JPH07326824A

JPH07326824A - 発光素子

Info

Publication number: JPH07326824A
Application number: JP13950994A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishibashi; 晃石橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】不純物や欠陥の移動に起因する発光素子の劣
化を防止する。【構成】半導体レーザーや発光ダイオードなどの発光
素子の発光部およびその近傍の部分を、互いに格子定数
が０．１Å以上異なる複数種の２元化合物半導体から成
る多元混晶半導体により構成する。この多元混晶半導体
のうちの最少組成の元素の組成比は５×１０^-3以上とす
る。あるいは、発光素子の発光部およびその近傍の部分
を、互いに格子定数が０．１Å以上異なる少なくとも２
元以上の複数種の化合物半導体層を互いに積層した化合
物半導体超格子により構成する。この化合物半導体超格
子の層数は６層以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発光素子に関し、例
えば半導体レーザーや発光ダイオードに適用して好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体レーザーや発光ダイオー
ドなどの発光素子は、使用中に劣化する。その原因の一
つは、発光素子を構成する半導体層中に含まれる不純物
やそれに起因する欠陥が、キャリアの非発光再結合によ
り放出されるエネルギーを吸収して移動するためである
と考えられる。

【０００３】この発光素子の劣化の問題を、ダブルヘテ
ロ構造の半導体レーザーを例にとって具体的に説明する
と、次の通りである。いま、活性層の上下をｎ型クラッ
ド層およびｐ型クラッド層によりはさんだダブルヘテロ
構造の半導体レーザーを考える。この半導体レーザーに
おいて、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層にそれぞ
れオーミック接触したｎ側電極およびｐ側電極の間に順
方向電圧を印加することにより電流注入を行うと、活性
層に、ｎ型クラッド層側から電子が注入されるととも
に、ｐ型クラッド層側から正孔が注入される。そして、
このようにして活性層に注入された電子および正孔が再
結合することにより発光が起こり、それによってレーザ
ー発振が起こる。一方、このような発光再結合とは別
に、図１１に示すように、例えばｎ型クラッド層側から
注入される電子が活性層を通り過ぎてｐ型クラッド層に
到達し、この電子がｐ型クラッド層中の正孔と非発光再
結合を起こすことがある（図１１において電子および正
孔をそれぞれ黒丸および白丸で示す）。そして、この非
発光再結合の際に放出されるエネルギーが例えばｐ型ク
ラッド層中に存在する不純物や欠陥に供給されることに
よってそれらの移動が促進され、半導体レーザーの劣化
が生じるものと考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のことからわかる
ように、もし不純物や欠陥の移動を抑えることができれ
ば、これによる発光素子の劣化を抑えることが可能であ
るが、この不純物や欠陥の移動を抑える有効な手段は、
現状では未だ提案されていない。

【０００５】この発光素子の劣化の問題は、特に、一つ
の化学結合当たりの凝集エネルギー（〜化学結合の結合
エネルギー）が小さい、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に代
表されるイオン性の強い半導体を用いる発光素子におい
ては、その半導体中における不純物や欠陥の移動が速い
ことにより、重大な問題である。

【０００６】したがって、この発明の目的は、不純物や
欠陥の移動に起因する劣化を防止することができる発光
素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の問題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、発光素子の発光時
に光場が存在する発光部およびその近傍の部分に、原子
間の結合の長さ（原子間距離）、あるいは格子定数が互
いに異なる領域を規則的または不規則（ランダム）に設
けることにより、言い換えれば、発光部およびその近傍
の部分の半導体中における原子間の結合の長さを変調す
ることにより、不純物や欠陥の移動を抑える効果が得ら
れることを見いだした。ここで、後者のように発光素子
の発光部およびその近傍の部分に結合の長さあるいは格
子定数が互いに異なる領域を不規則に設けるためには、
これらの部分を互いに格子定数が異なる複数種の２元化
合物半導体を混合した多元混晶半導体により構成すれば
よい。また、前者のように発光素子の発光部およびその
近傍の部分に結合の長さあるいは格子定数が互いに異な
る領域を規則的に設けるためには、これらの部分を互い
に格子定数が異なる複数種の２元化合物半導体の層を積
層した化合物半導体超格子とすればよい。

【０００８】上述のように結合の長さあるいは格子定数
が互いに異なる領域を規則的または不規則に設けること
により不純物や欠陥の移動を抑える効果が得られるメカ
ニズムについて考察する。

【０００９】図９は一つの結合当たりの凝集エネルギー
Ｅ_cohと原子間距離ｄとの関係を示す。凝集エネルギー
Ｅ_cohは次式で表される。Ｅ_coh＝−Ｅ_pro−Ｖ_o（ｄ）＋Ｅ_bond （１）ここで、Ｅ_proはプロモーションエネルギー、Ｖ
_o（ｄ）はオーバーラップ相互作用を表すポテンシャル
エネルギー、Ｅ_bondは結合生成エネルギーである。
（１）式を変分すると、 δＥ_coh〜−δＶ_o（ｄ）＋δＥ_bond （２）となる。

【００１０】さて、図９に示すように、原子間の結合の
長さ（原子間距離）は、全エネルギーを最小にするｄの
値に等しい。一方、混晶半導体中の結合の長さは、局所
的には、この混晶半導体を構成する２元化合物半導体中
のそれとほぼ等しいことがわかっている。

【００１１】これらの二つのことを考え合わせると、混
晶半導体中においても、局所的な凝集エネルギーが存在
すると考えられる。そして、結合の長さあるいは格子定
数が互いに大きく異なる複数種の２元化合物半導体から
成る多元混晶半導体中では、この局所的な凝集エネルギ
ーの変分がやはり大きく異なることになる。例えば、図
９より、これらの２元化合物半導体間の格子定数の差Δ
ａが〜０．５Å（０．０５ｎｍ）のときには、δＥ_coh
〜３ｅＶである。

【００１２】したがって、（２）式より、 −δＶ_o（ｄ）＋δＥ_bond〜３ｅＶ（３）となり、オーバーラップ相互作用のポテンシャルエネル
ギーＶ_o（ｄ）および結合生成エネルギーＥ_bondも大き
く変動することがわかる。

【００１３】ところで、不純物や欠陥の移動は、原子間
の結合の切断および生成を繰り返しながら行われるもの
と考えられるから、結局、この切断および生成に要する
エネルギーが３ｅＶのオーダーで変調を受けていること
になり、その分だけ不純物や欠陥の移動が容易でなくな
ることになる。

【００１４】２元化合物半導体間の格子定数の差Δａは
上述のように０．５Å程度あれば好ましいが、この差Δ
ａは少なくとも０．１Å以上あれば、不純物や欠陥の移
動の抑制効果を得ることができる。

【００１５】次に、不純物や欠陥の移動の抑制効果を得
るために必要な、上記の混晶半導体中に含まれる元素の
組成比の下限、あるいは、この混晶半導体中の元素の最
少含有率を見積もると、次のようになる。いま、０．１
〜０．５Å程度の格子定数の差Δａがある複数種の２元
化合物半導体から成る混晶半導体としてＩｎＧａＡｓを
考える。このＩｎＧａＡｓにおいては、格子定数が約
６．０５ÅのＩｎＡｓが格子定数が約５．６ÅのＧａＡ
ｓに混合したときに生じる歪みは、第３〜第６隣接原子
の範囲まで及ぶと考えられる。また、この場合、ＩｎＡ
ｓはＧａＡｓ中に混合した局所的なヘテロ物質であり、
その電子系のしみだしも第２〜第３隣接原子の範囲にわ
たって生じると考えられる。そして、この範囲内にある
結合の長さは、オーバーラップ積分などを通じて、変調
を受けうると考えられる。

【００１６】したがって、この場合には、半径が６原子
層分の厚さに等しい球の中に、Ｉｎ原子が少なくとも一
つ入っていれば、このＩｎの周囲の歪み場に不純物や欠
陥がピンニングされてその移動が抑えられる。ここで、
母相のＧａＡｓの密度Ｄ_Hostは、一原子層の立方晶の充
填で、〜１０²²ｃｍ^-3である。また、このときのＩｎ原
子の密度Ｄ_Inは、〜（１／６）³・１０²²ｃｍ^-3であ
る。したがって、Ｄ_In／Ｄ_Host〜（１／６）³〜５×１
０^-3＝０．５％となる。

【００１７】以上より、不純物や欠陥の移動を抑えるた
めに必要な、上記の混晶半導体中の元素の最小含有率
は、約５×１０^-3あるいは０．５％であることが導かれ
る。一方、発光素子の発光部およびその近傍の部分を互
いに格子定数が異なる複数種の２元化合物半導体の層を
積層した化合物半導体超格子とする場合には、その層数
を６層以下とするのが、不純物や欠陥の移動を抑えるの
に有効である。この発明は、本発明者の上記検討に基づ
いて案出されたものである。

【００１８】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明による発光素子は、発光部およびその近傍の部分
が、互いに格子定数が少なくとも０．１Å以上異なる少
なくとも２種の要素化合物半導体から成る少なくとも３
種以上の元素を含む化合物半導体により構成されている
ことを特徴とするものである。

【００１９】ここで、要素化合物半導体は、典型的に
は、２元化合物半導体である。この２元化合物半導体と
しては、例えば図１０に示すようなものが挙げられる。
図１０からわかるように、例えば、ＧａＡｓとＩｎＡｓ
との組み合わせ、ＺｎＳｅとＣｄＳｅとの組み合わせ、
ＺｎＳとＭｇＳｅとの組み合わせなどは、格子定数の差
が０．５Å以上あり、好適な組み合わせの例である。

【００２０】また、少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体は、典型的には、少なくとも３元以上の化合
物半導体である。ここで、この少なくとも３種以上の元
素を含む化合物半導体のうちの最少組成の元素の組成比
は、好適には５×１０^-3以上である。

【００２１】あるいは、少なくとも３種以上の元素を含
む化合物半導体は、互いに積層された互いに格子定数が
少なくとも０．１Å以上異なる少なくとも２元以上の少
なくとも２種の化合物半導体層から成る化合物半導体超
格子である。

【００２２】この発明において、少なくとも３種以上の
元素を含む化合物半導体が少なくとも３元以上の化合物
半導体である場合、それは、第１の元素群を構成する元
素をＡ₁、Ａ₂、…、Ａ_iで表し、第２の元素群を構成
する元素をＢ₁、Ｂ₂、…、Ｂ_jで表したとき、（Ａ₁）_x1（Ａ₂）_x2…（Ａ_i）_xi（Ｂ₁）_y1（Ｂ₂）
_y2…（Ｂ_j）_yj （ただし、０≦ｘ１、ｘ２、…、ｘｉ≦１、０≦ｙ１、
ｙ２、…、ｙｊ≦１、ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｉ＝１、ｙ１
＋ｙ２＋…＋ｙｊ＝１）なる一般式で表される多元化合物半導体である。ここ
で、典型的な一つの例においては、第１の元素群はＩＩ
族元素から成る群であり、第２の元素群はＶＩ族元素か
ら成る群である。典型的な他の一つの例においては、第
１の元素群はＩＩＩ族元素から成る群であり、第２の元
素群はＶ族元素から成る群である。

【００２３】この発明において、少なくとも３種以上の
元素を含む化合物半導体が、２元化合物半導体による化
合物半導体超格子である場合、それは、第１の元素群を
構成する元素をＡ₁、Ａ₂、…、Ａ_iで表し、第２の元
素群を構成する元素をＢ₁、Ｂ₂、…、Ｂ_jで表したと
き、（Ａ_kＢ_l）_M（Ａ_k'Ｂ_l'）_N （ただし、１≦ｋ、ｋ´≦ｉ、１≦ｌ、ｌ´≦ｊ、１≦
Ｍ、Ｎ≦３）なる一般式で表される化合物半導体超格子である。ここ
で、典型的な一つの例においては、第１の元素群はＩＩ
族元素から成る群であり、第２の元素群はＶＩ族元素か
ら成る群である。典型的な他の一つの例においては、第
１の元素群はＩＩＩ族元素から成る群であり、第２の元
素群はＶ族元素から成る群である。この少なくとも３種
以上の元素を含む化合物半導体は、例えば、３元化合物
半導体による化合物半導体超格子であってもよい。

【００２４】この発明の典型的な一実施形態において
は、活性層の上下がｎ型クラッド層およびｐ型クラッド
層によりはさまれた構造を有し、活性層、ｎ型クラッド
層のうちの活性層とｎ型クラッド層との界面からｎ型ク
ラッド層中における電子の拡散長以内の部分、および、
ｐ型クラッド層のうちの活性層とｐ型クラッド層との界
面からｐ型クラッド層中における正孔の拡散長以内の部
分が、互いに格子定数が少なくとも０．１Å以上異なる
少なくとも２種の要素化合物半導体から成る少なくとも
３種以上の元素を含む化合物半導体により構成されてい
る。

【００２５】

【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、発光部およびその近傍の部分が、互
いに格子定数が少なくとも０．１Å以上異なる少なくと
も２種の要素化合物半導体から成る少なくとも３種以上
の元素を含む化合物半導体により構成されているので、
これらの発光部およびその近傍の部分においては結合の
長さが局所的に変化しており、これらの部分で不純物や
欠陥がピンニングされる。これによって、不純物や欠陥
の移動を有効に抑えることができる。そして、この不純
物や欠陥の移動に起因する発光素子の劣化を防止するこ
とができ、発光素子の長寿命化および信頼性の向上を図
ることができる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。図１はこの発明の第１実施例による
半導体レーザーを示す。

【００２７】図１に示すように、この第１実施例による
半導体レーザーにおいては、活性層１の上下がｎ型クラ
ッド層２およびｐ型クラッド層３によりはさまれてい
る。そして、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３
にそれぞれｎ側電極４およびｐ側電極５がオーミック接
触している。

【００２８】この場合、この半導体レーザーの発光時に
光場が存在する部分、すなわち活性層１およびその近傍
の部分のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３は、
互いに格子定数が少なくとも０．１Å以上異なる少なく
とも２種の２元化合物半導体から成る混晶半導体により
構成されている。

【００２９】このときの活性層１、ｎ型クラッド層２お
よびｐ型クラッド層３の部分のエネルギーバンド図を図
２に示す。図２に示すように、この場合、互いに格子定
数が少なくとも０．１Å以上異なる少なくとも２種の２
元化合物半導体から成る混晶半導体により構成されてい
る部分のエネルギーバンドは、この混晶半導体が複数種
の化合物半導体により構成されていることを反映して変
調されている。この混晶半導体を構成する元素のうち最
少組成の元素の組成比は少なくとも５×１０^-3（０．０
０５）以上に選ばれる。

【００３０】活性層１とｎ型クラッド層２およびｐ型ク
ラッド層３との組み合わせの具体例を挙げると、次の通
りである。第１の例においては、活性層１の全体をＧａ
ＩｎＡｓにより形成し、ｎ型クラッド層２およびｐ型ク
ラッド層３のうちの活性層１の近傍の部分をＡｌＧａＩ
ｎＡｓにより形成する。活性層１の近傍の部分以外の部
分のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３はＡｌＧ
ａＡｓにより形成する。この場合、活性層１を構成する
ＧａＩｎＡｓはＧａＡｓにＩｎＡｓを０．５％以上混合
させたものであり、活性層１の近傍の部分のｎ型クラッ
ド層２およびｐ型クラッド層３を構成するＡｌＧａＩｎ
ＡｓはＡｌＡｓとＧａＡｓとの混晶とみなすことができ
るＡｌＧａＡｓにさらにＩｎＡｓを０．５％以上混合さ
せたものである。

【００３１】第２の例においては、活性層１の全体をＺ
ｎＣｄＳｅにより形成し、ｎ型クラッド層２およびｐ型
クラッド層３のうちの活性層１の近傍の部分をＺｎＳＳ
ｅにより形成する。活性層１の近傍の部分以外の部分の
ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３はＺｎＳｅに
より形成する。この場合、活性層１を構成するＺｎＣｄ
ＳｅはＺｎＳｅにＣｄＳｅを０．５％以上混合させたも
のであり、活性層１の近傍の部分のｎ型クラッド層２お
よびｐ型クラッド層３を構成するＺｎＳＳｅはＺｎＳｅ
にＺｎＳを０．５％以上混合させたものである。

【００３２】第３の例においては、活性層１の全体をＺ
ｎＣｄＳｅにより形成することは第２の例と同様である
が、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３のうちの
活性層１の近傍の部分はＺｎＭｇＳＳｅにより形成す
る。活性層１の近傍の部分以外の部分のｎ型クラッド層
２およびｐ型クラッド層３はＺｎＳｅにより形成する。
この場合、活性層１の近傍の部分のｎ型クラッド層２お
よびｐ型クラッド層３を構成するＺｎＭｇＳＳｅは、Ｚ
ｎＳｅにＺｎＳおよびＭｇＳｅをそれぞれ０．５％以上
混合させたものである。

【００３３】第４の例においては、活性層１の全体をＺ
ｎＳＳｅにより形成し、ｎ型クラッド層２およびｐ型ク
ラッド層３のうちの活性層１の近傍の部分をＺｎＭｇＳ
Ｓｅにより形成する。活性層１の近傍の部分以外の部分
のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３はＺｎＳｅ
により形成する。この場合、活性層１を構成するＺｎＳ
ＳｅはＺｎＳｅにＺｎＳを０．５％以上混合させたもの
であり、活性層１の近傍の部分のｎ型クラッド層２およ
びｐ型クラッド層３を構成するＺｎＭｇＳＳｅはＺｎＳ
ｅにＺｎＳおよびＭｇＳｅをそれぞれ０．５％以上混合
させたものである。

【００３４】第５の例においては、活性層１の全体をＺ
ｎＣｄＳＳｅにより形成し、ｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層３のうちの活性層１の近傍の部分をＺｎＭ
ｇＳＳｅにより形成する。活性層１の近傍の部分以外の
部分のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３はＺｎ
Ｓｅにより形成する。この場合、活性層１を構成するＺ
ｎＣｄＳＳｅはＺｎＳｅにＣｄＳｅおよびＺｎＳをそれ
ぞれ０．５％以上混合させたものであり、活性層１の近
傍の部分のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３を
構成するＺｎＭｇＳＳｅはＺｎＳｅにＺｎＳおよびＭｇ
Ｓｅをそれぞれ０．５％以上混合させたものである。

【００３５】第６の例においては、活性層１の全体を
（ＺｎＳｅ）_M（ＺｎＳ）_N超格子により形成し、ｎ型
クラッド層２およびｐ型クラッド層３のうちの活性層１
の近傍の部分をＺｎＭｇＳＳｅにより形成する。活性層
１の近傍の部分以外の部分のｎ型クラッド層２およびｐ
型クラッド層３はＺｎＳｅにより形成する。この場合、
活性層１を構成する（ＺｎＳｅ）_M（ＺｎＳ）_N超格子
の層数Ｍ＋Ｎは６以下に選ばれている。また、活性層１
の近傍の部分のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層
３を構成するＺｎＭｇＳＳｅはＺｎＳｅにＺｎＳおよび
ＭｇＳｅをそれぞれ０．５％以上混合させたものであ
る。

【００３６】第１の例における活性層１、ｎ型クラッド
層２およびｐ型クラッド層３の部分のエネルギーバンド
図は、活性層１をＧａＡｓにより形成し、ｎ型クラッド
層２およびｐ型クラッド層３をＡｌＧａＡｓにより形成
した場合のエネルギーバンド図（図３）と近似的に同一
と見なすことができる。同様に、第２の例および第３の
例における活性層１、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラ
ッド層３の部分のエネルギーバンド図は、活性層１をＺ
ｎＣｄＳｅにより形成し、ｎ型クラッド層２およびｐ型
クラッド層３をＺｎＳｅにより形成した場合のエネルギ
ーバンド図と近似的に同一と見なすことができる。ま
た、第４の例、第５の例および第６の例における活性層
１、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３の部分の
エネルギーバンド図は、活性層１をＺｎＳｅにより形成
し、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３をＺｎＭ
ｇＳＳｅにより形成した場合のエネルギーバンド図と近
似的に同一と見なすことができる。

【００３７】以上のように、この第１実施例によれば、
発光時に光場が存在する活性層１およびその近傍の部分
のｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層３が互いに格
子定数が少なくとも０．１Å以上異なる複数種の２元化
合物半導体から成る混晶半導体により構成されているの
で、これらの活性層１およびその近傍の部分のｎ型クラ
ッド層２およびｐ型クラッド層３においては、非発光再
結合などに起因する不純物や欠陥の移動が抑制される。
このため、この不純物や欠陥の移動に起因する半導体レ
ーザーの劣化を防止することができる。そして、半導体
レーザーの長寿命化および信頼性の向上を図ることがで
きる。

【００３８】図４および図５はこの発明の第２実施例に
よる半導体レーザーを示し、図４はこの半導体レーザー
の共振器長方向に垂直な断面図、図５はこの半導体レー
ザーの共振器長方向に平行な断面図を示す。この半導体
レーザーは、いわゆるＳＣＨ（Separate Confinement H
eterostructure) 構造を有するものである。

【００３９】図４および図５に示すように、この第２実
施例による半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純
物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされた（１００）面
方位のｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、例えばｎ型不純物と
して塩素（Ｃｌ）がドープされたｎ型ＺｎＳｅバッファ
層１２、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１３、例えば
ｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ型ＺｎＳ_sＳｅ
_1-s光導波層１４、活性層１５、例えばｐ型不純物とし
て窒素（Ｎ）がドープされたｐ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導
波層１６、例えばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ
型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７、例えば
ｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型ＺｎＳ_vＳｅ
_1-v層１８、例えばｐ型不純物としてＮがドープされた
ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９、例えばｐ型不純物とし
てＮがそれぞれドープされたｐ型ＺｎＴｅから成る量子
井戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを交互に積層し
たｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）層２
０および例えばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型
ＺｎＴｅコンタクト層２１が順次積層されている。ｐ型
ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０については後に詳細に
説明する。

【００４０】この場合、活性層１５はｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ
_zＳｅ量子井戸層から成る単一量子井戸構造を有し、そ
のｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層の厚さは好適には
２〜２０ｎｍ、具体的には例えば９ｎｍに選ばれてい
る。この場合、ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッ
ド層１３およびｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッ
ド層１７が障壁層を構成する。

【００４１】この半導体レーザーにおいては、この半導
体レーザーの発光時に光場が存在する部分、すなわちｉ
型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層から成る活性層１５、
ｎ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１４、ｐ型ＺｎＳ_sＳｅ
_1-s光導波層１６、ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qク
ラッド層１３およびｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qク
ラッド層１７は、いずれも、互いに格子定数が０．１Å
以上異なる複数種の２元化合物半導体から成る混晶半導
体である。したがって、これらの部分においては、不純
物や欠陥の移動が抑制される。

【００４２】ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の上層部、ｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ
ＭＱＷ層２０およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１はス
トライプ形状にパターニングされている。このストライ
プ部の幅は例えば５μｍである。

【００４３】また、上述のストライプ部以外の部分のｐ
型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８上には、例えば厚さが３００
ｎｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）膜から成る絶縁層２２が
形成されている。そして、ストライプ形状のｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層２１および絶縁層２２上にｐ側電極２３
が形成されている。このｐ側電極２３がｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層２１とコンタクトした部分が電流の通路とな
る。ここで、このｐ側電極２３としては、例えば、厚さ
が１０ｎｍのＰｄ膜と厚さが１００ｎｍのＰｔ膜と厚さ
が３００ｎｍのＡｕ膜とを順次積層した構造のＰｄ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極が用いられる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１
１の裏面には、例えばＩｎ電極のようなｎ側電極２４が
コンタクトしている。

【００４４】この半導体レーザーにおいては、いわゆる
端面コーティングが施されている。すなわち、図５に示
すように、共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のう
ちレーザー光が取り出されるフロント側の端面にはＡｌ
₂Ｏ₃膜２５とＳｉ膜２６とから成る多層膜がコーティ
ングされ、共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のう
ちレーザー光が取り出されないリア側の端面にはＡｌ₂
Ｏ₃膜２５とＳｉ膜２６とを２周期積層した多層膜がコ
ーティングされている。ここで、Ａｌ₂Ｏ₃膜２５とＳ
ｉ膜２６とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をか
けた光学的距離が、レーザー光の発振波長の１／４に等
しくなるように選ばれる。このような端面コーティング
が施されていることにより、例えば、フロント側の端面
の反射率を７０％、リア側の端面の反射率を９５％にす
ることができる。

【００４５】この場合、ｎ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層
１４およびｐ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１６のＳ組成
比ｓは、少なくとも５×１０^-3（０．００５）以上に選
ばれている。ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド
層１３およびｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド
層１７のＭｇ組成比ｐは例えば０．０９、またＳ組成比
ｑは例えば０．１８であり、そのときのエネルギーギャ
ップＥ_gは７７Ｋで約２．９４ｅＶである。これらのＭ
ｇ組成比ｐ＝０．０９およびＳ組成比ｑ＝０．１８を有
するｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１３お
よびｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７は
ＧａＡｓと格子整合する。また、活性層１５を構成する
ｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例
えば０．１９であり、そのときのエネルギーギャップＥ
_gは７７Ｋで約２．５４ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚ
ｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１３およびｐ型Ｚ
ｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７と活性層１５
を構成するｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層との間の
エネルギーギャップＥ_gの差ΔＥ_gは０．４０ｅＶであ
る。なお、室温でのエネルギーギャップＥ_gの値は、７
７ＫでのエネルギーギャップＥ_gの値から０．１ｅＶを
引くことにより求めることができる。

【００４６】また、ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qク
ラッド層１３の厚さは例えば０．８μｍであり、不純物
濃度はＮ_D−Ｎ_A（Ｎ_D：ドナー濃度、Ｎ_A：アクセプ
タ濃度）で例えば５×１０¹⁷ｃｍ^-3である。ｎ型ＺｎＳ
_sＳｅ_1-s光導波層１４の厚さは例えば６０ｎｍであ
り、不純物濃度はＮ_D−Ｎ_Aで例えば５×１０¹⁷ｃｍ^-3
である。また、ｐ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１６の厚
さは例えば６０ｎｍであり、不純物濃度はＮ_A−Ｎ_Dで
例えば５×１０¹⁷ｃｍ^-3である。ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ
_qＳｅ_1-qクラッド層１７の厚さは例えば０．６μｍで
あり、不純物濃度はＮ_A−Ｎ_Dで例えば２×１０¹⁷ｃｍ
^-3である。ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の厚さは例えば
０．６μｍであり、不純物濃度はＮ_A−Ｎ_Dで例えば８
×１０¹⁷ｃｍ^-3である。ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９
の厚さは例えば４５ｎｍであり、不純物濃度はＮ_A−Ｎ
_Dで例えば８×１０¹⁷ｃｍ^-3である。ｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層２１の厚さは例えば７０ｎｍであり、不純物濃
度はＮ_A−Ｎ_Dで例えば１×１０¹⁹ｃｍ^-3である。

【００４７】また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２の厚さ
は、ＺｎＳｅとＧａＡｓとの間にはわずかではあるが格
子不整合が存在することから、この格子不整合に起因し
てこのｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２およびその上の各層
のエピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止する
ために、ＺｎＳｅの臨界膜厚（〜１００ｎｍ）よりも十
分に小さく選ばれるが、ここでは例えば３３ｎｍに選ば
れる。

【００４８】なお、ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qク
ラッド層１７上に積層されたｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１
８は、場合に応じて、ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-q
クラッド層１７に加えた第２のｐ型クラッド層としての
機能、ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７
との格子整合をとる機能、ヒートシンク上へのレーザー
チップのマウントの際のチップ端面におけるはんだの這
い上がりによる短絡を防止するためのスペーサ層として
の機能などのうちの一または二以上の機能を有する。ｐ
型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７のＭｇ組
成比ｐおよびＳ組成比ｑとの兼ね合いもあるが、このｐ
型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８のＳ組成比ｖは、０＜ｖ≦
０．１、好ましくは０．０６≦ｖ≦０．０８の範囲内に
選ばれ、特に、ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッ
ド層１７との格子整合をとるために最適なＳ組成比ｖは
０．０６である。

【００４９】上述のｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２
０が設けられているのは、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１
９とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１とを直接接合する
と、接合界面において価電子帯に大きな不連続が生じ、
これがｐ側電極２３からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１
に注入される正孔に対する障壁となることから、この障
壁を実効的になくすためである。

【００５０】すなわち、ｐ型ＺｎＳｅ中のキャリア濃度
は通常は５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度が上限であり、一方、ｐ
型ＺｎＴｅ中のキャリア濃度は１０¹⁸ｃｍ^-3以上とする
ことが可能である。また、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ
界面における価電子帯の不連続の大きさは約０．５ｅＶ
である。このようなｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接合の
価電子帯には、接合がステップ接合であると仮定する
と、ｐ型ＺｎＳｅ側にＷ＝（２εφ_T／ｑＮ_A）^1/2 （４）の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、εは
ＺｎＳｅの誘電率、φ_Tはｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ
界面における価電子帯の不連続の大きさ（約０．５ｅ
Ｖ）を表す。

【００５１】（４）式を用いてこの場合のＷを計算する
と、Ｗ＝３２ｎｍとなる。このときに価電子帯の頂上が
ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面に垂直な方向に沿って
どのように変化するかを示したのが図６である。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位は
価電子帯の頂上に一致すると近似している。図６に示す
ように、この場合、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型Ｚｎ
Ｔｅに向かって、下（低エネルギー側）に曲がってい
る。この下に凸の価電子帯の変化は、ｐ側電極１３から
このｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接合に注入された正孔
に対してポテンシャル障壁として働く。

【００５２】この問題は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１
９とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１との間にｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０を設けることにより解決する
ことができる。このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２
０は具体的には例えば次のように設計される。

【００５３】図７は、ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層
の両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ構
造の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子井
戸の幅Ｌ_Wに対して第１量子準位Ｅ₁がどのように変化
するかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子力
学的計算により求めた結果を示す。ただし、この計算で
は、量子井戸層および障壁層における電子の質量として
ｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅ中の正孔の有効質量ｍ
_hを想定して０．６ｍ₀を用い、また、井戸の深さは
０．５ｅＶとしている。

【００５４】図７より、量子井戸の幅Ｌ_Wを小さくする
ことにより、量子井戸内に形成される第１量子準位Ｅ₁
を高くすることができることがわかる。ｐ型ＺｎＴｅ／
ＺｎＳｅＭＱＷ層２０はこのことを利用して設計され
る。

【００５５】この場合、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界
面からｐ型ＺｎＳｅ側に、幅Ｗにわたって生じるバンド
の曲がりは、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面からの距
離ｘ（図６）の二次関数 φ（ｘ）＝φ_T｛１−（ｘ／Ｗ）²｝（５）で与えられる。従って、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層２０の設計は、（５）式に基づいて、ｐ型ＺｎＴｅか
ら成る量子井戸層のそれぞれに形成される第１量子準位
Ｅ₁がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価電子帯の頂
上のエネルギーと一致し、しかも互いに等しくなるよう
にＬ_Wを段階的に変えることにより行うことができる。

【００５６】図８は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層
２０におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅Ｌ_Bを２
ｎｍとした場合の量子井戸幅Ｌ_wの設計例を示す。ここ
で、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９のアクセプタ濃度Ｎ
_Aは５×１０¹⁷ｃｍ^-3とし、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
２１のアクセプタ濃度Ｎ_Aは１×１０¹⁹ｃｍ^-3としてい
る。図８に示すように、この場合には、合計で７個ある
量子井戸の幅Ｌ_wを、その第１量子準位Ｅ₁がｐ型Ｚｎ
Ｓｅおよびｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位と一致するよう
に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９からｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層２１に向かってＬ_w＝０．３ｎｍ、０．４ｎ
ｍ、０．５ｎｍ、０．６ｎｍ、０．８ｎｍ、１．１ｎ
ｍ、１．７ｎｍと変化させている。

【００５７】なお、量子井戸の幅Ｌ_wの設計に当たって
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸層と障壁層との格子不整合による歪
みの効果も取り入れなければならないが、多重量子井戸
の量子準位を図８のようにフラットに設定することは、
原理的に十分可能である。

【００５８】図８において、ｐ型ＺｎＴｅに注入された
正孔は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０のそれぞ
れの量子井戸に形成された第１量子準位Ｅ₁を介して共
鳴トンネリングによりｐ型ＺｎＳｅ側に流れることがで
きるので、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面のポテンシ
ャル障壁は実効的になくなる。

【００５９】次に、上述のように構成された図４および
図５に示す半導体レーザーの製造方法について説明す
る。

【００６０】すなわち、図４および図５に示す半導体レ
ーザーを製造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上
に、後述のような成長原料を用いたＭＢＥ法により、ｎ
型ＺｎＳｅバッファ層１２、ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳ
ｅ_1-qクラッド層１３、ｎ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層
１４、ｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層から成る活性
層１５、ｐ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１６、ｐ型Ｚｎ
_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１７、ｐ型ＺｎＳ_v
Ｓｅ_1-v層１８、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９、ｐ型
ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０およびｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層２１を順次エピタキシャル成長させる。

【００６１】上述のＭＢＥ法によるエピタキシャル成長
においては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９
９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％
のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎ
Ｓを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳ
ｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２、ｎ型
Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１３およびｎ型
ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１４のｎ型不純物としてのＣ
ｌのドーピングは、例えば純度９９．９９９９％のＺｎ
Ｃｌ₂をドーパントとして用いて行う。一方、ｐ型Ｚｎ
Ｓ_sＳｅ_1-s光導波層１６、ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳ
ｅ_1-qクラッド層１７、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８、
ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳ
ｅＭＱＷ層２０、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１のｐ型
不純物としてのＮのドーピングは、電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）により発生されたＮ₂プラズマを照射す
ることにより行う。

【００６２】次に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１上に
所定幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成した後、このレジストパターンをマスクとし
て、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の厚さ方向の途中まで
ウエットエッチング法によりエッチングする。これによ
って、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の上層部、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層２０およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１がストライ
プ形状にパターニングされる。

【００６３】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面にＡｌ₂Ｏ₃膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ₂Ｏ₃膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v
層１８上にのみＡｌ₂Ｏ₃膜から成る絶縁層２２が形成
される。

【００６４】次に、ストライプ形状のｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層２１および絶縁層２２の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次真空蒸着してＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極
から成るｐ側電極２３を形成し、その後必要に応じて熱
処理を行って、このｐ側電極２３をｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層２１にオーミックコンタクトさせる。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極
２４を形成する。

【００６５】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１１をバー状に劈開して両
共振器端面を形成した後、真空蒸着法により、フロント
側の端面にＡｌ₂Ｏ₃膜２５とＳｉ膜２６とから成る多
層膜を形成するとともに、リア側の端面にＡｌ₂Ｏ₃膜
２５とＳｉ膜２６とを２周期繰り返した多層膜を形成す
る。このように端面コーティングを施した後、このバー
を劈開してチップ化し、パッケージングを行う。

【００６６】以上のように、この第２実施例によれば、
半導体レーザーの発光時に光場が存在する部分が互いに
格子定数が０．１Å以上異なる複数種の２元化合物半導
体により構成されていることにより、これらの部分にお
いて不純物や欠陥をピンニングすることができ、それら
の移動を有効に防止することができる。このため、この
不純物や欠陥の移動に起因する半導体レーザーの劣化を
防止することができ、半導体レーザーの長寿命化および
信頼性の向上を図ることができる。

【００６７】そして、この第２実施例によれば、短波長
で発光可能でしかも低しきい値電流密度の半導体レーザ
ーを実現することが可能である。より具体的には、例え
ば、室温において連続発振可能な緑色発光の半導体レー
ザーを実現することが可能である。また、レーザー発振
に必要な印加電圧の低減を図ることも可能である。

【００６８】以上、この発明の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。

【００６９】例えば、上述の第２実施例においては、Ｓ
ＣＨ構造を有する半導体レーザーの製造にこの発明を適
用した場合について説明したが、この発明は、ＤＨ構造
（Double Heterostructure）を有する半導体レーザーの
製造に適用することも可能である。

【００７０】なお、上述の第２実施例においては、化合
物半導体基板としてＧａＡｓ基板を用いているが、この
化合物半導体基板としては、例えばＧａＰ基板などを用
いてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
発光部およびその近傍の部分が、互いに格子定数が少な
くとも０．１Å以上異なる少なくとも２種の要素化合物
半導体から成る少なくとも３種以上の元素を含む化合物
半導体により構成されているので、これらの発光部およ
びその近傍の部分における不純物や欠陥の移動を抑える
ことができ、それによってこの不純物や欠陥の移動に起
因する発光素子の劣化を防止することができる。そし
て、発光素子の長寿命化および信頼性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。

【図２】この発明の第１実施例による半導体レーザーの
活性層、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層の部分の
エネルギーバンド図である。

【図３】この発明の第１実施例による半導体レーザーを
説明するためのエネルギーバンド図である。

【図４】この発明の第２実施例による半導体レーザーの
共振器長方向に垂直な断面図である。

【図５】この発明の第２実施例による半導体レーザーの
共振器長方向に平行な断面図である。

【図６】ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面の近傍の価電
子帯を示すエネルギーバンド図である。

【図７】ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸の幅Ｌ_wに対す
る量子井戸の第１量子準位Ｅ₁の変化を示すグラフであ
る。

【図８】この発明の第２実施例による半導体レーザーに
おけるｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層の設計例を示す
略線図である。

【図９】凝集エネルギーと原子間距離との関係を示すグ
ラフである。

【図１０】いくつかの２元化合物半導体のバンドギャッ
プエネルギーと格子定数との関係を示すグラフである。

【図１１】従来の半導体レーザーの問題を説明するため
のエネルギーバンド図である。

【符号の説明】

１、１５活性層２ｎ型クラッド層３ｐ型クラッド層４、２４ｎ側電極５、２３ｐ側電極１１ｎ型ＧａＡｓ基板１２ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１３ｎ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１４ｎ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１５活性層１６ｐ型ＺｎＳ_sＳｅ_1-s光導波層１７ｐ型Ｚｎ_1-pＭｇ_pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層１８ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１９ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層２０ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部およびその近傍の部分が、互いに
格子定数が少なくとも０．１Å以上異なる少なくとも２
種の要素化合物半導体から成る少なくとも３種以上の元
素を含む化合物半導体により構成されていることを特徴
とする発光素子。
【請求項２】上記要素化合物半導体は２元化合物半導
体であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】上記少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体は、少なくとも３元以上の化合物半導体であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】上記少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体のうちの最少組成の元素の組成比は５×１０
^-3以上であることを特徴とする請求項１記載の発光素
子。
【請求項５】上記少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体は、互いに積層された互いに格子定数が少な
くとも０．１Å以上異なる少なくとも２元以上の少なく
とも２種の化合物半導体層から成る化合物半導体超格子
であることを特徴とする請求項１または２記載の発光素
子。
【請求項６】上記少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体は、第１の元素群を構成する元素をＡ₁、Ａ
₂、…、Ａ_iで表し、第２の元素群を構成する元素をＢ
₁、Ｂ₂、…、Ｂ_jで表したとき、（Ａ₁）_x1（Ａ₂）_x2…（Ａ_i）_xi（Ｂ₁）_y1（Ｂ₂）
_y2…（Ｂ_j）_yj （ただし、０≦ｘ１、ｘ２、…、ｘｉ≦１、０≦ｙ１、
ｙ２、…、ｙｊ≦１、ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｉ＝１、ｙ１
＋ｙ２＋…＋ｙｊ＝１）なる一般式で表される多元化合物半導体であることを特
徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項７】上記少なくとも３種以上の元素を含む化
合物半導体は、第１の元素群を構成する元素をＡ₁、Ａ
₂、…、Ａ_iで表し、第２の元素群を構成する元素をＢ
₁、Ｂ₂、…、Ｂ_jで表したとき、（Ａ_kＢ_l）_M（Ａ_k'Ｂ_l'）_N （ただし、１≦ｋ、ｋ´≦ｉ、１≦ｌ、ｌ´≦ｊ、１≦
Ｍ＋Ｎ≦６）なる一般式で表される化合物半導体超格子であることを
特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項８】上記第１の元素群はＩＩ族元素から成る
群であり、上記第２の元素群はＶＩ族元素から成る群で
あることを特徴とする請求項６または７記載の発光素
子。
【請求項９】上記第１の元素群はＩＩＩ族元素から成
る群であり、上記第２の元素群はＶ族元素から成る群で
あることを特徴とする請求項６または７記載の発光素
子。
【請求項１０】活性層の上下がｎ型クラッド層および
ｐ型クラッド層によりはさまれた構造を有し、上記活性
層、上記ｎ型クラッド層のうちの上記活性層と上記ｎ型
クラッド層との界面から少なくとも上記ｎ型クラッド層
中における電子の拡散長以内の部分、および、上記ｐ型
クラッド層のうちの上記活性層と上記ｐ型クラッド層と
の界面から少なくとも上記ｐ型クラッド層中における正
孔の拡散長以内の部分が、互いに格子定数が少なくとも
０．１Å以上異なる少なくとも２種の要素化合物半導体
から成る少なくとも３種以上の元素を含む化合物半導体
により構成されていることを特徴とする請求項１記載の
発光素子。