JPH1126879A - 化合物半導体発光素子 - Google Patents
化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH1126879A JPH1126879A JP17742297A JP17742297A JPH1126879A JP H1126879 A JPH1126879 A JP H1126879A JP 17742297 A JP17742297 A JP 17742297A JP 17742297 A JP17742297 A JP 17742297A JP H1126879 A JPH1126879 A JP H1126879A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- compound semiconductor
- emitting device
- semiconductor light
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 62
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 67
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 24
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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
ができること。 【解決手段】 キャリア含有層（１５および２３ｂｂ）
と酸化層１９ｂ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（１７および２１）が設けてあり、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。
物半導体発光素子において、発光効率の低下を防ぐこと
ができること。 【解決手段】 キャリア含有層（１５および２３ｂｂ）
と酸化層１９ｂ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（１７および２１）が設けてあり、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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
策が提案されている。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
面発光レーザの構成を模式的に示す断面図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
断面図である。
【図２】実施の形態の実験用素子の概略的な断面図であ
る。
る。
【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。
発光強度の関係を示すグラフである。
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
Claims (14)
- 【請求項１】 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、 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。 - 【請求項２】 請求項１に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項３】 請求項１に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項４】 請求項２に記載の化合物半導体発光素子
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 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。 - 【請求項５】 請求項２に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項６】 請求項２に記載の化合物半導体発光素子
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 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。 - 【請求項７】 請求項６に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項８】 請求項６に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項９】 請求項６に記載の化合物半導体発光素子
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。 - 【請求項１０】 請求項２に記載の化合物半導体発光素
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。 - 【請求項１１】 請求項２に記載の化合物半導体発光素
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。 - 【請求項１２】 請求項２に記載の化合物半導体発光素
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。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の化合物半導体発光
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。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の化合物半導体発光
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17742297A JPH1126879A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17742297A JPH1126879A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126879A true JPH1126879A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16030661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17742297A Pending JPH1126879A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126879A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002329928A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | 光通信システム |
| 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 (ja) * | 2007-11-14 | 2013-09-09 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ |
| JP2014022523A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17742297A patent/JPH1126879A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2002329928A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-11-15 | Ricoh Co Ltd | 光通信システム |
| 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 |
| 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 |
| JP2013179319A (ja) * | 2007-11-14 | 2013-09-09 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ |
| JP2014022523A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4141172B2 (ja) | 面発光半導体レーザ素子の製造方法および面発光半導体レーザ素子および光伝送システム | |
| JP2007027260A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP2002353563A (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
| Ries et al. | Photopumped room‐temperature edge‐and vertical‐cavity operation of AlGaAs‐GaAs‐InGaAs quantum‐well heterostructure lasers utilizing native oxide mirrors | |
| US20140227007A1 (en) | Surface-emitting laser and image forming apparatus using the same | |
| US7006545B2 (en) | Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using the same | |
| JP2005142463A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2002204026A (ja) | 面発光デバイス | |
| US7907653B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser device and vertical cavity surface emitting laser array | |
| JP2002094179A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| US5204870A (en) | Method of implementation of surface-emission semiconductor lasers, and lasers obtained by the method | |
| JP3712686B2 (ja) | 面型光半導体装置 | |
| JPH1126879A (ja) | 化合物半導体発光素子 | |
| US20020061043A1 (en) | Surface emitting semiconductor laser | |
| JP7334727B2 (ja) | 垂直共振器型面発光レーザ素子及び電子機器 | |
| KR102505318B1 (ko) | 동작전압 특성을 개선한 수직 공진 표면 발광 레이저 소자 | |
| JP3876023B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2002043692A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US20080080582A1 (en) | Optically Pumped Semiconductor Device | |
| JPS60101989A (ja) | 半導体レ−ザ及びその製造方法 | |
| US20010004114A1 (en) | Semiconductor light emitter and method for fabricating the same | |
| JP2002289967A (ja) | 面発光型半導体レーザおよびその製法 | |
| US7391798B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP3801410B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP4043672B2 (ja) | 半導体レーザ素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040803 |