JPH09214062A - ＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ 族化合物半導体レーザー - Google Patents
ＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ 族化合物半導体レーザーInfo
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- JPH09214062A JPH09214062A JP3535096A JP3535096A JPH09214062A JP H09214062 A JPH09214062 A JP H09214062A JP 3535096 A JP3535096 A JP 3535096A JP 3535096 A JP3535096 A JP 3535096A JP H09214062 A JPH09214062 A JP H09214062A
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- layer
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 青緑色〜青色で発光するＺｎＳｅ系化合物半
導体レーザの共振器ミラーを、通常の如く結晶のへき開
を利用して作るには、特定の方位をもった単結晶基板を
求め、この上に精密に制御された良質の単結晶薄膜を成
長させることが必要だが、これらの技術は未完成で界面
における格子欠陥も多く、たとえ作ってもレーザの寿命
は短い。 【解決手段】 そこで方位に関係なく、平坦な単結晶基
板上に積層した多層膜を共振器ミラーとして利用し、基
板表面に垂直に発光する面発光レーザダイオードを作る
ことにより上記の課題を解決した。即ち、ｎ−ＺｎＳｅ
基板２上にエピタクシーとエッチングの技術を駆使し
て、中央に小さな円盤状のＺｎＣｄＳｅ活性層７を、そ
の上方と下方に多層膜のミラー２３と２２を、またその
周囲に光ガイド層９とブロック層１０を、さらに上下の
端面に電極１８と１２を形成してレーザを作る。この例
では下方のミラー２２を通して出力光を得ている。
導体レーザの共振器ミラーを、通常の如く結晶のへき開
を利用して作るには、特定の方位をもった単結晶基板を
求め、この上に精密に制御された良質の単結晶薄膜を成
長させることが必要だが、これらの技術は未完成で界面
における格子欠陥も多く、たとえ作ってもレーザの寿命
は短い。 【解決手段】 そこで方位に関係なく、平坦な単結晶基
板上に積層した多層膜を共振器ミラーとして利用し、基
板表面に垂直に発光する面発光レーザダイオードを作る
ことにより上記の課題を解決した。即ち、ｎ−ＺｎＳｅ
基板２上にエピタクシーとエッチングの技術を駆使し
て、中央に小さな円盤状のＺｎＣｄＳｅ活性層７を、そ
の上方と下方に多層膜のミラー２３と２２を、またその
周囲に光ガイド層９とブロック層１０を、さらに上下の
端面に電極１８と１２を形成してレーザを作る。この例
では下方のミラー２２を通して出力光を得ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可視短波長領域、特に
青緑色領域から青色領域まで発光可能なII-VI族化合物
半導体レーザーに関する。
青緑色領域から青色領域まで発光可能なII-VI族化合物
半導体レーザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでの青・青緑色発光域に発振波長
を有する半導体レーザー（レーザーダイオード）として
はセレン化亜鉛系II-VI 族化合物半導体レーザーがIII-
V 族化合物では困難な波長範囲をカバーする意味から有
望視されている。既にＺｎＣｄＳｅ／ＭｇＺｎＳＳｅ系
では５１０nm付近において数時間の室温連続発振が報告
されている（特開平７−５０７４２３号、特開平７−２
４０５６１号、特開平７−２６３３４７号、特開平７−
２７３０５４号、特開平７−２６３３７２号などの各公
報）。
を有する半導体レーザー（レーザーダイオード）として
はセレン化亜鉛系II-VI 族化合物半導体レーザーがIII-
V 族化合物では困難な波長範囲をカバーする意味から有
望視されている。既にＺｎＣｄＳｅ／ＭｇＺｎＳＳｅ系
では５１０nm付近において数時間の室温連続発振が報告
されている（特開平７−５０７４２３号、特開平７−２
４０５６１号、特開平７−２６３３４７号、特開平７−
２７３０５４号、特開平７−２６３３７２号などの各公
報）。
【０００３】これらのレーザー素子は(100) 方位のＧａ
Ａｓ基板上に作製されており、その断面構造は例えば図
３に示す通りである。
Ａｓ基板上に作製されており、その断面構造は例えば図
３に示す通りである。
【０００４】すなわち、(100) 方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層３、ｎ型ＺｎＳｅバッフ
ァ層４、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５、ｎ型ＺｎＳ
Ｓｅ光ガイド層６を成長後、ＺｎＣｄＳｅ活性層７を成
長し、その上にｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層８、ｐ型Ｍｇ
ＺｎＳＳｅクラッド層１１を成長し、さらにｐ型ＺｎＳ
／ＺｎＳＳｅ超格子層１２、ｐ型ＺｎＳｅ層１３を成長
した後、さらにｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１
４、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１６を成長してから、ス
パッタ法で幅１０μｍ、７００μｍピッチのＳｉＯ2 マ
スクを作り、ＳＢＷエッチング液を用いてメサストライ
プエッチングを行った後、分子線エピタキシャル（ＭＢ
Ｅ）法によりｎ型ＺｎＳｅブロック層１５を再成長させ
た後、ＳｉＯ2 をリフトオフして、ｐ側にはＰｄ／Ｐｔ
／Ａｕ電極１８、ｎ側にはＩｎ電極１９をそれぞれ作製
したＺｎＳｅ系電流狭窄型半導体レーザー（レーザーダ
イオード）である。
１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層３、ｎ型ＺｎＳｅバッフ
ァ層４、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５、ｎ型ＺｎＳ
Ｓｅ光ガイド層６を成長後、ＺｎＣｄＳｅ活性層７を成
長し、その上にｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層８、ｐ型Ｍｇ
ＺｎＳＳｅクラッド層１１を成長し、さらにｐ型ＺｎＳ
／ＺｎＳＳｅ超格子層１２、ｐ型ＺｎＳｅ層１３を成長
した後、さらにｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１
４、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１６を成長してから、ス
パッタ法で幅１０μｍ、７００μｍピッチのＳｉＯ2 マ
スクを作り、ＳＢＷエッチング液を用いてメサストライ
プエッチングを行った後、分子線エピタキシャル（ＭＢ
Ｅ）法によりｎ型ＺｎＳｅブロック層１５を再成長させ
た後、ＳｉＯ2 をリフトオフして、ｐ側にはＰｄ／Ｐｔ
／Ａｕ電極１８、ｎ側にはＩｎ電極１９をそれぞれ作製
したＺｎＳｅ系電流狭窄型半導体レーザー（レーザーダ
イオード）である。
【０００５】ここで(100) 方位ＧａＡｓ基板上に素子形
成が行われる理由としては、結晶構造が閃亜鉛鉱型であ
り、(110) 方位にへき開することで共振器が容易に作製
できるためである。
成が行われる理由としては、結晶構造が閃亜鉛鉱型であ
り、(110) 方位にへき開することで共振器が容易に作製
できるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来技術においては、ＧａＡｓ基板とセレン化亜鉛系
化合物半導体とのエピタキシャル界面に多数の積層欠陥
が発生し、この欠陥は活性層の劣化を引き起こし、素子
の寿命を短くするという問題があった。
な従来技術においては、ＧａＡｓ基板とセレン化亜鉛系
化合物半導体とのエピタキシャル界面に多数の積層欠陥
が発生し、この欠陥は活性層の劣化を引き起こし、素子
の寿命を短くするという問題があった。
【０００７】積層欠陥を減少させる方法としては、
（１）ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層をエピタキ
シャル成長させ、このバッファ層上にセレン化亜鉛系化
合物半導体をエピタキシャル成長させる方法が提案され
ている。また（２）ＧａＡｓ基板上にＺｎＳｅ／ＺｎＳ
Ｓｅ（膜厚３．２nm／２．６nm）の超格子をバッファ層
として約０．１μｍ成長させ、このバッファ層上にセレ
ン化亜鉛系化合物半導体を成長させる等が提案されてい
る。
（１）ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層をエピタキ
シャル成長させ、このバッファ層上にセレン化亜鉛系化
合物半導体をエピタキシャル成長させる方法が提案され
ている。また（２）ＧａＡｓ基板上にＺｎＳｅ／ＺｎＳ
Ｓｅ（膜厚３．２nm／２．６nm）の超格子をバッファ層
として約０．１μｍ成長させ、このバッファ層上にセレ
ン化亜鉛系化合物半導体を成長させる等が提案されてい
る。
【０００８】しかしながら、バッファ層上に成長させた
セレン化亜鉛系化合物半導体においても１０5 〜１０7
cm-2程度の積層欠陥が存在するため、素子の寿命はせい
ぜい数時間程度であった。
セレン化亜鉛系化合物半導体においても１０5 〜１０7
cm-2程度の積層欠陥が存在するため、素子の寿命はせい
ぜい数時間程度であった。
【０００９】一方、(100) 方位のＺｎＳｅ基板上にセレ
ン化亜鉛系化合物半導体を成長させ、レーザー素子を作
製する試みもなされているが、基板となるＺｎＳｅ単結
晶は成長時に方位制御が困難なため、(100) 方位を有す
る良質なバルク結晶が入手できないのでＺｎＳｅ基板上
でのレーザー素子の検討はあまり行われていない。
ン化亜鉛系化合物半導体を成長させ、レーザー素子を作
製する試みもなされているが、基板となるＺｎＳｅ単結
晶は成長時に方位制御が困難なため、(100) 方位を有す
る良質なバルク結晶が入手できないのでＺｎＳｅ基板上
でのレーザー素子の検討はあまり行われていない。
【００１０】したがって本発明の目的は、へき開を利用
したレーザー共振器ミラー作製を必要としないで、基板
の方位に左右されることなく、ＺｎＳｅ結晶基板上に形
成した青緑から青色領域まで発光可能なＺｎＳｅ系化合
物半導体レーザーを提供することにある。
したレーザー共振器ミラー作製を必要としないで、基板
の方位に左右されることなく、ＺｎＳｅ結晶基板上に形
成した青緑から青色領域まで発光可能なＺｎＳｅ系化合
物半導体レーザーを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく研究の結果、(100) 面以外の方位を有するＺ
ｎＳｅ単結晶基板上に、ダブルヘテロ接合構造のＺｎＳ
ｅ系化合物半導体からなる多層膜でレーザーダイオード
を作製し、活性層を含む多層膜を向かい合う多重反射鏡
で挟んだ構造にしてレーザー光を基板裏面に開けた穴か
ら取り出すか、もしくは基板上に活性層を含む多層膜を
成長させて電流狭窄型ダイオードを形成し、これを切断
してレーザーチップを作製し、切断された向い合う端面
に形成した多重反射鏡により共振器を構成して、レーザ
ー光を基板に平行方向に取り出すようにすれば、基板の
方位に左右されることなくＺｎＳｅ系レーザーダイオー
ドを作製できることを見いだし本発明に到達した。
達成すべく研究の結果、(100) 面以外の方位を有するＺ
ｎＳｅ単結晶基板上に、ダブルヘテロ接合構造のＺｎＳ
ｅ系化合物半導体からなる多層膜でレーザーダイオード
を作製し、活性層を含む多層膜を向かい合う多重反射鏡
で挟んだ構造にしてレーザー光を基板裏面に開けた穴か
ら取り出すか、もしくは基板上に活性層を含む多層膜を
成長させて電流狭窄型ダイオードを形成し、これを切断
してレーザーチップを作製し、切断された向い合う端面
に形成した多重反射鏡により共振器を構成して、レーザ
ー光を基板に平行方向に取り出すようにすれば、基板の
方位に左右されることなくＺｎＳｅ系レーザーダイオー
ドを作製できることを見いだし本発明に到達した。
【００１２】すなわち本発明は第１に、ＺｎＳｅ単結晶
基板上に成長させたＺｎＳｅ系II-VI族化合物半導体レ
ーザーであって、活性層となるＺｎＣｄＳｅ層をその禁
制帯幅よりも大きな禁制帯幅を有する層で挟んでダブル
ヘテロ接合層を構成し、さらに該接合層を挟んで互いに
向い合う多重反射膜の間で共振器を構成し、該基板に対
して垂直な方向にレーザー光を出力するようにしたこと
を特徴とする面発光型ＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体
レーザー；第２に、ＺｎＳｅ単結晶基板上に成長させた
ＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーであって、(1
11) 方位もしくは(111) 方位より２０°以内の範囲で傾
斜させた方位または(211) ないし(311)方位を有するＺ
ｎＳｅ基板上に直接もしくはＺｎＳｅバッファ層を介在
させて、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ接合
層を形成した後、レーザーチップに切断し、その向い合
う端面に形成した多重反射膜により共振器を構成し、該
基板に対して水平方向にレーザー光を出力するようにし
たことを特徴とする電流狭窄型ＺｎＳｅ系II-VI 族化合
物半導体レーザー；第３に、前記ＺｎＳｅ結晶基板が回
転双晶を含んだＺｎＳｅ結晶である上記第１または第２
記載のＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーを提供
するものである。
基板上に成長させたＺｎＳｅ系II-VI族化合物半導体レ
ーザーであって、活性層となるＺｎＣｄＳｅ層をその禁
制帯幅よりも大きな禁制帯幅を有する層で挟んでダブル
ヘテロ接合層を構成し、さらに該接合層を挟んで互いに
向い合う多重反射膜の間で共振器を構成し、該基板に対
して垂直な方向にレーザー光を出力するようにしたこと
を特徴とする面発光型ＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体
レーザー；第２に、ＺｎＳｅ単結晶基板上に成長させた
ＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーであって、(1
11) 方位もしくは(111) 方位より２０°以内の範囲で傾
斜させた方位または(211) ないし(311)方位を有するＺ
ｎＳｅ基板上に直接もしくはＺｎＳｅバッファ層を介在
させて、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ接合
層を形成した後、レーザーチップに切断し、その向い合
う端面に形成した多重反射膜により共振器を構成し、該
基板に対して水平方向にレーザー光を出力するようにし
たことを特徴とする電流狭窄型ＺｎＳｅ系II-VI 族化合
物半導体レーザー；第３に、前記ＺｎＳｅ結晶基板が回
転双晶を含んだＺｎＳｅ結晶である上記第１または第２
記載のＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーを提供
するものである。
【００１３】
【作用】本発明では、上記のように(111) 面もしくは(2
11) ないし(311) 面を有するＺｎＳｅ単結晶基板上にＺ
ｎＳｅ系化合物半導体の多層膜をエピタキシャル成長さ
せレーザーダイオードを形成し、基板の裏面に開けた穴
の部分およびその向い合う部分に反射鏡を設けることに
より、基板に垂直な方向に共振器を構成するので、へき
開によるミラー共振器を必要とせず、したがって基板の
方位に左右されることなくレーザーダイオードを形成で
きる。
11) ないし(311) 面を有するＺｎＳｅ単結晶基板上にＺ
ｎＳｅ系化合物半導体の多層膜をエピタキシャル成長さ
せレーザーダイオードを形成し、基板の裏面に開けた穴
の部分およびその向い合う部分に反射鏡を設けることに
より、基板に垂直な方向に共振器を構成するので、へき
開によるミラー共振器を必要とせず、したがって基板の
方位に左右されることなくレーザーダイオードを形成で
きる。
【００１４】また本発明は、(111) 面もしくは(211) 面
等の等価面を有するＺｎＳｅ単結晶基板上にＺｎＳｅ系
化合物半導体の多層膜をエピタキシャル成長させレーザ
ーダイオードを形成し、これを切断することによりレー
ザーチップを作製しこの切断された向い合う端面に多重
反射鏡を形成しこの対向する反射鏡により共振器を構成
するので、基板に対して平行方向にレーザー光を出力す
ることができる。
等の等価面を有するＺｎＳｅ単結晶基板上にＺｎＳｅ系
化合物半導体の多層膜をエピタキシャル成長させレーザ
ーダイオードを形成し、これを切断することによりレー
ザーチップを作製しこの切断された向い合う端面に多重
反射鏡を形成しこの対向する反射鏡により共振器を構成
するので、基板に対して平行方向にレーザー光を出力す
ることができる。
【００１５】なお上記(111) 面には(111) 方位より２０
°以内の範囲で傾斜させた方位を有する面を含んでい
る。
°以内の範囲で傾斜させた方位を有する面を含んでい
る。
【００１６】
【実施例１】図１は(111) 方位を有するＺｎＳｅ単結晶
基板を用いて形成した面発光レーザーダイオードの構造
を示す断面図であって、この図を参照して以下説明す
る。
基板を用いて形成した面発光レーザーダイオードの構造
を示す断面図であって、この図を参照して以下説明す
る。
【００１７】（１） 本素子の作製は分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法によって行い、使用した基板は高圧溶融
法により成長したＺｎＳｅ単結晶を(111) 方位に切り出
したものであり、基板は有機洗浄後、過マンガン酸によ
る鏡面エッチングを行った後、イソプロピルアルコール
内に保管した。
ー（ＭＢＥ）法によって行い、使用した基板は高圧溶融
法により成長したＺｎＳｅ単結晶を(111) 方位に切り出
したものであり、基板は有機洗浄後、過マンガン酸によ
る鏡面エッチングを行った後、イソプロピルアルコール
内に保管した。
【００１８】（２） 基板をイソプロピルアルコールよ
り取り出し、Ｍｏ板にＩｎ半田で接合して１０-10 Torr
に真空排気されたＭＢＥ装置の成長室に導入した。
り取り出し、Ｍｏ板にＩｎ半田で接合して１０-10 Torr
に真空排気されたＭＢＥ装置の成長室に導入した。
【００１９】（３） 基板表面の酸化膜は成長室にてＨ
ｅ／Ｈ2 （混合比１：１４）の混合ガスを用いてプラズ
マエッチングを行った。
ｅ／Ｈ2 （混合比１：１４）の混合ガスを用いてプラズ
マエッチングを行った。
【００２０】（４） 次にこのｎ型ＺｎＳｅ基板２の温
度を３００℃として、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層４を１０
０nm形成したが、この時のＺｎとＳｅの分子線強度比
（Ｚｎ／Ｓｅ）は約４とした。さらにｎ型ＭｇＺｎＳＳ
ｅクラッド層５を８００nm成長した後、ＺｎＣｄＳｅ活
性層７を７nm成長した。
度を３００℃として、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層４を１０
０nm形成したが、この時のＺｎとＳｅの分子線強度比
（Ｚｎ／Ｓｅ）は約４とした。さらにｎ型ＭｇＺｎＳＳ
ｅクラッド層５を８００nm成長した後、ＺｎＣｄＳｅ活
性層７を７nm成長した。
【００２１】（５） 次に基板を取り出し、ＺｎＣｄＳ
ｅ活性層７上部にフォトリソグラフにより直径５００μ
ｍの穴を開けたマスクを作り、さらにスパッタ法により
マスク開口部に約１００nmのＳｉＯ2 膜を形成した後、
マスクを溶解除去した。
ｅ活性層７上部にフォトリソグラフにより直径５００μ
ｍの穴を開けたマスクを作り、さらにスパッタ法により
マスク開口部に約１００nmのＳｉＯ2 膜を形成した後、
マスクを溶解除去した。
【００２２】（６） 次にＳｉＯ2 膜をマスクとして、
ＳＢＷエッチング液（飽和ブロム水：水：リン酸が２c
c：１５cc：１cc）により約３０秒エッチングを行い活
性層７およびｎ型ＭｇＺｎＳＳｅブロック層１０の約半
分の厚さまで除去した。
ＳＢＷエッチング液（飽和ブロム水：水：リン酸が２c
c：１５cc：１cc）により約３０秒エッチングを行い活
性層７およびｎ型ＭｇＺｎＳＳｅブロック層１０の約半
分の厚さまで除去した。
【００２３】（７） 洗浄により基板上に付着した臭素
残渣を取り除いた後、ＭＢＥ法によりｐ型ＭｇＺｎＳＳ
ｅブロック層９、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅブロック層１０を
各々５nm再成長した。
残渣を取り除いた後、ＭＢＥ法によりｐ型ＭｇＺｎＳＳ
ｅブロック層９、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅブロック層１０を
各々５nm再成長した。
【００２４】（８） その後、ＭＢＥ装置より試料を取
り出し、フッ酸によりＳｉＯ2 マスクを除去し洗浄を行
った後、ＭＢＥ法によりｐ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層
１１、ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４を成長さ
せた。
り出し、フッ酸によりＳｉＯ2 マスクを除去し洗浄を行
った後、ＭＢＥ法によりｐ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層
１１、ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４を成長さ
せた。
【００２５】（９） 試料をＭＢＥ装置より取り出し、
円形活性層上部に直径１．５mmのレジストマスクを形成
し、スパッタ法により１００nmのＳｉＯ2 絶縁膜１７を
形成した。
円形活性層上部に直径１．５mmのレジストマスクを形成
し、スパッタ法により１００nmのＳｉＯ2 絶縁膜１７を
形成した。
【００２６】（１０） 次に試料を有機溶剤中にて超音
波を加えることにより、レジストとＳｉＯ2 膜を壊解、
除去し試料上のＳｉＯ2 膜に直径１．５mmの穴を開け、
ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４を露出させ、さ
らにこのｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ層にレジストをマスク
としてＳＢＷエッチング液により直径７００μｍの穴を
開けｐ型ＭｇｎＳＳｅクラッド層１１を露出させた。こ
の露出部に反射率９９．５％のｐ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2
多層ミラー２３をスパッター法により形成し、その上部
を電子線蒸着法でＰｄ／Ｐｔ／Ａｕの３層膜を蒸着して
ｐ側Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極１８とした。
波を加えることにより、レジストとＳｉＯ2 膜を壊解、
除去し試料上のＳｉＯ2 膜に直径１．５mmの穴を開け、
ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４を露出させ、さ
らにこのｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ層にレジストをマスク
としてＳＢＷエッチング液により直径７００μｍの穴を
開けｐ型ＭｇｎＳＳｅクラッド層１１を露出させた。こ
の露出部に反射率９９．５％のｐ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2
多層ミラー２３をスパッター法により形成し、その上部
を電子線蒸着法でＰｄ／Ｐｔ／Ａｕの３層膜を蒸着して
ｐ側Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極１８とした。
【００２７】（１１） 次に基板裏面にレジストにより
直径３mmの円形マスクを形成し、これに電子線蒸着法に
よりＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層膜を蒸着してｎ側Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極２０とした。
直径３mmの円形マスクを形成し、これに電子線蒸着法に
よりＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層膜を蒸着してｎ側Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極２０とした。
【００２８】（１２） 円形マスクをリフトオフしてＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極をマスクとしてＳＢＷエッチング液
で基板２をエッチング除去した。この際、基板表面をガ
ラス板にレジストで固定することにより、表面、側面が
エッチングされることを防いだ。
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極をマスクとしてＳＢＷエッチング液
で基板２をエッチング除去した。この際、基板表面をガ
ラス板にレジストで固定することにより、表面、側面が
エッチングされることを防いだ。
【００２９】（１３） 基板を除去した際、露出したｎ
型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５を過マンガン酸により鏡
面エッチングを行った後、ｎ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層
ミラー２２をスパッタ法により形成した。
型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５を過マンガン酸により鏡
面エッチングを行った後、ｎ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層
ミラー２２をスパッタ法により形成した。
【００３０】各々のチップがダイシングソーにより切断
され、面発光型レーザーダイオードを得た。なお、本レ
ーザーダイオードの作製において、各層の伝導性制御
は、ｎ型伝導層においてはＺｎＣｌ2 を原料として塩素
をドーピングした。また、ｐ型伝導層においてはチッ素
ガスをプラズマ放電させて、チッ素をドーピングした。
され、面発光型レーザーダイオードを得た。なお、本レ
ーザーダイオードの作製において、各層の伝導性制御
は、ｎ型伝導層においてはＺｎＣｌ2 を原料として塩素
をドーピングした。また、ｐ型伝導層においてはチッ素
ガスをプラズマ放電させて、チッ素をドーピングした。
【００３１】
【実施例２】図２は(311) 方位に切り出したｎ型ＺｎＳ
ｅ基板を用いたストライプレーザーダイオードの構造を
示す断面図であって、この図を参照して以下説明する。
ｅ基板を用いたストライプレーザーダイオードの構造を
示す断面図であって、この図を参照して以下説明する。
【００３２】（１） この図に例示した素子の形成はＭ
ＢＥ法により行い、基板洗浄、基板の超高真空チャンバ
ーへの導入および酸化膜除去は実施例１に示した手順に
従った。
ＢＥ法により行い、基板洗浄、基板の超高真空チャンバ
ーへの導入および酸化膜除去は実施例１に示した手順に
従った。
【００３３】（２） ＭＢＥ装置の成長室内に導入され
たｎ型ＺｎＳｅ基板２は基板温度を２８０℃に保持し、
その上にｎ型ＺｎＳｅバッファ層４を１００nm形成した
後、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５を８００nm、ｎ型
ＺｎＳＳｅ光ガイド層６を１００nm成長し、約７nm厚の
ＺｎＣｄＳｅ活性層７を成長した。
たｎ型ＺｎＳｅ基板２は基板温度を２８０℃に保持し、
その上にｎ型ＺｎＳｅバッファ層４を１００nm形成した
後、ｎ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層５を８００nm、ｎ型
ＺｎＳＳｅ光ガイド層６を１００nm成長し、約７nm厚の
ＺｎＣｄＳｅ活性層７を成長した。
【００３４】（３） 次にｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層８
を１００nm、ｐ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層１１を６０
０nm成長させ、さらにｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ超格子
層１２、ｐ型ＺｎＳｅ層１３を成長した後さらにｐ型Ｚ
ｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４、ｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層１６を成長させた。各層の伝導性制御は実施例１
の場合と同様にｎ型伝導層には塩素を、ｐ型伝導層には
チッ素をドーパントとした。
を１００nm、ｐ型ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層１１を６０
０nm成長させ、さらにｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ超格子
層１２、ｐ型ＺｎＳｅ層１３を成長した後さらにｐ型Ｚ
ｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層１４、ｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層１６を成長させた。各層の伝導性制御は実施例１
の場合と同様にｎ型伝導層には塩素を、ｐ型伝導層には
チッ素をドーパントとした。
【００３５】（４） ストライプレーザー加工は、幅１
０μｍ、７００μｍのピッチのマスクを用いスパッタ法
でＳｉＯ2 マスクを作り、ＳＢＷエッチング液でメサス
トライプエッチングを行い、次いでＭＢＦ法により、ｎ
型ＺｎＳｅブロック層１５再成長後、ＳｉＯ2 をリスト
オフして、電流狭窄型ダイオードを形成した。
０μｍ、７００μｍのピッチのマスクを用いスパッタ法
でＳｉＯ2 マスクを作り、ＳＢＷエッチング液でメサス
トライプエッチングを行い、次いでＭＢＦ法により、ｎ
型ＺｎＳｅブロック層１５再成長後、ＳｉＯ2 をリスト
オフして、電流狭窄型ダイオードを形成した。
【００３６】（５） 得られたウェハはダイシングソー
により約７００μｍ角に切断してレーザーチップとし
た。
により約７００μｍ角に切断してレーザーチップとし
た。
【００３７】（６） 次に切断端面に鏡面を作製するた
め、ウェハの上下面をレジストにてコーティングし、過
マンガン酸にて約１分エッチングを行った。その後、実
施例１に示した多層反射鏡（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層ミ
ラー２１）をストライプ端に作製し共振器とした。
め、ウェハの上下面をレジストにてコーティングし、過
マンガン酸にて約１分エッチングを行った。その後、実
施例１に示した多層反射鏡（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層ミ
ラー２１）をストライプ端に作製し共振器とした。
【００３８】（７）電極は実施例１と同様、ｐ層側には
Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極１８、ｎ層側にはＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極２０を作製した。
Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極１８、ｎ層側にはＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極２０を作製した。
【００３９】実施例１および２により得られたレーザー
ダイオードについて、結晶欠陥密度（ＥＰＤ）を測定し
たところ１０3〜5cm-2であった。また室温パルス電流注
入下での発振波長は４７０nmであった。
ダイオードについて、結晶欠陥密度（ＥＰＤ）を測定し
たところ１０3〜5cm-2であった。また室温パルス電流注
入下での発振波長は４７０nmであった。
【００４０】
【実施例３】高圧溶融法により育成した、回転双晶を含
んだセレン化亜鉛結晶から切り出した(711) 面基板上
に、実施例２に示した手順によりレーザーダイオードを
試作したところ、実施例２で得られたのと同一の結果を
得た。
んだセレン化亜鉛結晶から切り出した(711) 面基板上
に、実施例２に示した手順によりレーザーダイオードを
試作したところ、実施例２で得られたのと同一の結果を
得た。
【００４１】
【比較例】(100) 方位を有するｎ型ＧａＡｓ基板上に、
実施例２と同様の方法によりレーザーダイオードを作製
した。次にウェハを(110) 方向にへき開してレーザーチ
ップに加工した。得られたレーザーダイオードの結晶欠
陥密度（ＥＰＤ）は１０5〜7cm-2であった。また室温パ
ルス注入下での発振波長は５３０nmであった。
実施例２と同様の方法によりレーザーダイオードを作製
した。次にウェハを(110) 方向にへき開してレーザーチ
ップに加工した。得られたレーザーダイオードの結晶欠
陥密度（ＥＰＤ）は１０5〜7cm-2であった。また室温パ
ルス注入下での発振波長は５３０nmであった。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、これまで方位制御
された良質なＺｎＳｅ単結晶基板が得られないため、へ
き開を利用した共振器ミラーの作製が困難であったのに
対し、本発明によるＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レ
ーザーによれば、共振器ミラーの作製にへき開を利用せ
ず、面発光方式レーザーもしくは多層反射膜（多層ミラ
ー）を利用した電流狭窄型（ストライプ型）レーザーで
あるので、従来の(100)方位を有するＧａＡｓ基板上に
成長したレーザーダイオードに比べ、短波長な発振特性
を有するレーザーが提供できる。
された良質なＺｎＳｅ単結晶基板が得られないため、へ
き開を利用した共振器ミラーの作製が困難であったのに
対し、本発明によるＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レ
ーザーによれば、共振器ミラーの作製にへき開を利用せ
ず、面発光方式レーザーもしくは多層反射膜（多層ミラ
ー）を利用した電流狭窄型（ストライプ型）レーザーで
あるので、従来の(100)方位を有するＧａＡｓ基板上に
成長したレーザーダイオードに比べ、短波長な発振特性
を有するレーザーが提供できる。
【図１】本発明の１実施例において、(111) 方位を有す
るＺｎＳｅ基板を用いて形成した面発光レーザーダイオ
ードの構造を示す断面図である。
るＺｎＳｅ基板を用いて形成した面発光レーザーダイオ
ードの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の２実施例において、(311) 方位を有す
るＺｎＳｅ基板を用いて形成したストライプレーザーダ
イオードの構造を示す断面図である。
るＺｎＳｅ基板を用いて形成したストライプレーザーダ
イオードの構造を示す断面図である。
【図３】(100) 方位を有するＧａＡｓ基板上に形成した
従来のレーザーダイオードの構造を示す断面図である。
従来のレーザーダイオードの構造を示す断面図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＺｎＳｅ基板 ３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ４ ｎ−ＺｎＳｅバッファ層 ５ ｎ−ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層 ６ ｎ−ＺｎＳＳｅ光ガイド層 ７ ＺｎＣｄＳｅ活性層 ８ ｐ−ＺｎＳＳｅ光ガイド層 ９ ｐ−ＭｇＺｎＳＳｅブロック層 １０ ｎ−ＭｇＺｎＳＳｅブロック層 １１ ｐ−ＭｇＺｎＳＳｅクラッド層 １２ ｐ−ＺｎＳｅ／ＺｎＳＳｅ超格子層 １３ ｐ−ＺｎＳｅ層 １４ ｐ−ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ傾斜組成層 １５ ｎ−ＺｎＳｅブロック層 １６ ｐ−ＺｎＴｅコンタクト層 １７ ＳｉＯ2 絶縁膜 １８ ｐ側Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極 １９ ｎ側Ｉｎ電極 ２０ ｎ側Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極 ２１ 側面ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層ミラー ２２ ｎ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層ミラー ２３ ｐ側ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 多層ミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 ＺｎＳｅ単結晶基板上に成長させたＺｎ
Ｓｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーであって、活性層
となるＺｎＣｄＳｅ層をその禁制帯幅よりも大きな禁制
帯幅を有する層で挟んでダブルヘテロ接合層を構成し、
さらに該接合層を挟んで互いに向い合う多重反射膜の間
で共振器を構成し、該基板に対して垂直な方向にレーザ
ー光を出力するようにしたことを特徴とする面発光型Ｚ
ｎＳｅ系II-VI 族化合物半導体レーザー。 - 【請求項２】 ＺｎＳｅ単結晶基板上に成長させたＺｎ
Ｓｅ系II-VI 族化合物半導体レーザーであって、(111)
方位もしくは(111) 方位より２０°以内の範囲で傾斜さ
せた方位または(211) ないし(311) 方位を有するＺｎＳ
ｅ基板上に直接もしくはＺｎＳｅバッファ層を介在させ
て、活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ接合層を
形成した後、レーザーチップに切断し、その向い合う端
面に形成した多重反射膜により共振器を構成し、該基板
に対して水平方向にレーザー光を出力するようにしたこ
とを特徴とする電流狭窄型ＺｎＳｅ系II-VI 族化合物半
導体レーザー。 - 【請求項３】 前記ＺｎＳｅ結晶基板が回転双晶を含ん
だＺｎＳｅ結晶である請求項１または２記載のＺｎＳｅ
系II-VI 族化合物半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3535096A JPH09214062A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ 族化合物半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3535096A JPH09214062A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ 族化合物半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09214062A true JPH09214062A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=12439423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3535096A Pending JPH09214062A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | ＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ 族化合物半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09214062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014192419A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3535096A patent/JPH09214062A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014192419A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
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