JPS5853879A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- 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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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
Landscapes
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
(()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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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
(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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152679A JPS5853879A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56152679A JPS5853879A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5853879A true JPS5853879A (ja) | 1983-03-30 |
Family
ID=15545737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56152679A Pending JPS5853879A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853879A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8801397B2 (en) | 2009-10-14 | 2014-08-12 | Panasonic Corporation | Compressor |
-
1981
- 1981-09-26 JP JP56152679A patent/JPS5853879A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8801397B2 (en) | 2009-10-14 | 2014-08-12 | Panasonic Corporation | Compressor |
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