JPH1126879A - Compound semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、化合物半導体中
に酸化層を含んだ半導体発光素子に関し、特に、発光効
率の低下を防ぐことのできる化合物半導体発光素子に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device including an oxide layer in a compound semiconductor, and more particularly to a compound semiconductor light emitting device capable of preventing a decrease in luminous efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、化合物半導体の表面に酸化層
を形成した半導体素子は知られている。このような酸化
層は、例えば、化合物半導体の表面のパッシベーション
として用いられたり、また、化合物半導体発光素子の光
出力面の保護膜や、化合物半導体発光素子の多層膜積層
構造の一部を酸化して形成された電流狭窄層として使用
されたり、また、化合物半導体発光素子の多層膜反射鏡
の一部を酸化して形成されて、反射率の向上を図る目的
等で使用される。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device having an oxide layer formed on the surface of a compound semiconductor has been known. Such an oxide layer is used, for example, as passivation of the surface of the compound semiconductor, or oxidizes a protective film on the light output surface of the compound semiconductor light emitting device or a part of the multilayer structure of the compound semiconductor light emitting device. It is used as a current confinement layer formed by the above process, or is formed by oxidizing a part of a multilayer film reflecting mirror of a compound semiconductor light emitting device to improve the reflectance.
【０００３】ここで、一部が酸化して形成された酸化層
を含む多層膜積層構造を有する化合物半導体発光素子と
しては、例えば、文献１：K.D.Choquette et al.IEEE P
hotonics Technology Letters.vol.7 no.11 pg.1237-12
39 1995 "Fabrication and Performance of Selectivel
y Oxidized Vertical-Cavity Lasers"に記載されている
ものがある。この文献の化合物半導体発光素子において
は、酸化層として多層膜積層構造の一部を酸化して形成
された電流狭窄層を設けている。[0003] Here, as a compound semiconductor light emitting device having a multilayer film laminated structure including an oxide layer formed by partially oxidizing, for example, Reference 1: KDChoquette et al.
hotonics Technology Letters.vol.7 no.11 pg.1237-12
39 1995 "Fabrication and Performance of Selectivel
y Oxidized Vertical-Cavity Lasers ". In the compound semiconductor light-emitting device of this document, a current confinement layer formed by oxidizing a part of a multilayer structure is provided as an oxide layer. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記文献１の半導体発
光素子（以下、半導体レ−ザとも称する。）は、結晶成
長させて形成したＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層とから構
成される多層膜積層構造を有していて、この多層膜積層
構造に接して、活性層が設けられている。また、活性層
に接しているＡｌＧａＡｓ層の組成はＡｌ0.98Ｇａ0.02
Ａｓで、他のＡｌＧａＡｓ層の組成（Ａｌ0.92Ｇａ0.08
Ａｓ）よりもＡｌの含有量が大きくなっている。これ
は、多層膜中に電流狭窄層を形成するためである。すな
わち、活性層に接しているＡｌＧａＡｓ層の一部を酸化
する際、選択的に活性層に接している層を酸化するため
である。Ａｌを多く含有する化合物半導体膜の酸化レー
トは他の膜と比べて高くなることは知られている。The semiconductor light emitting device (hereinafter, also referred to as a semiconductor laser) of the above-mentioned document 1 has a multilayer film laminated structure composed of an AlGaAs layer and a GaAs layer formed by crystal growth. And an active layer is provided in contact with the multilayer structure. The composition of the AlGaAs layer in contact with the active layer is Al 0.98 Ga 0.02
As, the composition of another AlGaAs layer (Al 0.92 Ga 0.08
The content of Al is larger than that of As). This is because a current confinement layer is formed in the multilayer film. That is, when a part of the AlGaAs layer in contact with the active layer is oxidized, the layer in contact with the active layer is selectively oxidized. It is known that the oxidation rate of a compound semiconductor film containing a large amount of Al is higher than that of other films.
【０００５】しかしながら、酸化層が形成されたＡｌＧ
ａＡｓ層の領域と、ＡｌＧａＡｓ層に接するＧａＡｓ層
との界面や、酸化層と活性層との界面付近に界面準位
（非発光再結合中心とも称する。）が大量に形成されて
しまう。そのため、活性層内において発光再結合するキ
ャリアが、この非発光再結合中心にトラップされて消滅
してしまい、その結果活性層の発光強度が著しく減少す
るという問題がある。However, an AlG having an oxide layer formed thereon
A large amount of interface states (also called non-radiative recombination centers) are formed near the interface between the region of the aAs layer and the GaAs layer in contact with the AlGaAs layer or near the interface between the oxide layer and the active layer. For this reason, the carriers that emit and recombine in the active layer are trapped by the non-radiative recombination centers and disappear, resulting in a problem that the emission intensity of the active layer is significantly reduced.
【０００６】この問題に対して、従来、以下のような対
策が提案されている。Conventionally, the following measures have been proposed to solve this problem.
【０００７】その対策とは、多層膜積層構造のうち酸化
層を有する膜と活性層との間に中間層を設ける方法であ
る。この方法によって、活性層に非発光再結合中心が発
生するのを防ぎ、活性層のキャリアを保護しようとする
ものである。この方法は、例えば、文献２：L.A.Graham
et al.Applied Physics Letters vol.70 no.7 pg.814-
816 1997 "Exciton spectral splitting near room tem
perture from high contrast semiconductor microcavi
ties" に記載されている。この文献に記載された方法で
は、酸化したＡｌＡｓ層とＧａＡｓ層との多層膜構造ミ
ラーと、ＩｎＧａＡｓおよびＧａＡｓを含んで構成され
る量子井戸構造の活性層とを含む半導体微小共振器構造
に関して報告されている。この構造を構成する多層膜構
造ミラーの選択酸化されるＡｌＡｓ層と活性層との間
に、組成がＡｌ0.67Ｇａ0.33ＡｓというＡｌの含有率が
少ないＡｌＧａＡｓ膜とＧａＡｓ膜とで構成される中間
層を設けている。この中間層を設けることにより、この
ＡｌＧａＡｓ膜は酸化されず、しかもＧａＡｓ膜との界
面付近に非発光再結合中心が発生することもないため
に、活性層のキャリアを消滅することはなくなると報告
されている。The countermeasure is a method of providing an intermediate layer between a film having an oxide layer and an active layer in the multilayer structure of a multilayer film. This method is intended to prevent generation of non-radiative recombination centers in the active layer and to protect carriers in the active layer. This method is described, for example, in Reference 2: LAGraham.
et al. Applied Physics Letters vol.70 no.7 pg.814-
816 1997 "Exciton spectral splitting near room tem
perture from high contrast semiconductor microcavi
The method described in this document includes a mirror having a multilayer structure including an oxidized AlAs layer and a GaAs layer, and an active layer having a quantum well structure including InGaAs and GaAs. A semiconductor microresonator structure has been reported, in which an AlGaAs having a composition of Al 0.67 Ga 0.33 As and having a low Al content is provided between an active layer and an AlAs layer to be selectively oxidized in a multi-layer structure mirror constituting the structure. By providing an intermediate layer composed of a film and a GaAs film, by providing this intermediate layer, the AlGaAs film is not oxidized, and non-radiative recombination centers may be generated near the interface with the GaAs film. It has been reported that the absence of such a compound does not cause the carriers in the active layer to disappear.
【０００８】上記の中間層として用いたＡｌの含有率の
小さいＡｌＧａＡｓ膜とＧａＡｓ膜とを合わせた膜の厚
さは１５０ｎｍという厚さである。これは、中間層を多
層膜反射鏡の一部として用いていることに起因して生ず
る弊害を回避するためであるる。すなわち、この膜厚
は、中間層で反射した光と他の多層膜で反射した光とが
干渉を起こして打ち消し合うことにより取り出せる光の
強度が下がってしまうのを防ぐため、中間層で反射した
光の位相がずれないように発光する光の波長を考慮して
決定されている。ところが、この中間層は実質的に発光
に寄与する層ではない。特に、中間層がｎ型あるいはｐ
型にドーピングされている層である場合には、活性層か
ら発生した光をこの中間層が吸収してしまって、その結
果、実質的な発光強度が低下してしまうという問題があ
った。[0008] The combined thickness of the AlGaAs film and the GaAs film having a low Al content used as the intermediate layer is 150 nm. This is to avoid the adverse effects caused by using the intermediate layer as a part of the multilayer mirror. That is, this film thickness was reflected by the intermediate layer in order to prevent the intensity of light that could be taken out by causing interference between the light reflected by the intermediate layer and the light reflected by the other multilayer films to cancel each other, thereby reducing the intensity. The wavelength is determined in consideration of the wavelength of the emitted light so that the phase of the light does not shift. However, this intermediate layer is not a layer that substantially contributes to light emission. In particular, when the intermediate layer is n-type or p-type,
In the case of a layer doped in a mold, there is a problem that the light generated from the active layer is absorbed by the intermediate layer, and as a result, the substantial emission intensity is reduced.
【０００９】このため、一部を酸化して形成した酸化層
を有する化合物半導体発光素子において、発光効率の低
下を防ぐことのできる素子の出現が望まれていた。For this reason, it has been desired to develop a compound semiconductor light emitting device having an oxide layer formed by partially oxidizing the compound semiconductor light emitting device, which can prevent a decrease in luminous efficiency.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】このため、この発明によ
れば、キャリア含有層と酸化層とを含む化合物半導体発
光素子において、キャリア含有層と酸化層との間に、キ
ャリア含有層を構成する化合物半導体材料のバンドギャ
ップ（禁制帯幅）よりも大きいバンドギャップを有する
材料を含んでなる中間薄膜が設けてあり、およびこの中
間薄膜の膜厚は、キャリア含有層内のキャリアの、中間
薄膜と酸化層との界面付近に発生する界面準位へのトラ
ップを回避することができる程度の膜厚とすることを特
徴とする。Therefore, according to the present invention, in a compound semiconductor light emitting device including a carrier containing layer and an oxide layer, a carrier containing layer is formed between the carrier containing layer and the oxide layer. An intermediate thin film including a material having a band gap larger than the band gap (forbidden band width) of the compound semiconductor material is provided, and the thickness of the intermediate thin film is different from that of the carrier in the carrier containing layer. It is characterized in that the film thickness is set to such an extent that trapping at an interface level generated near the interface with the oxide layer can be avoided.
【００１１】このような構成によれば、キャリア含有層
と酸化層との間には、キャリア含有層を構成する化合物
半導体材料のバンドギャップよりも大きいバンドギャッ
プを有する材料を含んでなる中間薄膜が設けてある。こ
のため、キャリア含有層とこの層に接する層との界面に
発生する界面準位によって、キャリア含有層内のキャリ
アがトラップされて消滅するようなことはなくなる。ま
た、この中間薄膜の膜厚は、キャリア含有層内のキャリ
アが中間薄膜を通り抜けることができない程度の厚さを
有していればよい。発光素子において、キャリア含有層
が活性層であって、しかもこの活性層に接する中間薄膜
がｎ型あるいはｐ型にドーピングされているとき、この
膜が厚いと活性層で発生する光を中間薄膜が吸収してし
まうおそれがある。上記のようにキャリアが中間薄膜を
通り抜けることができない程度に薄い膜であれば、光の
吸収はほとんどない。According to such a configuration, an intermediate thin film including a material having a band gap larger than the band gap of the compound semiconductor material forming the carrier containing layer is provided between the carrier containing layer and the oxide layer. It is provided. Therefore, the carriers in the carrier-containing layer are not trapped and disappear by the interface state generated at the interface between the carrier-containing layer and the layer in contact with the layer. The thickness of the intermediate thin film may be such that the carriers in the carrier-containing layer cannot pass through the intermediate thin film. In a light-emitting device, when the carrier-containing layer is an active layer, and the intermediate thin film in contact with the active layer is doped with n-type or p-type, if the film is thick, the light generated in the active layer can be reduced by the intermediate thin film. May be absorbed. If the carrier is too thin to pass through the intermediate thin film as described above, there is almost no light absorption.
【００１２】また、例えば、発光素子として発光波長程
度という薄い活性層を有する微小共振器構造の素子を用
いていて、キャリア含有層を上記の薄い活性層とした場
合、活性層の光の閉じ込め効果を十分に得るためには活
性層とその両側に位置する反射鏡との距離をなるべく近
くする必要がある。活性層と隣接させて反射鏡を設ける
のが最適であるが、反射鏡の一部として酸化層を用いて
いると、活性層と反射鏡との界面に非発光再結合中心が
発生するおそれがある。よって、より薄い中間層を活性
層と反射鏡との間に設ければよい。このため、上記した
中間薄膜を設ければ、活性層の光の閉じ込め効果を十分
に得ることができる。Further, for example, when an element having a microresonator structure having a thin active layer having a thickness of about the emission wavelength is used as the light emitting element, and the carrier-containing layer is the thin active layer, the light confinement effect of the active layer is obtained. In order to obtain a sufficient value, it is necessary to make the distance between the active layer and the reflecting mirrors located on both sides thereof as small as possible. It is optimal to provide a reflector adjacent to the active layer, but if an oxide layer is used as a part of the reflector, a non-radiative recombination center may be generated at the interface between the active layer and the reflector. is there. Therefore, a thinner intermediate layer may be provided between the active layer and the reflecting mirror. Therefore, if the above-mentioned intermediate thin film is provided, the effect of confining light in the active layer can be sufficiently obtained.
【００１３】また、発光素子の電流狭窄層を形成するた
めに酸化層を用いている場合においても、活性層と酸化
層との間にこの発明の中間薄膜を設けることによって、
キャリアを中間薄膜にほとんど拡散させることなく、活
性層に注入することができる。また、中間薄膜を設ける
ことによって活性層内のキャリアが界面準位にトラップ
されることもない。Further, even when an oxide layer is used to form a current confinement layer of a light emitting element, by providing the intermediate thin film of the present invention between the active layer and the oxide layer,
Carriers can be injected into the active layer with almost no diffusion into the intermediate thin film. Further, by providing the intermediate thin film, carriers in the active layer are not trapped at the interface state.
【００１４】また、上記発明において、化合物半導体発
光素子中に含まれる層を構成する化合物半導体として
は、例えば III−Ｖ族化合物半導体または、II−VI族化
合物半導体とするのがよい。具体的には III−Ｖ族化合
物として、例えばＡｌＧａＡｓやＡｌＡｓを使用するこ
とができる。またII−VI族化合物として、例えばＺｎＳ
ｅが使用できる。In the above invention, the compound semiconductor constituting the layer included in the compound semiconductor light emitting device is preferably, for example, a III-V compound semiconductor or a II-VI compound semiconductor. Specifically, as the III-V group compound, for example, AlGaAs or AlAs can be used. Further, as a II-VI group compound, for example, ZnS
e can be used.
【００１５】また、上記発明の化合物半導体発光素子に
おいて、キャリア含有層をＧａＡＳ層とし、酸化層をＡ
ｌx Ｏy 層とし、および中間薄膜をＡｌＧａＡｓ層とす
るのがよい。ただし、ｘおよびｙは０より大きい正の値
とする。In the compound semiconductor light emitting device of the present invention, the carrier-containing layer is a GaAs layer, and the oxide layer is A
It is preferable to use an l x O y layer and the intermediate thin film as an AlGaAs layer. Here, x and y are positive values larger than 0.
【００１６】このＧａＡｓ層は活性層であり、Ａｌx Ｏ
y 層がこの活性層の片側あるいは両側に位置して、電流
狭窄層の一部となっていたり、反射鏡の一部として用い
られていたりする場合に、ＧａＡｓよりもバンドギャッ
プの大きいＡｌＧａＡｓを含んでなる中間薄膜をＧａＡ
ｓ層とＡｌx Ｏy 層との間に介在させることによって、
発光に必要なキャリアを活性層（ＧａＡｓ層）内に閉じ
込めることができる。また、ＡｌＧａＡｓ層は十分薄い
膜であるので、活性層で発生した光をＡｌＧａＡｓ層で
吸収してしまうのを防ぐことができる。This GaAs layer is an active layer, and is composed of Al x O
When the y layer is located on one side or both sides of the active layer and forms a part of the current confinement layer or is used as a part of the reflector, it includes AlGaAs having a band gap larger than that of GaAs. GaAs as the intermediate thin film
By interposing between the s layer and the Al x O y layer,
Carriers required for light emission can be confined in the active layer (GaAs layer). Further, since the AlGaAs layer is a sufficiently thin film, it is possible to prevent light generated in the active layer from being absorbed by the AlGaAs layer.
【００１７】また、キャリア含有層を第１ＡｌＧａＡｓ
層とし、酸化層をＡｌx Ｏy 層とし、および中間薄膜を
第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組成比
を有する第２ＡｌＧａＡｓ層としてもよい。ただし、ｘ
およびｙは０より大きい正の値とする。Further, the carrier-containing layer is formed of the first AlGaAs.
The first oxide layer may be an Al x O y layer, and the intermediate thin film may be a second AlGaAs layer having an Al composition ratio higher than that of the first AlGaAs layer. Where x
And y are positive values greater than 0.
【００１８】中間薄膜である第２ＡｌＧａＡｓ層はＡｌ
組成比がキャリア含有層（活性層）よりも高いためにバ
ンドギャップが大きい層となる。このためキャリアを活
性層内に閉じ込めることができる。The second AlGaAs layer, which is an intermediate thin film, is made of Al
Since the composition ratio is higher than that of the carrier-containing layer (active layer), the layer has a large band gap. Therefore, carriers can be confined in the active layer.
【００１９】また、キャリア含有層をＩｎＧａＡｓとＧ
ａＡｓとを含む量子井戸構造層とし、酸化層をＡｌx Ｏ
y （ただし、ｘおよびｙは０より大きい正の値）とし、
中間薄膜をＡｌＧａＡｓ層としてもよい。The carrier-containing layer is made of InGaAs and G
a quantum well structure layer including a GaAs, an oxide layer Al x O
y (where x and y are positive values greater than 0)
The intermediate thin film may be an AlGaAs layer.
【００２０】この量子井戸構造層も活性層として用い
る。この活性層と酸化層（Ａｌx Ｏy）との間にＡｌＧ
ａＡｓ層を設ければ、活性層とＡｌＧａＡｓ層との界面
に非発光再結合中心が発生することはないため、活性層
厚が電子の発光波長程度に薄いような活性層のキャリア
の減少を抑えることができる。したがってキャリアの閉
じ込め効果を向上させることができる。また、ＡｌＧａ
Ａｓ層の厚さをキャリアが通り抜けできない程度に薄い
膜にしたために、ＡｌＧａＡｓ膜が活性層で発生する光
を吸収してしまうのを防ぐことができ、光の閉じ込め効
果を高めることもできる。This quantum well structure layer is also used as an active layer. AlG between the active layer and the oxide layer (Al x O y )
If the aAs layer is provided, non-radiative recombination centers do not occur at the interface between the active layer and the AlGaAs layer, so that a decrease in the active layer carriers whose active layer thickness is as thin as the emission wavelength of electrons is suppressed. be able to. Therefore, the effect of confining carriers can be improved. AlGa
Since the thickness of the As layer is so thin that carriers cannot pass therethrough, it is possible to prevent the AlGaAs film from absorbing light generated in the active layer, and to enhance the light confinement effect.
【００２１】また、中間薄膜であるＡｌＧａＡｓ層のＡ
ｌ組成比を０．０５から０．９までの範囲内の値とする
のがよい。すなわち、Ａｌ0.05Ｇａ0.95ＡｓからＡｌ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓまでの組成のＡｌＧａＡｓ層とすれば
よい。このような組成範囲内においては、ＡｌＧａＡｓ
層の酸化レートは、酸化してＡｌx Ｏy 層となるＡｌＡ
ｓ層の酸化レートよりもずっと低いために好ましい中間
薄膜が得られる。The A of the AlGaAs layer, which is an intermediate thin film,
It is preferable that the 1 composition ratio be a value within the range of 0.05 to 0.9. That is, from Al 0.05 Ga 0.95 As to Al
An AlGaAs layer having a composition up to 0.9 Ga 0.1 As may be used. Within such a composition range, AlGaAs
The oxidation rate of the layer is AlA which is oxidized to an Al x O y layer.
A favorable intermediate thin film is obtained because it is much lower than the oxidation rate of the s layer.
【００２２】また、好ましくは、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ
組成比を０．３８にするのがよい。そして、このとき、
ＡｌＧａＡｓ層の膜厚は１５ｎｍから３０ｎｍまでの範
囲内の厚さに設定するのがよい。Preferably, Al of the AlGaAs layer is
The composition ratio is preferably set to 0.38. And then,
The thickness of the AlGaAs layer is preferably set in a range from 15 nm to 30 nm.
【００２３】中間薄膜であるＡｌ0.38Ｇａ0.62Ｇａ層を
用いた発光素子において、活性層内のキャリアの通り抜
けによる発光強度の低下が、発光素子として使用するの
に悪影響を及ぼさないようにするためには、この中間薄
膜の膜厚を１５ｎｍ以上にするのが好ましい。また、こ
の中間薄膜がドーピングされている場合には活性層で発
生する光を吸収してしまうおそれがあるので、素子の発
光強度を維持するためには、中間薄膜の膜厚を３０ｎｍ
以下とするのが好ましい。In a light emitting device using an Al 0.38 Ga 0.62 Ga layer as an intermediate thin film, in order to prevent a decrease in light emission intensity due to passing of carriers in the active layer from adversely affecting use as a light emitting device. It is preferable that the thickness of the intermediate thin film is 15 nm or more. If the intermediate thin film is doped, light generated in the active layer may be absorbed. Therefore, in order to maintain the light emission intensity of the device, the thickness of the intermediate thin film must be 30 nm.
It is preferable to set the following.
【００２４】また、より好ましくは、ＡｌＧａＡｓ層の
Ａｌ組成比を０．３８としたときのＡｌＧａＡｓ層の膜
厚を２０ｎｍから３０ｎｍまでの範囲内の値とするのが
よい。More preferably, when the Al composition ratio of the AlGaAs layer is set to 0.38, the thickness of the AlGaAs layer is set to a value within a range from 20 nm to 30 nm.
【００２５】上記の範囲内の膜厚においては、酸化層を
用いない従来の発光素子と同程度の発光強度の光が得ら
れる。When the film thickness is within the above range, light having the same light emission intensity as that of a conventional light emitting element using no oxide layer can be obtained.
【００２６】また、この発明の化合物半導体発光素子に
おいて、キャリア含有層をＧａＡｓ層とし、酸化層をＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層を酸化した層とし、中間薄膜をＡｌ
の組成比がＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌの組成比よりも
低いＡｌＧａＡｓ層とするのがよい。ただし、ｘは０よ
りも大きく、１よりも小さい正の値とする。In the compound semiconductor light emitting device of the present invention, the carrier containing layer is a GaAs layer, and the oxide layer is A
The l x Ga 1-x As layer is an oxidized layer, and the intermediate thin film is Al
Is preferably an AlGaAs layer having a lower composition ratio than that of the Al x Ga 1 -x As layer. Here, x is a positive value larger than 0 and smaller than 1.
【００２７】酸化層は、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層を酸化し
て形成する。Ａｌの組成比が高いほうが酸化レートが高
いため、酸化させない中間薄膜のＡｌ組成比は低くす
る。The oxide layer is formed by oxidizing the Al x Ga 1 -x As layer. Since the higher the Al composition ratio, the higher the oxidation rate, the intermediate thin film that is not oxidized has a lower Al composition ratio.
【００２８】また、キャリア含有層をＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓ層（ただし、０＜ｙ＜１）とする。）とし、酸化層を
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（ただし、０＜ｘ＜１とする。）
を酸化した層とし、および中間薄膜をＡｌの組成比がＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層よりも低く、かつＡｌy Ｇａ1-y Ａ
ｓ層よりも高いＡｌＧａＡｓ層としてもよい。The carrier-containing layer is made of Al y Ga 1-y A
The s layer (provided that 0 <y <1). ), And the oxide layer is an Al x Ga 1 -x As layer (provided that 0 <x <1).
Is oxidized, and the intermediate thin film is composed of A
l x Ga 1 -x As layer, and lower than Al y Ga 1 -y A
The AlGaAs layer may be higher than the s layer.
【００２９】また、キャリア含有層をＩｎＧａＡｓとＧ
ａＡｓとを含む量子井戸構造層として、上記のように酸
化層をＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層を酸化した層とし、中間薄
膜をＡｌの組成比がＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌの組成
比よりも低いＡｌＧａＡｓ層としてもよい。The carrier containing layer is made of InGaAs and G
As a quantum well structure layer containing aAs, the oxide layer is a layer obtained by oxidizing the Al x Ga 1 -x As layer as described above, and the intermediate thin film has an Al composition ratio of Al of the Al x Ga 1 -x As layer. The AlGaAs layer may be lower than the composition ratio.
【００３０】また、中間薄膜としてのＡｌＧａＡｓ層の
Ａｌの組成比は０．０５から０．９までの範囲内の値と
するのがよい。この範囲内の組成比よりも高いＡｌの組
成比のＡｌＧａＡｓ層を酸化して形成すれば、好ましい
中間薄膜および酸化層が得られる。The Al composition ratio of the AlGaAs layer as the intermediate thin film is preferably set to a value in the range of 0.05 to 0.9. If an AlGaAs layer having an Al composition ratio higher than this range is formed by oxidation, a preferable intermediate thin film and oxide layer can be obtained.
【００３１】また、好ましくは、ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ
組成比を０．３８とする。そして発光強度を考慮したと
き、このＡｌＧａＡｓ層を有する素子が、発光素子とし
て使用可能なＡｌＧａＡｓ層の膜厚は、１５ｎｍから３
０ｎｍまでの範囲内の値である。Preferably, Al of the AlGaAs layer is
The composition ratio is set to 0.38. In consideration of the light emission intensity, the thickness of the AlGaAs layer that can be used as a light emitting element in the element having the AlGaAs layer is 15 nm to 3 nm.
It is a value in the range up to 0 nm.
【００３２】また、上記のＡｌ組成比を０．３８に設定
したＡｌＧａＡｓ層を有する、酸化層を含んだ発光素子
において、酸化層を含まない従来の発光素子と同程度の
より好ましい発光強度が得られるのは、ＡｌＧａＡｓ層
の膜厚が２０ｎｍから３０ｎｍまでの範囲内の値であ
る。Further, in a light emitting device including an oxide layer having an AlGaAs layer in which the Al composition ratio is set to 0.38, a more preferable light emission intensity comparable to that of a conventional light emitting device not including an oxide layer is obtained. What is required is that the thickness of the AlGaAs layer is in the range of 20 nm to 30 nm.
【００３３】[0033]
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の大
きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程
度に概略的に概略的に示してあるに過ぎず、したがって
発明を図示例に限定するものではない。また、図におい
て、図を分かり易くするために断面を示すハッチング
（斜線）は一部分を除き省略してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the size, shape, and arrangement relationship of each component are shown only schematically to the extent that the present invention can be understood, and thus the present invention is not limited to the illustrated examples. In the drawings, hatching (hatched lines) showing a cross section is omitted except for a part for easy understanding of the drawings.
【００３４】ここでは、キャリア含有層と酸化層とを含
む化合物半導体発光素子として、半導体面発光レーザを
例に挙げる。Here, a semiconductor surface emitting laser will be described as an example of a compound semiconductor light emitting device including a carrier containing layer and an oxide layer.
【００３５】図１は、この実施の形態で作製する半導体
面発光レーザの構成を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor surface emitting laser manufactured in this embodiment.
【００３６】図１において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の表
面には、複数のＡｌＧａＡｓ層１３ａとＧａＡｓ層１３
ｂとを交互に積層してなるｎ型ＤＢＲ（Distributed Br
aggReflector)ミラー１３が形成されている。In FIG. 1, a plurality of AlGaAs layers 13a and a plurality of GaAs layers 13 are formed on the surface of an n-type GaAs substrate 11.
b and an n-type DBR (Distributed Br)
aggReflector) mirror 13 is formed.
【００３７】そして、このｎ型ＤＢＲミラー１３の表面
にはＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造からなる活性
層１５が設けられている。An active layer 15 having an InGaAs / GaAs quantum well structure is provided on the surface of the n-type DBR mirror 13.
【００３８】さらに、この活性層１５の上面にはＡｌの
組成比が０．３８であるＡｌＧａＡｓ薄膜からなる第１
中間薄膜１７が約２０ｎｍの膜厚で設けられている。Further, on the upper surface of the active layer 15, a first AlGaAs thin film having an Al composition ratio of 0.38 is formed.
The intermediate thin film 17 is provided with a thickness of about 20 nm.
【００３９】この第１中間薄膜１７の表面に電流狭窄層
１９が設けられていて、この電流狭窄層１９は、中央部
に未酸化ＡｌＡｓからなる直径約２μｍの電流チャネル
部１９ａを備えており、その周囲は酸化ＡｌＡｓ（Ａｌ
x Ｏy とも称する。）からなる電流阻止部１９ｂとなっ
ている。A current confinement layer 19 is provided on the surface of the first intermediate thin film 17, and the current confinement layer 19 has a current channel portion 19a made of unoxidized AlAs and having a diameter of about 2 μm in a central portion. The surroundings are oxidized AlAs (Al
also referred to as x O y. ).
【００４０】また、この電流狭窄層１９の表面にはＡｌ
の組成比が０．３８であるＡｌＧａＡｓ薄膜からなる第
２中間薄膜２１が約２０ｎｍの膜厚で設けられている。The surface of the current confinement layer 19 has Al
A second intermediate thin film 21 made of an AlGaAs thin film having a composition ratio of 0.38 is provided with a thickness of about 20 nm.
【００４１】この第２中間薄膜２１の表面には複数のＡ
ｌＧａＡｓ層２３ａとＧａＡｓ層２３ｂとを交互に積層
してなるｐ型ＤＢＲミラー２３が形成されている。The surface of the second intermediate thin film 21 has a plurality of A
A p-type DBR mirror 23 is formed by alternately stacking lGaAs layers 23a and GaAs layers 23b.
【００４２】そしてｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面にはｎ
型電極２５が、ｐ型ＤＢＲミラー２３の表面にはｐ型電
極２７が、それぞれ設けられている。On the back surface of the n-type GaAs substrate 11, n
A p-type electrode 27 is provided on the surface of the p-type DBR mirror 23.
【００４３】なお、ｎ型ＤＢＲミラー１３の一部、活性
層１５、電流狭窄層１９、第１および第２中間薄膜（１
７および２１）、ｐ型ＤＢＲミラー２３およびｐ型電極
２７は、直径約２０μｍの円筒形に形成されている。Incidentally, a part of the n-type DBR mirror 13, the active layer 15, the current confinement layer 19, the first and second intermediate thin films (1
7 and 21), the p-type DBR mirror 23 and the p-type electrode 27 are formed in a cylindrical shape having a diameter of about 20 μm.
【００４４】このような構造の半導体面発光レーザにお
いて、中間薄膜を設けていない従来のレーザでは、酸化
層を含む電流狭窄層とキャリア含有層である活性層とは
接触して設けられていた。このため、電流狭窄層と活性
層との界面付近に発生する界面準位（非発光再結合中
心）によって、活性層内のキャリアがトラップされて消
滅してしまう可能性があった。さらに、この電流狭窄層
はｐ型ＤＢＲミラーの最下層膜とも接触していたため
に、電流狭窄層へ注入されるキャリアが、電流狭窄層と
ミラーの最下層膜との界面に発生する界面準位によっ
て、トラップされるおそれもあった。In a semiconductor surface emitting laser having such a structure, in a conventional laser having no intermediate thin film, a current confinement layer including an oxide layer and an active layer serving as a carrier-containing layer are provided in contact with each other. For this reason, there is a possibility that carriers in the active layer are trapped and extinguished by an interface state (a non-radiative recombination center) generated near the interface between the current confinement layer and the active layer. Further, since the current confinement layer is also in contact with the lowermost film of the p-type DBR mirror, carriers injected into the current confinement layer generate an interface state generated at the interface between the current confinement layer and the lowermost film of the mirror. There was also a risk of being trapped.
【００４５】このため、この実施の形態の半導体面発光
レーザにおいては、酸化層である酸化ＡｌＡｓからなる
電流阻止部１９ｂを有する電流狭窄層１９を挟んだ両面
側、つまりキャリア含有層である活性層１５と電流狭窄
層１９との間、および、電流狭窄層１９とキャリア含有
層であるｐ型ＤＢＲミラー２３の最下層膜２３ｂｂとの
間に、それぞれＡｌＧａＡｓ薄膜からなる中間薄膜（１
７および２１）が設けられている。For this reason, in the semiconductor surface emitting laser of this embodiment, both sides of the current confinement layer 19 having the current blocking portion 19b made of AlAs oxide, which is an oxide layer, that is, the active layer which is a carrier-containing layer. 15 and the current confinement layer 19, and between the current confinement layer 19 and the lowermost layer film 23bb of the p-type DBR mirror 23 which is a carrier-containing layer, respectively, the intermediate thin film (1) made of an AlGaAs thin film.
7 and 21) are provided.
【００４６】この中間薄膜（１７および２１）は活性層
１５の半導体材料（ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ）やｐ型Ｄ
ＢＲミラー２３の最下層膜２３ｂｂの半導体材料（Ｇａ
Ａｓ）のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを
有する材料（ここでは、Ａｌ組成比が０．３８であるＡ
ｌＧａＡｓ）からなる薄膜である。また、この中間薄膜
の膜厚は２０ｎｍという薄さの膜である。The intermediate thin films (17 and 21) are made of a semiconductor material (InGaAs, GaAs) of the active layer 15 or a p-type D
The semiconductor material (Ga) of the lowermost layer film 23bb of the BR mirror 23
As) a material having a band gap larger than that of As (here, an Al composition ratio of 0.38
1GaAs). The thickness of the intermediate thin film is as thin as 20 nm.
【００４７】この中間薄膜（１７および２１）によっ
て、活性層１５と活性層１５に接する中間薄膜１７との
界面には非発光再結合中心は発生しないために、発光に
必要なキャリアがトラップされて消滅することはなくな
る。また、同様にｐ型ＤＢＲミラー２３と電流狭窄層１
９との間に設けた第２中間薄膜２１によって、ｐ型ＤＢ
Ｒミラー２３側から電流狭窄層１９の電流チャネル部１
９ａに導入されるべきキャリアがトラップされるのを防
ぐことができる。Since the intermediate thin film (17 and 21) does not generate a non-radiative recombination center at the interface between the active layer 15 and the intermediate thin film 17 in contact with the active layer 15, carriers required for light emission are trapped. It will not disappear. Similarly, the p-type DBR mirror 23 and the current confinement layer 1
9, a p-type DB
The current channel portion 1 of the current confinement layer 19 from the R mirror 23 side
Carriers to be introduced into 9a can be prevented from being trapped.
【００４８】このため、酸化層に起因して発生する非発
光再結合中心によって発光に必要なキャリアがトラップ
されてしまうことが原因で、半導体面発光レーザの出力
光の発光強度が低下する問題は解決することができる。For this reason, the problem that the emission intensity of the output light of the semiconductor surface emitting laser is reduced due to the trapping of carriers required for light emission by the non-radiative recombination center generated due to the oxide layer. Can be solved.
【００４９】次に、レーザの出力光の好ましい発光強度
を得るためには中間薄膜の膜厚をどのように設定すれば
よいか実験した例につき図２を参照して説明する。Next, an example of an experiment on how to set the thickness of the intermediate thin film in order to obtain a preferable emission intensity of laser output light will be described with reference to FIG.
【００５０】この例では、基板上に酸化ＡｌＡｓ層と、
酸化ＡｌＡｓ層の上側に量子井戸構造の活性層とを設
け、酸化ＡｌＡｓ層と活性層との間に膜厚を変えた中間
薄膜を介在させた構造の実験用素子を用いる。In this example, an AlAs oxide layer is formed on a substrate,
An experimental device having a structure in which an active layer having a quantum well structure is provided above the AlAs oxide layer and an intermediate thin film having a different thickness is interposed between the AlAs oxide layer and the active layer is used.
【００５１】まず、通常の結晶成長方法を用いてＧａＡ
ｓ基板３１上に、ＧａＡｓバッファ層３３、ＡｌＡｓ
層、ＡｌＧａＡｓ中間薄膜３５、ＧａＡｓスペーサ層３
７、ＩｎＧａＡｓ層３９、ＧａＡｓキャップ層４１の順
で積層して、積層構造を形成する。この後、この積層構
造を有する素子のＡｌＡｓ層のみを選択的に酸化する。
酸化方法としては、例えば水蒸気が満たされていて、温
度が４００℃に保たれた酸化炉中に上記素子を導入して
一定時間（例えば４０分）熱処理するものがある。これ
により、ＡｌＡｓ層は酸化層４３となる。First, GaAs is formed using a normal crystal growth method.
GaAs buffer layer 33, AlAs
Layer, AlGaAs intermediate thin film 35, GaAs spacer layer 3
7, a lamination structure is formed by laminating the InGaAs layer 39 and the GaAs cap layer 41 in this order. Thereafter, only the AlAs layer of the element having this laminated structure is selectively oxidized.
As an oxidation method, for example, there is a method in which the element is introduced into an oxidation furnace which is filled with steam and the temperature is kept at 400 ° C., and is subjected to a heat treatment for a certain time (for example, 40 minutes). Thus, the AlAs layer becomes the oxide layer 43.
【００５２】ここでは、ＡｌＧａＡｓ中間薄膜３５のＡ
ｌ組成比を０．３８とし、膜厚を０（中間薄膜を用いな
い場合）、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍと変化させ
る。例えば、ＡｌＧａＡｓ中間薄膜３５の膜厚を２０ｎ
ｍとするとき、ＧａＡｓバッファ層を４００ｎｍの厚
さ、ＡｌＡｓ層を３６４ｎｍの厚さにそれぞれ形成し、
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造４０を構成するＧ
ａＡｓスペーサ層３７を１１６ｎｍの厚さ、ＩｎＧａＡ
ｓ層３９（この層のＩｎの組成比は０．２とする。）を
７ｎｍの厚さ（井戸幅）、ＧａＡｓキャップ層４１を４
００ｎｍの厚さに形成する。この実験用素子において、
各層の厚さは層構造に起因する干渉効果を最低の状態で
一定となるように設定してある。このため、ＡｌＧａＡ
ｓ中間薄膜を設けないときはＧａＡｓスペーサ層３７を
１３６ｎｍの厚さにし、中間薄膜３５の膜厚が１０ｎｍ
のときにはＧａＡｓスペーサ層３７の厚さを１２６ｎｍ
とし、中間薄膜３５の膜厚が３０ｎｍのときにはＧａＡ
ｓスペーサ層３７の厚さを１０６ｎｍとして、ＡｌＧａ
Ａｓ中間薄膜３５の厚さとＧａＡｓスペーサ層３７の厚
さとを合わせて１３６ｎｍとなるようにしている。Here, A of the AlGaAs intermediate thin film 35
The composition ratio is changed to 0.38 and the film thickness is changed to 0 (when no intermediate thin film is used), 10 nm, 20 nm, and 30 nm. For example, the thickness of the AlGaAs intermediate thin film 35 is set to 20 n
m, the GaAs buffer layer is formed to a thickness of 400 nm, and the AlAs layer is formed to a thickness of 364 nm.
G constituting the InGaAs / GaAs quantum well structure 40
The aAs spacer layer 37 is made of InGaAs with a thickness of 116 nm.
The s layer 39 (the composition ratio of In in this layer is 0.2) has a thickness (well width) of 7 nm, and the GaAs cap layer 41 has a thickness of 4 nm.
It is formed to a thickness of 00 nm. In this experimental device,
The thickness of each layer is set so that the interference effect caused by the layer structure is constant at the minimum. For this reason, AlGaAs
When the intermediate thin film is not provided, the GaAs spacer layer 37 has a thickness of 136 nm, and the intermediate thin film 35 has a thickness of 10 nm.
In this case, the thickness of the GaAs spacer layer 37 is set to 126 nm.
GaAs when the thickness of the intermediate thin film 35 is 30 nm
When the thickness of the s spacer layer 37 is 106 nm,
The total thickness of the As intermediate thin film 35 and the thickness of the GaAs spacer layer 37 is 136 nm.
【００５３】このような素子の発光強度を測定すれば、
ほとんど活性層から発生する光のみの強度を測定するこ
とができる。By measuring the luminous intensity of such an element,
It is possible to measure almost only the intensity of light generated from the active layer.
【００５４】発光強度の測定は、例えば、室温フォトル
ミネセンス測定を行い、励起にＡｒ（アルゴン）レーザ
の５１４．５ｎｍの波長の輝線を用いて、励起強度は５
０Ｗ／ｃｍ2 とする。発光強度の測定結果を図３に示
す。The emission intensity is measured, for example, by performing room temperature photoluminescence measurement, using an emission line of 514.5 nm wavelength of an Ar (argon) laser for excitation, and setting the excitation intensity to 5%.
0 W / cm 2 . FIG. 3 shows the measurement results of the emission intensity.
【００５５】図３は、この実験用素子の活性層からの発
光スペクトルの積分強度を、ＡｌＡｓ層を選択酸化する
前、すなわち酸化層を設けていない素子の発光スペクト
ルの積分強度で規格化した値を、ＡｌＧａＡｓ中間薄膜
の厚みを横軸に取ってプロットしてある。図３によれ
ば、中間薄膜の厚さが１０ｎｍでは、発光強度は中間薄
膜を設けない場合と同じ位低くなっている。これは、中
間薄膜が薄過ぎるために、キャリアである電子が膜を通
り抜けてしまって中間薄膜と酸化層（酸化したＡｌＡｓ
層）との界面付近に発生している非発光再結合中心にト
ラップされていると考えられる。中間薄膜が２０ｎｍ以
上の厚さのときは、酸化層を用いていない発光素子の発
光強度と同じ強度の光が得られている。また、実際の発
光素子にこの中間薄膜を適用する場合は、電流を流すた
めに中間薄膜もｎ型あるいはｐ型にドーピングされてい
ることが考えられる。このため中間薄膜内にもキャリア
が存在するので、中間薄膜の厚さが厚くなると活性層で
発生した光を吸収してしまうおそれがある。このため３
０ｎｍ以内の膜厚にするのが好ましい。また、発光素子
において、用いる目的によっては、中間薄膜の厚さを１
５ｎｍ程度にしたときの発光強度の光でも十分利用でき
ると考えられる。このため、Ａｌの組成比が０．３８で
あるＡｌＧａＡｓ中間薄膜を酸化層とキャリア含有層と
の間に介在させるような発光素子においては、この中間
薄膜の厚さを１５ｎｍから３０ｎｍまでの範囲内の厚さ
に設定するのがよい。また、より好ましくは、中間薄膜
の厚さを２０ｎｍから３０ｎｍまでの範囲内の厚さに設
定するのがよい。この範囲内の膜厚の中間薄膜を有す
る、酸化層およびキャリア含有層を含む化合物半導体発
光素子においては、酸化層を含まない発光素子と同程度
の発光強度の光を得ることができる。FIG. 3 shows a value obtained by normalizing the integrated intensity of the emission spectrum from the active layer of this experimental device before the selective oxidation of the AlAs layer, that is, the integrated intensity of the emission spectrum of the device without the oxide layer. Is plotted with the thickness of the AlGaAs intermediate thin film taken on the horizontal axis. According to FIG. 3, when the thickness of the intermediate thin film is 10 nm, the emission intensity is as low as when no intermediate thin film is provided. This is because electrons as carriers pass through the intermediate thin film because the intermediate thin film is too thin, and the intermediate thin film and the oxide layer (oxidized AlAs
It is considered that the non-radiative recombination center generated near the interface with the layer) is trapped. When the intermediate thin film has a thickness of 20 nm or more, light having the same light emission intensity as that of a light-emitting element not using an oxide layer is obtained. When this intermediate thin film is applied to an actual light emitting element, it is conceivable that the intermediate thin film is also doped with n-type or p-type in order to flow a current. For this reason, since carriers exist also in the intermediate thin film, when the thickness of the intermediate thin film is increased, light generated in the active layer may be absorbed. Therefore 3
It is preferable that the film thickness be within 0 nm. In a light emitting element, the thickness of the intermediate thin film may be 1 depending on the purpose of use.
It is considered that light having an emission intensity of about 5 nm can be sufficiently used. For this reason, in a light emitting device in which an AlGaAs intermediate thin film having an Al composition ratio of 0.38 is interposed between the oxide layer and the carrier-containing layer, the thickness of the intermediate thin film is in the range of 15 nm to 30 nm. It is good to set to the thickness of. More preferably, the thickness of the intermediate thin film is set to a thickness in a range from 20 nm to 30 nm. In a compound semiconductor light emitting device having an intermediate thin film having a thickness within this range and including an oxide layer and a carrier-containing layer, light having a light emission intensity equivalent to that of a light emitting device not including an oxide layer can be obtained.
【００５６】[0056]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、キ
ャリア含有層と酸化層とを含む化合物半導体発光素子に
おいて、このキャリア含有層と酸化層との間に十分に薄
い中間薄膜を設ける。このような構造にすることによっ
て、キャリア含有層内のキャリアの消滅を防ぐことがで
きる。また、この中間薄膜は十分に薄いために、キャリ
ア含有層を活性層とした場合には活性層で発生する光を
活性層内に閉じ込めて、中間薄膜に光が吸収されるのを
回避できる。As is clear from the above description, in a compound semiconductor light emitting device including a carrier-containing layer and an oxide layer, a sufficiently thin intermediate thin film is provided between the carrier-containing layer and the oxide layer. With such a structure, disappearance of carriers in the carrier-containing layer can be prevented. In addition, since the intermediate thin film is sufficiently thin, when the carrier-containing layer is used as an active layer, light generated in the active layer is confined in the active layer, so that light can be prevented from being absorbed by the intermediate thin film.
【００５７】このため、酸化層を有する発光素子におい
て、発光効率を向上させることができる。このため、酸
化層を含まない発光素子の発光強度と同じ程度の発光強
度の光を得ることができる。Therefore, in the light emitting device having the oxide layer, the luminous efficiency can be improved. Therefore, light having a light emission intensity substantially equal to the light emission intensity of the light emitting element not including the oxide layer can be obtained.
【図１】この発明の実施の形態の説明に供する概略的な
断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining an embodiment of the present invention.
【図２】実施の形態の実験用素子の概略的な断面図であ
る。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the experimental device of the embodiment.
【図３】実施の形態の実験用素子の、中間薄膜の膜厚と
発光強度の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of an intermediate thin film and the emission intensity of the experimental device of the embodiment.
１１：ｎ型ＧａＡｓ基板 １３：ｎ型ＤＢＲミラー １３ａ：ＡｌＧａＡｓ層 １３ｂ：ＧａＡｓ層 １５：活性層（キャリア含有層） １７：第１中間薄膜（ＡｌＧａＡｓ薄膜） １９：電流狭窄層 １９ａ：電流チャネル部 １９ｂ：電流阻止部（酸化層） ２１：第２中間薄膜（ＡｌＧａＡｓ薄膜） ２３：ｐ型ＤＢＲミラー ２３ａ：ＡｌＧａＡｓ層 ２３ｂ：ＧａＡｓ層 ２３ｂｂ：最下層膜（キャリア含有層） ２５：ｎ型電極 ２７：ｐ型電極 ３１：ＧａＡｓ基板 ３３：ＧａＡｓバッファ層 ３５：ＡｌＧａＡｓ中間薄膜 ３７：ＧａＡｓスペーサ層 ３９：ＩｎＧａＡｓ層 ４０：量子井戸構造 ４１：ＧａＡｓキャップ層 ４３：酸化したＡｌＡｓ層 11: n-type GaAs substrate 13: n-type DBR mirror 13a: AlGaAs layer 13b: GaAs layer 15: active layer (carrier-containing layer) 17: first intermediate thin film (AlGaAs thin film) 19: current confinement layer 19a: current channel portion 19b : Current blocking portion (oxide layer) 21: second intermediate thin film (AlGaAs thin film) 23: p-type DBR mirror 23 a: AlGaAs layer 23 b: GaAs layer 23 bb: lowermost layer (carrier-containing layer) 25: n-type electrode 27: p Type electrode 31: GaAs substrate 33: GaAs buffer layer 35: AlGaAs intermediate thin film 37: GaAs spacer layer 39: InGaAs layer 40: quantum well structure 41: GaAs cap layer 43: oxidized AlAs layer
Claims (14)
半導体発光素子において、 前記キャリア含有層と前記酸化層との間に、前記キャリ
ア含有層を構成する化合物半導体材料のバンドギャップ
（禁制帯幅）よりも大きいバンドギャップを有する材料
を含んでなる中間薄膜が設けてあり、 および、該中間薄膜の膜厚は、前記キャリア含有層内の
キャリアの、前記中間薄膜と酸化層との界面付近に発生
する界面準位へのトラップを回避することができる程度
の膜厚とすることを特徴とする化合物半導体発光素子。1. A compound semiconductor light emitting device including a carrier containing layer and an oxide layer, wherein a band gap (forbidden band width) of a compound semiconductor material constituting the carrier containing layer is provided between the carrier containing layer and the oxide layer. An intermediate thin film comprising a material having a band gap larger than that of the intermediate thin film is provided, and the thickness of the intermediate thin film is set near the interface between the intermediate thin film and the oxide layer of the carrier in the carrier-containing layer. A compound semiconductor light-emitting device having a film thickness small enough to avoid generated traps at interface states.
において、 前記化合物半導体を III−Ｖ族化合物半導体とすること
を特徴とする化合物半導体発光素子。2. The compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said compound semiconductor is a group III-V compound semiconductor.
において、 前記化合物半導体をII−VI族化合物半導体とすることを
特徴とする化合物半導体発光素子。3. The compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said compound semiconductor is a II-VI compound semiconductor.
において、 前記キャリア含有層をＧａＡｓ層とし、前記酸化層をＡ
ｌx Ｏy 層（ただし、ｘおよびｙはそれぞれ０より大き
い正の値とする）とし、および前記中間薄膜をＡｌＧａ
Ａｓ層とすることを特徴とする化合物半導体発光素子。4. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein said carrier-containing layer is a GaAs layer, and said oxide layer is A
l x O y layer (where x and y are each a positive value greater than 0), and the intermediate thin film is made of AlGa
A compound semiconductor light-emitting device comprising an As layer.
において、 前記キャリア含有層を第１ＡｌＧａＡｓ層とし、前記酸
化層をＡｌx Ｏy 層（ただし、ｘおよびｙはそれぞれ０
より大きい正の値とする）とし、および前記中間薄膜を
前記第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組
成比を有する第２ＡｌＧａＡｓ層とすることを特徴とす
る化合物半導体発光素子。5. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the carrier-containing layer is a first AlGaAs layer, and the oxide layer is an Al x O y layer (where x and y are each 0).
A compound semiconductor light emitting device, wherein the intermediate thin film is a second AlGaAs layer having an Al composition ratio higher than the Al composition ratio of the first AlGaAs layer.
において、 前記キャリア含有層をＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを含む
量子井戸構造層とし、前記酸化層をＡｌx Ｏy 層（ただ
し、ｘおよびｙはそれぞれ０より大きい正の値）とし、
および前記中間薄膜をＡｌＧａＡｓ層とすることを特徴
とする化合物半導体発光素子。6. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the carrier-containing layer is a quantum well structure layer containing InGaAs and GaAs, and the oxide layer is an Al x O y layer (where x and y are Positive values greater than 0)
And a compound semiconductor light-emitting device, wherein the intermediate thin film is an AlGaAs layer.
において、前記ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を０．０５
から０．９までの範囲内の値とすることを特徴とする化
合物半導体発光素子。7. The compound semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the Al composition ratio of said AlGaAs layer is 0.05.
A compound semiconductor light-emitting device having a value within a range from 0.9 to 0.9.
において、 前記ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を０．３８としたと
き、該ＡｌＧａＡｓ層の膜厚を１５ｎｍから３０ｎｍま
での範囲内の値とすることを特徴とする化合物半導体発
光素子。8. The compound semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein when the Al composition ratio of the AlGaAs layer is 0.38, the thickness of the AlGaAs layer is a value within a range from 15 nm to 30 nm. A compound semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
において、 前記ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を０．３８としたと
き、該ＡｌＧａＡｓ層の膜厚を２０ｎｍから３０ｎｍま
での範囲内の値とすることを特徴とする化合物半導体発
光素子。9. The compound semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein when the Al composition ratio of the AlGaAs layer is 0.38, the thickness of the AlGaAs layer is a value within a range from 20 nm to 30 nm. A compound semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
子において、 前記キャリア含有層をＧａＡｓ層とし、前記酸化層をＡ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（ただし、０＜ｘ＜１とする。）を
酸化した層とし、および前記中間薄膜をＡｌの組成比が
前記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ層よりも低いＡｌＧａＡｓ層と
することを特徴とする化合物半導体発光素子。10. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein said carrier-containing layer is a GaAs layer, and said oxide layer is A
An l x Ga 1-x As layer (where 0 <x <1) is an oxidized layer, and the intermediate thin film is an AlGaAs layer having a lower Al composition ratio than the Al x Ga 1-x As layer. A compound semiconductor light emitting device characterized by the following.
子において、 前記キャリア含有層をＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ層（ただし、
０＜ｙ＜１とする。）とし、前記酸化層をＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層（ただし、０＜ｘ＜１とする。）を酸化した
層とし、および前記中間薄膜をＡｌの組成比が前記Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ層よりも低く、かつ前記Ａｌy Ｇａ1-y
Ａｓ層よりも高いＡｌＧａＡｓ層とすることを特徴とす
る化合物半導体発光素子。11. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the carrier-containing layer is an Al y Ga 1-y As layer (provided that
It is assumed that 0 <y <1. ), And the oxide layer is made of Al x Ga
The 1-x As layer (provided that 0 <x <1) is an oxidized layer, and the intermediate thin film has an Al composition ratio of Al.
x Ga 1-x As layer and lower than the above-mentioned Al y Ga 1-y
A compound semiconductor light-emitting device comprising an AlGaAs layer higher than an As layer.
子において、 前記キャリア含有層をＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとを含む
量子井戸構造層とし、前記酸化層をＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
層（ただし、０＜ｘ＜１とする。）を酸化した層とし、
および前記中間薄膜をＡｌの組成比が前記Ａｌx Ｇａ
1-x Ａｓ層よりも低いＡｌＧａＡｓ層とすることを特徴
とする化合物半導体発光素子。12. The compound semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein said carrier-containing layer is a quantum well structure layer containing InGaAs and GaAs, and said oxide layer is Al x Ga 1 -x As.
A layer (provided that 0 <x <1) is an oxidized layer,
And the intermediate thin film having the Al composition ratio of Al x Ga
A compound semiconductor light emitting device comprising an AlGaAs layer lower than a 1-x As layer.
素子において、 前記ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を０．０５から０．９
までの範囲内の値とすることを特徴とする化合物半導体
発光素子。13. The compound semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein the Al composition ratio of the AlGaAs layer is 0.05 to 0.9.
A compound semiconductor light-emitting device having a value within the range described above.
素子において、 前記ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を０．３８としたと
き、該ＡｌＧａＡｓ層の膜厚を１５ｎｍから３０ｎｍま
での範囲内の値とすることを特徴とする化合物半導体発
光素子。14. The compound semiconductor light emitting device according to claim 13, wherein, when the Al composition ratio of the AlGaAs layer is 0.38, the thickness of the AlGaAs layer is a value within a range from 15 nm to 30 nm. A compound semiconductor light emitting device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17742297A JPH1126879A (en) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | Compound semiconductor light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17742297A JPH1126879A (en) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | Compound semiconductor light emitting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126879A true JPH1126879A (en) | 1999-01-29 |
Family
ID=16030661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17742297A Pending JPH1126879A (en) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | Compound semiconductor light emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126879A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002329928A (en) * | 2001-02-27 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | Optical communication system |
| WO2009064018A1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-22 | Ricoh Company, Ltd. | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
| US7590159B2 (en) | 2001-02-26 | 2009-09-15 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emission laser diode operable in the wavelength band of 1.1-1.7 micrometers and optical telecommunication system using such a laser diode |
| JP2013179319A (en) * | 2007-11-14 | 2013-09-09 | Ricoh Co Ltd | Surface emission laser |
| JP2014022523A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Surface emitting laser element |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17742297A patent/JPH1126879A/en active Pending
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| US8208511B2 (en) | 2007-11-14 | 2012-06-26 | Ricoh Company, Ltd. | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
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|---|---|---|---|
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