JPH084149B2 - Optical element - Google Patents

Optical element

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JPH084149B2
JPH084149B2 JP32213187A JP32213187A JPH084149B2 JP H084149 B2 JPH084149 B2 JP H084149B2 JP 32213187 A JP32213187 A JP 32213187A JP 32213187 A JP32213187 A JP 32213187A JP H084149 B2 JPH084149 B2 JP H084149B2
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JP
Japan
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region
semiconductor substrate
active layer
conductivity type
electrode
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彰 武本
悦司 大村
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、端面発光ダイオード,光双安定素子など
の非注入領域を有する光素子に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical device having a non-injection region such as an edge-emitting diode and an optical bistable device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、例えば第32回応用物理学関係連合講演会講
演予稿集P140に示された従来の光双安定素子を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional optical bistable device shown in, for example, Proceedings P140 of the 32nd Joint Lecture on Applied Physics.

この図において、1は第1導電型の半導体基板、2は
活性層、3は第2導電型のクラッド層、4は第1電極、
5は第2電極、6は裏面電極、7は第1注入領域、8は
第2注入領域、9は非注入領域である。
In this figure, 1 is a semiconductor substrate of the first conductivity type, 2 is an active layer, 3 is a clad layer of the second conductivity type, 4 is a first electrode,
Reference numeral 5 is a second electrode, 6 is a back surface electrode, 7 is a first implantation region, 8 is a second implantation region, and 9 is a non-implantation region.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

裏面電極6と第1電極4の間に順バイアスをかけた状
態で電流I1を流しておき、この状態で、第2電極5から
電流I2を注入する。この時の光出力−電流I2の関係は第
4図に示すように、電流I2の増加時と減少時では違うヒ
ステリシスを持つ。すなわち、このことにより、光双安
定の機能を持つ。
The current I 1 is made to flow between the back electrode 6 and the first electrode 4 in the state of being forward biased, and the current I 2 is injected from the second electrode 5 in this state. The relationship between the light output and the current I 2 at this time has different hysteresis when the current I 2 increases and when it decreases, as shown in FIG. That is, this has the function of optical bistable.

ここで、非注入領域9は、素子内部の光出力が小さい
時吸収係数が大きく、光出力が大きくなるに従い吸収係
数が小さくなる、いわゆる可飽和吸収体で、この可飽和
吸収体の非線型特性を利用して上記のヒステリシス特性
が実現される。
Here, the non-injection region 9 is a so-called saturable absorber in which the absorption coefficient is large when the light output inside the element is small and becomes smaller as the light output increases. Is used to realize the above hysteresis characteristic.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のような従来の光素子では、非注入領域9を第1
電極4および第2電極5が形成されていない領域に設け
て電流を流さないように構成していたが、実際には第1
電極4および第2電極5から横方向に電流が拡がるた
め、注入電流の大きさにより非注入領域9の面積が変わ
り、十分なヒステリシス特性が得にくいうえ、非注入領
域9の面積をあらかじめ大きくとっておかないと注入電
流によっては非注入領域9の全域が注入されてしまうた
め、素子サイズに制限を受けるという問題点があった。
In the conventional optical device as described above, the non-injection region 9 is first
The electrode 4 and the second electrode 5 are provided in a region where they are not formed so as not to flow an electric current.
Since the current spreads laterally from the electrode 4 and the second electrode 5, the area of the non-injection region 9 changes depending on the magnitude of the injection current, and it is difficult to obtain sufficient hysteresis characteristics. Otherwise, the entire non-injection region 9 will be injected depending on the injection current, resulting in a problem that the element size is limited.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、非注入領域が小さくとも安定なヒステリシス特
性が得られる光素子を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an optical element that can obtain stable hysteresis characteristics even if the non-injection region is small.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る光素子は、第1導電型の半導体基板
と、該半導体基板の裏面に形成された裏面電極と、上記
半導体基板の表面に形成された活性層と、該活性層上に
形成された第2導電型のクラッド層と、該クラッド層上
の、互いに離間した第1,第2の注入領域となるべき領域
に形成された第1および第2の電極と、上記第1および
第2の注入領域の間の領域である非注入領域に相当する
上記クラッド層,活性層および半導体基板内の一部に設
けられた、第1または第2のいずれか一方の導電型の分
離領域とを備えるようにしたものである。
An optical element according to the present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate, a back electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, an active layer formed on the front surface of the semiconductor substrate, and an active layer formed on the active layer. A second conductivity type clad layer, first and second electrodes formed in regions on the clad layer that should be first and second implantation regions separated from each other, and the first and second The clad layer corresponding to the non-implanted region, which is the region between the implanted regions, the active layer, and the first or second conductivity type isolation region provided in a part of the semiconductor substrate. It was prepared.

また、上記分離領域を、不純物の拡散により形成する
ようにしたものである。
Further, the isolation region is formed by diffusion of impurities.

〔作用〕[Action]

この発明においては、拡散電位の差によって非注入領
域内の分離領域には電流が流れ込みにくく、仮に分離領
域の活性層に電流が流れ込んでも、1種類のキャリアし
か注入されないので、活性層は励起されることなく、安
定な可飽和吸収体となる。
In the present invention, due to the difference in diffusion potential, current hardly flows into the isolation region in the non-injection region, and even if current flows into the active layer in the isolation region, only one type of carrier is injected, so the active layer is excited. Without becoming a stable saturable absorber.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の光素子の一実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the optical element of the present invention.

この図において、第3図と同一符号は同一部分を示
し、10は第1あるいは第2導電型の分離領域である。
In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same parts, and reference numeral 10 denotes a first or second conductivity type separation region.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.

第1電極4と裏面電極6の間に電流I1を流した状態
で、第2電極5と裏面電極6の間に電流I2を流していく
と、第4図に示したようにヒステリシスが起こり、光双
安定が得られるが、この際、非注入領域9内の活性層2
の周囲の分離領域10は第1導電型あるいは第2導電型に
なっており、pn接合は第2導電型のクラッド層3内の分
離領域10との境界部(分離領域10が第1導電型の場合)
あるいは第1導電型の半導体基板1内の分離領域10との
境界部(分離領域10が第2導電型の場合)にできる。一
般にこのようなpn接合の拡散電位は、第1および第2の
注入領域7,8の活性層2にできる拡散電位より高いた
め、この分離領域10の境界部に形成されるpn接合を通し
て流れる電流は、第1および第2の注入領域7,8を流れ
る電流よりも非常に小さい。また、この電流が非注入領
域9の活性層2に流れ込んでも1種類のキャリアしか注
入されないので、この領域は電流による励起を受けな
い。その結果、非注入領域9は第1および第2の注入領
域7,8を流れる電流に無関係に可飽和吸収体となり得
る。したがって、注入電流によらず十分なヒステリシス
特性が得られるうえ、非注入領域9を小さくして素子サ
イズの縮小を図ることが可能になる。
When the current I 2 is passed between the second electrode 5 and the back electrode 6 while the current I 1 is passed between the first electrode 4 and the back electrode 6, hysteresis is generated as shown in FIG. Then, optical bistability is obtained, but at this time, the active layer 2 in the non-injection region 9 is
The isolation region 10 around the is of the first conductivity type or the second conductivity type, and the pn junction is a boundary portion with the isolation region 10 in the cladding layer 3 of the second conductivity type (the isolation region 10 is the first conductivity type). in the case of)
Alternatively, it can be formed at the boundary with the isolation region 10 in the semiconductor substrate 1 of the first conductivity type (when the isolation region 10 is the second conductivity type). In general, the diffusion potential of such a pn junction is higher than the diffusion potential formed in the active layer 2 of the first and second injection regions 7 and 8, so that the current flowing through the pn junction formed at the boundary of the isolation region 10 is increased. Is much smaller than the current flowing through the first and second implant regions 7,8. Further, even if this current flows into the active layer 2 in the non-injection region 9, only one type of carrier is injected, so this region is not excited by the current. As a result, the non-implanted region 9 can be a saturable absorber regardless of the current flowing through the first and second implanted regions 7,8. Therefore, sufficient hysteresis characteristics can be obtained regardless of the injection current, and the non-injection region 9 can be made small to reduce the element size.

なお、分離領域10は、結晶成長時に第1および第2の
注入領域7,8と別工程で形成することも可能であるが、
不純物の拡散によって形成することが簡単である。
The isolation region 10 can be formed in a step different from that of the first and second implantation regions 7 and 8 during crystal growth.
It is easy to form by diffusion of impurities.

また、上記実施例では非注入領域9を持つ光素子とし
ての光双安定素子を示したが、例えば第2図に示すよう
に、非注入領域9をもつ端面発光ダイオードにこの発明
を適用してもよく、この場合は低温でも発振しない発光
ダイオードが安定に得られる。なお、第2図中の11は電
極、12は注入領域である。
In the above embodiment, the optical bistable element as the optical element having the non-injection region 9 is shown. However, as shown in FIG. 2, for example, the present invention is applied to the edge emitting diode having the non-injection region 9. In this case, a light emitting diode which does not oscillate even at a low temperature can be stably obtained. In FIG. 2, 11 is an electrode and 12 is an implantation region.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明に係る光素子によれば、第1
導電型の半導体基板と、該半導体基板の裏面に形成され
た裏面電極と、上記半導体基板の表面に形成された活性
層と、該活性層上に形成された第2導電型のクラッド層
と、該クラッド層上の、互いに離間した第1,第2の注入
領域となるべき領域に形成された第1および第2の電極
と、上記第1および第2の注入領域の間の領域である非
注入領域に相当する上記クラッド層,活性層および半導
体基板内の一部に設けられた、第1または第2のいずれ
か一方の導電型の分離領域とを備えるようにしたので、
分離領域内の活性層が安定な可飽和吸収体となり、注入
電流に関係なく十分なヒステリシス特性が得られるう
え、非注入領域を小さくして素子サイズの縮少を図るこ
とが可能になるという効果がある。
As described above, according to the optical element of the present invention, the first
A conductive semiconductor substrate, a back electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, an active layer formed on the front surface of the semiconductor substrate, and a second conductive clad layer formed on the active layer, A region between the first and second implantation regions and the first and second electrodes formed in regions which should be the first and second implantation regions separated from each other on the cladding layer. Since the clad layer corresponding to the injection region, the active layer, and the first or second conductivity type isolation region provided in a part of the semiconductor substrate are provided,
The active layer in the isolation region becomes a stable saturable absorber, sufficient hysteresis characteristics can be obtained regardless of the injection current, and the non-injection region can be reduced to reduce the device size. There is.

また、上記分離領域を、不純物の拡散により形成する
ようにしたので、この分離領域を簡単に形成することが
できる効果がある。
Moreover, since the isolation region is formed by diffusion of impurities, there is an effect that the isolation region can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の光素子の一実施例を示す断面図、第
2図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第3図は従
来の非注入領域を有する光素子を示す断面図、第4図は
非注入領域を有する光素子の動作特性を示す図である。 図において、1は第1導電型の半導体基板、2は活性
層、3は第2導電型のクラッド層、4は第1電極、5は
第2電極、6は裏面電極、7は第1注入領域、8は第2
注入領域、9は非注入領域、10は分離領域、11は電極、
12は注入領域である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
1 is a sectional view showing an embodiment of an optical element of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing an optical element having a conventional non-injection region. FIG. 4 and FIG. 4 are diagrams showing operating characteristics of an optical element having a non-injection region. In the figure, 1 is a first conductivity type semiconductor substrate, 2 is an active layer, 3 is a second conductivity type clad layer, 4 is a first electrode, 5 is a second electrode, 6 is a back electrode, and 7 is a first implantation. Area, 8 is second
Implantation region, 9 non-implantation region, 10 isolation region, 11 electrode,
12 is an implantation region. The same reference numerals in each drawing indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体基板と、 該半導体基板の裏面に形成された裏面電極と、 上記半導体基板の表面に形成された活性層と、 該活性層上に形成された第2導電型のクラッド層と、 該クラッド層上の、互いに離間した第1,第2の注入領域
となるべき領域に形成された第1および第2の電極と、 上記第1および第2の注入領域の間の領域である非注入
領域に相当する上記クラッド層,活性層および半導体基
板内の一部に設けられた、第1または第2のいずれか一
方の導電型の分離領域とを備えたことを特徴とする光素
子。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a back electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate, an active layer formed on the surface of the semiconductor substrate, and a second electrode formed on the active layer. A conductive type clad layer, first and second electrodes formed in regions on the clad layer, which should be separated from each other to be first and second implantation regions, and the first and second implantation regions The clad layer corresponding to the non-implanted region which is the region between the two, the active layer, and the first or second conductivity type isolation region provided in a part of the semiconductor substrate. An optical element characterized by.
【請求項2】上記分離領域は、不純物の拡散により形成
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光素子。
2. The isolation region is formed by diffusion of impurities.
The optical element according to the item.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS604278A (en) * 1983-06-22 1985-01-10 Nec Corp Light emitting diode

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