JPH09307190A - ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 - Google Patents
ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置Info
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- JPH09307190A JPH09307190A JP11989396A JP11989396A JPH09307190A JP H09307190 A JPH09307190 A JP H09307190A JP 11989396 A JP11989396 A JP 11989396A JP 11989396 A JP11989396 A JP 11989396A JP H09307190 A JPH09307190 A JP H09307190A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 AlInGaN 系半導体発光素子においてインピー
ダンスを低減する。 【解決手段】 サファイア基板１上にn-GaN 低温バッフ
ァ層２、n-GaN バッファ層３、n-In0.1Ga0.9N バッファ
層４、n-Alx3Ga1-x3N クラッド層５、n-GaN 光導波層
６、Inx1Ga1-x3N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層
７(x1＞x2)、p-GaN 光導波層８、p-Alx3Ga1-x3N 第一ラ
ッド層９、ストライプ状の電流注入窓を有するn-Alx4Ga
1-x4N電流阻止層10（x4＞x3)、p-Alx3Ga1-x3N 第二クラ
ッド層11、p-GaN キャップ層12、p-SiC コンタクト層13
をこの順に積層し、積層部の一部をn-GaN バッファ層３
が露出するまでエッチングして除去する。その後、p-Si
C コンタクト層13上にｐ側電極15、エッチングにより露
出したn-GaN バッファ層上にｎ側電極14を形成する。
ダンスを低減する。 【解決手段】 サファイア基板１上にn-GaN 低温バッフ
ァ層２、n-GaN バッファ層３、n-In0.1Ga0.9N バッファ
層４、n-Alx3Ga1-x3N クラッド層５、n-GaN 光導波層
６、Inx1Ga1-x3N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層
７(x1＞x2)、p-GaN 光導波層８、p-Alx3Ga1-x3N 第一ラ
ッド層９、ストライプ状の電流注入窓を有するn-Alx4Ga
1-x4N電流阻止層10（x4＞x3)、p-Alx3Ga1-x3N 第二クラ
ッド層11、p-GaN キャップ層12、p-SiC コンタクト層13
をこの順に積層し、積層部の一部をn-GaN バッファ層３
が露出するまでエッチングして除去する。その後、p-Si
C コンタクト層13上にｐ側電極15、エッチングにより露
出したn-GaN バッファ層上にｎ側電極14を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子に
関し、特に詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）および
半導体レーザ等を含むAlInGaN系半導体発光素子の構造
および該AlInGaN系半導体発光素子を用いた半導体発光
装置に関するものである。
関し、特に詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）および
半導体レーザ等を含むAlInGaN系半導体発光素子の構造
および該AlInGaN系半導体発光素子を用いた半導体発光
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザで実用化されている
ものの微少スポットが得られる最短波長は630nm 帯であ
るが、光ディスクメモリの高密度化や感光材料を用いた
印刷分野では500nm 以下の波長帯のガウス型の高品質ビ
ームを有する単一モードレーザが期待されている。
ものの微少スポットが得られる最短波長は630nm 帯であ
るが、光ディスクメモリの高密度化や感光材料を用いた
印刷分野では500nm 以下の波長帯のガウス型の高品質ビ
ームを有する単一モードレーザが期待されている。
【０００３】従来の500nm 以下の波長帯のレーザとし
て、Jpn. J. Appl. Phys. Vol.35 Pt.2, No.1B(1996)p
p.L74-L76に示されるように、有機金属気相成長により
サファイア基板上に、低温成長GaN バッファ層、通常の
成長温度でn-GaN バッファ層、In0.1Ga0.9N 層、n-Al
0.15Ga0.85N クラッド層、n-GaN 光導波層、In0.05Ga
0.95N/In0.2Ga0.8N 歪み多重量子井戸活性層、p-Al0.2G
a0.8N 層、p-GaN 光導波層、p-Al0.15Ga0.85N クラッド
層、p-GaN コンタクト層を積層し、ドライエッチングに
よりn-GaN バッファ層の途中までエッチングし、共振器
ミラーとなる端面とｎ側電極を形成するための領域を形
成し、引き続きｎ側及びｐ側電極を形成することによ
り、410nm 帯のマルチモード発振する半導体レーザが実
現されている。
て、Jpn. J. Appl. Phys. Vol.35 Pt.2, No.1B(1996)p
p.L74-L76に示されるように、有機金属気相成長により
サファイア基板上に、低温成長GaN バッファ層、通常の
成長温度でn-GaN バッファ層、In0.1Ga0.9N 層、n-Al
0.15Ga0.85N クラッド層、n-GaN 光導波層、In0.05Ga
0.95N/In0.2Ga0.8N 歪み多重量子井戸活性層、p-Al0.2G
a0.8N 層、p-GaN 光導波層、p-Al0.15Ga0.85N クラッド
層、p-GaN コンタクト層を積層し、ドライエッチングに
よりn-GaN バッファ層の途中までエッチングし、共振器
ミラーとなる端面とｎ側電極を形成するための領域を形
成し、引き続きｎ側及びｐ側電極を形成することによ
り、410nm 帯のマルチモード発振する半導体レーザが実
現されている。
【０００４】上記のAlInGaN 系半導体レーザでは、p-Ga
N コンタクト層と電極との接触抵抗およびp-GaN コンタ
クト層自体の抵抗率が非常に高いため、パルス駆動時の
動作電圧が数十ボルトと高くなり、発振時に素子に投入
される電力が通常の素子より10倍程度大きくなるため、
素子の発熱や、変調時の歪みが大きくなるという欠点が
ある。そこで、素子のインピーダンスの低減が課題とさ
れている。
N コンタクト層と電極との接触抵抗およびp-GaN コンタ
クト層自体の抵抗率が非常に高いため、パルス駆動時の
動作電圧が数十ボルトと高くなり、発振時に素子に投入
される電力が通常の素子より10倍程度大きくなるため、
素子の発熱や、変調時の歪みが大きくなるという欠点が
ある。そこで、素子のインピーダンスの低減が課題とさ
れている。
【０００５】また、上記AlInGaN 系半導体レーザにおい
て、単一モードレーザの実現のためには、横モード安定
化のための作りつけの光導波路のストライプ幅を狭くす
ることが必要となる。
て、単一モードレーザの実現のためには、横モード安定
化のための作りつけの光導波路のストライプ幅を狭くす
ることが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Al
InGaN 系半導体レーザにおいて、狭ストライプを設ける
場合、p-GaN コンタクト層と電極と接触面積が狭めら
れ、さらにインピーダンスを増加させることとなる。
InGaN 系半導体レーザにおいて、狭ストライプを設ける
場合、p-GaN コンタクト層と電極と接触面積が狭めら
れ、さらにインピーダンスを増加させることとなる。
【０００７】本発明は上記事情を鑑みてなされたもので
あり、インピーダンスを低減したAlInGaN 系半導体発光
素子を提供することおよび該AlInGaN 系半導体発光素子
を用いた半導体発光装置を提供することを目的とするも
のである。
あり、インピーダンスを低減したAlInGaN 系半導体発光
素子を提供することおよび該AlInGaN 系半導体発光素子
を用いた半導体発光装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のAlInGaN 半導体
発光素子は、基板上に、少なくとも第一導電型クラッド
層、活性層、第二導電型第一クラッド層がこの順に積層
して成るAlInGaN 系半導体発光素子において、前記第二
導電型第一クラッド層上にストライプ状の電流注入窓を
有する第一導電型電流阻止層が積層され、さらに該電流
阻止層上に前記電流注入窓を覆うようにして第二導電型
第二クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順
に積層された内部電流狭窄機構が形成され、積層方向に
平行な対向する二端面に共振器面が形成された構造であ
り、前記第二導電型コンタクト層上および前記基板側に
電極がそれぞれ形成されていることを特徴とするもので
ある。
発光素子は、基板上に、少なくとも第一導電型クラッド
層、活性層、第二導電型第一クラッド層がこの順に積層
して成るAlInGaN 系半導体発光素子において、前記第二
導電型第一クラッド層上にストライプ状の電流注入窓を
有する第一導電型電流阻止層が積層され、さらに該電流
阻止層上に前記電流注入窓を覆うようにして第二導電型
第二クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順
に積層された内部電流狭窄機構が形成され、積層方向に
平行な対向する二端面に共振器面が形成された構造であ
り、前記第二導電型コンタクト層上および前記基板側に
電極がそれぞれ形成されていることを特徴とするもので
ある。
【０００９】上述において基板側に電極が形成されてい
るとは、基板の半導体積層面でない面または基板上に積
層されたバッファ層上等に電極が形成されていることを
意味する。また、前記第一導電型および第二導電型とは
伝導機構が異なるものであることを意味し、例えば第一
導電型がｎ型伝導である場合には第二導電型はｐ型伝導
であり、第一導電型がｐ型であれば第二導電型はｎ型で
ある。
るとは、基板の半導体積層面でない面または基板上に積
層されたバッファ層上等に電極が形成されていることを
意味する。また、前記第一導電型および第二導電型とは
伝導機構が異なるものであることを意味し、例えば第一
導電型がｎ型伝導である場合には第二導電型はｐ型伝導
であり、第一導電型がｐ型であれば第二導電型はｎ型で
ある。
【００１０】前記第一導電型および第二導電型がそれぞ
れｎ型およびｐ型である場合には、前記第二導電型コン
タクト層がp-SiC 半導体層であることが望ましく、前記
第一導電型および第二導電型がそれぞれｐ型およびｎ型
である場合には、前記基板がp-SiC 半導体であることが
望ましい。
れｎ型およびｐ型である場合には、前記第二導電型コン
タクト層がp-SiC 半導体層であることが望ましく、前記
第一導電型および第二導電型がそれぞれｐ型およびｎ型
である場合には、前記基板がp-SiC 半導体であることが
望ましい。
【００１１】前記第二導電型および第二導電型クラッド
層と、前記第一導電型電流阻止層との接合面内に屈折率
段差を設けることにより、屈折率導波型とすることが望
ましい。屈折率段差は、例えば前記第一導電型電流阻止
層の厚みや組成等を変化させることにより調整すること
ができる。
層と、前記第一導電型電流阻止層との接合面内に屈折率
段差を設けることにより、屈折率導波型とすることが望
ましい。屈折率段差は、例えば前記第一導電型電流阻止
層の厚みや組成等を変化させることにより調整すること
ができる。
【００１２】すなわち、本発明のAlInGaN 系半導体発光
素子は、内部に電流狭窄層を設けた内部ストライプ構造
として、コンタクト層と電極との接触面積を増大させて
接触抵抗を低減したものであり、さらに電極との接触抵
抗が低い材料をコンタクト層あるいは基板として用い素
子のインピーダンスを低減したものである。
素子は、内部に電流狭窄層を設けた内部ストライプ構造
として、コンタクト層と電極との接触面積を増大させて
接触抵抗を低減したものであり、さらに電極との接触抵
抗が低い材料をコンタクト層あるいは基板として用い素
子のインピーダンスを低減したものである。
【００１３】さらに、前記ストライプ状の電流注入窓を
前記共振器の一端面から他端面へ亘ってテーパ状に形成
してもよい。
前記共振器の一端面から他端面へ亘ってテーパ状に形成
してもよい。
【００１４】本発明の半導体発光装置は、前記二端面に
所定の反射率コートを施されたテーパ状の電流注入窓を
有するAlInGaN 系半導体発光素子を備えたことを特徴と
するものである。
所定の反射率コートを施されたテーパ状の電流注入窓を
有するAlInGaN 系半導体発光素子を備えたことを特徴と
するものである。
【００１５】前記共振器の前記二端面のうち、前記一端
面に施される所定の反射率コートを反射率90％以上の高
反射コートとし、前記他端面に施される所定の反射率コ
ートを反射率１％以下の低反射コートとして、単一モー
ドレーザあるいはスーパルミネッセンスダイオード等を
構成することができる。
面に施される所定の反射率コートを反射率90％以上の高
反射コートとし、前記他端面に施される所定の反射率コ
ートを反射率１％以下の低反射コートとして、単一モー
ドレーザあるいはスーパルミネッセンスダイオード等を
構成することができる。
【００１６】また、前記二端面に施される所定の反射率
コートを無反射コートとし、前記半導体発光素子に入射
される第二高調波を発生する第二高調波発生部をさらに
備え、前記半導体発光素子が、前記第二高調波発生部か
ら入射された第二高調波を増幅して出射するものとして
もよい。
コートを無反射コートとし、前記半導体発光素子に入射
される第二高調波を発生する第二高調波発生部をさらに
備え、前記半導体発光素子が、前記第二高調波発生部か
ら入射された第二高調波を増幅して出射するものとして
もよい。
【００１７】さらに、前記共振器の前記二端面のうち、
前記一端面に施される所定の反射率コートを無反射コー
トとし、前記他端面に施された所定の反射率コートを反
射率１％以下の低反射コートとし、入射された光の波長
を選択して反射する波長選択部が、前記半導体発光素子
の前記無反射コートが施された前記一端面側に配置さ
れ、該波長選択部が前記半導体発光素子の前記一端面か
ら出射された光の波長選択を行い、該選択した光を前記
一端面へ戻し、これにより単一モードのレーザを出射す
るものとしてもよい。
前記一端面に施される所定の反射率コートを無反射コー
トとし、前記他端面に施された所定の反射率コートを反
射率１％以下の低反射コートとし、入射された光の波長
を選択して反射する波長選択部が、前記半導体発光素子
の前記無反射コートが施された前記一端面側に配置さ
れ、該波長選択部が前記半導体発光素子の前記一端面か
ら出射された光の波長選択を行い、該選択した光を前記
一端面へ戻し、これにより単一モードのレーザを出射す
るものとしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明のAlInGaN 系半導体発光素子にお
いては、内部に電流注入窓すなわち電流狭窄機構を設け
た内部ストライプ構造とすることにより、コンタクト層
と電極との接触面積を大きくとることができ、従来の素
子構造の場合と比較して、ストライプ幅の狭い電流狭窄
機構をとる単一モード半導体レーザにおいてもインピー
ダンスを低減することができる。このインピーダンスの
低減により、高出力レーザ発振時の素子の発熱を抑え安
定した発振を行うことができる。
いては、内部に電流注入窓すなわち電流狭窄機構を設け
た内部ストライプ構造とすることにより、コンタクト層
と電極との接触面積を大きくとることができ、従来の素
子構造の場合と比較して、ストライプ幅の狭い電流狭窄
機構をとる単一モード半導体レーザにおいてもインピー
ダンスを低減することができる。このインピーダンスの
低減により、高出力レーザ発振時の素子の発熱を抑え安
定した発振を行うことができる。
【００１９】また、ｐ側電極と素子との接触面となるコ
ンタクト層あるいは基板にp-SiC を用いることによりさ
らにインピーダンスを低減することができる。
ンタクト層あるいは基板にp-SiC を用いることによりさ
らにインピーダンスを低減することができる。
【００２０】p-n(n-p)接合面内の屈折率段差を設けるこ
とにより、屈折率導波路型レーザとすることができ、こ
れによりガウス型の高品位ビームを実現できる。
とにより、屈折率導波路型レーザとすることができ、こ
れによりガウス型の高品位ビームを実現できる。
【００２１】さらに、ストライプを一端面から他端面に
むけてテーパ状に形成することにより、高出力レーザに
おいて、注入するキャリアの空間的ホールバーニングに
よる電流・光出力特性にキンクを抑制すると共に、出射
側を広くしたことにより端面での光密度を低減でき、端
面での光学損傷による劣化を防止することができる。
むけてテーパ状に形成することにより、高出力レーザに
おいて、注入するキャリアの空間的ホールバーニングに
よる電流・光出力特性にキンクを抑制すると共に、出射
側を広くしたことにより端面での光密度を低減でき、端
面での光学損傷による劣化を防止することができる。
【００２２】本発明の半導体発光装置は、共振器面のコ
ートの反射率を制御した上記テーパ状ストライプの半導
体発光素子を用いることにより、安定した短波長レーザ
を発振することができる。
ートの反射率を制御した上記テーパ状ストライプの半導
体発光素子を用いることにより、安定した短波長レーザ
を発振することができる。
【００２３】結果として、これらの半導体発光素子およ
び半導体発光装置を光源として用いた印刷・写真・医療
画像などのハードコピー出力システムの高速化・高品位
化、あるいは高密度の光メモリの高性能化等を実現する
ことができる。
び半導体発光装置を光源として用いた印刷・写真・医療
画像などのハードコピー出力システムの高速化・高品位
化、あるいは高密度の光メモリの高性能化等を実現する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の半導
体発光素子および半導体発光装置の実施の形態を説明す
る。
体発光素子および半導体発光装置の実施の形態を説明す
る。
【００２５】まず、半導体発光素子について説明する。
【００２６】図１は本発明の第一実施形態の半導体発光
素子断面模式図を示すものである。有機金属気相成長法
により、サファイアｃ面基板１上にn-GaN 低温バッファ
層２、n-GaN バッファ層３、n-In0.1Ga0.9N バッファ層
４、n-Alx3Ga1-x3N クラッド層５、n-GaN 光導波層６、
Inx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層７
（x1＞x2）、p-GaN 光導波層８、p-Alx3Ga1-x3N 第一ク
ラッド層９およびn-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層10（x4＞x
3）を順次成長する。
素子断面模式図を示すものである。有機金属気相成長法
により、サファイアｃ面基板１上にn-GaN 低温バッファ
層２、n-GaN バッファ層３、n-In0.1Ga0.9N バッファ層
４、n-Alx3Ga1-x3N クラッド層５、n-GaN 光導波層６、
Inx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層７
（x1＞x2）、p-GaN 光導波層８、p-Alx3Ga1-x3N 第一ク
ラッド層９およびn-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層10（x4＞x
3）を順次成長する。
【００２７】この上にレジストを塗布し、通常のリソグ
ラフィー技術を用いて幅２μｍ程度のストライプ領域の
レジストを除去し、残ったレジストをマスクとしてドラ
イエッチングによりn-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層10を除去
する。
ラフィー技術を用いて幅２μｍ程度のストライプ領域の
レジストを除去し、残ったレジストをマスクとしてドラ
イエッチングによりn-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層10を除去
する。
【００２８】p-Alx3Ga1-x3N第一クラッド層９、n-Alx4G
a1-x4N電流阻止層10の厚みと組成は、基本横モード発振
が達成できる値（厚みは1000〜3000Åであり、発振波長
により異なる）に設定する。
a1-x4N電流阻止層10の厚みと組成は、基本横モード発振
が達成できる値（厚みは1000〜3000Åであり、発振波長
により異なる）に設定する。
【００２９】さらに、p-Alx3Ga1-x3N 第二クラッド層1
1、p-GaN キャップ層12、p-SiC コンタクト層13を成長
し、フォトリソグラフィーとウエットおよびドライエッ
チングとにより、共振器を形成する領域以外のp-SiC コ
ンタクト層13を除去し、引き続きフォトリソグラフィー
とドライエッチングにより、ｎ側電極14とのコンタクト
をとるために、n-GaN バッファ層３の途中まで除去す
る。この時にレーザの共振器面を形成する。
1、p-GaN キャップ層12、p-SiC コンタクト層13を成長
し、フォトリソグラフィーとウエットおよびドライエッ
チングとにより、共振器を形成する領域以外のp-SiC コ
ンタクト層13を除去し、引き続きフォトリソグラフィー
とドライエッチングにより、ｎ側電極14とのコンタクト
をとるために、n-GaN バッファ層３の途中まで除去す
る。この時にレーザの共振器面を形成する。
【００３０】引き続き、通常のリソグラフィーと蒸着に
よりｎ側電極14とｐ側電極15を形成する。
よりｎ側電極14とｐ側電極15を形成する。
【００３１】次に、本発明の第二実施形態の半導体発光
素子断面模式図を図２に示す。有機金属気相成長法によ
りp-SiC のｃ面基板21上に、p-GaN 低温バッファ層22、
p-GaN バッファ層23、p-In0.1Ga0.9N バッファ層24、p-
Alx3Ga1-x3N クラッド層25、p-GaN 光導波層26、Inx1Ga
1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層27（x1＞x
2）、n-GaN 光導波層28、n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド
層29およびp-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層30（x4＞x3）を順
次成長する。
素子断面模式図を図２に示す。有機金属気相成長法によ
りp-SiC のｃ面基板21上に、p-GaN 低温バッファ層22、
p-GaN バッファ層23、p-In0.1Ga0.9N バッファ層24、p-
Alx3Ga1-x3N クラッド層25、p-GaN 光導波層26、Inx1Ga
1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性層27（x1＞x
2）、n-GaN 光導波層28、n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド
層29およびp-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層30（x4＞x3）を順
次成長する。
【００３２】この上にレジストを塗布し、通常のリソグ
ラフィー技術を用いて幅２μｍ程度のストライプ領域の
レジストを除去し、残ったレジストをマスクとしてドラ
イエッチングによりp-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層30を除去
する。
ラフィー技術を用いて幅２μｍ程度のストライプ領域の
レジストを除去し、残ったレジストをマスクとしてドラ
イエッチングによりp-Alx4Ga1-x4N 電流阻止層30を除去
する。
【００３３】n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層29、p-Alx4
Ga1-x4N 電流阻止層30の厚みと組成は、基本横モード発
振が達成できる値（厚みは1000〜3000Åであり、発振波
長により異なる）に設定する。
Ga1-x4N 電流阻止層30の厚みと組成は、基本横モード発
振が達成できる値（厚みは1000〜3000Åであり、発振波
長により異なる）に設定する。
【００３４】さらに、n-Alx3Ga1-x3N 第二クラッド層3
1、n-GaN コンタクト層32を成長し、通常のリソグラフ
ィーとドライエッチングあるいは劈開によりレーザの共
振器面を形成する。引き続き、ｎ側電極33とｐ側電極34
を形成する。
1、n-GaN コンタクト層32を成長し、通常のリソグラフ
ィーとドライエッチングあるいは劈開によりレーザの共
振器面を形成する。引き続き、ｎ側電極33とｐ側電極34
を形成する。
【００３５】上記構成ではｐ型層を先に成長している
が、ｎ側層を先に成長し、p-SiC をコンタクト層として
成長してもよい。
が、ｎ側層を先に成長し、p-SiC をコンタクト層として
成長してもよい。
【００３６】なお、上記第一および第二実施形態では、
活性層としてInx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井
戸活性層を用いているが、AlyGa1-yN/InzGa1-zN(0≦y≦
1,0≦z≦1)の単一あるいは多重歪み量子井戸活性層であ
ってもよい。
活性層としてInx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井
戸活性層を用いているが、AlyGa1-yN/InzGa1-zN(0≦y≦
1,0≦z≦1)の単一あるいは多重歪み量子井戸活性層であ
ってもよい。
【００３７】上記実施の形態では、レーザのストライプ
幅が２μｍ程度であるので、100mW程度の光出力しかえ
られない。しかし、上記と同様の構成において光導波路
をテーパ状に拡げることにより、光出力を増大させるこ
とが可能である。このテーパ状のストライプ構造を有す
る半導体発光素子を本発明の第三実施形態として以下に
図３を参照して説明する。
幅が２μｍ程度であるので、100mW程度の光出力しかえ
られない。しかし、上記と同様の構成において光導波路
をテーパ状に拡げることにより、光出力を増大させるこ
とが可能である。このテーパ状のストライプ構造を有す
る半導体発光素子を本発明の第三実施形態として以下に
図３を参照して説明する。
【００３８】図３（ａ）は半導体発光素子断面模式図で
あり、図３（ｂ）は半導体発光素子の上面模式図であ
る。有機金属気相成長法により、p-SiC のｃ面基板41上
に、p-GaN 低温バッファ層42、p-GaN バッファ層43、p-
In0.1Ga0.9N バッファ層44、p-Alx3Ga1-x3N クラッド層
45、p-GaN 光導波層46、Inx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み
多重量子井戸活性層47（x1＞x2）、n-GaN 光導波層48、
n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層49およびp-Alx4Ga1-x4N
電流阻止層50（x4≧x3）を順次成長する。
あり、図３（ｂ）は半導体発光素子の上面模式図であ
る。有機金属気相成長法により、p-SiC のｃ面基板41上
に、p-GaN 低温バッファ層42、p-GaN バッファ層43、p-
In0.1Ga0.9N バッファ層44、p-Alx3Ga1-x3N クラッド層
45、p-GaN 光導波層46、Inx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み
多重量子井戸活性層47（x1＞x2）、n-GaN 光導波層48、
n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層49およびp-Alx4Ga1-x4N
電流阻止層50（x4≧x3）を順次成長する。
【００３９】この上にレジストを塗布し、通常のリソグ
ラフィー技術を用いて一端面で幅３μｍ程度を最小幅と
してテーパ角度６゜程度で他端に向かって末広がりに広
がるストライプ領域57のレジストを除去し、残ったレジ
ストをマスクとしてドライエッチングによりp-Alx4Ga
1-x4N 電流阻止層50を除去する。
ラフィー技術を用いて一端面で幅３μｍ程度を最小幅と
してテーパ角度６゜程度で他端に向かって末広がりに広
がるストライプ領域57のレジストを除去し、残ったレジ
ストをマスクとしてドライエッチングによりp-Alx4Ga
1-x4N 電流阻止層50を除去する。
【００４０】n-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層49、p-Alx4
Ga1-x4N 電流阻止層50の厚みと組成は、屈折率導波を達
成できない値に設定する。
Ga1-x4N 電流阻止層50の厚みと組成は、屈折率導波を達
成できない値に設定する。
【００４１】さらに、n-Alx3Ga1-x3N 第二クラッド層5
1、n-GaN コンタクト層52を成長し、通常のリソグラフ
ィーとドライエッチングあるいは劈開によりレーザの共
振器面を形成する。
1、n-GaN コンタクト層52を成長し、通常のリソグラフ
ィーとドライエッチングあるいは劈開によりレーザの共
振器面を形成する。
【００４２】引き続き、ｎ側電極53とｐ側電極54を形成
する。上記構成ではｐ型層を先に成長しているが、ｎ型
層を先に成長し、p-SiC をコンタクト層として成長して
もよい。
する。上記構成ではｐ型層を先に成長しているが、ｎ型
層を先に成長し、p-SiC をコンタクト層として成長して
もよい。
【００４３】上記第三の実施の形態においては屈折率導
波をしない構成について述べたが、屈折率導波をするも
のとすることもできる。
波をしない構成について述べたが、屈折率導波をするも
のとすることもできる。
【００４４】さらに、上記第三実施形態の半導体発光素
子60の共振器面に種々の端面コートをすることにより、
ガウスビーム品質の高出力半導体発光装置が実現でき
る。
子60の共振器面に種々の端面コートをすることにより、
ガウスビーム品質の高出力半導体発光装置が実現でき
る。
【００４５】例えば、図３（ｂ）に示すように第三実施
形態の半導体発光素子の上記共振器面の一断面に反射率
90％以上の高反射コート55を施し、出射側端面に反射率
１％以下の低反射コート56を施すことにより、高出力の
単一モードの半導体レーザあるいはスーパルミネッセン
スダイオード等を構成することができる。
形態の半導体発光素子の上記共振器面の一断面に反射率
90％以上の高反射コート55を施し、出射側端面に反射率
１％以下の低反射コート56を施すことにより、高出力の
単一モードの半導体レーザあるいはスーパルミネッセン
スダイオード等を構成することができる。
【００４６】また、半導体発光装置の具体的な実施の形
態を以下に説明する。以下において発光素子とは上述の
本発明の第三実施形態の半導体発光素子60のことであ
る。
態を以下に説明する。以下において発光素子とは上述の
本発明の第三実施形態の半導体発光素子60のことであ
る。
【００４７】図４に発光装置の第一実施形態を示す。両
端面に無反射コート61, 62が施された発光素子60と、前
記発光素子60に入射される第二高調波を発生する第二高
調波発生部66とから成る。第二高調波発生部66は第二高
調波発生素子63と、該第二高調波発生素子63からの光を
発光素子60に入射させるレンズ65とからなる。前記半導
体発光素子60が第二高調波発生素子63からレンズ65を経
て入射された第二高調波を増幅する光増幅器として作用
する。このとき、波長純度及び横モード制御性の優れた
波長変換素子を有する第二高調波発生部からの高品位な
短波長レーザ光を効率良く増幅させることができる。
端面に無反射コート61, 62が施された発光素子60と、前
記発光素子60に入射される第二高調波を発生する第二高
調波発生部66とから成る。第二高調波発生部66は第二高
調波発生素子63と、該第二高調波発生素子63からの光を
発光素子60に入射させるレンズ65とからなる。前記半導
体発光素子60が第二高調波発生素子63からレンズ65を経
て入射された第二高調波を増幅する光増幅器として作用
する。このとき、波長純度及び横モード制御性の優れた
波長変換素子を有する第二高調波発生部からの高品位な
短波長レーザ光を効率良く増幅させることができる。
【００４８】図５に発光装置の第二実施形態を示す。本
半導体発光装置は、光の出射側に0.5 ％程度の低反射コ
ート71が施され、その反対側に無反射コート72が施され
た発光素子60と、入射された光の波長を選択的に反射す
る波長選択部76とからなる。波長選択部76は、詳しくは
前記発光素子60の無反射コート72側に配置されたグレー
ティング73と、発光素子60からの光をグレーティング73
へ入射させ、またグレーティング73からの波長選択され
た光を発光素子60に入射させるレンズ74とからなる。前
記発光素子60の無反射コート72面からの光はグレーティ
ング73により波長選択され、該波長選択された光を前記
発光素子60の無反射コート72面へ戻す。これにより、単
一モードの高出力レーザ光を出射させることができる。
半導体発光装置は、光の出射側に0.5 ％程度の低反射コ
ート71が施され、その反対側に無反射コート72が施され
た発光素子60と、入射された光の波長を選択的に反射す
る波長選択部76とからなる。波長選択部76は、詳しくは
前記発光素子60の無反射コート72側に配置されたグレー
ティング73と、発光素子60からの光をグレーティング73
へ入射させ、またグレーティング73からの波長選択され
た光を発光素子60に入射させるレンズ74とからなる。前
記発光素子60の無反射コート72面からの光はグレーティ
ング73により波長選択され、該波長選択された光を前記
発光素子60の無反射コート72面へ戻す。これにより、単
一モードの高出力レーザ光を出射させることができる。
【００４９】図６に発光装置の第三の実施の形態を示
す。本半導体発光装置は、光の出射側に0.5 ％程度の低
反射コート81が施され、その反対側を無反射コート82が
施された発光素子60と、入射された光の波長を選択的に
反射する波長選択部86とからなる。波長選択部86は、前
記発光素子60の無反射コート82側に配置され発光素子60
からの光を反射するミラー83と、ミラー83によって反射
された光の波長を選択的に透過するフィルター84と、発
光素子84からの光をミラー83へ入射させ、またフィルタ
ー84により波長選択された光を発光素子60に入射させる
レンズ85とからなる。前記発光素子60の無反射コート82
面からの光はミラー83によって反射され、反射された光
はフィルター84において波長選択され、該波長選択され
た光を前記発光素子60の無反射コート82面へ戻す。これ
により単一モードの高出力半導体レーザ光を出射させる
ことができる。
す。本半導体発光装置は、光の出射側に0.5 ％程度の低
反射コート81が施され、その反対側を無反射コート82が
施された発光素子60と、入射された光の波長を選択的に
反射する波長選択部86とからなる。波長選択部86は、前
記発光素子60の無反射コート82側に配置され発光素子60
からの光を反射するミラー83と、ミラー83によって反射
された光の波長を選択的に透過するフィルター84と、発
光素子84からの光をミラー83へ入射させ、またフィルタ
ー84により波長選択された光を発光素子60に入射させる
レンズ85とからなる。前記発光素子60の無反射コート82
面からの光はミラー83によって反射され、反射された光
はフィルター84において波長選択され、該波長選択され
た光を前記発光素子60の無反射コート82面へ戻す。これ
により単一モードの高出力半導体レーザ光を出射させる
ことができる。
【００５０】なお、本発明の半導体発光素子および半導
体発光装置は、高速な情報・画像処理及び通信、計測、
医療、印刷の分野等における光源として応用可能であ
る。
体発光装置は、高速な情報・画像処理及び通信、計測、
医療、印刷の分野等における光源として応用可能であ
る。
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る半導体発光素
子の断面模式図
子の断面模式図
【図２】本発明の第二の実施の形態に係る半導体発光素
子の断面模式図
子の断面模式図
【図３】本発明の第三の実施の形態に係る半導体発光素
子の断面図（ａ）および上面図（ｂ）
子の断面図（ａ）および上面図（ｂ）
【図４】本発明の半導体発光素子をＳＨＧ光の光増幅器
として用いた場合の概略構成図
として用いた場合の概略構成図
【図５】本発明の半導体発光素子を用いて単一モードの
高出力半導体レーザを形成した概略構成図
高出力半導体レーザを形成した概略構成図
【図６】本発明の半導体発光素子とミラーを組み合わせ
て単一モードの高出力半導体レーザを形成した概略構成
図
て単一モードの高出力半導体レーザを形成した概略構成
図
１ サファイアｃ面基板 ２ n-GaN 低温バッファ層 ３ n-GaN バッファ層 ４ n-In0.1Ga0.9N バッファ層 ５ n-Alx3Ga1-x3N クラッド層 ６ n-GaN光導波層 ７ Inx1Ga1-x1N/Inx2Ga1-x2N 歪み多重量子井戸活性
層（x1＞x2） ８ p-GaN 光導波層 ９ p-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層 10 n-Alx4Ga1-x4N 電流狭窄層（x4＞x3） 11 p-Alx3Ga1-x3N 第二クラッド層 12 p-GaN キャップ層 13 p-SiC コンタクト層 14 ｎ側電極 15 ｐ側電極
層（x1＞x2） ８ p-GaN 光導波層 ９ p-Alx3Ga1-x3N 第一クラッド層 10 n-Alx4Ga1-x4N 電流狭窄層（x4＞x3） 11 p-Alx3Ga1-x3N 第二クラッド層 12 p-GaN キャップ層 13 p-SiC コンタクト層 14 ｎ側電極 15 ｐ側電極
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に、少なくとも第一導電型クラッ
ド層、活性層、第二導電型第一クラッド層がこの順に積
層して成るAlInGaN 系半導体発光素子において、 前記第二導電型第一クラッド層上にストライプ状の電流
注入窓を有する第一導電型電流阻止層が積層され、さら
に該電流阻止層上に前記電流注入窓を覆うようにして第
二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層
がこの順に積層された内部電流狭窄機構が形成され、積
層方向に平行な対向する二端面に共振器面が形成された
構造であり、前記第二導電型コンタクト層上および前記
基板側に電極がそれぞれ形成されていることを特徴とす
るAlInGaN 系半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記第一導電型および第二導電型がそれ
ぞれｎ型およびｐ型であり、前記第二導電型コンタクト
層がp-SiC 半導体層であることを特徴とする請求項１記
載のAlInGaN 系半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記第一導電型および第二導電型がそれ
ぞれｐ型およびｎ型であり、前記基板がp-SiC 半導体で
あることを特徴とする請求項１記載のAlInGaN 系半導体
発光素子。 - 【請求項４】 前記第二導電型第一および第二クラッ
ド層と、前記第一導電型電流阻止層との接合面内に、屈
折率段差を設けたことを特徴とする請求項１から３いず
れか記載のAlInGaN 系半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記ストライプ状の電流注入窓が、前記
共振器の一端面から他端面へ亘ってテーパ状に形成され
ていることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の
AlInGaN 系半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記共振器の前記二端面に所定の反射率
コートが施された請求項５記載のAlInGaN 系半導体発光
素子を備えたことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項７】 前記二端面のうち、前記一端面に施され
た所定の反射率コートが90％以上の高反射コートであ
り、前記他端面に施された所定の反射率コートが１％以
下の低反射コートであることを特徴とする請求項６記載
の半導体発光装置 - 【請求項８】 前記二端面に施された所定の反射率コー
トが無反射コートであり、 前記半導体発光素子に入射される第二高調波を発生する
第二高調波発生部が、前記半導体発光素子の前記一端面
側に配置され、 前記半導体発光素子が、前記第二高調波発生部から入射
された第二高調波を増幅して出射することを特徴とする
請求項６記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 前記二端面のうち、前記一端面に施され
た所定の反射率コートが無反射コートであり、前記他端
面に施された所定の反射率コートが反射率１％以下の低
反射コートであり、 入射された光の波長を選択して反射する波長選択部が、
前記半導体発光素子の前記無反射コートが施された前記
一端面側に配置され、前記波長選択部が前記半導体発光
素子の前記一端面から出射された光の波長選択を行い、
該選択した光を前記一端面へ戻し、 これにより単一モードのレーザを出射することを特徴と
する請求項６記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11989396A JPH09307190A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11989396A JPH09307190A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307190A true JPH09307190A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14772841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11989396A Pending JPH09307190A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09307190A (ja) |
Cited By (9)
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