JPS5853879A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS5853879A
JPS5853879A JP56152679A JP15267981A JPS5853879A JP S5853879 A JPS5853879 A JP S5853879A JP 56152679 A JP56152679 A JP 56152679A JP 15267981 A JP15267981 A JP 15267981A JP S5853879 A JPS5853879 A JP S5853879A
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JP
Japan
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layer
light emitting
emitting layer
light
semiconductor
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Pending
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JP56152679A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Yano
矢野 光博
Hiroshi Nishi
西 洋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ発振器、発光ダイオード等の半導体発光
装置、特K、ストライプ型半導体発光装置の改良に関す
る。
従来技術におけるストライプ型半導体発光装置は、基礎
吸収端波長の長い半導体すなわち禁制帯幅の小さな半導
体をもりて発光層が形成され、その上下に、基礎吸収端
波長の短い半導体すなわち禁制帯幅の大きな半導体をも
って上下のクラッド層が形成され、その上下面に正負の
電極が形成されて3層スラブ導波路が構成されており、
更K。
高出力化の目的と接合面垂直方向の光ビームをコリメー
トする目的をもって、先導波路をなす領域を薄くし、又
し齢い値電流を低減させるため中央領域にストライプが
設けられている。
ところが、かかるストライプ型半導体発光装置にあって
は、ストライプの幅方向に無視しえない程度の大きさの
無効電流が流れるためしきい値電流が増大し、又、光出
力対電流の関係が非線形となり、これらが総合的に作用
して効率を低下させ、更には端面の光密度が増大するた
め端面の破壊原因となり寿命を短縮するばかりでなく、
接合面垂直方向に光ビームをコリメートする効果も°必
らずしも満足すべき程度には達しない等種々の欠点が認
められ、特に、インジ、ウム燐(InP)とインジュウ
ムガリュウム砒素燐(InGaAsP)との組み合わせ
層構造を有する半導体発光装置にあっては、しきい値電
流が温度に依存して大きく変化するという欠点も認めら
れた。
本発明の目的は、かかる欠点を解消することにあり、ス
トライプ型半導体発光装置において、(イ)発光に寄与
しない無効電流を減少させて効率を向上し、(ロ)光出
力対電流の関係を線形となして効率を向上し、(ハ)端
面の光密度の極度な増大をさけて端面の破壊を防止して
高出力化と長寿命化とを可能とし、に)コリメート効果
を向上させ、(ホ)特K、インジュウム燐(InP)と
インジュウムガリエウム砒素燐(InGaAsP)との
組み合わせ層構造を有する半導体発光装置にありてはし
きい値電流が温度に依存しない特性を実現するととKあ
る。
本発明の要旨は、ピ)二重へテロ接合形式となして発光
層を2層となすこととし、(ロ)第1の発光層をこれよ
り禁制帯幅の大きい半導体よりなるクラッド層をもって
上下から挾み、上下のクラッド層の導電型を互いに異な
らしめ、(ハ)上部クラッド層(第1上部クラッド層)
上、に第2の発光層を設けこの半導体の組成は第1の発
光層のそれとほぼ同一となしその不純物の導電型は第1
上部クラッド層のそれと異ならしめてこと4Cp −n
接合を形成しておき、に)第2の発光層上に更にクラッ
ド層(第2上部クラッド層)を設けその不純物の導電型
は第2の発光層のそれと異ならしめ、(ホ)かかる基本
層構造において、第2上部クラッド層、第2発光層、第
1上部クラッド層の上部とは光導波路をなす領域すなわ
ち中央領域に帯状に第1・第2上部クラッド層の導電型
と同一の導電mK高濃度にドープされてストライプ部を
構成してこの餉斌においては、上記の基本層構造におい
て存在していたp−n接合は消滅しており、(へ)かか
る層構造のよ下面に夫々正負電極を形成するととKある
かかる構成となした結果、このストライプ型半導体発光
装置において、ビ)発光に寄与しない無効電流が減少し
て効率が向上し、 6:+1発光と光゛導波とは、第1
・第2発光領域の双方においてなされるため光強度の活
性層への集中が緩和され、その結果、光の減衰率は低下
され、光出力対電流の関係は線形となって効率も向上し
、t=i光の平面波的性質が強くなり光ビームのプリメ
ート性が向上し、に)上部クラッド層が2層であるから
、上部クラッド層のクラッド効果も向上し、これによっ
ても効率が向上し、(ホ)端面における光密度が減少す
るため端面の破壊が防止され高出力化と長寿命化とが可
能とされ、(へ)特K、本質的に温度特性に劣るインジ
ニウム燐(InP)とインジェウムガリュウム砒素燐(
InGaAsP)との組み合わせ層構造の場合は、光集
中の緩和にもとづき温度上昇が制限されるため、温度特
性も向上される等、多くの効果が実現される。
以下、図面を参照しつつ、1.3μmの波長のレーザな
発振することを目的とする、インジュウムガリエウム砒
素燐(InGaAiP)とインジニウム燐(Ink)と
の組み合わせよりなる、本発明の一実施例に係る半導体
発光装置について、その製造方法における主要工程を説
明し、本発明の構成と特有の効果とを明らか圧すゐ。
発振波長を1.3μmとするため1発光層をなすイ/ジ
ュウムガリュウム砒素燐(InGaAsP)の各成分比
は、夫々、0.7 、0.3 、0.6 B 、 0.
35である。
又、電流の方向は上面より下面に向うものとし、したが
って、基板の不純物導電型はn型とする。
第1図参照 n型のインジニウム燐(InP)工りなる基板1上に%
(()厚さ5μm程度のn型インジュウム燐(InP)
よりなる下部クラッド層2と、fp)厚さ0.1〜0.
3μm程度のインジェウムガリュウム砒素燐(InGa
AaP)よりなる第1発光層3と、←1厚さ0.1〜0
.3μm程度のp型インジュウム燐(Ink)よりなる
第1上部クラッド層4と、に)厚さ0.1〜0.3μm
程度のn型インジュウムガリュウム砒素燐(InGaA
sP)よりなる第2発光層5と、(ホ)厚さ1μm程度
のp型インジュウム燐(InP)よりなる第2上部クラ
ッド層6と、(へ)厚さ1〜2μm程度のp型インジュ
ウムガリュウム砒素燐(InGaAaP)又#ip型イ
ンジュウム燐(Ink)よりなる電極接続層7とを、気
相又は液相エピタキシャル成長法を使用してつづけて形
成する。不純物濃度の概数Fisx1o 17/c+a
程度が望ましい。尚、電極接続層70機能は正電極との
オーミックコンタクトを良好になすことにあり、本発明
の構成に必須な事項ではない。この工程において製造さ
れる半導体積層体の長さすなわち紙面に垂直な方向の長
さは動作電流と熱抵抗の関係から通常200〜300μ
m程度に選定される。
第2図参照 光導波路をなす領域すなわち、上記工程において形成さ
れ九積層体を上から見た場合中央を通過する帯状I!斌
に対し、電極接続層7と第2上部クラッド層6と第2発
光層5と第1上部クラッド層4の上部とに高濃度K例え
ば4X10”/c−程度にp型不純物例えばカド建ニウ
ム(Cd)、亜鉛(Zn)尋を導入してストライプ部8
を形成する。このp型不純物導入の方法はフォトリソグ
ラフィー法を使用して上記の中央帯状領域以外上にマス
クを形成した後、上記の不純物を拡散することが望まし
い。図に斜線をもって示すストライプ部8は紙面に対し
、垂直方向に延在している。この工程の結果、ストライ
プ部8においては、第2発光層5と第1上部クラッド層
4との間のp−n接合は消滅する。そのため、電流はス
トライプ部8のみに収れんされるととになり、ストライ
プ機能は充足される。その反面、光導波路は第1発光層
3、第1上部クラッド層4、第2発光層5とに拡大され
ることになる。
sg3図参照 上面にチタ7−白金−金(Ti−Pt−Au)層をこの
順序に蒸着して正電極9を形成する。層厚には特別物理
的意義を有さない。ただ、電極接続層7との密着性を保
持し、かつ、コンタクト抵抗が十分小さくなしうればた
りる。
次に、 下面に金−1’ルマニユウムーニツケル(Au
−Ge −N i )層をこの順序に蒸着して負電極1
0を形成する、正電極の場合と同様、層厚には特別物理
的意義を有しない。
第4図参照 以上説明せる構成を有する半導体発光装置においては、
印ストライブ部8を除き、第2発光層5と第1上部クラ
ッド層4との関J/Cp −n接合があり動作中は逆バ
イアスが印加されることとなるから、電流はストライブ
部8内に閉塞される。このとき、p−n接合が発光層の
ごく近傍に存在するので、電流閉塞効率が良好となり、
無効電流を顕著に減少することがで睡、その結果、効率
が向上し、(ロ)光導波路の面積が実質的に大きくなさ
れているため、光強度と積層方向距離との関係が第4a
図に示す如くなり、従来技術における場合を示すG4 
b#!Jに比し iij光量を同一とすれば光強度が減
少し、光強度を同一とすれtrail!光量が増大する
ので、光出力対電流の関係が線形になりてこの点からも
効率が向上し、(ハ)端面の光密度も当然減少しうるか
ら端面の破壊が防止されて高出力化と長寿命化が可能と
なり、に)光導波路の面積が実質的に大きくなるため、
コリメート効果亀向上する結果となる。
又、上記の実施例において、第1発光層の厚さを0.1
5μmとじ九場合、特性温度(To)は150〜180
°Kを示し、拡が1角は2 Is’程度であり、従来技
術における場合に比し顕著な改善が認められた。
以上説明せるとお砂1本発明によれば、ストライプ溢半
導体発光装置において、印無効電流が減少して効率が向
上し、−光強度が減少して光出力対電流の関係が線形と
なって効率が向上し、G11端面破壊が防止されて高出
力化・長寿命化が可能であり、に)コリメート効果が良
好であり、(ホ)又、インジュウム燐(InP)とイン
ジュウムガリュウム砒素燐(InGaAsP)との組み
合わせの場合は温度特性も向上した半導体発光装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は、本発明の一実施例に係る半導体発光装置
(レーザ発振器)の製造方法における主要工程完了後の
断面図である。第4a図は本発明の一実施例に係る半導
体発光装置の光強度一対半導体発光装置を構成する積層
体の厚さ方向距離との関係を示すグラフであり、第4b
図は第4arj!JK対応するグラフであり、従来技術
における半導体発光装置の光強度対半導体発光装置を構
成する積層体の厚さ方向の距離との関係を示すグラ、フ
であゐ。 1・・・基板、  21」下部クラッド層、3・・・第
1発光層、  411・・第1上部クラッド層、5・・
・第2発光層、  6・・′・第2上部クラッド層、7
1」電極接続層、  8・・・ストライプ部、9・・・
正電極、  10・・・負電極。 第1図 第2図 第3図 距 離 距離

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一導電型の半導体よりなる基板上に形成された、該基板
    と同一導電型の半導体層よりなる下部クラッド層と、該
    下部クラッド層上に形成され該下部クラッド層を形成す
    る半導体よ抄禁制帯幅の小さい半導体よりなる第1発光
    層と、該第1尭光層上に形成され該第1発光層を形成す
    る半導体より禁制帯幅の大きな半導体よりなり前記下部
    クラッド層の導電型とは異なる導電型の第1上部クラッ
    ド層と、該第1上部クラッド層上に形成され前記第1発
    光層を形成する半導体とおおむね同一の組成を有する半
    導体よりなり該第1上部クラッド層の導電製とは異なる
    導電型の第2発光層と、該第2発光層上に形成され該第
    2発光層を形成する半導体より禁制帯幅の大きな半導体
    よりなり該第2発光層の導電型とは異なる導電型の#1
    2上部クラッド層とを有し、該第2上部クラッド層と前
    記第2発光層と前記第1上部クラッド層の上部とは光導
    波路をなす領域が帥記第1、第2上部クラッド層の導電
    型と同一の導電型に高濃度にドープされてストライプ部
    を構成しており、前記基板下面に負電極を、前記第2上
    部クラクド層上面に正電極を。 夫々、有することを特徴とする半導体発光装置。
JP56152679A 1981-09-26 1981-09-26 半導体発光装置 Pending JPS5853879A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8801397B2 (en) 2009-10-14 2014-08-12 Panasonic Corporation Compressor

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