JPH0837340A - 面発光半導体素子 - Google Patents
面発光半導体素子Info
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- JPH0837340A JPH0837340A JP11768294A JP11768294A JPH0837340A JP H0837340 A JPH0837340 A JP H0837340A JP 11768294 A JP11768294 A JP 11768294A JP 11768294 A JP11768294 A JP 11768294A JP H0837340 A JPH0837340 A JP H0837340A
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- gaas
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- reflective film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光させるための印加電圧を低下させること
ができる面発光半導体素子を提供する。 【構成】 活性層３からの光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ半導体多層反射膜２ａ、２ｂを有する
０．９〜１．１μｍ帯面発光半導体素子において、前記
半導体多層反射膜２ａ、２ｂは、ＧａＡｓ層とＩｎ0.48
Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合し、ＧａＡｓ
のバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバンドギャッ
プの中間のバンドギャップを有するＧａＩｎＡｓＰ層を
介在させて構成する。
ができる面発光半導体素子を提供する。 【構成】 活性層３からの光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ半導体多層反射膜２ａ、２ｂを有する
０．９〜１．１μｍ帯面発光半導体素子において、前記
半導体多層反射膜２ａ、２ｂは、ＧａＡｓ層とＩｎ0.48
Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合し、ＧａＡｓ
のバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバンドギャッ
プの中間のバンドギャップを有するＧａＩｎＡｓＰ層を
介在させて構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面発光半導体素子に関
し、特に面発光半導体素子を構成する半導体多層反射膜
に関する。
し、特に面発光半導体素子を構成する半導体多層反射膜
に関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光半導体レーザ素子あるいは面発光
型半導体ダイオードでは、低しきい値化および発光効率
の向上のために、半導体多層反射膜を用いて高反射率化
が進められている。従来、０．９〜１．１μｍ帯面発光
半導体レーザ素子あるいは面発光型半導体ダイオードを
構成する半導体多層反射膜の材料としては、例えば文献
１に示されているように、屈折率が高いＧａＡｓ（また
はＧａＡｓに近いバンドギャップを有する組成のＧａ
1-X ＡｌX Ａｓ、Ｘ＜０．１）と屈折率の低い材料であ
るＡｌＡｓ（またはＡｌＡｓに近いバンドギャップを有
する組成のＧａ1-X ＡｌX Ａｓ、Ｘ＞０．９）の組み合
わせが広く用いられている。この半導体多層反射膜の構
成は、発光波長をλ0 、ＧａＡｓおよびＡｌＡｓの屈折
率をそれぞれｎ1 、ｎ2とすると、それぞれの層の厚さ
はλ0 ／４ｎ1 およびλ0 ／４ｎ2 であり、これらの層
を交互に組み合わせたものである。このような構成にす
ることにより、波長λ0 において吸収率を小さくし反射
率を大きくすることができる。
型半導体ダイオードでは、低しきい値化および発光効率
の向上のために、半導体多層反射膜を用いて高反射率化
が進められている。従来、０．９〜１．１μｍ帯面発光
半導体レーザ素子あるいは面発光型半導体ダイオードを
構成する半導体多層反射膜の材料としては、例えば文献
１に示されているように、屈折率が高いＧａＡｓ（また
はＧａＡｓに近いバンドギャップを有する組成のＧａ
1-X ＡｌX Ａｓ、Ｘ＜０．１）と屈折率の低い材料であ
るＡｌＡｓ（またはＡｌＡｓに近いバンドギャップを有
する組成のＧａ1-X ＡｌX Ａｓ、Ｘ＞０．９）の組み合
わせが広く用いられている。この半導体多層反射膜の構
成は、発光波長をλ0 、ＧａＡｓおよびＡｌＡｓの屈折
率をそれぞれｎ1 、ｎ2とすると、それぞれの層の厚さ
はλ0 ／４ｎ1 およびλ0 ／４ｎ2 であり、これらの層
を交互に組み合わせたものである。このような構成にす
ることにより、波長λ0 において吸収率を小さくし反射
率を大きくすることができる。
【０００３】ところで、上述の半導体多層反射膜では、
ＧａＡｓ（格子定数ａ1 ＝０．５６５３３ｎｍ）とＡｌ
Ａｓ（格子定数ａ2 ＝０．５６６０５ｎｍ）の間に０．
１３％の格子不整合が存在する。また、この多層反射膜
を円形あるいは矩形のメサに形成する工程で、空気中に
露出したＡｌＡｓ中のＡｌが酸化しやすく、信頼性に問
題を生ずるとともに、埋め込みヘテロ構造を形成する際
に、ＡｌＡｓ層側面に結晶再成長をおこなうことが困難
であるという問題があった。そこで、Ａｌを含まない半
導体多層反射膜として、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ半導体多
層反射膜が検討されている。 文献１：Electron. Lett., 1989, 25, pp.1123-1124
ＧａＡｓ（格子定数ａ1 ＝０．５６５３３ｎｍ）とＡｌ
Ａｓ（格子定数ａ2 ＝０．５６６０５ｎｍ）の間に０．
１３％の格子不整合が存在する。また、この多層反射膜
を円形あるいは矩形のメサに形成する工程で、空気中に
露出したＡｌＡｓ中のＡｌが酸化しやすく、信頼性に問
題を生ずるとともに、埋め込みヘテロ構造を形成する際
に、ＡｌＡｓ層側面に結晶再成長をおこなうことが困難
であるという問題があった。そこで、Ａｌを含まない半
導体多層反射膜として、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ半導体多
層反射膜が検討されている。 文献１：Electron. Lett., 1989, 25, pp.1123-1124
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ半導体多層反射膜では、ＧａＡｓ
／ＩｎＧａＰ界面にスパイク状の大きなバンドギャップ
が存在し、その値は０．３５ｅＶにもなる。そのため、
ｐ型でホールがこのバンドギャップを乗り越えるために
は、高い電圧を印加することが必要になるという問題が
あった。
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ半導体多層反射膜では、ＧａＡｓ
／ＩｎＧａＰ界面にスパイク状の大きなバンドギャップ
が存在し、その値は０．３５ｅＶにもなる。そのため、
ｐ型でホールがこのバンドギャップを乗り越えるために
は、高い電圧を印加することが必要になるという問題が
あった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した面発光半導体素子を提供するもので、活性層から
の光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ半導体多
層反射膜を有する０．９〜１．１μｍ帯面発光半導体素
子において、前記半導体多層反射膜はＧａＡｓ層とＩｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合し、Ｇａ
ＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバンドギ
ャップの中間のバンドギャップを有するＧａＩｎＡｓＰ
層を介在させたことを特徴とするものである。
決した面発光半導体素子を提供するもので、活性層から
の光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ半導体多
層反射膜を有する０．９〜１．１μｍ帯面発光半導体素
子において、前記半導体多層反射膜はＧａＡｓ層とＩｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合し、Ｇａ
ＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバンドギ
ャップの中間のバンドギャップを有するＧａＩｎＡｓＰ
層を介在させたことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】上述のように、半導体多層反射膜を構成するＧ
ａＡｓ層とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格
子整合し、ＧａＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐのバンドギャップの中間のバンドギャップを有す
るＧａＩｎＡｓＰ層を介在させると、ＧａＡｓ層とＩｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間のバンドギャップがなだらかに変
化し、スパイク状のバンドギャップがなくなるので、発
光させるための印加電圧を低下させることができる。
ａＡｓ層とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格
子整合し、ＧａＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐのバンドギャップの中間のバンドギャップを有す
るＧａＩｎＡｓＰ層を介在させると、ＧａＡｓ層とＩｎ
0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間のバンドギャップがなだらかに変
化し、スパイク状のバンドギャップがなくなるので、発
光させるための印加電圧を低下させることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる面発光半導
体レーザ素子の一実施例の断面図である。図中、１はｎ
−ＧａＡｓ基板、２ａ、２ｂはそれぞれｎ型およびｐ型
の半導体多層反射膜、３は多重量子井戸活性層（バンド
ギャップ波長０．９〜１．１μｍ）、４は電流ブロック
層、５はｎ電極、６はｐ電極である。レーザ共振器は、
活性層３を挟む半導体多層反射膜２ａ、２ｂにより構成
されており、基板１と垂直方向に発振する。
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる面発光半導
体レーザ素子の一実施例の断面図である。図中、１はｎ
−ＧａＡｓ基板、２ａ、２ｂはそれぞれｎ型およびｐ型
の半導体多層反射膜、３は多重量子井戸活性層（バンド
ギャップ波長０．９〜１．１μｍ）、４は電流ブロック
層、５はｎ電極、６はｐ電極である。レーザ共振器は、
活性層３を挟む半導体多層反射膜２ａ、２ｂにより構成
されており、基板１と垂直方向に発振する。
【０００８】図２は、半導体多層反射膜２ａ、２ｂのバ
ンドダイヤグラムを示す図である。半導体多層反射膜２
ａ、２ｂは、屈折率ｎ1 のＧａＡｓ層８と、ＧａＡｓと
格子整合がとれ、ＧａＡｓよりも高い屈折率ｎ2 を有す
るＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７を交互に重ねて構成されてい
る。また、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８との
間に、ＧａＡｓに格子整合し、ＧａＡｓのバンドギャッ
プ（Ｅg ：１．４２ｅＶ）とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバン
ドギャップ（Ｅg ：１．９１ｅＶ）の中間のバンドギャ
ップを有するＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させる。ＧａＩ
ｎＡｓＰ層９の組成は厚さ方向にステップ状に変化し、
ＧａＡｓ層８側から、Ｇａ0.62Ｉｎ0.38Ａｓ0.27Ｐ0.73
（Ｅg ：１．５５ｅＶ）、Ｇａ0.72Ｉｎ0.28Ａｓ0.47Ｐ
0.53（Ｅg ：１．６５ｅＶ）、Ｇａ0.85Ｉｎ0.15Ａｓ
0.71Ｐ0.29（Ｅg ：１．７７ｅＶ）とする。その結果、
Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８のバンドギャッ
プはステップ状になだらかにつながり、スパイク状のバ
ンドギャップがなくなる。
ンドダイヤグラムを示す図である。半導体多層反射膜２
ａ、２ｂは、屈折率ｎ1 のＧａＡｓ層８と、ＧａＡｓと
格子整合がとれ、ＧａＡｓよりも高い屈折率ｎ2 を有す
るＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７を交互に重ねて構成されてい
る。また、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８との
間に、ＧａＡｓに格子整合し、ＧａＡｓのバンドギャッ
プ（Ｅg ：１．４２ｅＶ）とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバン
ドギャップ（Ｅg ：１．９１ｅＶ）の中間のバンドギャ
ップを有するＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させる。ＧａＩ
ｎＡｓＰ層９の組成は厚さ方向にステップ状に変化し、
ＧａＡｓ層８側から、Ｇａ0.62Ｉｎ0.38Ａｓ0.27Ｐ0.73
（Ｅg ：１．５５ｅＶ）、Ｇａ0.72Ｉｎ0.28Ａｓ0.47Ｐ
0.53（Ｅg ：１．６５ｅＶ）、Ｇａ0.85Ｉｎ0.15Ａｓ
0.71Ｐ0.29（Ｅg ：１．７７ｅＶ）とする。その結果、
Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８のバンドギャッ
プはステップ状になだらかにつながり、スパイク状のバ
ンドギャップがなくなる。
【０００９】各層の厚さは、例えば以下のように設定す
る。即ち、 １）ＧａＡｓ層８の層厚ｄ1 がλ0 ／４ｎ1 （λ0 ：発
振波長）、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７厚ｄ2 ＋ＧａＩｎＡ
ｓＰ層９厚ｄ3 がλ0 ／４ｎa （ｎa ：ｎ2 とＧａＩｎ
ＡｓＰの屈折率の平均）とする。 ２）あるいは、ｄ2 ＝λ0 ／４ｎ2 、ｄ1 ＋ｄ3 ＝λ0
／４ｎb （ｎb ：ｎ1 とＧａＩｎＡｓＰの屈折率の平
均）とする。 ３）さらには、ｄ2 ＋ｄ3 ／２＝λ0 ／４ｎa 、ｄ1 ＋
ｄ3 ／２＝λ0 ／４ｎbとする。 このような半導体多層反射膜２ａ、２ｂでは、Ｉｎ0.48
Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８との間のバンドギャップ
はなだらかに変化し、スパイク状に変化する部分がない
ため、半導体多層反射膜２ａ、２ｂにｎまたはｐ型不純
物をドーピングして電流を流す際に、ＧａＩｎＡｓＰ層
９を介在させない場合に比較して、印圧電圧を小さくす
ることができる。
る。即ち、 １）ＧａＡｓ層８の層厚ｄ1 がλ0 ／４ｎ1 （λ0 ：発
振波長）、Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層７厚ｄ2 ＋ＧａＩｎＡ
ｓＰ層９厚ｄ3 がλ0 ／４ｎa （ｎa ：ｎ2 とＧａＩｎ
ＡｓＰの屈折率の平均）とする。 ２）あるいは、ｄ2 ＝λ0 ／４ｎ2 、ｄ1 ＋ｄ3 ＝λ0
／４ｎb （ｎb ：ｎ1 とＧａＩｎＡｓＰの屈折率の平
均）とする。 ３）さらには、ｄ2 ＋ｄ3 ／２＝λ0 ／４ｎa 、ｄ1 ＋
ｄ3 ／２＝λ0 ／４ｎbとする。 このような半導体多層反射膜２ａ、２ｂでは、Ｉｎ0.48
Ｇａ0.52Ｐ層７とＧａＡｓ層８との間のバンドギャップ
はなだらかに変化し、スパイク状に変化する部分がない
ため、半導体多層反射膜２ａ、２ｂにｎまたはｐ型不純
物をドーピングして電流を流す際に、ＧａＩｎＡｓＰ層
９を介在させない場合に比較して、印圧電圧を小さくす
ることができる。
【００１０】本実施例の素子は以下のようにして製作す
る。即ち、先ず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法あ
るいは分子エピタキシー（ＭＢＥ）法で、基板１上に上
述のＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させたｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ／ＧａＡｓ半導体多層反射膜２ａ、活性層３、上
述のＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させたｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ／ＧａＡｓ半導体多層反射膜２ｂを順次成長させ
る。次いで、活性層３を含む円形または矩形メサを形成
し、このメサを電流ブロック層４で埋め込み、ｎ電極
５、ｐ電極６を形成する。この場合、半導体多層反射膜
２ａ、２ｂにＡｌＡｓまたはＧａＡｌＡｓが含まれてい
ないため、メサが酸化することはない。なお、上記実施
例では、ＧａＩｎＡｓＰ層９のバンドギャップはステッ
プ状に変化したが、連続的に変化してもよい。
る。即ち、先ず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法あ
るいは分子エピタキシー（ＭＢＥ）法で、基板１上に上
述のＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させたｎ型Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ／ＧａＡｓ半導体多層反射膜２ａ、活性層３、上
述のＧａＩｎＡｓＰ層９を介在させたｐ型Ｉｎ0.48Ｇａ
0.52Ｐ／ＧａＡｓ半導体多層反射膜２ｂを順次成長させ
る。次いで、活性層３を含む円形または矩形メサを形成
し、このメサを電流ブロック層４で埋め込み、ｎ電極
５、ｐ電極６を形成する。この場合、半導体多層反射膜
２ａ、２ｂにＡｌＡｓまたはＧａＡｌＡｓが含まれてい
ないため、メサが酸化することはない。なお、上記実施
例では、ＧａＩｎＡｓＰ層９のバンドギャップはステッ
プ状に変化したが、連続的に変化してもよい。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
性層からの光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ
半導体多層反射膜を有する０．９〜１．１μｍ帯面発光
半導体素子において、前記半導体多層反射膜はＧａＡｓ
層とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合
し、ＧａＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐの
バンドギャップの中間のバンドギャップを有するＧａＩ
ｎＡｓＰ層を介在させるため、発光させるための印加電
圧を低下させることができるという優れた効果がある。
性層からの光を反射するＧａＡｓ／Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ
半導体多層反射膜を有する０．９〜１．１μｍ帯面発光
半導体素子において、前記半導体多層反射膜はＧａＡｓ
層とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、ＧａＡｓと格子整合
し、ＧａＡｓのバンドギャップとＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐの
バンドギャップの中間のバンドギャップを有するＧａＩ
ｎＡｓＰ層を介在させるため、発光させるための印加電
圧を低下させることができるという優れた効果がある。
【図１】本発明に係る面発光半導体素子の一実施例の断
面図である。
面図である。
【図２】上記実施例に用いた半導体多層反射膜のバンド
ダイヤグラムを示す図である。
ダイヤグラムを示す図である。
１ 基板 ２ａ、２ｂ 半導体多層反射膜 ３ 活性層 ４ 電流ブロック層 ５ ｎ電極 ６ ｐ電極 ７ Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層 ８ ＧａＡｓ層 ９ ＧａＩｎＡｓＰ層
Claims (1)
- 【請求項１】 活性層からの光を反射するＧａＡｓ／Ｉ
ｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ半導体多層反射膜を有する０．９〜
１．１μｍ帯面発光半導体素子において、前記半導体多
層反射膜はＧａＡｓ層とＩｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ層の間に、
ＧａＡｓと格子整合し、ＧａＡｓのバンドギャップとＩ
ｎ0.48Ｇａ0.52Ｐのバンドギャップの中間のバンドギャ
ップを有するＧａＩｎＡｓＰ層を介在させたことを特徴
とする面発光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11768294A JPH0837340A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 面発光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11768294A JPH0837340A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 面発光半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837340A true JPH0837340A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=14717686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11768294A Pending JPH0837340A (ja) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | 面発光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837340A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001022545A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Luminous element and luminous element module |
| JP2011135104A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた画像形成装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光ピックアップ装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送信モジュール、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送受信モジュールおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
-
1994
- 1994-05-06 JP JP11768294A patent/JPH0837340A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001022545A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Luminous element and luminous element module |
| US7102174B2 (en) | 1999-09-22 | 2006-09-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Light emitting device and light emitting device module |
| US7164157B2 (en) | 1999-09-22 | 2007-01-16 | Mitsubishi Chemical Corporation | Light emitting device and light emitting device module |
| JP2011135104A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた画像形成装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光ピックアップ装置、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送信モジュール、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光送受信モジュールおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システム |
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