺｎx Ｍｇ1-xＳy Ｓｅ1-y 活性層３と
ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４との０Ｋにお
けるバンドギャップの値はそれぞれ４．０ｅＶおよび
４．３ｅＶである。この場合、発振波長は約３１０ｎｍ
となる。
【００２５】この一実施例において、ｎ型半導体基板１
としては、使用されるＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性
層３とほぼ格子整合するもの、例えばｎ型ＧａＡｓ基板
が用いられる。
としては、使用されるＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性
層３とほぼ格子整合するもの、例えばｎ型ＧａＡｓ基板
が用いられる。
【００２６】以上のように、この一実施例による半導体
レーザーによれば、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１（１．２
ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧
０かつｙ≦１の範囲を除く）の直接遷移型のエネルギー
バンド構造を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層
３を用いており、そのＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性
層３の０Ｋにおけるバンドギャップの値は２．７〜４．
６ｅＶであるため、発振波長は４６０〜２７０ｎｍの範
囲内となって、青色ないし紫外領域の波長となる。すな
わち、この一実施例によれば、青色ないし紫外領域での
発光が可能な半導体レーザーを実現することができる。
レーザーによれば、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１（１．２
ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧
０かつｙ≦１の範囲を除く）の直接遷移型のエネルギー
バンド構造を有するＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層
３を用いており、そのＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性
層３の０Ｋにおけるバンドギャップの値は２．７〜４．
６ｅＶであるため、発振波長は４６０〜２７０ｎｍの範
囲内となって、青色ないし紫外領域の波長となる。すな
わち、この一実施例によれば、青色ないし紫外領域での
発光が可能な半導体レーザーを実現することができる。
【００２７】また、この一実施例によれば、図７からも
明らかなように、ｎ型半導体基板１の材料は、ＧａＡｓ
に限定されず、種々の材料を用いることができる。これ
によって、半導体レーザーの設計の自由度が大きくな
る。
明らかなように、ｎ型半導体基板１の材料は、ＧａＡｓ
に限定されず、種々の材料を用いることができる。これ
によって、半導体レーザーの設計の自由度が大きくな
る。
【００２８】以上、この発明の一実施例について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【００２９】例えば、上述の一実施例による半導体レー
ザーはＤＨ構造を有するものであるが、Ｚｎx Ｍｇ1-x
Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｎ型クラッド層２との間および
Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｐ型クラッド層
４との間に光の閉じ込めを強くするための光導波層をそ
れぞれ設けた、いわゆるＳＣＨ（Separated Confinemen
t Heterostructure)構造の半導体レーザーにも、この発
明を適用することが可能である。
ザーはＤＨ構造を有するものであるが、Ｚｎx Ｍｇ1-x
Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｎ型クラッド層２との間および
Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層３とｐ型クラッド層
４との間に光の閉じ込めを強くするための光導波層をそ
れぞれ設けた、いわゆるＳＣＨ（Separated Confinemen
t Heterostructure)構造の半導体レーザーにも、この発
明を適用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体レーザーの活性層がＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦
１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧
１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成さ
れているので、青色ないし紫外領域での発光が可能な半
導体レーザーを実現することができる。
ば、半導体レーザーの活性層がＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 系化合物半導体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦
１（１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧
１かつｘ≧０かつｙ≦１の範囲を除く））により形成さ
れているので、青色ないし紫外領域での発光が可能な半
導体レーザーを実現することができる。
【図１】この発明の一実施例による半導体レーザーを示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳのエネル
ギーバンド構造を計算により求めた結果を示す略線図で
ある。
ギーバンド構造を計算により求めた結果を示す略線図で
ある。
【図３】閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＭｇＳｅのエネ
ルギーバンド構造を計算により求めた結果を示す略線図
である。
ルギーバンド構造を計算により求めた結果を示す略線図
である。
【図４】計算により求められたバンドギャップの値の補
正方法を説明するためのグラフである。
正方法を説明するためのグラフである。
【図５】Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体が
直接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成範囲を
説明するための略線図である。
直接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成範囲を
説明するための略線図である。
【図６】Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導体が
直接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成範囲を
説明するための略線図である。
直接遷移型のエネルギーバンド構造を有する組成範囲を
説明するための略線図である。
【図７】閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの７７Ｋにおける格子定数と
バンドギャップとの関係を示すグラフである。
Ｓ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅの７７Ｋにおける格子定数と
バンドギャップとの関係を示すグラフである。
１ ｎ型半導体基板 ２ ｎ型クラッド層 ３ Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 活性層 ４ ｐ型クラッド層 ５ ｐ側電極 ６ ｎ側電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図５はＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙＳｅ１−ｙ系
化合物半導体の組成と０Ｋにおけるエネルギーとの関係
を示す。図５において、ＺｎＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ
点におけるエネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞれ２．
７ｅＶ、４．４ｅＶおよび３．９ｅＶであり、ＺｎＳの
Γ点、Ｘ点およびＬ点におけるエネルギーの値は０Ｋに
おいてそれぞれ３．７ｅＶ、４．９ｅＶおよび５．２ｅ
Ｖであり、ＭｇＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ点におけるエ
ネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞれ４．０ｅＶ、４．
５ｅＶおよび５．８ｅＶであり、ＭｇＳのΓ点、Ｘ点お
よびＬ点におけるエネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞ
れ４．９ｅＶ、４．８ｅＶおよび６．６ｅＶである。
化合物半導体の組成と０Ｋにおけるエネルギーとの関係
を示す。図５において、ＺｎＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ
点におけるエネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞれ２．
７ｅＶ、４．４ｅＶおよび３．９ｅＶであり、ＺｎＳの
Γ点、Ｘ点およびＬ点におけるエネルギーの値は０Ｋに
おいてそれぞれ３．７ｅＶ、４．９ｅＶおよび５．２ｅ
Ｖであり、ＭｇＳｅのΓ点、Ｘ点およびＬ点におけるエ
ネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞれ４．０ｅＶ、４．
５ｅＶおよび５．８ｅＶであり、ＭｇＳのΓ点、Ｘ点お
よびＬ点におけるエネルギーの値は０Ｋにおいてそれぞ
れ４．９ｅＶ、４．８ｅＶおよび６．６ｅＶである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】図５において、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有
するＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅのそれぞ
れのΓ点を通る曲面がそれらのＸ点を通る曲面の下側に
くるような範囲の組成を有するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙＳ
ｅ１−ｙ系化合物半導体が直接遷移型のエネルギーバン
ド構造を有するものである。図５より、この直接遷移型
のエネルギーバンド構造を有するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙ
Ｓｅ１−ｙ系化合物半導体の組成の範囲を求めると、こ
れが、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１で示される範囲から、
１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１か
つｘ≧０かつｙ≦１で示される範囲を除いたものとなる
のである。この直接遷移型のエネルギーバンド構造を有
するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙＳｅ１−ｙ系化合物半導体の
組成の範囲をｘ−ｙ平面内の領域として示すと図６のよ
うになり、同図中斜線を施した領域がそれである。図６
において、Ａ点の座標は（０、０．８３）、Ｂ点の座標
は（０．０６、０．９４）、Ｃ点の座標は（０．０８、
１）である。
するＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＭｇＳおよびＭｇＳｅのそれぞ
れのΓ点を通る曲面がそれらのＸ点を通る曲面の下側に
くるような範囲の組成を有するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙＳ
ｅ１−ｙ系化合物半導体が直接遷移型のエネルギーバン
ド構造を有するものである。図５より、この直接遷移型
のエネルギーバンド構造を有するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙ
Ｓｅ１−ｙ系化合物半導体の組成の範囲を求めると、こ
れが、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１で示される範囲から、
１．２ｙ−２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１か
つｘ≧０かつｙ≦１で示される範囲を除いたものとなる
のである。この直接遷移型のエネルギーバンド構造を有
するＺｎｘＭｇ１−ｘＳｙＳｅ１−ｙ系化合物半導体の
組成の範囲をｘ−ｙ平面内の領域として示すと図６のよ
うになり、同図中斜線を施した領域がそれである。図６
において、Ａ点の座標は（０、０．８３）、Ｂ点の座標
は（０．０６、０．９４）、Ｃ点の座標は（０．０８、
１）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今永 俊治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 活性層の両側をｎ型クラッド層およびｐ
型クラッド層によりはさんだ構造を有する半導体レーザ
ーにおいて、 上記活性層がＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合物半導
体（ただし、０≦ｘ＜１かつ０≦ｙ≦１（１．２ｙ−
２．２ｘ≧１かつ１．３ｙ−３．９ｘ≧１かつｘ≧０か
つｙ≦１の範囲を除く））により形成されていることを
特徴とする半導体レーザー。 - 【請求項２】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 系化合
物半導体のバンドギャップが絶対零度において２．７〜
４．６ｅＶであることを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザー。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309848A JPH07142812A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 半導体レーザー |
| US08/338,087 US5506855A (en) | 1993-11-16 | 1994-11-09 | Semiconductor laser |
| KR1019940029880A KR950015883A (ko) | 1993-11-16 | 1994-11-15 | 반도체 레이저 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309848A JPH07142812A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142812A true JPH07142812A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17998018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5309848A Pending JPH07142812A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 半導体レーザー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5506855A (ja) |
| JP (1) | JPH07142812A (ja) |
| KR (1) | KR950015883A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018235828A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 株式会社村田製作所 | 硫化マグネシウム材料、硫化マグネシウム複合材料、二次電池用の正極部材、ワイドバンドギャップ半導体材料及びマグネシウム二次電池、並びに、閃亜鉛鉱型硫化マグネシウムの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363395A (en) * | 1992-12-28 | 1994-11-08 | North American Philips Corporation | Blue-green injection laser structure utilizing II-VI compounds |
| KR970005168B1 (ko) * | 1993-01-26 | 1997-04-12 | 엘지전자 주식회사 | 청색 반도체 레이저 다이오드 |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP5309848A patent/JPH07142812A/ja active Pending
-
1994
- 1994-11-09 US US08/338,087 patent/US5506855A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-15 KR KR1019940029880A patent/KR950015883A/ko not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018235828A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 株式会社村田製作所 | 硫化マグネシウム材料、硫化マグネシウム複合材料、二次電池用の正極部材、ワイドバンドギャップ半導体材料及びマグネシウム二次電池、並びに、閃亜鉛鉱型硫化マグネシウムの製造方法 |
| CN110799671A (zh) * | 2017-06-21 | 2020-02-14 | 株式会社村田制作所 | 硫化镁材料、硫化镁复合材料、二次电池用正极部件、宽带隙半导体材料及镁二次电池以及闪锌矿型硫化镁的制造方法 |
| JPWO2018235828A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2020-04-23 | 株式会社村田製作所 | 硫化マグネシウム材料、硫化マグネシウム複合材料、二次電池用の正極部材、ワイドバンドギャップ半導体材料及びマグネシウム二次電池、並びに、閃亜鉛鉱型硫化マグネシウムの製造方法 |
| US11394027B2 (en) | 2017-06-21 | 2022-07-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnesium sulfide material, magnesium sulfide composite material, positive electrode member for secondary batteries, wide band gap semiconductor material, magnesium secondary battery, and method for producing zinc blende magnesium sulfide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950015883A (ko) | 1995-06-17 |
| US5506855A (en) | 1996-04-09 |
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