JPH1084131A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device

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JPH1084131A
JPH1084131A JP25541396A JP25541396A JPH1084131A JP H1084131 A JPH1084131 A JP H1084131A JP 25541396 A JP25541396 A JP 25541396A JP 25541396 A JP25541396 A JP 25541396A JP H1084131 A JPH1084131 A JP H1084131A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な温度特性をもち長波長化が可能であっ
て、かつ、作製工程が容易な構造の半導体発光素子を提
供する。 【解決手段】 第1導電型のGaAs基板101上に、
少なくとも、GaAsよりもバンドギャップエネルギー
が小さいとともに屈折率が大きい材料からなる活性層1
05と、第1導電型の下部クラッド層103と、第2導
電型の第1上部クラッド層107と、第2導電型の第2
上部クラッド層109と、電流を狭窄するための第1導
電型の電流ブロック層108とを有し、電流ブロック層
108は、GaAsよりバンドギャップエネルギーが小
さい材料からなり、活性層105で発光した光を吸収す
る層としての機能をも有している。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device having a good temperature characteristic, a long wavelength, and a structure easy to manufacture. SOLUTION: On a GaAs substrate 101 of a first conductivity type,
At least the active layer 1 made of a material having a smaller band gap energy and a larger refractive index than GaAs.
05, a first conductivity type lower cladding layer 103, a second conductivity type first upper cladding layer 107, and a second conductivity type second cladding layer 107.
It has an upper cladding layer 109 and a first conductivity type current blocking layer 108 for confining current. The current blocking layer 108 is made of a material having a smaller bandgap energy than GaAs. It also has a function as a layer that absorbs light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザなど
の半導体発光素子に関する。
The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光ファイバーを用いた光通信シス
テムは、主に幹線系で用いられているが、将来は各家庭
を含めた加入者系での利用が考えられている。これを実
現するためにはシステムの小型化,低消費電力化,低コ
スト化が必要であり、このためには、光源としての半導
体レーザには、低しきい値動作とペルチェフリーが必要
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical communication system using an optical fiber is mainly used in a trunk system, but is expected to be used in a subscriber system including each home in the future. To achieve this, it is necessary to reduce the size of the system, reduce power consumption, and reduce the cost. For this purpose, a semiconductor laser as a light source requires low threshold operation and Peltier-free operation. .

【0003】しかしながら、現在の1.3μm波長帯,
1.5μm波長帯の半導体レーザにはInGaAsP/
InP系材料が用いられており、この材料系を用いた半
導体レーザは材料的に伝導帯のバンド不連続(ΔEc)が
小さく電子のオーバーフローが多いことが主たる原因
で、しきい値電流が大きく、また、温度特性が悪く、そ
の結果、光出力が環境温度によって大きく変化するとい
う問題がある。このため温度制御をする必要があり、こ
の種の半導体レーザでは、温度制御用のペルチェ素子を
用いていた。
However, the current 1.3 μm wavelength band,
InGaAsP / 1.5 μm wavelength semiconductor lasers
InP-based materials are used, and semiconductor lasers using this material have a large threshold current mainly due to a small band discontinuity (ΔE c ) in the conduction band and a large number of electron overflows. Further, there is a problem that the temperature characteristics are poor, and as a result, the light output greatly changes depending on the environmental temperature. For this reason, it is necessary to control the temperature, and this type of semiconductor laser uses a Peltier element for temperature control.

【0004】このような問題をInGaAsP/InP
系材料を用いて改善することは困難であるため、伝導帯
のバンド不連続(ΔEc)が大きくなるようにInGaA
sP/InP系以外の材料で発光素子を形成することが
試みられている。例えば、GaAs基板上にInGaA
sを用いて半導体レーザを形成することが試みられてい
る。
[0004] Such a problem is solved by InGaAsP / InP.
Since it is difficult to improve by using a system material, InGaAs is formed so as to increase the band discontinuity (ΔE c ) of the conduction band.
Attempts have been made to form light-emitting elements using materials other than sP / InP-based materials. For example, InGaAs is formed on a GaAs substrate.
An attempt has been made to form a semiconductor laser using s.

【0005】しかしながら、GaAs基板上のInGa
AsはIn組成が大きくなるほどバンドギャップエネル
ギーは小さくなるが、格子定数がGaAsよりも大きく
なり、1.3μm,1.5μm程度の長波長化を図るこ
とが難かしいという問題があった。すなわち、圧縮歪量
の増大により長波長化を図ることができるものの、1.
1μm程度が限界であった。
However, InGa on a GaAs substrate
The band gap energy of As decreases as the In composition increases, but the lattice constant becomes larger than that of GaAs, and there is a problem that it is difficult to increase the wavelength to about 1.3 μm or 1.5 μm. That is, although a longer wavelength can be achieved by increasing the amount of compressive strain,
The limit was about 1 μm.

【0006】そこで、特開平7−193327号では、
1.3μmまたは1.5μm帯の波長を与えるInGa
As活性層と、該活性層を挟んで形成され、かつGaA
sの格子定数に近い格子定数を与える半導体層とを有
し、伝導帯のバンド不連続(ΔEc)を大きくした素子が
提案されている。
Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-193327,
InGa giving a wavelength in the 1.3 μm or 1.5 μm band
An GaAs active layer and a GaAs
There has been proposed an element having a semiconductor layer having a lattice constant close to the lattice constant of s and having a large conduction band discontinuity (ΔE c ).

【0007】すなわち、特開平7−193327号で提
案されている素子は、1.3μmまたは1.5μm帯の
波長を与えるため、GaAs基板よりも格子定数の大き
いInGaAs活性層を用い、また、活性層にInGa
Asを用いているので、格子定数差が大きいことによる
ミスフィット転位の生成を抑制するため、緩和バッファ
層を用いている。しかしながら、緩和バッファ層を用い
ても基本的には格子不整合系なので、素子の寿命の点で
問題がある。また、格子整合を図るため、基板をInG
aAsとすることも考えられるが、基板にInGaAs
のような多元材料を用いることは困難である。すなわ
ち、InGaAsのような多元材料基板は現実には作製
が困難である。
That is, the device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-193327 uses an InGaAs active layer having a larger lattice constant than a GaAs substrate in order to provide a wavelength in the 1.3 μm or 1.5 μm band. InGa
Since As is used, a relaxation buffer layer is used to suppress generation of misfit dislocation due to a large lattice constant difference. However, even if a relaxation buffer layer is used, since it is basically a lattice mismatch system, there is a problem in the life of the device. In addition, the substrate is made of InG
Although it is conceivable to use aAs, the substrate may be made of InGaAs.
It is difficult to use multi-materials such as That is, it is actually difficult to manufacture a multi-material substrate such as InGaAs.

【0008】そこで、特開平6−37355号では、G
aAs基板上にInGaNAs系材料を用いることが提
案されており、GaAsよりも格子定数が大きいInG
aAsにNを添加して、格子定数を低下させたInGa
NAs系材料を用いることで、格子定数をGaAsの格
子定数に近づけ、GaAsと格子整合させることが可能
であり、更にバンドギャップエネルギーを小さくするこ
とができる。すなわち、InGaNAs系材料は、1.
3μmまたは1.5μm帯の波長が可能となる材料系で
あり、GaAs格子整合系なので、AlGaAsをクラ
ッド層に用いることで伝導帯のバンド不連続(ΔEc)を
大きくすることができる。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-37355 discloses that
It has been proposed to use an InGaNAs-based material on an aAs substrate, and to use InG as having a larger lattice constant than GaAs.
InGa reduced in lattice constant by adding N to aAs
By using an NAs-based material, the lattice constant can be made closer to the lattice constant of GaAs, lattice-matched with GaAs, and the band gap energy can be further reduced. That is, the InGaNAs-based material includes:
Since it is a material system capable of wavelengths in the 3 μm or 1.5 μm band and is a GaAs lattice matching system, the band discontinuity (ΔE c ) of the conduction band can be increased by using AlGaAs for the cladding layer.

【0009】さらに特開平7−154023号には、G
aAs基板上のInGaNAs系材料の半導体レーザと
して、図3に示すような、リッジストライプ部(電流ブ
ロック層6)をMOCVDの選択成長で埋め込んだSB
R(Selectively Buried RidgeWaveguide)構造の素子が
示されている。図3において、1は半導体レーザ素子、
2は化合物半導体基板、3は活性層、4は下部クラッド
層、5は上部クラッド層、6は電流ブロック層、7はコ
ンタクト層、8はp側電極、9はn側電極である。ここ
で、下部クラッド層4,活性層3,上部クラッド層5に
よってダブルヘテロ接合が形成され、また、電流ブロッ
ク層6によってストライプ領域を画定するようになって
いる。また、図3において、基板2はGaAsで構成さ
れ、また、活性層3はGaInAsNで構成されてい
る。また、この素子の電流ブロック層6には、Siドー
プGaAsが用いられている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As a semiconductor laser of an InGaNAs-based material on an aAs substrate, an SB having a ridge stripe portion (current block layer 6) embedded by selective growth by MOCVD as shown in FIG.
An element having an R (Selectively Buried Ridge Waveguide) structure is shown. In FIG. 3, 1 is a semiconductor laser element,
2 is a compound semiconductor substrate, 3 is an active layer, 4 is a lower cladding layer, 5 is an upper cladding layer, 6 is a current blocking layer, 7 is a contact layer, 8 is a p-side electrode, and 9 is an n-side electrode. Here, a double hetero junction is formed by the lower cladding layer 4, the active layer 3, and the upper cladding layer 5, and a stripe region is defined by the current blocking layer 6. In FIG. 3, the substrate 2 is made of GaAs, and the active layer 3 is made of GaInAsN. The current blocking layer 6 of this device is made of Si-doped GaAs.

【0010】図3のような構成の半導体レーザでは、下
部クラッド層4,活性層3,上部クラッド層5のダブル
ヘテロ接合によって、光を垂直方向に閉じ込めることが
できる。また、この種の半導体レーザにおいて、基板に
対して水平方向に注入キャリア(図3の例では、p側電
極8から活性層3に向けて注入される電流)と光とを閉
じ込めることは、低しきい値化するために重要である。
この場合、InGaNAs系材料は、1.3μmまたは
1.5μm帯の波長で発光させることができるが、Ga
AsとのバンドギャップエネルギーがInGaNAs系
材料よりも大きく、長波長の光に対して透明であり、反
導波層とはならない。
In the semiconductor laser having the structure shown in FIG. 3, light can be vertically confined by the double hetero junction of the lower cladding layer 4, the active layer 3, and the upper cladding layer 5. In this type of semiconductor laser, confining injected carriers (in the example of FIG. 3, current injected from the p-side electrode 8 toward the active layer 3) and light in the horizontal direction with respect to the substrate is low. This is important for thresholding.
In this case, the InGaNAs-based material can emit light at a wavelength in the 1.3 μm or 1.5 μm band.
The bandgap energy with As is larger than that of the InGaNAs-based material, it is transparent to long-wavelength light, and does not become an anti-waveguide layer.

【0011】そこで、図3の例では、電流ブロック層6
を設け、電流ブロック層6を設けることによって、スト
ライプ領域(電流ブロック層6が設けられていない領域)
がストライプ領域外(電流ブロック層6下部の領域)より
も厚いために、ストライプ領域とストライプ領域外との
間に、光の屈折率差を生じさせ、ストライプ領域に光を
閉じ込めることができる。
Therefore, in the example of FIG.
Is provided, and the current block layer 6 is provided to form a stripe region (a region where the current block layer 6 is not provided).
Is thicker than the outside of the stripe region (the region below the current block layer 6), a difference in refractive index of light is generated between the stripe region and the outside of the stripe region, and light can be confined in the stripe region.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の
ような素子は、1回目の成長後(ダブルヘテロ接合を形
成した後)、リッジストライプ部を形成し、次いで、電
流ブロック層を成長させ(2回目の成長)、次いでコンタ
クト層を成長させる(3回目の成長)というように、エピ
タキシャル成長を3回に分けて行なう必要があり、作製
が複雑になるという問題があった。
However, in the device shown in FIG. 3, after the first growth (after forming the double hetero junction), a ridge stripe portion is formed, and then a current blocking layer is grown (FIG. 3). Epitaxial growth must be performed in three steps, such as growing the contact layer (the second growth) and then growing the contact layer (the third growth), which causes a problem that the fabrication becomes complicated.

【0013】本発明は、良好な温度特性をもち長波長化
が可能であって、かつ、作製工程が容易な構造の半導体
発光素子を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having a good temperature characteristic, a long wavelength, and a structure easy to manufacture.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、GaAs基板上に形成され
る半導体発光素子において、GaAsよりもバンドギャ
ップエネルギーの小さい材料からなる活性層と、前記活
性層の近傍に形成され、前記活性層で発光した光を吸収
する層とを有していることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device formed on a GaAs substrate, wherein the active layer comprises a material having a smaller band gap energy than GaAs. And a layer formed in the vicinity of the active layer and absorbing light emitted by the active layer.

【0015】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体発光素子において、前記活性層で発光した光
を吸収する層は、前記活性層と接しないで形成されてい
ることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the first aspect, a layer that absorbs light emitted by the active layer is formed without contacting the active layer. And

【0016】また、請求項3記載の発明は、第1導電型
のGaAs基板上に、少なくとも、GaAsよりもバン
ドギャップエネルギーが小さいとともに屈折率が大きい
材料からなる活性層と、第1導電型のGaAs基板と前
記活性層との間に設けられ、前記活性層よりもバンドギ
ャップエネルギーが大きいとともに屈折率が小さい材料
からなる第1導電型の下部クラッド層と、前記活性層か
ら見て前記基板とは反対側に設けられ、前記活性層より
バンドギャップエネルギーが大きいとともに屈折率が小
さい材料からなる第2導電型の第1上部クラッド層と、
前記第1上部クラッド層から見て前記基板とは反対側に
設けられた第2導電型の第2上部クラッド層と、前記第
2上部クラッド層から見て前記基板とは反対側に設けら
れた第2導電型のコンタクト層と、前記第1上部クラッ
ド層と第2上部クラッド層との間の一部に設けられ、電
流を狭窄するための第1導電型の電流ブロック層とを有
し、前記電流ブロック層は、GaAsよりもバンドギャ
ップエネルギーが小さい材料からなり、活性層で発光し
た光を吸収する層としての機能をも有していることを特
徴としている。
According to a third aspect of the present invention, an active layer made of a material having a smaller bandgap energy and a larger refractive index than GaAs is provided on a GaAs substrate of the first conductivity type. A first conductivity type lower cladding layer, which is provided between the GaAs substrate and the active layer and is made of a material having a larger band gap energy and a lower refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the active layer; A first upper cladding layer of a second conductivity type, which is provided on the opposite side and has a higher band gap energy and a lower refractive index than the active layer;
A second conductivity type second upper cladding layer provided on the opposite side to the substrate when viewed from the first upper cladding layer; and a second conductivity type second upper cladding layer provided on the opposite side to the substrate when viewed from the second upper cladding layer. A contact layer of the second conductivity type, and a current blocking layer of the first conductivity type provided at a portion between the first upper clad layer and the second upper clad layer to constrict current; The current blocking layer is made of a material having a smaller band gap energy than GaAs, and also has a function as a layer for absorbing light emitted from the active layer.

【0017】また、請求項4記載の発明は、請求項3記
載の半導体発光素子において、前記電流ブロック層は、
V族元素にN(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)からな
るIII-V族混晶半導体層であることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the third aspect, the current blocking layer comprises:
It is characterized in that the group V element is a group III-V mixed crystal semiconductor layer made of N (nitrogen) containing III- (N x, V 1- x).

【0018】また、請求項5記載の発明は、第1導電型
のGaAs基板上に、少なくとも、GaAsよりもバン
ドギャップエネルギーが小さいとともに屈折率が大きい
材料からなる活性層と、第1導電型のGaAs基板と前
記活性層との間に設けられ、前記活性層よりもバンドギ
ャップエネルギーが大きいとともに屈折率が小さい材料
からなる第1導電型の下部クラッド層と、前記活性層か
ら見て前記基板とは反対側に設けられ、前記活性層より
もバンドギャップエネルギーが大きいとともに屈折率が
小さい材料からなる第2導電型の第1上部クラッド層
と、前記第1上部クラッド層から見て前記基板とは反対
側に設けられた第2導電型の第2上部クラッド層と、前
記第2上部クラッド層から見て前記基板とは反対側に設
けられた第2導電型のコンタクト層と、前記第1上部ク
ラッド層と第2上部クラッド層との間の一部に設けら
れ、電流を狭窄するための第1導電型の電流ブロック層
と、前記電流ブロック層と前記第1上部クラッド層との
間または前記電流ブロック層と前記第2上部クラッド層
との間に設けられた光吸収層とを有し、該光吸収層は、
GaAsよりもバンドギャップエネルギーが小さい材料
からなり、活性層で発光した光を吸収する機能を有して
いることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, an active layer made of a material having a smaller bandgap energy and a higher refractive index than GaAs is provided on a first conductivity type GaAs substrate. A first conductivity type lower cladding layer, which is provided between the GaAs substrate and the active layer and is made of a material having a larger band gap energy and a lower refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the active layer; Are provided on the opposite side, and have a second conductive type first upper cladding layer made of a material having a larger bandgap energy and a lower refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the first upper cladding layer. A second upper cladding layer of a second conductivity type provided on the opposite side, and a second conductivity type provided on the opposite side of the substrate as viewed from the second upper cladding layer; A contact layer, a first conductivity type current blocking layer provided at a part between the first upper cladding layer and the second upper cladding layer, for narrowing a current, the current blocking layer and the first current blocking layer; A light absorbing layer provided between the upper cladding layer or between the current blocking layer and the second upper cladding layer;
It is made of a material having a smaller band gap energy than GaAs, and has a function of absorbing light emitted by the active layer.

【0019】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の半導体発光素子において、前記光吸収層は、V族元
素にN(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)からなるIII-
V族混晶半導体層であることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, the light absorbing layer includes III- (N x , V 1-x ) containing a group V element containing N (nitrogen). III)
It is a group V mixed crystal semiconductor layer.

【0020】また、請求項7記載の発明は、請求項4ま
たは請求項6記載の半導体発光素子において、前記III
−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混晶半導体層は、In
xGa1-xyAs1-y(0<x<1,0<y<1)であるこ
とを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the semiconductor light emitting device according to the fourth or sixth aspect, wherein
-( Nx , V1 -x ) III-V mixed crystal semiconductor layer is composed of In
x Ga 1 -x N y As 1 -y (0 <x <1, 0 <y <1).

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。本発明の半導体発光素子は、
GaAs基板上に形成されており、GaAsよりもバン
ドギャップエネルギーの小さい材料からなる活性層と、
活性層の近傍に形成され、活性層で発光した光を吸収す
る層とを有している。この場合、活性層で発光した光を
吸収する層は、前記活性層と接しないで形成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The semiconductor light emitting device of the present invention,
An active layer formed on a GaAs substrate and made of a material having a lower band gap energy than GaAs;
A layer formed near the active layer and absorbing light emitted by the active layer. In this case, the layer that absorbs light emitted from the active layer is formed without being in contact with the active layer.

【0022】図1は本発明に係る半導体発光素子(半導
体レーザ素子)の構成例を示す図である。図1を参照す
ると、この半導体発光素子は、第1導電型のGaAs基
板101上に、少なくとも、GaAsよりもバンドギャ
ップエネルギーが小さいとともに屈折率が大きい材料か
らなる活性層105と、第1導電型のGaAs基板10
1と前記活性層105との間に設けられ、前記活性層1
05よりもバンドギャップエネルギーが大きいとともに
屈折率が小さい材料からなる第1導電型の下部クラッド
層103と、前記活性層105から見て前記基板101
とは反対側に設けられ、前記活性層105よりもバンド
ギャップエネルギーが大きいとともに屈折率が小さい材
料からなる第2導電型の第1上部クラッド層107と、
前記第1上部クラッド層107から見て前記基板101
とは反対側に設けられた第2導電型の第2上部クラッド
層109と、前記第2上部クラッド層109から見て前
記基板とは反対側に設けられた第2導電型のコンタクト
層110と、前記第1上部クラッド層107と第2上部
クラッド層109との間の一部に設けられ、電流を狭窄
するための第1導電型の電流ブロック層108とを有
し、前記電流ブロック層108は、GaAsよりバンド
ギャップエネルギーが小さい材料からなり、活性層10
5で発光した光を吸収する層としての機能をも有してい
る。
FIG. 1 is a view showing a configuration example of a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) according to the present invention. Referring to FIG. 1, this semiconductor light emitting device includes an active layer 105 made of a material having a smaller band gap energy and a larger refractive index than GaAs on a GaAs substrate 101 of a first conductivity type. GaAs substrate 10
1 between the active layer 105 and the active layer 105.
The first conductive type lower cladding layer 103 made of a material having a larger bandgap energy and a smaller refractive index than that of the first conductive layer 105 and the substrate 101 viewed from the active layer 105.
A second conductive type first upper cladding layer 107 made of a material having a larger band gap energy and a smaller refractive index than the active layer 105,
The substrate 101 viewed from the first upper cladding layer 107
A second conductive type second upper cladding layer 109 provided on the side opposite to the first conductive type, and a second conductive type contact layer 110 provided on the side opposite to the substrate when viewed from the second upper clad layer 109. A current blocking layer 108 of a first conductivity type which is provided between the first upper cladding layer 107 and the second upper cladding layer 109 and narrows a current. Is made of a material having a smaller band gap energy than GaAs,
5 also has a function as a layer that absorbs the light emitted in 5.

【0023】ここで、電流ブロック層108は、V族元
素にN(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)からなるIII-
V族混晶半導体層として構成され、III−(Nx,V1-x)
からなるIII-V族混晶半導体層は、具体的には、Inx
Ga1-xyAs1-y(0<x<1,0<y<1)で形成さ
れている。
The current blocking layer 108 is made of III- (N x , V 1-x ) containing N (nitrogen) as a group V element.
III- (N x , V 1-x )
Group III-V mixed crystal semiconductor layer made of, specifically, an In x
Ga 1-x N y As 1-y (0 <x <1, 0 <y <1).

【0024】図1の半導体発光素子は、より具体的に、
n−GaAs基板101上に、n−GaAsバッファ層
102,n−AlGaAs下部クラッド層103,Ga
As光ガイド層104,InGaNAs活性層105,
GaAs光ガイド層106,p−AlGaAsの第1の
上部クラッド層107,n−InGaNAs反導波層兼
電流ブロック層108が形成されたものとなっている。
The semiconductor light emitting device shown in FIG.
On an n-GaAs substrate 101, an n-GaAs buffer layer 102, an n-AlGaAs lower cladding layer 103, Ga
As light guide layer 104, InGaNAs active layer 105,
A GaAs light guide layer 106, a first upper cladding layer 107 of p-AlGaAs, and an n-InGaNAs anti-waveguide layer / current block layer 108 are formed.

【0025】ここで、n−InGaNAs反導波層兼電
流ブロック層108は、この半導体発光素子の作製過程
で、ストライプ領域となるべき部分が除去されて、この
部分において第1の上部クラッド層107が露出された
状態となっている。
Here, in the n-InGaNAs anti-waveguide layer and current blocking layer 108, a portion to be a stripe region is removed in the process of manufacturing this semiconductor light emitting device, and the first upper cladding layer 107 is formed in this portion. Is exposed.

【0026】また、図1の半導体発光素子において、ス
トライプ領域となるべき部分が除去されて、この部分に
おいて第1の上部クラッド層107が露出された状態と
なっているn−InGaNAs反導波層兼電流ブロック
層108上には、p−AlGaAsの第2の上部クラッ
ド層109,p−GaAsコンタクト層110が形成さ
れている。すなわち、この素子全体は、層構造としては
SCH−SQW構造となっており、また、デバイス構造
としてSAS(Self-Aligned Structure Laser)型となっ
ている。
Also, in the semiconductor light emitting device of FIG. 1, a portion to be a stripe region is removed, and the first upper cladding layer 107 is exposed in this portion. A second upper cladding layer 109 of p-AlGaAs and a p-GaAs contact layer 110 are formed on the current / blocking layer 108. That is, the entire device has a SCH-SQW structure as a layer structure and a SAS (Self-Aligned Structure Laser) type as a device structure.

【0027】また、図1の半導体発光素子では、素子の
表面にp側電極111であるAuZn/Auが形成さ
れ、また、素子の裏面にn側電極112であるAuGe
/Ni/Auが形成されている。
In the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1, AuZn / Au as the p-side electrode 111 is formed on the surface of the device, and AuGe as the n-side electrode 112 is formed on the back surface of the device.
/ Ni / Au.

【0028】図1の半導体発光素子は、次のような手順
によって作製される。すなわち、まず、MOCVD法に
より、n−GaAs基板101上に、n−GaAsバッ
ファ層102,n−AlGaAs下部クラッド層10
3,GaAs光ガイド層104,InGaNAs活性層
105,GaAs光ガイド層106,p−AlGaAs
第1の上部クラッド層107,n−InGaNAs反導
波層兼電流ブロック層108を形成する(1回目の成長
を行なう)。ここで、InGaNAsのNの原料には、
DMHy(ジメチルヒドラジン)を用いた。そして、ウェ
ットエッチング等により、n−InGaNAs反導波層
兼電流ブロック層108において、ストライプ領域とな
るべき部分を除去する。
The semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 is manufactured by the following procedure. That is, first, the n-GaAs buffer layer 102 and the n-AlGaAs lower cladding layer 10 are formed on the n-GaAs substrate 101 by MOCVD.
3, GaAs light guide layer 104, InGaNAs active layer 105, GaAs light guide layer 106, p-AlGaAs
A first upper cladding layer 107 and an n-InGaNAs anti-waveguide layer / current blocking layer 108 are formed (first growth). Here, the raw material of N of InGaNAs includes:
DMHy (dimethylhydrazine) was used. Then, a portion to become a stripe region in the n-InGaNAs anti-waveguide layer and current block layer 108 is removed by wet etching or the like.

【0029】次いで、上記のようにストライプ領域とな
るべき部分が除去されたn−InGaNAs反導波層兼
電流ブロック層108上に、p−AlGaAsの第2の
上部クラッド層109,p−GaAsコンタクト層11
0を成長させる(2回目の成長を行なう)。
Next, the second upper cladding layer 109 of p-AlGaAs and the p-GaAs contact are formed on the n-InGaNAs anti-waveguide layer and current blocking layer 108 from which the portions to become the stripe regions have been removed as described above. Layer 11
Grow 0 (perform second growth).

【0030】次いで、p側電極111であるAuZn/
Auを形成し、また、素子の裏面にn側電極112であ
るAuGe/Ni/Auを形成して、図1の半導体発光
素子を作製できる。
Next, the AuZn / p-side electrode 111
Au is formed, and AuGe / Ni / Au serving as the n-side electrode 112 is formed on the back surface of the device, whereby the semiconductor light emitting device of FIG. 1 can be manufactured.

【0031】このように、図1の半導体発光素子は、2
回の結晶成長で形成できる。
As described above, the semiconductor light emitting device of FIG.
It can be formed by multiple crystal growths.

【0032】次に、図1の半導体発光素子(半導体レー
ザ素子)の特性,動作原理について説明する。一般に、
InGaAsにNを数%添加すると格子定数が小さくな
り、バンドギャップエネルギーが小さくなる。すなわ
ち、InGaAsにNを数%添加すると、GaAs基板
に格子整合する1.3μm,1.5μm等の長波長に対
応する結晶が形成できる。さらに、屈折率は、GaAs
よりも大きい。
Next, the characteristics and operating principle of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) shown in FIG. 1 will be described. In general,
When several percent of N is added to InGaAs, the lattice constant decreases and the band gap energy decreases. That is, when N is added to InGaAs by several percent, crystals corresponding to long wavelengths such as 1.3 μm and 1.5 μm that are lattice-matched to the GaAs substrate can be formed. Further, the refractive index is GaAs
Greater than.

【0033】図1の半導体発光素子では、活性層105
にInGaNAsを用いているので、活性層105は、
GaAs基板101に格子整合しており、GaAs基板
101上に形成でき、発振波長として、例えば1.3μ
m程度の長波長のものを得ることができる。また、この
場合、バンドギャップエネルギーが大きいAlGaAs
層をクラッド層に用いることができるので、伝導帯のバ
ンド不連続(ΔEc)が大きくなり、注入キャリアのオー
バーフローを減らすことができ、しきい値電流を小さく
することができ、さらに、その温度依存性を小さくする
ことができる。
In the semiconductor light emitting device shown in FIG.
Since InGaNAs is used for the active layer 105, the active layer 105
It is lattice-matched to the GaAs substrate 101, can be formed on the GaAs substrate 101, and has an oscillation wavelength of, for example, 1.3 μm.
A long wavelength of about m can be obtained. In this case, AlGaAs having a large band gap energy is used.
Since the layer can be used as a cladding layer, the band discontinuity (ΔE c ) of the conduction band increases, the overflow of injected carriers can be reduced, the threshold current can be reduced, and the temperature Dependency can be reduced.

【0034】また、InGaNAs反導波層兼電流ブロ
ック層108は、活性層105と同じ組成にしており、
1.3μmの光を吸収するので、反導波層(活性層で発
光した光を吸収する層)となる。このため、ストライプ
領域とストライプ領域外との間に屈折率差が生じ、スト
ライプ領域に光を閉じ込めることができる。すなわち、
屈折率導波型半導体レーザを形成できる。
The InGaNAs anti-waveguide layer and current blocking layer 108 has the same composition as the active layer 105.
Since it absorbs 1.3 μm light, it becomes an anti-waveguide layer (a layer that absorbs light emitted by the active layer). For this reason, a refractive index difference occurs between the stripe region and the outside of the stripe region, and light can be confined in the stripe region. That is,
A refractive index guided semiconductor laser can be formed.

【0035】このように、図1の半導体発光素子は、図
3の半導体発光素子と同様に、良好な温度特性をもち長
波長化を図ることが可能な構造を有しており、さらに、
図3の素子に比べて、その作製工程が容易な構造のもの
となっている。
As described above, the semiconductor light emitting device of FIG. 1 has a good temperature characteristic and a structure capable of increasing the wavelength as in the semiconductor light emitting device of FIG.
It has a structure in which the manufacturing process is easier than that of the element of FIG.

【0036】すなわち、図3の素子(SBRレーザ)は、
ダブルヘテロ接合構造を成長させ(1回目の成長)、しか
る後、メサエッチングして電流ブロック層を選択成長さ
せ(2回目の成長)、その後、コンタクト層を成長させて
(3回目の成長)、形成されるが、図1の素子では、メサ
部を形成して埋め込み成長をする必要がなく、図3の素
子に比べて、成長回数が1回少なくて済み(2回の成長
で済み)、素子を容易に作製できる。
That is, the element (SBR laser) of FIG.
A double heterojunction structure is grown (first growth), and then the current block layer is selectively grown by mesa etching (second growth), and then a contact layer is grown.
(Third growth) is formed, but in the device of FIG. 1, there is no need to form a mesa portion and perform buried growth, and the number of times of growth is one less than that of the device of FIG. Times) and the device can be easily manufactured.

【0037】上述の例では、クラッド層には、GaAs
基板に格子整合するAlGaAsを用いたが、この他
に、GaAs基板に格子整合するInGaP等のInG
aAsP系材料を用いることもできる。InGaAsP
系材料は、活性なAlを含んでいないので、AlGaA
sと同様に好ましい。なお、InGaPを用いる場合
は、AsH3雰囲気中で加熱処理した後、V族原料をP
3に切り替える。また、InGaAsPを用いる場合
は、AsH3雰囲気中で加熱処理した後、AsH3+PH
3にするなどして成長を行なえば良い。もちろん結晶成
長および加熱処理は、MOCVD法以外にもMBE法な
どでも可能である。
In the above example, the cladding layer is made of GaAs.
Although AlGaAs lattice-matched to the substrate was used, other than InGaAs such as InGaP lattice-matched to the GaAs substrate.
aAsP-based materials can also be used. InGaAsP
Since the base material does not contain active Al, AlGaAs
Preferred as in s. When InGaP is used, heat treatment is performed in an AsH 3 atmosphere, and then the group V raw material is
Switch to H 3. When InGaAsP is used, heat treatment is performed in an AsH 3 atmosphere, and then AsH 3 + PH
You only need to grow it to 3 , for example. Of course, crystal growth and heat treatment can be performed by MBE or the like in addition to MOCVD.

【0038】また、活性層には、これから発光する光を
InGaNAs反導波層兼電流ブロック層で吸収できる
材料、例えばInGaAs,AlGaAs,InGaA
sPなどを用いることができる。また、デバイス構造は
SAS構造だけでなく、その他の反導波層により実効屈
折率分布を作り光を閉じ込める構造の素子に応用でき
る。
The active layer is made of a material capable of absorbing light emitted from the active layer by the InGaNAs anti-waveguide layer and current blocking layer, such as InGaAs, AlGaAs, and InGaAs.
sP or the like can be used. The device structure can be applied not only to the SAS structure but also to an element having a structure in which an effective refractive index distribution is formed by other anti-waveguide layers to confine light.

【0039】図2は本発明に係る半導体発光素子の他の
構成例を示す図である。図2を参照すると、この半導体
発光素子は、第1導電型のGaAs基板101上に、少
なくとも、GaAsよりもバンドギャップエネルギーが
小さいとともに屈折率が大きい材料からなる活性層10
5と、第1導電型のGaAs基板101と前記活性層1
05との間に設けられ、前記活性層105よりもバンド
ギャップエネルギーが大きいとともに屈折率が小さい材
料からなる第1導電型の下部クラッド層103と、前記
活性層105から見て前記基板101とは反対側に設け
られ、前記活性層105よりもバンドギャップエネルギ
ーが大きいとともに屈折率が小さい材料からなる第2導
電型の第1上部クラッド層107と、前記第1上部クラ
ッド層から見て前記基板とは反対側に設けられた第2導
電型の第2上部クラッド層109と、前記第2上部クラ
ッド層109から見て前記基板101とは反対側に設け
られた第2導電型のコンタクト層110と、前記第1上
部クラッド層107と第2上部クラッド層109との間
の一部に設けられ、電流を狭窄するための第1導電型の
電流ブロック層201と、前記電流ブロック層201と
前記第1上部クラッド層107との間に設けられた光吸
収層202とを有し、該光吸収層202は、GaAsよ
りもバンドギャップエネルギーが小さい材料からなり、
活性層105で発光した光を吸収する機能を有してい
る。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. Referring to FIG. 2, this semiconductor light emitting device includes an active layer 10 made of a material having a smaller band gap energy and a larger refractive index than GaAs on at least a GaAs substrate 101 of a first conductivity type.
5, a GaAs substrate 101 of the first conductivity type and the active layer 1
The lower cladding layer 103 of the first conductivity type, which is provided between the active layer 105 and the active layer 105 and has a higher bandgap energy and a lower refractive index than the active layer 105, and the substrate 101 as viewed from the active layer 105. A second conductive type first upper cladding layer 107 provided on the opposite side and made of a material having a larger bandgap energy and a lower refractive index than the active layer 105; and the substrate as viewed from the first upper cladding layer. Is a second conductive type second upper cladding layer 109 provided on the opposite side, and a second conductive type contact layer 110 provided on the opposite side of the substrate 101 as viewed from the second upper cladding layer 109. A first conductivity type current blocking layer 2 provided at a portion between the first upper cladding layer 107 and the second upper cladding layer 109 for narrowing a current. 1 and a light absorbing layer 202 provided between the current blocking layer 201 and the first upper cladding layer 107. The light absorbing layer 202 is made of a material having a smaller band gap energy than GaAs. ,
It has a function of absorbing light emitted from the active layer 105.

【0040】ここで、光吸収層202は、V族元素にN
(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混
晶半導体層として構成され、III−(Nx,V1-x)からな
るIII-V族混晶半導体層は、InxGa1-xyAs
1-y(0<x<1,0<y<1)で形成されている。
Here, the light absorption layer 202 is formed by adding V
(Nitrogen) containing III- configured as group III-V mixed crystal semiconductor layer formed of (N x, V 1-x ), III- III-V group mixed crystal consisting of (N x, V 1-x ) The semiconductor layer is made of In x Ga 1-x N y As
1-y (0 <x <1, 0 <y <1).

【0041】図2の半導体発光素子は、より具体的に、
図1のn−InGaNAs反導波層兼電流ブロック層1
08のかわりに、InGaNAs反導波層(光吸収層)2
02と、n−GaAs電流ブロック層201とが設けら
れたものとなっている。この場合、電流ブロック層20
1,反導波層202において、ストライプ領域となるべ
き部分は、例えばウェットエッチング等により除去され
ている。
The semiconductor light emitting device shown in FIG.
N-InGaNAs anti-waveguide layer and current blocking layer 1 of FIG.
08 instead of InGaNAs anti-waveguide layer (light absorbing layer) 2
02 and an n-GaAs current block layer 201 are provided. In this case, the current blocking layer 20
1. In the anti-waveguide layer 202, a portion to be a stripe region is removed by, for example, wet etching.

【0042】図2の半導体発光素子は、次のような手順
によって作製される。すなわち、まず、MOCVD法に
より、n−GaAs基板101上に、n−GaAsバッ
ファ層102,n−AlGaAs下部クラッド層10
3,GaAs光ガイド層104,InGaNAs活性層
105,GaAs光ガイド層106,p−AlGaAs
第1の上部クラッド層107,InGaNAs反導波層
202,n−GaAs電流ブロック層201を形成する
(1回目の成長を行なう)。そして、ウェットエッチング
等により、InGaNAs反導波層202,n−GaA
s電流ブロック層201において、ストライプ領域とな
るべき部分を除去する。
The semiconductor light emitting device shown in FIG. 2 is manufactured by the following procedure. That is, first, the n-GaAs buffer layer 102 and the n-AlGaAs lower cladding layer 10 are formed on the n-GaAs substrate 101 by MOCVD.
3, GaAs light guide layer 104, InGaNAs active layer 105, GaAs light guide layer 106, p-AlGaAs
Forming a first upper cladding layer 107, an InGaNAs anti-waveguide layer 202, and an n-GaAs current blocking layer 201;
(Perform the first growth). Then, the InGaNAs anti-waveguide layer 202, n-GaAs are formed by wet etching or the like.
In the s current block layer 201, a portion to be a stripe region is removed.

【0043】次いで、上記のようにストライプ領域とな
るべき部分が除去されたn−GaAs電流ブロック層2
01上に、p−AlGaAsの第2の上部クラッド層1
09,p−GaAsコンタクト層110を成長させる
(2回目の成長を行なう)。
Next, the n-GaAs current blocking layer 2 from which a portion to be a stripe region is removed as described above.
01, a second upper cladding layer 1 of p-AlGaAs
09, grow p-GaAs contact layer 110
(Do the second growth).

【0044】次いで、p側電極111であるAuZn/
Auを形成し、また、素子の裏面にn側電極112であ
るAuGe/Ni/Auを形成して、図2の半導体発光
素子を作製できる。
Next, the AuZn / p-side electrode 111
Au is formed, and AuGe / Ni / Au serving as the n-side electrode 112 is formed on the back surface of the device, whereby the semiconductor light emitting device of FIG. 2 can be manufactured.

【0045】このように、図2の半導体発光素子も、図
1の半導体発光素子と同様に、2回の結晶成長で形成で
きる。
As described above, the semiconductor light emitting device of FIG. 2 can be formed by two crystal growths, similarly to the semiconductor light emitting device of FIG.

【0046】次に、図2の半導体発光素子(半導体レー
ザ)の特性,動作原理について説明する。図2の半導体
発光素子も、図1の半導体発光素子と同様に、活性層1
05にInGaNAsを用いているので、活性層105
は、GaAs基板101に格子整合しており、GaAs
基板101上に形成でき、発振波長として、例えば1.
3μm程度の長波長のものを得ることができる。また、
この場合、バンドギャップエネルギーが大きいAlGa
As層をクラッド層に用いることができるので、伝導帯
のバンド不連続(ΔEc)が大きくなり、注入キャリアの
オーバーフローを減らすことができ、しきい値電流を小
さくすることができ、さらに、その温度依存性を小さく
することができる。
Next, the characteristics and operating principle of the semiconductor light emitting device (semiconductor laser) shown in FIG. 2 will be described. The semiconductor light emitting device of FIG. 2 also has an active layer 1 similar to the semiconductor light emitting device of FIG.
Since InGaNAs is used for the active layer 105,
Are lattice-matched to the GaAs substrate 101,
It can be formed on the substrate 101 and has an oscillation wavelength of, for example, 1.
Long wavelengths of about 3 μm can be obtained. Also,
In this case, AlGa having a large band gap energy is used.
Since the As layer can be used as the cladding layer, the band discontinuity (ΔE c ) of the conduction band increases, the overflow of the injected carriers can be reduced, the threshold current can be reduced, and Temperature dependence can be reduced.

【0047】また、InGaNAs反導波層202は、
活性層105と同じ組成にしており、1.3μmの光を
吸収するので反導波層(活性層で発光した光を吸収する
層)となる。このためストライプ領域とストライプ領域
外との間に屈折率差が生じ、ストライプ領域に光を閉じ
込めることができる。すなわち、屈折率導波型半導体レ
ーザを形成できる。
The InGaNAs anti-waveguide layer 202 is
Since it has the same composition as the active layer 105 and absorbs 1.3 μm light, it becomes an anti-waveguide layer (a layer that absorbs light emitted by the active layer). For this reason, a refractive index difference occurs between the stripe region and the outside of the stripe region, and light can be confined in the stripe region. That is, a refractive index guided semiconductor laser can be formed.

【0048】このように、図2の半導体発光素子も、図
1の半導体発光素子と同様に、良好な温度特性をもち長
波長化を図ることが可能な構造を有しており、また、図
3の素子に比べて、その作製工程が容易な構造のものと
なっている。
As described above, the semiconductor light emitting device of FIG. 2 also has a structure capable of achieving a longer wavelength with good temperature characteristics, similarly to the semiconductor light emitting device of FIG. The structure of the device is easier than that of the device of No. 3.

【0049】すなわち、図2の素子では、図3の素子に
比べて成長回数が1回少なくてすみ、素子を容易に作製
できる。
That is, in the device of FIG. 2, the number of times of growth is one less than that of the device of FIG. 3, and the device can be easily manufactured.

【0050】上述の例では、クラッド層には、GaAs
基板に格子整合するAlGaAsを用いたが、この他
に、GaAs基板に格子整合するInGaP等のInG
aAsP系材料を用いることもできる。
In the above example, the cladding layer is made of GaAs.
Although AlGaAs lattice-matched to the substrate was used, other than InGaAs such as InGaP lattice-matched to the GaAs substrate.
aAsP-based materials can also be used.

【0051】また、活性層にはInGaNAs反導波層
で光を吸収できる材料、例えばInGaAs,AlGa
As,InGaAsPなどを用いることができる。ま
た、活性層105で発光した光を反導波層202で吸収
できるならば、電流ブロック層201と反導波層202
とは、その積層順序が逆であっても良い。すなわち、図
2の例では、光吸収層(反導波層)202は、電流ブロッ
ク層201と第1上部クラッド層107との間に設けら
れているが、これを前記電流ブロック層201と前記第
2上部クラッド層109との間に設けても良い。また、
デバイス構造は他の反導波層により実効屈折率分布を作
り光を閉じ込める構造の素子に応用できる。
The active layer is made of a material capable of absorbing light with the InGaNAs anti-waveguide layer, for example, InGaAs or AlGa.
As, InGaAsP or the like can be used. If the light emitted from the active layer 105 can be absorbed by the anti-waveguide layer 202, the current blocking layer 201 and the antiwaveguide layer 202
The order of lamination may be reversed. That is, in the example of FIG. 2, the light absorbing layer (anti-waveguide layer) 202 is provided between the current blocking layer 201 and the first upper cladding layer 107. It may be provided between the second upper cladding layer 109 and the second upper cladding layer 109. Also,
The device structure can be applied to an element having a structure in which an effective refractive index distribution is formed by another anti-waveguide layer to confine light.

【0052】このように、本発明では、活性層で発光し
た光を吸収する層を、V族元素にN(窒素)を含んだIII
−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混晶半導体層として構
成し、III−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混晶半導体
層を、InxGa1-xyAs1-y(0<x<1,0<y<
1)で形成するので、GaAs基板のGaAsよりもバ
ンドギャップエネルギーが小さいとともに屈折率が大き
い材料(例えばInGaNAs系材料)を活性層に用いた
半導体発光素子においても、活性層で発光した光を上記
半導体層で吸収することができ、屈折率導波型の発光素
子を形成できる。このため、従来のSBRレーザのよう
にメサ部を形成して選択埋め込み成長をする必要がな
く、成長回数が1回少なくて済み、良好な温度特性をも
ち長波長化が可能な屈折率導波型発光素子(例えばIn
GaNAs系素子)を容易に作製できる。
As described above, according to the present invention, the layer that absorbs light emitted from the active layer is made of a group III element containing N (nitrogen).
- configured as group III-V mixed crystal semiconductor layer formed of (N x, V 1-x ), III- a group III-V mixed crystal semiconductor layer formed of (N x, V 1-x ), In x Ga 1-x N y As 1-y (0 <x <1, 0 <y <
Since it is formed in 1), even in a semiconductor light emitting device using a material (for example, an InGaNAs-based material) having a smaller band gap energy and a larger refractive index than GaAs of a GaAs substrate for an active layer, the light emitted from the active layer is emitted as described above. Light can be absorbed by the semiconductor layer, and a refractive index guided light-emitting element can be formed. Therefore, there is no need to form a mesa portion and perform selective burying growth as in the conventional SBR laser, and the number of times of growth is reduced by one, and a refractive index waveguide having a good temperature characteristic and a longer wavelength can be obtained. Type light emitting element (for example, In
(GaNAs-based devices) can be easily manufactured.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1,請求
項2記載の半導体発光素子では、GaAsよりもバンド
ギャップエネルギーの小さい材料からなる活性層で発光
した光を吸収する層が発光層の近傍に形成されているの
で、良好な温度特性をもち長波長化が可能であって、か
つ、作製工程が容易な構造の半導体発光素子を提供する
ことができる。
As described above, in the semiconductor light emitting device according to the first and second aspects, the active layer made of a material having a smaller band gap energy than GaAs absorbs light emitted from the active layer. , It is possible to provide a semiconductor light emitting device having a good temperature characteristic, a longer wavelength, and a structure easy to manufacture.

【0054】また、請求項3記載の半導体発光素子で
は、第1導電型のGaAs基板上に、少なくとも、Ga
Asよりもバンドギャップエネルギーが小さいとともに
屈折率が大きい材料からなる活性層と、第1導電型のG
aAs基板と前記活性層との間に設けられ、前記活性層
よりもバンドギャップエネルギーが大きいとともに屈折
率が小さい材料からなる第1導電型の下部クラッド層
と、前記活性層から見て前記基板とは反対側に設けら
れ、前記活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい
とともに屈折率が小さい材料からなる第2導電型の第1
上部クラッド層と、前記第1上部クラッド層から見て前
記基板とは反対側に設けられた第2導電型の第2上部ク
ラッド層と、前記第2上部クラッド層から見て前記基板
とは反対側に設けられた第2導電型のコンタクト層と、
前記第1上部クラッド層と第2上部クラッド層との間の
一部に設けられ、電流を狭窄するための第1導電型の電
流ブロック層とを有し、前記電流ブロック層は、GaA
sよりもバンドギャップエネルギーが小さい材料からな
り、活性層で発光した光を吸収する層としての機能をも
有しているので、活性層で発生する光を電流ブロック層
にしみださせることで電流ブロック層がない領域と電流
ブロック層がある領域との実効屈折率差を設ける構造の
屈折率導波型の発光素子を提供できる。
In the semiconductor light emitting device according to the third aspect, at least Ga is formed on the GaAs substrate of the first conductivity type.
An active layer made of a material having a lower bandgap energy and a higher refractive index than that of As;
a first conductivity type lower cladding layer, which is provided between an aAs substrate and the active layer, is made of a material having a larger bandgap energy and a smaller refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the active layer. Are provided on the opposite side, and are made of a material having a higher bandgap energy and a lower refractive index than the active layer.
An upper cladding layer, a second conductivity-type second upper cladding layer provided on a side opposite to the substrate when viewed from the first upper cladding layer, and opposite to the substrate when viewed from the second upper cladding layer A contact layer of the second conductivity type provided on the side,
A current blocking layer of a first conductivity type, provided at a portion between the first upper cladding layer and the second upper cladding layer, for confining a current;
It is made of a material having a smaller bandgap energy than s, and also has a function as a layer for absorbing light emitted from the active layer. A refractive index guided light emitting element having a structure in which an effective refractive index difference is provided between a region where a block layer is not provided and a region where a current block layer is provided can be provided.

【0055】また、請求項5記載の半導体発光素子で
は、第1導電型のGaAs基板上に、少なくとも、Ga
Asよりもバンドギャップエネルギーが小さいとともに
屈折率が大きい材料からなる活性層と、第1導電型のG
aAs基板と前記活性層との間に設けられ、前記活性層
よりもバンドギャップエネルギーが大きいとともに屈折
率が小さい材料からなる第1導電型の下部クラッド層
と、前記活性層から見て前記基板とは反対側に設けら
れ、前記活性層よりもバンドギャップエネルギーが大き
いとともに屈折率が小さい材料からなる第2導電型の第
1上部クラッド層と、前記第1上部クラッド層から見て
前記基板とは反対側に設けられた第2導電型の第2上部
クラッド層と、前記第2上部クラッド層から見て前記基
板とは反対側に設けられた第2導電型のコンタクト層
と、前記第1上部クラッド層と第2上部クラッド層との
間の一部に設けられ、電流を狭窄するための第1導電型
の電流ブロック層と、前記電流ブロック層と前記第1上
部クラッド層との間または前記電流ブロック層と前記第
2上部クラッド層との間に設けられた光吸収層とを有
し、該光吸収層は、GaAsよりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい材料からなり、活性層で発光した光を吸
収する機能を有しているので、活性層で発光した光を光
吸収層にしみださせることで、電流ブロック層がない領
域と電流ブロック層がある領域との実効屈折率差を設け
る構造の屈折率導波型の発光素子を形成できる。
Further, in the semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, at least Ga is formed on the GaAs substrate of the first conductivity type.
An active layer made of a material having a lower bandgap energy and a higher refractive index than that of As;
a first conductivity type lower cladding layer, which is provided between an aAs substrate and the active layer, is made of a material having a larger bandgap energy and a smaller refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the active layer. Are provided on the opposite side, and have a second conductive type first upper cladding layer made of a material having a larger bandgap energy and a lower refractive index than the active layer, and the substrate as viewed from the first upper cladding layer. A second conductive type second upper cladding layer provided on the opposite side, a second conductive type contact layer provided on the opposite side of the substrate as viewed from the second upper cladding layer, and the first upper part; A current blocking layer of a first conductivity type, which is provided at a portion between the cladding layer and the second upper cladding layer, for constricting current; and between the current blocking layer and the first upper cladding layer. A light absorbing layer provided between the current blocking layer and the second upper cladding layer, wherein the light absorbing layer is made of a material having a band gap energy smaller than that of GaAs; Has a function to absorb light, so that the light emitted from the active layer seeps into the light absorbing layer to provide an effective refractive index difference between the region where the current block layer is not provided and the region where the current block layer is provided. Of the present invention can be formed.

【0056】また、請求項4,請求項6記載の半導体発
光素子では、上記活性層で発光した光を吸収する層に、
V族元素にN(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)からな
るIII-V族混晶半導体層を用いており、この材料系はG
aAs基板に格子整合させることが可能であるので、光
を吸収するための層を、ミスフィット転位などを発生さ
せることなく、充分な厚さに形成でき、活性層で発光し
た光を充分吸収させることができる。
Further, in the semiconductor light emitting device according to the fourth and sixth aspects, the layer for absorbing the light emitted by the active layer includes:
A group III-V mixed crystal semiconductor layer made of III- (N x , V 1-x ) containing N (nitrogen) as a group V element is used.
Since lattice matching with the aAs substrate is possible, a layer for absorbing light can be formed to a sufficient thickness without generating misfit dislocations and the like, and light emitted from the active layer can be sufficiently absorbed. be able to.

【0057】また、請求項7記載の半導体発光素子で
は、V族元素にN(窒素)を含んだIII−(Nx,V1-x)か
らなるIII-V族混晶半導体層には、InxGa1-xy
1-y(0<x<1,0<y<1)を用いており、Inx
1-xAs(0<x<1)にNを添加すれば少ないN組成
でGaAs基板に格子整合させることができるので、活
性層で発光した光を吸収する層を容易に形成できる。
In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the III-V mixed crystal semiconductor layer made of III- (N x , V 1-x ) containing N (nitrogen) as a group V element includes: In x Ga 1-x N y A
s 1-y (0 <x <1, 0 <y <1) and In x G
If N is added to a 1-x As (0 <x <1), lattice matching with a GaAs substrate can be achieved with a small N composition, so that a layer that absorbs light emitted from the active layer can be easily formed.

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

【図1】本発明に係る半導体発光素子の構成例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体発光素子の他の構成例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図3】GaAs基板上に形成された従来の長波長半導
体レーザを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional long wavelength semiconductor laser formed on a GaAs substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n−GaAs基板 102 n−GaAsバッファ層 103 n−AlGaAs下部クラッド層 104 GaAs光ガイド層 105 InGaNAs活性層 106 GaAs光ガイド層 107 p−AlGaAs第1の上部クラッド
層 108 n−InGaNAs反導波層兼電流ブ
ロック層 109 p−AlGaAs第2の上部クラッド
層 110 p−GaAsコンタクト層 111 p側電極 112 n側電極 201 n−GaAs電流ブロック層 202 InGaNAs反導波層
Reference Signs List 101 n-GaAs substrate 102 n-GaAs buffer layer 103 n-AlGaAs lower cladding layer 104 GaAs light guide layer 105 InGaNAs active layer 106 GaAs light guide layer 107 p-AlGaAs first upper cladding layer 108 n-InGaNAs anti-waveguide layer Current blocking layer 109 p-AlGaAs second upper cladding layer 110 p-GaAs contact layer 111 p-side electrode 112 n-side electrode 201 n-GaAs current blocking layer 202 InGaNAs anti-waveguide layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上に形成される半導体発光
素子において、GaAsよりもバンドギャップエネルギ
ーの小さい材料からなる活性層と、前記活性層の近傍に
形成され、前記活性層で発光した光を吸収する層とを有
していることを特徴とする半導体発光素子。
1. A semiconductor light emitting device formed on a GaAs substrate, comprising: an active layer made of a material having a smaller bandgap energy than GaAs; and an active layer formed near the active layer and absorbing light emitted by the active layer. A semiconductor light-emitting device comprising:
【請求項2】 請求項1記載の半導体発光素子におい
て、前記活性層で発光した光を吸収する層は、前記活性
層と接しないで形成されていることを特徴とする半導体
発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the layer that absorbs light emitted by the active layer is formed without contacting the active layer.
【請求項3】 第1導電型のGaAs基板上に、少なく
とも、GaAsよりもバンドギャップエネルギーが小さ
いとともに屈折率が大きい材料からなる活性層と、第1
導電型のGaAs基板と前記活性層との間に設けられ、
前記活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きいと
ともに屈折率が小さい材料からなる第1導電型の下部ク
ラッド層と、前記活性層から見て前記基板とは反対側に
設けられ、前記活性層よりバンドギャップエネルギーが
大きいとともに屈折率が小さい材料からなる第2導電型
の第1上部クラッド層と、前記第1上部クラッド層から
見て前記基板とは反対側に設けられた第2導電型の第2
上部クラッド層と、前記第2上部クラッド層から見て前
記基板とは反対側に設けられた第2導電型のコンタクト
層と、前記第1上部クラッド層と第2上部クラッド層と
の間の一部に設けられ、電流を狭窄するための第1導電
型の電流ブロック層とを有し、前記電流ブロック層は、
GaAsよりもバンドギャップエネルギーが小さい材料
からなり、活性層で発光した光を吸収する層としての機
能をも有していることを特徴とする半導体発光素子。
3. An active layer made of a material having a lower band gap energy and a higher refractive index than GaAs on a GaAs substrate of a first conductivity type.
Provided between the conductive type GaAs substrate and the active layer,
A lower cladding layer of a first conductivity type made of a material having a larger bandgap energy and a smaller refractive index than the active layer; and a lower cladding layer provided on a side opposite to the substrate when viewed from the active layer; A second conductive type first upper clad layer made of a material having a large energy and a small refractive index; and a second conductive type second clad layer provided on a side opposite to the substrate when viewed from the first upper clad layer.
An upper cladding layer, a second conductivity type contact layer provided on the opposite side to the substrate when viewed from the second upper cladding layer, and one contact between the first upper cladding layer and the second upper cladding layer. A current blocking layer of a first conductivity type for confining a current, wherein the current blocking layer is
A semiconductor light emitting device comprising a material having a smaller band gap energy than GaAs, and also having a function as a layer for absorbing light emitted from an active layer.
【請求項4】 請求項3記載の半導体発光素子におい
て、前記電流ブロック層は、V族元素にN(窒素)を含ん
だIII−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混晶半導体層で
あることを特徴とする半導体発光素子。
4. The semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein the current blocking layer is formed of a III-V group composed of III- (N x , V 1-x ) containing a group V element containing N (nitrogen). A semiconductor light-emitting device comprising a crystalline semiconductor layer.
【請求項5】 第1導電型のGaAs基板上に、少なく
とも、GaAsよりもバンドギャップエネルギーが小さ
いとともに屈折率が大きい材料からなる活性層と、第1
導電型のGaAs基板と前記活性層との間に設けられ、
前記活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きいと
ともに屈折率が小さい材料からなる第1導電型の下部ク
ラッド層と、前記活性層から見て前記基板とは反対側に
設けられ、前記活性層よりもバンドギャップエネルギー
が大きいとともに屈折率が小さい材料からなる第2導電
型の第1上部クラッド層と、前記第1上部クラッド層か
ら見て前記基板とは反対側に設けられた第2導電型の第
2上部クラッド層と、前記第2上部クラッド層から見て
前記基板とは反対側に設けられた第2導電型のコンタク
ト層と、前記第1上部クラッド層と第2上部クラッド層
との間の一部に設けられ、電流を狭窄するための第1導
電型の電流ブロック層と、前記電流ブロック層と前記第
1上部クラッド層との間または前記電流ブロック層と前
記第2上部クラッド層との間に設けられた光吸収層とを
有し、該光吸収層は、GaAsよりもバンドギャップエ
ネルギーが小さい材料からなり、活性層で発光した光を
吸収する機能を有していることを特徴とする半導体発光
素子。
5. An active layer made of a material having a smaller band gap energy and a larger refractive index than GaAs on a GaAs substrate of a first conductivity type.
Provided between the conductive type GaAs substrate and the active layer,
A lower cladding layer of a first conductivity type made of a material having a larger bandgap energy and a smaller refractive index than the active layer, and a lower cladding layer provided on a side opposite to the substrate when viewed from the active layer; A second conductive type first upper clad layer made of a material having a large gap energy and a small refractive index; and a second conductive type second upper clad layer provided on a side opposite to the substrate when viewed from the first upper clad layer. An upper cladding layer, a second conductivity type contact layer provided on the opposite side to the substrate when viewed from the second upper cladding layer, and one contact between the first upper cladding layer and the second upper cladding layer. A current blocking layer of a first conductivity type for confining current, between the current blocking layer and the first upper cladding layer, or between the current blocking layer and the second upper cladding layer. A light absorbing layer provided between the active layer and the light absorbing layer, the light absorbing layer being made of a material having a smaller band gap energy than GaAs, and having a function of absorbing light emitted from the active layer. A semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 請求項5記載の半導体発光素子におい
て、前記光吸収層は、V族元素にN(窒素)を含んだIII
−(Nx,V1-x)からなるIII-V族混晶半導体層であるこ
とを特徴とする半導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the light absorbing layer includes a group V element containing N (nitrogen).
A semiconductor light emitting device comprising a group III-V mixed crystal semiconductor layer comprising-(N x , V 1-x ).
【請求項7】 請求項4または請求項6記載の半導体発
光素子において、前記III−(Nx,V1-x)からなるIII-
V族混晶半導体層は、InxGa1-xyAs1-y(0<x
<1,0<y<1)であることを特徴とする半導体発光
素子。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein said III- (N x , V 1-x ) comprises
The group V mixed crystal semiconductor layer is composed of In x Ga 1-x N y As 1-y (0 <x
<1,0 <y <1).
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CN105226158A (en) * 2015-10-10 2016-01-06 厦门乾照光电股份有限公司 A kind of large scale light-emitting diode
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