JPH08125261A - 多重量子障壁、半導体レーザチップとその製造方法 - Google Patents
多重量子障壁、半導体レーザチップとその製造方法Info
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- JPH08125261A JPH08125261A JP26225694A JP26225694A JPH08125261A JP H08125261 A JPH08125261 A JP H08125261A JP 26225694 A JP26225694 A JP 26225694A JP 26225694 A JP26225694 A JP 26225694A JP H08125261 A JPH08125261 A JP H08125261A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザダイオードの活性層とｐ型クラッド層
との間に設けられる多重量子障壁の抵抗を低減する。 【構成】 多重量子障壁を構成しているバリア層とウェ
ル層のうちバリア層に引っ張り歪みを入れることによっ
て、バリア層のバンド構造１５ｃの価電子帯端とウェル
層のバンド構造１５ｂの価電子帯端との差ΔＥｖが減少
する。また、バリア層の引っ張り歪みによって、ホール
の有効質量が減少し、ホールの移動度が増加する。 【効果】 ΔＥｖが小さくなることによって、ホールの
移動が容易になる。また、ホールの移動度が増加するこ
とによってバリア層の抵抗を低減することができる。
との間に設けられる多重量子障壁の抵抗を低減する。 【構成】 多重量子障壁を構成しているバリア層とウェ
ル層のうちバリア層に引っ張り歪みを入れることによっ
て、バリア層のバンド構造１５ｃの価電子帯端とウェル
層のバンド構造１５ｂの価電子帯端との差ΔＥｖが減少
する。また、バリア層の引っ張り歪みによって、ホール
の有効質量が減少し、ホールの移動度が増加する。 【効果】 ΔＥｖが小さくなることによって、ホールの
移動が容易になる。また、ホールの移動度が増加するこ
とによってバリア層の抵抗を低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多重量子障壁に関
し、特に多重量子障壁を用いた半導体レーザダイオード
チップ及びその製造方法に関するものである。
し、特に多重量子障壁を用いた半導体レーザダイオード
チップ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体結晶中の電子波は、量子井戸（ウ
ェル）層と量子障壁（バリア）層で構成されている超格
子層のウェル層からバリア層へ入射したとき及びバリア
層からウェル層へ入射したときに界面で反射する。この
界面で反射する電子波の干渉を利用して実効的な障壁の
高さを大きくする多重量子障壁（以下ＭＱＢという。）
についての記載が、電子情報通信学会論文誌Ｃ Vol.J7
0.C.No6.pp851-857 １９８７年６月，２、１９９１年
電子情報通信学会春期全国大会 4-446，３、J.JAP.Vo
l.29 No11.1990.p Ｌ１９９７−１９８０にある。
ェル）層と量子障壁（バリア）層で構成されている超格
子層のウェル層からバリア層へ入射したとき及びバリア
層からウェル層へ入射したときに界面で反射する。この
界面で反射する電子波の干渉を利用して実効的な障壁の
高さを大きくする多重量子障壁（以下ＭＱＢという。）
についての記載が、電子情報通信学会論文誌Ｃ Vol.J7
0.C.No6.pp851-857 １９８７年６月，２、１９９１年
電子情報通信学会春期全国大会 4-446，３、J.JAP.Vo
l.29 No11.1990.p Ｌ１９９７−１９８０にある。
【０００３】図６は、ＭＱＢ構造を導入したレーザダイ
オードの構造を示す断面図である。図６において、１は
ｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成さ
れたｎ型ＧａＡｓよりなるバッファ層、３はバッファ層
２上に形成されたｎ型ＡｌＧａＩｎＰよりなるクラッド
層、４はクラッド層３上に形成されｎ型ＧａＩｎＰより
なる活性層、５は活性層４上に形成されたｐ型ＭＱＢ、
６はＭＱＢ５上に形成されたｐ型ＡｌＧａＩｎＰよりな
るクラッド層、７はクラッド層６上に形成されたｐ型Ｇ
ａＩｎＰよりなるバンド不連続緩和層、８はバンド不連
続緩和層７上に形成されたキャップ層である。従来のレ
ーザダイオードにおいて、これらの半導体層は、全てｎ
型ＧａＡｓ基板１に格子整合している。
オードの構造を示す断面図である。図６において、１は
ｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成さ
れたｎ型ＧａＡｓよりなるバッファ層、３はバッファ層
２上に形成されたｎ型ＡｌＧａＩｎＰよりなるクラッド
層、４はクラッド層３上に形成されｎ型ＧａＩｎＰより
なる活性層、５は活性層４上に形成されたｐ型ＭＱＢ、
６はＭＱＢ５上に形成されたｐ型ＡｌＧａＩｎＰよりな
るクラッド層、７はクラッド層６上に形成されたｐ型Ｇ
ａＩｎＰよりなるバンド不連続緩和層、８はバンド不連
続緩和層７上に形成されたキャップ層である。従来のレ
ーザダイオードにおいて、これらの半導体層は、全てｎ
型ＧａＡｓ基板１に格子整合している。
【０００４】そして、このＭＱＢ５を半導体レーザのク
ラッド層６に適用すると活性層４からのキャリア（電
子）のオーバーフローを抑制できる。なお、ＭＱＢ５
は、複数のｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア（ポテン
シャル障壁）層５ｃと、複数のｐ型ＧａＩｎＰからなる
ウェル（井戸）層５ｂとを交互に積層して構成されてい
る。従来のＭＱＢの場合、電子のトンネリングを防ぐた
め第１層目のバリア層５ａ（以下ファーストバリア層と
いう。）の層厚は〜２０ｎｍ程度必要で、他のバリア層
の１０倍程度の厚みがある。
ラッド層６に適用すると活性層４からのキャリア（電
子）のオーバーフローを抑制できる。なお、ＭＱＢ５
は、複数のｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア（ポテン
シャル障壁）層５ｃと、複数のｐ型ＧａＩｎＰからなる
ウェル（井戸）層５ｂとを交互に積層して構成されてい
る。従来のＭＱＢの場合、電子のトンネリングを防ぐた
め第１層目のバリア層５ａ（以下ファーストバリア層と
いう。）の層厚は〜２０ｎｍ程度必要で、他のバリア層
の１０倍程度の厚みがある。
【０００５】図７は、図６に示したレーザダイオードの
バンド構造を示す図である。図において、１３はｎ型ク
ラッド層３のバンド構造、１４はｎ型活性層４のバンド
構造、１５はＭＱＢ５のバンド構造、１６はｐ型クラッ
ド層６のバンド構造である。厚いバリア層のバンド構造
１５ａ、ウェル層のバンド構造１５ｂ、バリア層のバン
ド構造１５ｃからなっている。
バンド構造を示す図である。図において、１３はｎ型ク
ラッド層３のバンド構造、１４はｎ型活性層４のバンド
構造、１５はＭＱＢ５のバンド構造、１６はｐ型クラッ
ド層６のバンド構造である。厚いバリア層のバンド構造
１５ａ、ウェル層のバンド構造１５ｂ、バリア層のバン
ド構造１５ｃからなっている。
【０００６】また、図において、Ｅｃは導電帯端エネル
ギー、Ｅｆｎは電子の疑フェルミレベル、Ｅｖは価電子
帯端エネルギー、Ｅｆｐはホールの疑フェルミレベル、
Ｕａは電子に対するポテンシャル障壁である。
ギー、Ｅｆｎは電子の疑フェルミレベル、Ｅｖは価電子
帯端エネルギー、Ｅｆｐはホールの疑フェルミレベル、
Ｕａは電子に対するポテンシャル障壁である。
【０００７】半導体レーザの活性層中の電子が感じるバ
リアの高さ（Ｕａ）は、通常のダブルへテロレーザにお
いては、ΔＥｇ（Ｅｆｐ−Ｅｖ）で与えられ、ｐクラッ
ド層のフェルミレベル（Ｅｆｐ）に強く依存する。ここ
で、Ｕａは実際のバリアの高さ、ΔＥｇは活性層とクラ
ッド層のバンドギャップ差、Ｅｖはｐクラッド層の価電
子帯端エネルギーである。
リアの高さ（Ｕａ）は、通常のダブルへテロレーザにお
いては、ΔＥｇ（Ｅｆｐ−Ｅｖ）で与えられ、ｐクラッ
ド層のフェルミレベル（Ｅｆｐ）に強く依存する。ここ
で、Ｕａは実際のバリアの高さ、ΔＥｇは活性層とクラ
ッド層のバンドギャップ差、Ｅｖはｐクラッド層の価電
子帯端エネルギーである。
【０００８】図７に示す様に多重量子障壁のバンド構造
１５は、バンドギャップの小さいウェル層の影響を受け
てバルクのクラッド層のバンド構造１６に比べ、フェル
ミレベルが禁制側にシフトする。その結果、バリア層の
価電子帯端がバルクのバリア層に比べて価電子端側に突
出した形になり、ＭＱＢ５の価電子帯のホールが移動し
難くなる。
１５は、バンドギャップの小さいウェル層の影響を受け
てバルクのクラッド層のバンド構造１６に比べ、フェル
ミレベルが禁制側にシフトする。その結果、バリア層の
価電子帯端がバルクのバリア層に比べて価電子端側に突
出した形になり、ＭＱＢ５の価電子帯のホールが移動し
難くなる。
【０００９】なお、上記と同じ理由から、図８に示すよ
うに、ｎ型ＭＱＢ９を活性層４とｎ型クラッド層３との
間に設ける場合もある。
うに、ｎ型ＭＱＢ９を活性層４とｎ型クラッド層３との
間に設ける場合もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の多重量子障壁は
以上のように構成されているので、多重量子障壁５をｎ
型活性層４とｐ型クラッド層６との間に導入した場合、
図７に示す様に多重量子障壁の領域１５はバンドギャッ
プの小さいウェル層の影響を受けてバルクのクラッド層
の領域１６に比べ、フェルミレベルが禁制側にシフトす
る。このためＭＱＢの価電子帯のホールが移動し難くな
り抵抗が高くなる。
以上のように構成されているので、多重量子障壁５をｎ
型活性層４とｐ型クラッド層６との間に導入した場合、
図７に示す様に多重量子障壁の領域１５はバンドギャッ
プの小さいウェル層の影響を受けてバルクのクラッド層
の領域１６に比べ、フェルミレベルが禁制側にシフトす
る。このためＭＱＢの価電子帯のホールが移動し難くな
り抵抗が高くなる。
【００１１】この発明による多重量子障壁は、超格子層
に歪を導入することによりＭＱＢ領域中のホールを移動
し易くし、ＭＱＢ領域の抵抗を低減することを目的とす
る。
に歪を導入することによりＭＱＢ領域中のホールを移動
し易くし、ＭＱＢ領域の抵抗を低減することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る多重量
子障壁は、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェ
ル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁
において、少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪
みを持つことを特徴とする。
子障壁は、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェ
ル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁
において、少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪
みを持つことを特徴とする。
【００１３】第２の発明に係る半導体レーザチップは、
第１及び第２のクラッド層と、前記第１及び第２のクラ
ッド層に挟まれた活性層とを備える半導体レーザチップ
において、少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性
層との間に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウ
ェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障
壁を備え、少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪
みを持つことを特徴とする。
第１及び第２のクラッド層と、前記第１及び第２のクラ
ッド層に挟まれた活性層とを備える半導体レーザチップ
において、少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性
層との間に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウ
ェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障
壁を備え、少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪
みを持つことを特徴とする。
【００１４】第３の発明に係る半導体レーザチップの製
造方法は、有機金属気相成長法を用いて第１の半導体か
らなる第１のクラッド層を形成する工程と、有機金属気
相成長法を用いて、前記第１のクラッド層上に、活性層
を形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前記
活性層上に、前記第１の半導体と同じ成分で、組成が異
なる第２の半導体からなるバリア層と前記第２の半導体
と異なる第３の半導体からなるクラッド層とを積層して
多層ヘテロ構造を有する多重量子障壁を形成する工程
と、有機金属気相成長法を用いて、前記多重量子障壁上
に、第２のクラッド層を形成する工程とを備え、前記第
１のクラッド層を形成するときのガスの流量と前記バリ
ア層を形成するときのガスの流量とを異ならしめること
を特徴とする。
造方法は、有機金属気相成長法を用いて第１の半導体か
らなる第１のクラッド層を形成する工程と、有機金属気
相成長法を用いて、前記第１のクラッド層上に、活性層
を形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前記
活性層上に、前記第１の半導体と同じ成分で、組成が異
なる第２の半導体からなるバリア層と前記第２の半導体
と異なる第３の半導体からなるクラッド層とを積層して
多層ヘテロ構造を有する多重量子障壁を形成する工程
と、有機金属気相成長法を用いて、前記多重量子障壁上
に、第２のクラッド層を形成する工程とを備え、前記第
１のクラッド層を形成するときのガスの流量と前記バリ
ア層を形成するときのガスの流量とを異ならしめること
を特徴とする。
【００１５】第４の発明に係る半導体レーザチップの製
造方法は、有機金属気相成長法を用いて第１のクラッド
層を形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前
記第１のクラッド層上に第１の半導体からなる活性層を
形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前記第
１の半導体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体か
らなるウェル層と前記第２の半導体と異なる第３の半導
体からなるバリア層とを積層して多層ヘテロ構造を有す
る多重量子障壁を形成する工程と、前記多重量子障壁上
に、有機金属気相成長法を用いて、第２のクラッド層を
形成する工程とを備え、前記活性層を形成するときのガ
スの流量と前記ウェル層を形成するときのガスの流量と
を異ならしめることを特徴とする。
造方法は、有機金属気相成長法を用いて第１のクラッド
層を形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前
記第１のクラッド層上に第１の半導体からなる活性層を
形成する工程と、有機金属気相成長法を用いて、前記第
１の半導体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体か
らなるウェル層と前記第２の半導体と異なる第３の半導
体からなるバリア層とを積層して多層ヘテロ構造を有す
る多重量子障壁を形成する工程と、前記多重量子障壁上
に、有機金属気相成長法を用いて、第２のクラッド層を
形成する工程とを備え、前記活性層を形成するときのガ
スの流量と前記ウェル層を形成するときのガスの流量と
を異ならしめることを特徴とする。
【００１６】第５の発明に係る多重量子障壁は、異なる
種類の半導体からなるバリア層とウェル層とを積層した
多層へテロ構造を有する多重量子障壁において、前記バ
リア層とウェル層の価電子帯側にホールに対するミニバ
ンドが形成されていることを特徴とする。
種類の半導体からなるバリア層とウェル層とを積層した
多層へテロ構造を有する多重量子障壁において、前記バ
リア層とウェル層の価電子帯側にホールに対するミニバ
ンドが形成されていることを特徴とする。
【００１７】第６の発明に係る半導体レーザチップは、
第１及び第２のクラッド層と、前記第１及び第２のクラ
ッド層に挟まれた活性層とを備える半導体レーザチップ
において、少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性
層との間に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウ
ェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障
壁を備え、前記バリア層とウェル層の価電子帯側にホー
ルに対するミニバンドが形成されていることを特徴とす
る。
第１及び第２のクラッド層と、前記第１及び第２のクラ
ッド層に挟まれた活性層とを備える半導体レーザチップ
において、少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性
層との間に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウ
ェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子障
壁を備え、前記バリア層とウェル層の価電子帯側にホー
ルに対するミニバンドが形成されていることを特徴とす
る。
【００１８】
【作用】第１及び第２の発明におけるバリア層またはウ
ェル層は、歪みを持っているため、ホールの有効質量が
減少してホールの移動度が増加する。また、ウェル層の
価電子帯端のエネルギーレベルとバリア層の価電子帯端
のエネルギーレベルとの差が減少する。
ェル層は、歪みを持っているため、ホールの有効質量が
減少してホールの移動度が増加する。また、ウェル層の
価電子帯端のエネルギーレベルとバリア層の価電子帯端
のエネルギーレベルとの差が減少する。
【００１９】第３の発明における第１のクラッド層を形
成する工程と、多重量子障壁を形成する工程のバリア層
を形成するときとは、同じ種類のガスを用いて有機金属
気相成長法を行うことができ、ガスの流量を調整すると
いう簡単な操作で歪みが入ったバリア層を容易に形成す
ることができる。
成する工程と、多重量子障壁を形成する工程のバリア層
を形成するときとは、同じ種類のガスを用いて有機金属
気相成長法を行うことができ、ガスの流量を調整すると
いう簡単な操作で歪みが入ったバリア層を容易に形成す
ることができる。
【００２０】第４の発明における活性層を形成する工程
と、多重量子障壁を形成する工程のウェル層を形成する
ときとは、同じ種類のガスを用いて有機金属気相成長法
を行うことができ、ガスの流量を調整するという簡単な
操作で歪みが入ったウェル層を容易に形成することがで
きる。
と、多重量子障壁を形成する工程のウェル層を形成する
ときとは、同じ種類のガスを用いて有機金属気相成長法
を行うことができ、ガスの流量を調整するという簡単な
操作で歪みが入ったウェル層を容易に形成することがで
きる。
【００２１】第５及び第６の発明におけるバリア層とウ
ェル層とは、ホールに対するミニバンドを持っているの
で、ホールがミニバンドを通過することができ、従来に
比べてホールの移動が容易になる。
ェル層とは、ホールに対するミニバンドを持っているの
で、ホールがミニバンドを通過することができ、従来に
比べてホールの移動が容易になる。
【００２２】
実施例１．以下、この発明の第１実施例について図１乃
至図３を用いて説明する。図１は、この発明の第１実施
例によるＭＱＢを導入したレーザダイオードのバンド構
造を示す図である。図１において、図７と同一符号のも
のは図７と同一または相当する部分を示す。図１に示し
たバンド構造は、ＭＱＢのバリア層に引っ張り歪みを入
れたレーザダイオードのものである。
至図３を用いて説明する。図１は、この発明の第１実施
例によるＭＱＢを導入したレーザダイオードのバンド構
造を示す図である。図１において、図７と同一符号のも
のは図７と同一または相当する部分を示す。図１に示し
たバンド構造は、ＭＱＢのバリア層に引っ張り歪みを入
れたレーザダイオードのものである。
【００２３】図２は、歪みの入っていないバリア層とウ
ェル層とのバンド構造の関係を示す図である。図３は、
引っ張り歪みを入れたバリア層と引っ張り歪みの入って
いないウェル層とのバンド構造の関係を示す図である。
図２と図３とを比較すると、バリア層の導電帯端エネル
ギーとウェル層の導電帯端エネルギーとの差ΔＥｃが、
バリア層に引っ張り歪みを入れることによって増加して
いることがわかる。また、バリア層の価電子帯端エネル
ギーとウェル層の価電子帯端エネルギーとの差ΔＥｖ
が、バリア層に圧縮歪みを入れることによって減少して
いることがわかる。
ェル層とのバンド構造の関係を示す図である。図３は、
引っ張り歪みを入れたバリア層と引っ張り歪みの入って
いないウェル層とのバンド構造の関係を示す図である。
図２と図３とを比較すると、バリア層の導電帯端エネル
ギーとウェル層の導電帯端エネルギーとの差ΔＥｃが、
バリア層に引っ張り歪みを入れることによって増加して
いることがわかる。また、バリア層の価電子帯端エネル
ギーとウェル層の価電子帯端エネルギーとの差ΔＥｖ
が、バリア層に圧縮歪みを入れることによって減少して
いることがわかる。
【００２４】従来のＭＱＢのバリア層に歪みのない場合
のバンド構造を示す図７とバリア層に歪みを有するＭＱ
Ｂのバンド構造を示す図１とを比較すると、ＭＱＢのバ
ンド構造１５が異なっていることがわかる。
のバンド構造を示す図７とバリア層に歪みを有するＭＱ
Ｂのバンド構造を示す図１とを比較すると、ＭＱＢのバ
ンド構造１５が異なっていることがわかる。
【００２５】図２及び図３で示したように、ｐ型ＭＱＢ
のバリア層５ａに引っ張り歪を導入すると、バリア層５
ａとウェル層５ｂとの価電子帯端エネルギーの差ΔＥｖ
が減少する。そのため、図１に示すように、ｐ型ＭＱＢ
の領域１５におけるフェルミレベルの禁制帯内側へのシ
フトが小さくなる。そのため、ＭＱＢ５の抵抗が小さく
なる。
のバリア層５ａに引っ張り歪を導入すると、バリア層５
ａとウェル層５ｂとの価電子帯端エネルギーの差ΔＥｖ
が減少する。そのため、図１に示すように、ｐ型ＭＱＢ
の領域１５におけるフェルミレベルの禁制帯内側へのシ
フトが小さくなる。そのため、ＭＱＢ５の抵抗が小さく
なる。
【００２６】また、ｐ型ＭＱＢの場合、フェルミレベル
が禁制側にシフトするためＭＱＢによる仮想的なバリア
の高さΔＵｅを反映できない。ｐ型ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪を導入するとΔＥｖが減少し、フェルミ
レベルの禁制帯内側へのシフトが小さくなる。従って、
（Ｅｆｐ−Ｅｖ）が小さくなり活性層中の電子が感じる
バリアの高さＵａは高くなる。
が禁制側にシフトするためＭＱＢによる仮想的なバリア
の高さΔＵｅを反映できない。ｐ型ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪を導入するとΔＥｖが減少し、フェルミ
レベルの禁制帯内側へのシフトが小さくなる。従って、
（Ｅｆｐ−Ｅｖ）が小さくなり活性層中の電子が感じる
バリアの高さＵａは高くなる。
【００２７】さらに、ΔＥｃが大きくなるため、ΔＥｃ
の大きさに反映されるＭＱＢの仮想的ポテンシャルバリ
アも高くすることもできる。
の大きさに反映されるＭＱＢの仮想的ポテンシャルバリ
アも高くすることもできる。
【００２８】図４は、半導体のウェル層５ｂとバリア層
５ｃで構成されている超格子層において、バリア層５ｂ
の歪とバリア層５ｃ内のホールの有効質量との関係及び
バリア層の歪による伝導帯の底のエネルギーの変化を示
すグラフである。
５ｃで構成されている超格子層において、バリア層５ｂ
の歪とバリア層５ｃ内のホールの有効質量との関係及び
バリア層の歪による伝導帯の底のエネルギーの変化を示
すグラフである。
【００２９】半導体のウェル層５ｂとバリア層５ｃで構
成されている超格子層では、バリア層５ｃに引っ張り歪
を入れた場合（基板に対し格子常数が小さい結晶の場
合）、図２に示す様に、価電子帯のエネルギーレベルの
縮退が解けるためホールの有効質量が減少する。即ち、
バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。その結
果、バリア層５ｃの抵抗が減少する。
成されている超格子層では、バリア層５ｃに引っ張り歪
を入れた場合（基板に対し格子常数が小さい結晶の場
合）、図２に示す様に、価電子帯のエネルギーレベルの
縮退が解けるためホールの有効質量が減少する。即ち、
バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。その結
果、バリア層５ｃの抵抗が減少する。
【００３０】このようなＭＱＢを用いたレーザダイオー
ドでは、バリア層５ｃ内のホールの移動度の増加（ホー
ルの有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の改
善や吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。また、
ΔＥｃの増加及びΔＥｖの減少により、ＭＱＢ５で反射
できる電子のエネルギーが高くなり、キャリア注入の不
均一の改善や電子のオーバフローの抑制効果の向上が見
られる。ＭＱＢ５で反射できる電子のエネルギーが高く
なることは、活性層４よりｐ型クラッド層へ漏れる電子
を少なくすることを意味しており、活性層４への電子の
閉じこめ効率を上げることになる。活性層４に電子を効
率的に閉じこめることができることにより少ない電子の
供給（電流量）でレーザダイオードを発振させることが
できる。また、レーザダイオードを高温で動作させる場
合、ボルツマン分布に従ってエネルギーの高い電子が多
くなるため、電子がクラッド層６へ漏れ易くなるが、反
射できる電子のエネルギーの高いＭＱＢ５でこれを防ぐ
ことができる。即ち、この発明の第１実施例によるＭＱ
Ｂを導入したレーザダイオードの特性として、閾値電流
や高温での動作特性の向上が見られる。
ドでは、バリア層５ｃ内のホールの移動度の増加（ホー
ルの有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の改
善や吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。また、
ΔＥｃの増加及びΔＥｖの減少により、ＭＱＢ５で反射
できる電子のエネルギーが高くなり、キャリア注入の不
均一の改善や電子のオーバフローの抑制効果の向上が見
られる。ＭＱＢ５で反射できる電子のエネルギーが高く
なることは、活性層４よりｐ型クラッド層へ漏れる電子
を少なくすることを意味しており、活性層４への電子の
閉じこめ効率を上げることになる。活性層４に電子を効
率的に閉じこめることができることにより少ない電子の
供給（電流量）でレーザダイオードを発振させることが
できる。また、レーザダイオードを高温で動作させる場
合、ボルツマン分布に従ってエネルギーの高い電子が多
くなるため、電子がクラッド層６へ漏れ易くなるが、反
射できる電子のエネルギーの高いＭＱＢ５でこれを防ぐ
ことができる。即ち、この発明の第１実施例によるＭＱ
Ｂを導入したレーザダイオードの特性として、閾値電流
や高温での動作特性の向上が見られる。
【００３１】次に、この発明の第１実施例によるＭＱＢ
を導入したレーザダイオードの製造方法について図６を
用いて説明する。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１を準備し、
有機金属気相成長方法（以下ＭＯＣＶＤ法という）を用
いてＧａＡｓを結晶成長させ、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を形成する。次に、バッファ
層２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＡｌＧａＩｎＰを結晶
成長させ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３を形成す
る。さらに、クラッド層３の上に、ＭＯＣＶＤ法を用い
てＧａＩｎＰを結晶成長させ、ＧａＩｎＰ活性層４を形
成する。
を導入したレーザダイオードの製造方法について図６を
用いて説明する。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１を準備し、
有機金属気相成長方法（以下ＭＯＣＶＤ法という）を用
いてＧａＡｓを結晶成長させ、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を形成する。次に、バッファ
層２上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＡｌＧａＩｎＰを結晶
成長させ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３を形成す
る。さらに、クラッド層３の上に、ＭＯＣＶＤ法を用い
てＧａＩｎＰを結晶成長させ、ＧａＩｎＰ活性層４を形
成する。
【００３２】そして、活性層４の上に、ＭＯＣＶＤ法を
用いてＡｌＧａＩｎＰを結晶成長させ、まず、バリア層
としては例えば２０ｎｍ程度の比較的層の厚いＡｌＧａ
ＩｎＰファーストバリア層５ａを形成する。そして、そ
の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて交互にＧａＩｎＰとＡｌ
ＧａＩｎとを結晶成長させ、ＧａＩｎＰウェル層５ｂと
ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｂとを交互に積層する。
用いてＡｌＧａＩｎＰを結晶成長させ、まず、バリア層
としては例えば２０ｎｍ程度の比較的層の厚いＡｌＧａ
ＩｎＰファーストバリア層５ａを形成する。そして、そ
の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて交互にＧａＩｎＰとＡｌ
ＧａＩｎとを結晶成長させ、ＧａＩｎＰウェル層５ｂと
ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｂとを交互に積層する。
【００３３】ＭＯＣＶＤ法を用いてＡｌＧａＩｎＰを結
晶成長させ、このｐ型ＭＱＢ５の上に、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層６を形成する。さらに、その上に、従来
と同様に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型ＧａＩｎＰバン
ド不連続緩和層７とキャップ層８を結晶成長させる。
晶成長させ、このｐ型ＭＱＢ５の上に、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層６を形成する。さらに、その上に、従来
と同様に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型ＧａＩｎＰバン
ド不連続緩和層７とキャップ層８を結晶成長させる。
【００３４】ここで、ｐ型ＭＱＢ５のウェル層５ｂとバ
リア層５ｃを構成する結晶の組成を、それぞれＧａｙＩ
ｎ（１−ｙ）Ｐと（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１
−ｙ）Ｐとする。ＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶と（Ａ
ｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶の成分
比ｙが０．５の時に、共にＧａＡｓ基板１に格子整合す
る。
リア層５ｃを構成する結晶の組成を、それぞれＧａｙＩ
ｎ（１−ｙ）Ｐと（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１
−ｙ）Ｐとする。ＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶と（Ａ
ｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶の成分
比ｙが０．５の時に、共にＧａＡｓ基板１に格子整合す
る。
【００３５】これらの結晶の成分比ｘ，ｙは、成長中に
供給するＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ材料の比率に依存する。Ｉｎ
材料の比率が大きくなると、結晶のＩｎ組成が大きくな
る。例えば、ＭＯＣＶＤ法において、ＧａＡｓ基板に格
子整合するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶と（ＡｌｘＧ
ａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶成長中に供給
するＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ各々の材料であるトリメチルアル
ミニウム（以下ＴＭＡという。）、トリエチルガリウム
（以下ＴＥＧという。）、トリメチルインジウム（以下
ＴＭＥという。）の供給流量は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３の結晶成長時において、ＴＭＡ＝２５ｓｃｃ
ｍ、ＴＥＧ＝８０ｓｃｃｍ、ＴＭＥ＝１８０ｓｃｃｍ、
活性層４の成長時において、ＴＥＧ＝２００ｓｃｃｍ、
ＴＭＥ＝１８０ｓｃｃｍである。
供給するＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ材料の比率に依存する。Ｉｎ
材料の比率が大きくなると、結晶のＩｎ組成が大きくな
る。例えば、ＭＯＣＶＤ法において、ＧａＡｓ基板に格
子整合するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶と（ＡｌｘＧ
ａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐの結晶成長中に供給
するＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ各々の材料であるトリメチルアル
ミニウム（以下ＴＭＡという。）、トリエチルガリウム
（以下ＴＥＧという。）、トリメチルインジウム（以下
ＴＭＥという。）の供給流量は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３の結晶成長時において、ＴＭＡ＝２５ｓｃｃ
ｍ、ＴＥＧ＝８０ｓｃｃｍ、ＴＭＥ＝１８０ｓｃｃｍ、
活性層４の成長時において、ＴＥＧ＝２００ｓｃｃｍ、
ＴＭＥ＝１８０ｓｃｃｍである。
【００３６】ＧａＩｎＰウェル層５ｂを形成するとき
は、活性層４の結晶成長時と同じ流量設定とする。Ａｌ
ＧａＩｎＰバリア層５ｃを成長するときは、ＴＭＩの流
量を２００ｓｃｃｍに増やし、Ｉｎ材料の比率が大きく
なるように材料の供給を行う。ＭＯＣＶＤ法において、
ＴＭＩの流量を増やすことでバリア層５ｃを構成する
（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は大きくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪みを入れることができる。
は、活性層４の結晶成長時と同じ流量設定とする。Ａｌ
ＧａＩｎＰバリア層５ｃを成長するときは、ＴＭＩの流
量を２００ｓｃｃｍに増やし、Ｉｎ材料の比率が大きく
なるように材料の供給を行う。ＭＯＣＶＤ法において、
ＴＭＩの流量を増やすことでバリア層５ｃを構成する
（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は大きくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪みを入れることができる。
【００３７】実施例２．次に、この発明の第２実施例に
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。半導体超格子層において、バリア層５ｃに圧縮歪を
いれた場合（基板に対し格子常数が大きい結晶の場
合）、図４に示すように、価電子帯のエネルギーレベル
の縮退が解けるためホールの有効質量が減少する。即
ち、バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。さら
に、バリア層５ｃとウェル層５ｂの価電子帯端エネルギ
ーの差ΔＥｖも減少する。
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。半導体超格子層において、バリア層５ｃに圧縮歪を
いれた場合（基板に対し格子常数が大きい結晶の場
合）、図４に示すように、価電子帯のエネルギーレベル
の縮退が解けるためホールの有効質量が減少する。即
ち、バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。さら
に、バリア層５ｃとウェル層５ｂの価電子帯端エネルギ
ーの差ΔＥｖも減少する。
【００３８】ｐ型ＭＱＢのバリア層５ｃに圧縮歪を導入
するとバリア層５ｃとウェル層５ｂの価電子帯端エネル
ギーの差ΔＥｖが減少し、フェルミレベルの禁制帯内側
へのシフトが小さくなる。さらに、有効質量が減少する
ため、バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。以
上の効果により、ＭＱＢ５の抵抗が小さくなる。
するとバリア層５ｃとウェル層５ｂの価電子帯端エネル
ギーの差ΔＥｖが減少し、フェルミレベルの禁制帯内側
へのシフトが小さくなる。さらに、有効質量が減少する
ため、バリア層５ｃ内のホールの移動度が増加する。以
上の効果により、ＭＱＢ５の抵抗が小さくなる。
【００３９】また、ｐ型ＭＱＢのバリア層に圧縮歪を導
入するとΔＥｖが減少しフェルミレベルの禁制帯内側へ
のシフトが小さくなる。従って、（Ｅｆｐ−Ｅｖ）小さ
くなり活性層４中の電子が感じるバリアの高さＵａは高
くなる。ＭＱＢ５で反射できる電子のエネルギーが高く
なる。
入するとΔＥｖが減少しフェルミレベルの禁制帯内側へ
のシフトが小さくなる。従って、（Ｅｆｐ−Ｅｖ）小さ
くなり活性層４中の電子が感じるバリアの高さＵａは高
くなる。ＭＱＢ５で反射できる電子のエネルギーが高く
なる。
【００４０】このようなバンド構造１５を持ったＭＱＢ
５を用いたレーザダイオードでは、バリア層５ｃ内のホ
ールの移動度の増加（ホールの有効質量の減少）による
キャリア注入の不均一の改善や吸収損失の低減等の特性
の向上が見られる。また、ΔＥｖの減少により、ＭＱＢ
５で反射できる電子のエネルギーが高くなり、キャリア
注入の不均一の改善や電子のオーバフローの抑制効果の
向上が見られる。
５を用いたレーザダイオードでは、バリア層５ｃ内のホ
ールの移動度の増加（ホールの有効質量の減少）による
キャリア注入の不均一の改善や吸収損失の低減等の特性
の向上が見られる。また、ΔＥｖの減少により、ＭＱＢ
５で反射できる電子のエネルギーが高くなり、キャリア
注入の不均一の改善や電子のオーバフローの抑制効果の
向上が見られる。
【００４１】次に、この発明の第２実施例によるＭＱＢ
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＧａＩｎＰウェル層５ｂは、活性層４の結晶成長時
と同じ流量設定とし、ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃを成
長する時に、ＴＭＩの流量を１６０ｓｃｃｍと減らし、
バリア層５ｃを成長するときにＩｎ材料の比率が小さく
なるように材料を供給する。バリア層５ｃを構成する
（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は小さくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪みを入れることができる。
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＧａＩｎＰウェル層５ｂは、活性層４の結晶成長時
と同じ流量設定とし、ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃを成
長する時に、ＴＭＩの流量を１６０ｓｃｃｍと減らし、
バリア層５ｃを成長するときにＩｎ材料の比率が小さく
なるように材料を供給する。バリア層５ｃを構成する
（ＡｌｘＧａ（１−ｘ））ｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は小さくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪みを入れることができる。
【００４２】実施例３．次に、この発明の第３実施例に
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。この発明の第３実施例によるＭＱＢのウェル層に
は、引っ張り歪みが導入される。半導体のウェル層５ｂ
とバリア層５ｃで構成されている超格子層において、ウ
ェル層５ｂに引っ張り歪を入れた場合（基板に対し格子
常数が小さい結晶の場合）、図４に示すように、価電子
帯のエネルギーレベルの縮退が解けるためホールの有効
質量が減少する。即ち、ウェル層５ｂ内のホールの移動
度が増加し、ＭＱＢの抵抗が減少する。
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。この発明の第３実施例によるＭＱＢのウェル層に
は、引っ張り歪みが導入される。半導体のウェル層５ｂ
とバリア層５ｃで構成されている超格子層において、ウ
ェル層５ｂに引っ張り歪を入れた場合（基板に対し格子
常数が小さい結晶の場合）、図４に示すように、価電子
帯のエネルギーレベルの縮退が解けるためホールの有効
質量が減少する。即ち、ウェル層５ｂ内のホールの移動
度が増加し、ＭＱＢの抵抗が減少する。
【００４３】このようなＭＱＢを用いたレーザダイオー
ドでは、バリア層内のホールの移動度の増加（ホールの
有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の改善や
吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。
ドでは、バリア層内のホールの移動度の増加（ホールの
有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の改善や
吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。
【００４４】次に、この発明の第３実施例によるＭＱＢ
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃは、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３の結晶成長時と同じ流量設定とし、Ｇａ
ＩｎＰウェル層５ｂを成長する時に、ＴＭＩの流量を２
００ｓｃｃｍと増やし、ウェル層５ｂを成長するときに
Ｉｎ材料の比率が大きくなるように材料を供給する。ウ
ェル層５ｂを構成するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は大きくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪みを入れることができる。
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃは、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３の結晶成長時と同じ流量設定とし、Ｇａ
ＩｎＰウェル層５ｂを成長する時に、ＴＭＩの流量を２
００ｓｃｃｍと増やし、ウェル層５ｂを成長するときに
Ｉｎ材料の比率が大きくなるように材料を供給する。ウ
ェル層５ｂを構成するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は大きくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに引っ張り歪みを入れることができる。
【００４５】実施例４．次に、この発明の第４実施例に
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。半導体のウェル層ｂとバリア層５ｃで構成されてい
る超格子層において、ウェル層５ｂに圧縮歪を入れた場
合（基板に対し格子常数が小さい結晶の場合）、図４に
示すように、価電子帯のエネルギーレベルの縮退が解け
るためホールの有効質量が減少する。即ち、ウェル層５
ｂ内のホールの移動度が増加し、ＭＱＢの抵抗が減少す
る。
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。半導体のウェル層ｂとバリア層５ｃで構成されてい
る超格子層において、ウェル層５ｂに圧縮歪を入れた場
合（基板に対し格子常数が小さい結晶の場合）、図４に
示すように、価電子帯のエネルギーレベルの縮退が解け
るためホールの有効質量が減少する。即ち、ウェル層５
ｂ内のホールの移動度が増加し、ＭＱＢの抵抗が減少す
る。
【００４６】このようなＭＱＢ５を用いたレーザダイオ
ードでは、バリア層５ｃ内のホールの移動度の増加（ホ
ールの有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の
改善や吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。
ードでは、バリア層５ｃ内のホールの移動度の増加（ホ
ールの有効質量の減少）によるキャリア注入の不均一の
改善や吸収損失の低減等の特性の向上が見られる。
【００４７】次に、この発明の第４実施例によるＭＱＢ
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃは、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３の結晶成長時と同じ流量設定とし、Ｇａ
ＩｎＰウェル層５ｂを成長する時に、ＴＭＩの流量を１
６０ｓｃｃｍと減らし、ウェル層５ｂを成長するときに
Ｉｎ材料の比率が小さくなるように材料を供給する。ウ
ェル層５ｂを構成するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は小さくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪みを入れることができる。
を導入したレーザダイオードの製造方法について説明す
る。ＡｌＧａＩｎＰバリア層５ｃは、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３の結晶成長時と同じ流量設定とし、Ｇａ
ＩｎＰウェル層５ｂを成長する時に、ＴＭＩの流量を１
６０ｓｃｃｍと減らし、ウェル層５ｂを成長するときに
Ｉｎ材料の比率が小さくなるように材料を供給する。ウ
ェル層５ｂを構成するＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｐ結晶中の
Ｉｎ組成（１−ｙ）は小さくなり、ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪みを入れることができる。
【００４８】なお、上記各実施例において、ＭＱＢは２
０ｎｍ程度以下のファーストバリア層５ａと１〜３ｎｍ
程度のバリア層５ｃとウェル層５ｂの超格子層を組み合
わせた構造であるから、ファーストバリア層５ａはバリ
ア層５ｃとウェル層５ｂの超格子層とは異なる歪構造に
することも可能である。例えば、ファーストバリア層５
ａは層厚が厚いため、フェルミレベルが禁制側にシフト
はしない。従って、ファーストバリア層５ａに歪を導入
しない構造であっても良い。
０ｎｍ程度以下のファーストバリア層５ａと１〜３ｎｍ
程度のバリア層５ｃとウェル層５ｂの超格子層を組み合
わせた構造であるから、ファーストバリア層５ａはバリ
ア層５ｃとウェル層５ｂの超格子層とは異なる歪構造に
することも可能である。例えば、ファーストバリア層５
ａは層厚が厚いため、フェルミレベルが禁制側にシフト
はしない。従って、ファーストバリア層５ａに歪を導入
しない構造であっても良い。
【００４９】また、上記各実施例を組み合わせても良
く、その場合でも上記と同様の効果を奏する。ＭＱＢの
バリア層５ｃ及びウェル層５ｂに入れる歪の方向の組み
合わせ例を以下に示す。ＭＱＢのバリア層５ｃに圧縮歪
をウェル層５ｂに圧縮歪を入れる。ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪をウェル層５ｂに引っ張り歪を入れる。ＭＱ
Ｂのバリア層５ｃに圧縮歪をウェル層５ｂに歪を入れな
い。ＭＱＢのバリア層５ｃに引っ張り歪をウェル層５ｂ
に圧縮歪を入れる。ＭＱＢのバリア層５ｃに引っ張り歪
をウェル層５ｂに引っ張り歪を入れる。ＭＱＢのバリア
層５ｃに引っ張り歪をウェル層５ｂに歪を入れない。Ｍ
ＱＢのバリア層５ｃに歪なしでウェル層５ｂに圧縮歪を
入れる。ＭＱＢのバリア層５ｃに歪なしでウェル層５ｂ
に引っ張り歪を入れる。
く、その場合でも上記と同様の効果を奏する。ＭＱＢの
バリア層５ｃ及びウェル層５ｂに入れる歪の方向の組み
合わせ例を以下に示す。ＭＱＢのバリア層５ｃに圧縮歪
をウェル層５ｂに圧縮歪を入れる。ＭＱＢのバリア層５
ｃに圧縮歪をウェル層５ｂに引っ張り歪を入れる。ＭＱ
Ｂのバリア層５ｃに圧縮歪をウェル層５ｂに歪を入れな
い。ＭＱＢのバリア層５ｃに引っ張り歪をウェル層５ｂ
に圧縮歪を入れる。ＭＱＢのバリア層５ｃに引っ張り歪
をウェル層５ｂに引っ張り歪を入れる。ＭＱＢのバリア
層５ｃに引っ張り歪をウェル層５ｂに歪を入れない。Ｍ
ＱＢのバリア層５ｃに歪なしでウェル層５ｂに圧縮歪を
入れる。ＭＱＢのバリア層５ｃに歪なしでウェル層５ｂ
に引っ張り歪を入れる。
【００５０】また、ＭＱＢのバリア層５ｃの歪とウェル
層５ｂの歪量と各層の層厚を調整してゼロネットにする
ことができる場合がある。バリア層５ｃに圧縮歪をウェ
ル層５ｂに圧縮歪を入れる量と層厚を調整してゼロネッ
トにすることができる。ＭＱＢのバリア層５ｃに圧縮歪
をウェル層５ｂに圧縮歪を入れる量と層厚を調整してゼ
ロネットにすることができる。
層５ｂの歪量と各層の層厚を調整してゼロネットにする
ことができる場合がある。バリア層５ｃに圧縮歪をウェ
ル層５ｂに圧縮歪を入れる量と層厚を調整してゼロネッ
トにすることができる。ＭＱＢのバリア層５ｃに圧縮歪
をウェル層５ｂに圧縮歪を入れる量と層厚を調整してゼ
ロネットにすることができる。
【００５１】実施例５．次に、この発明の第５実施例に
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。図５は、この発明の第５実施例によるレーザダイオ
ードのバンド構造を示す図である。図５において、２０
は価電子帯側に形成されたホールに対するミニバンドで
あり、その他図６と同一符号のものは図６と同一または
相当する部分を示す。この発明の第５実施例によるＭＱ
Ｂは、価電子帯側にホールに対するミニバンド２０を有
している。
よるＭＱＢを導入したレーザダイオードについて説明す
る。図５は、この発明の第５実施例によるレーザダイオ
ードのバンド構造を示す図である。図５において、２０
は価電子帯側に形成されたホールに対するミニバンドで
あり、その他図６と同一符号のものは図６と同一または
相当する部分を示す。この発明の第５実施例によるＭＱ
Ｂは、価電子帯側にホールに対するミニバンド２０を有
している。
【００５２】ＭＱＢ５を活性層４とｐ型クラッド層６と
の間に導入した場合、ＭＱＢ５はｐ型にドーピングして
あるが、図４に示すようにバンドギャップの小さいウェ
ル層５ｂのバンド構造１５ｂの影響を受けフェルミレベ
ルが禁制側にシフトする。その結果、バリア層５ｃのバ
ンド構造１５ｃの価電子帯端がバルクのバリア層５ａの
バンド構造１５ａに比べ価電子端側に突出した形にな
り、ＭＱＢ５の価電子帯をホールが移動し難くなる。そ
の結果、ＭＱＢ５の抵抗が高くなる。価電子帯側にホー
ルに対するミニバンド２０ができるようにウェル層５ｂ
とバリア層５ｃの層厚を組み合わせる。このように価電
子帯側にミニバンド２０を形成すると、ミニバンド２０
をホールが通過するためウェル層５ｂ及びバリア層５ｃ
の抵抗が低減される。以上の効果により、ＭＱＢ５の抵
抗が小さくなる。
の間に導入した場合、ＭＱＢ５はｐ型にドーピングして
あるが、図４に示すようにバンドギャップの小さいウェ
ル層５ｂのバンド構造１５ｂの影響を受けフェルミレベ
ルが禁制側にシフトする。その結果、バリア層５ｃのバ
ンド構造１５ｃの価電子帯端がバルクのバリア層５ａの
バンド構造１５ａに比べ価電子端側に突出した形にな
り、ＭＱＢ５の価電子帯をホールが移動し難くなる。そ
の結果、ＭＱＢ５の抵抗が高くなる。価電子帯側にホー
ルに対するミニバンド２０ができるようにウェル層５ｂ
とバリア層５ｃの層厚を組み合わせる。このように価電
子帯側にミニバンド２０を形成すると、ミニバンド２０
をホールが通過するためウェル層５ｂ及びバリア層５ｃ
の抵抗が低減される。以上の効果により、ＭＱＢ５の抵
抗が小さくなる。
【００５３】このようなＭＱＢを用いたレーザダイオー
ドでは、ウェル層５ｂ及びバリア層５ｃ内をホールが移
動し易くなるためキャリア注入の不均一の改善や吸収損
失の低減等の特性の向上が見られる。
ドでは、ウェル層５ｂ及びバリア層５ｃ内をホールが移
動し易くなるためキャリア注入の不均一の改善や吸収損
失の低減等の特性の向上が見られる。
【００５４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明の多
重量子障壁によれば、少なくともバリア層またはウェル
層が歪みを持っているので、バリア層またはウェル層に
おけるホールの移動度が向上して、多重量子障壁の抵抗
を小さくすることができるという効果がある。
重量子障壁によれば、少なくともバリア層またはウェル
層が歪みを持っているので、バリア層またはウェル層に
おけるホールの移動度が向上して、多重量子障壁の抵抗
を小さくすることができるという効果がある。
【００５５】請求項２記載の発明の半導体レーザチップ
によれば、少なくとも第１のクラッド層と活性層との間
に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェル層と
を積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁を備
え、少なくともバリア層またはウェル層が歪みを持つの
で、バリア層またはウェル層内のホールの移動度を増加
させることができ、半導体レーザチップのキャリア注入
の不均一の改善や吸収損失の低減等の特性の向上が図れ
るという効果がある。
によれば、少なくとも第１のクラッド層と活性層との間
に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェル層と
を積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁を備
え、少なくともバリア層またはウェル層が歪みを持つの
で、バリア層またはウェル層内のホールの移動度を増加
させることができ、半導体レーザチップのキャリア注入
の不均一の改善や吸収損失の低減等の特性の向上が図れ
るという効果がある。
【００５６】請求項３記載の発明の半導体レーザチップ
の製造方法によれば、有機金属気相成長法を用いて第１
の半導体からなる第１のクラッド層を形成する工程と、
有機金属気相成長法を用いて、活性層上に、第１の半導
体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体からなるバ
リア層と第２の半導体と異なる第３の半導体からなるク
ラッド層とを積層して多層ヘテロ構造を有する多重量子
障壁を形成する工程とを備え、第１のクラッド層を形成
するときのガスの流量とバリア層を形成するときのガス
の流量とを異ならしめるので、歪みのはいったバリア層
を、ガスの流量を変えるという簡単な操作で第１のクラ
ッド層を形成するのと同じように形成することができ、
活性層と第２のクラッド層との間に抵抗値の低い多重量
子障壁を有する半導体レーザチップを容易に製造できる
という効果がある。
の製造方法によれば、有機金属気相成長法を用いて第１
の半導体からなる第１のクラッド層を形成する工程と、
有機金属気相成長法を用いて、活性層上に、第１の半導
体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体からなるバ
リア層と第２の半導体と異なる第３の半導体からなるク
ラッド層とを積層して多層ヘテロ構造を有する多重量子
障壁を形成する工程とを備え、第１のクラッド層を形成
するときのガスの流量とバリア層を形成するときのガス
の流量とを異ならしめるので、歪みのはいったバリア層
を、ガスの流量を変えるという簡単な操作で第１のクラ
ッド層を形成するのと同じように形成することができ、
活性層と第２のクラッド層との間に抵抗値の低い多重量
子障壁を有する半導体レーザチップを容易に製造できる
という効果がある。
【００５７】請求項４記載の発明の半導体レーザチップ
の製造方法によれば、有機金属気相成長法を用いて、第
１の半導体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体か
らなるウェル層と第２の半導体と異なる第３の半導体か
らなるバリア層とを積層して多層ヘテロ構造を有する多
重量子障壁を形成する工程を備え、活性層を形成すると
きのガスの流量とウェル層を形成するときのガスの流量
とを異ならしめるので、歪みのはいったウェル層を、ガ
スの流量を変えるという簡単な操作で活性層を形成する
のと同じように形成することができ、活性層と第２のク
ラッド層との間に抵抗値の低い多重量子障壁を有する半
導体レーザチップを容易に製造できるという効果があ
る。
の製造方法によれば、有機金属気相成長法を用いて、第
１の半導体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体か
らなるウェル層と第２の半導体と異なる第３の半導体か
らなるバリア層とを積層して多層ヘテロ構造を有する多
重量子障壁を形成する工程を備え、活性層を形成すると
きのガスの流量とウェル層を形成するときのガスの流量
とを異ならしめるので、歪みのはいったウェル層を、ガ
スの流量を変えるという簡単な操作で活性層を形成する
のと同じように形成することができ、活性層と第２のク
ラッド層との間に抵抗値の低い多重量子障壁を有する半
導体レーザチップを容易に製造できるという効果があ
る。
【００５８】請求項５記載の発明の多重量子障壁によれ
ば、バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに対する
ミニバンドが形成されているので、多重量子障壁の抵抗
を小さくすることができるという効果がある。
ば、バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに対する
ミニバンドが形成されているので、多重量子障壁の抵抗
を小さくすることができるという効果がある。
【００５９】請求項６記載の発明の半導体レーザチップ
によれば、バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに
対するミニバンドが形成されているので、半導体レーザ
チップのキャリア注入の不均一の改善や吸収損失の低減
等の特性の向上が図れるという効果がある。
によれば、バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに
対するミニバンドが形成されているので、半導体レーザ
チップのキャリア注入の不均一の改善や吸収損失の低減
等の特性の向上が図れるという効果がある。
【図１】 この発明の第１実施例によるレーザダイオー
ドのバンド構造を示す図である。
ドのバンド構造を示す図である。
【図２】 歪みの無いウェル層とバリア層とのバンド構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図３】 歪みの無いウェル層と歪みのあるバリア層と
のバンド構造を示す図である。
のバンド構造を示す図である。
【図４】 ＭＱＢを導入したレーザダイオードのバンド
図である。
図である。
【図５】 この発明の第５実施例によるレーザダイオー
ドのバンド構造を示す図である。
ドのバンド構造を示す図である。
【図６】 ＭＱＢを導入したレーザダイオードの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】 従来のＭＱＢを導入したレーザダイオードの
バンド構造を示す図である。
バンド構造を示す図である。
【図８】 ＭＱＢを導入した他のレーザダイオードの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
１ ＧａＡｓ基板、２ バッファ層、３，６ クラッド
層、４ 活性層、５多重量子障壁、５ａ，５ｃ バリア
層、５ｂ ウェル層。
層、４ 活性層、５多重量子障壁、５ａ，５ｃ バリア
層、５ｂ ウェル層。
Claims (6)
- 【請求項１】 異なる種類の半導体からなるバリア層と
ウェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子
障壁において、 少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪みを持つこ
とを特徴とする、多重量子障壁。 - 【請求項２】 第１及び第２のクラッド層と、前記第１
及び第２のクラッド層に挟まれた活性層とを備える半導
体レーザチップにおいて、 少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性層との間
に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェル層と
を積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁を備
え、 少なくとも前記バリア層またはウェル層が歪みを持つこ
とを特徴とする、半導体レーザチップ。 - 【請求項３】 有機金属気相成長法を用いて第１の半導
体からなる第１のクラッド層を形成する工程と、 有機金属気相成長法を用いて、前記第１のクラッド層上
に、活性層を形成する工程と、 有機金属気相成長法を用いて、前記活性層上に、前記第
１の半導体と同じ成分で、組成が異なる第２の半導体か
らなるバリア層と前記第２の半導体と異なる第３の半導
体からなるクラッド層とを積層して多層ヘテロ構造を有
する多重量子障壁を形成する工程と、 有機金属気相成長法を用いて、前記多重量子障壁上に、
第２のクラッド層を形成する工程とを備え、 前記第１のクラッド層を形成するときのガスの流量と前
記バリア層を形成するときのガスの流量とを異ならしめ
ることを特徴とする、半導体レーザチップの製造方法。 - 【請求項４】 有機金属気相成長法を用いて第１のクラ
ッド層を形成する工程と、 有機金属気相成長法を用いて、前記第１のクラッド層上
に第１の半導体からなる活性層を形成する工程と、 有機金属気相成長法を用いて、前記第１の半導体と同じ
成分で、組成が異なる第２の半導体からなるウェル層と
前記第２の半導体と異なる第３の半導体からなるバリア
層とを積層して多層ヘテロ構造を有する多重量子障壁を
形成する工程と、 前記多重量子障壁上に、有機金属気相成長法を用いて、
第２のクラッド層を形成する工程とを備え、 前記活性層を形成するときのガスの流量と前記ウェル層
を形成するときのガスの流量とを異ならしめることを特
徴とする、半導体レーザチップの製造方法。 - 【請求項５】 異なる種類の半導体からなるバリア層と
ウェル層とを積層した多層へテロ構造を有する多重量子
障壁において、 前記バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに対する
ミニバンドが形成されていることを特徴とする、多重量
子障壁。 - 【請求項６】 第１及び第２のクラッド層と、前記第１
及び第２のクラッド層に挟まれた活性層とを備える半導
体レーザチップにおいて、 少なくとも前記第１のクラッド層と前記活性層との間
に、異なる種類の半導体からなるバリア層とウェル層と
を積層した多層へテロ構造を有する多重量子障壁を備
え、 前記バリア層とウェル層の価電子帯側にホールに対する
ミニバンドが形成されていることを特徴とする、半導体
レーザチップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26225694A JPH08125261A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 多重量子障壁、半導体レーザチップとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26225694A JPH08125261A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 多重量子障壁、半導体レーザチップとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125261A true JPH08125261A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17373258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26225694A Pending JPH08125261A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 多重量子障壁、半導体レーザチップとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08125261A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013103035A1 (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP26225694A patent/JPH08125261A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013103035A1 (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| JP2013140896A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| CN103999305A (zh) * | 2012-01-05 | 2014-08-20 | 住友电气工业株式会社 | 氮化物半导体激光器以及外延基板 |
| US8923354B2 (en) | 2012-01-05 | 2014-12-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride semiconductor laser, epitaxial substrate |
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