JPS5986281A - 可視光半導体レ−ザ - Google Patents
可視光半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS5986281A JPS5986281A JP19525382A JP19525382A JPS5986281A JP S5986281 A JPS5986281 A JP S5986281A JP 19525382 A JP19525382 A JP 19525382A JP 19525382 A JP19525382 A JP 19525382A JP S5986281 A JPS5986281 A JP S5986281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- semiconductor laser
- molecular beam
- layers
- 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 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- ZSBXGIUJOOQZMP-JLNYLFASSA-N Matrine Chemical compound C1CC[C@H]2CN3C(=O)CCC[C@@H]3[C@@H]3[C@H]2N1CCC3 ZSBXGIUJOOQZMP-JLNYLFASSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
Landscapes
- Semiconductor Lasers (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】
本発明は半導体素子に関し、特に可視域で発振する半導
体レーザに関する。
体レーザに関する。
近年、半導体レーザは光通信用光源として０８μｍ以上
の赤外波長・頭載のものが開発され実用化されるに至っ
ている。一方、可視域で発振するものとしてＡｌＧａＡ
ｓ ｆ活性層の材料とする半導体レーザが検討され、波
長０．７μｍ近傍での発振に成功している。この材料は
原理的にこれ以上短波長化する事は困難であるため他の
化合物半導体材料の開発が望まれている。この可視光半
導体レーザは、光記録、光計測への応用に特徴があるが
、これらの用途に於て記録媒体の波長感度や計測分解能
の点からも出来るだけ短波長、即ちホトンエネルギーが
大きい方が望ましい。このような短波長で発振可能な材
料の一種に１１−■化合物があるが、禁制帯幅の大きな
材料に於てはｐ ｎ ｔｍ合の形成が困難なため、電流
注入型の半導体レーザは実現されていない。
の赤外波長・頭載のものが開発され実用化されるに至っ
ている。一方、可視域で発振するものとしてＡｌＧａＡ
ｓ ｆ活性層の材料とする半導体レーザが検討され、波
長０．７μｍ近傍での発振に成功している。この材料は
原理的にこれ以上短波長化する事は困難であるため他の
化合物半導体材料の開発が望まれている。この可視光半
導体レーザは、光記録、光計測への応用に特徴があるが
、これらの用途に於て記録媒体の波長感度や計測分解能
の点からも出来るだけ短波長、即ちホトンエネルギーが
大きい方が望ましい。このような短波長で発振可能な材
料の一種に１１−■化合物があるが、禁制帯幅の大きな
材料に於てはｐ ｎ ｔｍ合の形成が困難なため、電流
注入型の半導体レーザは実現されていない。
一方、ｐｎ接合形成が容易な材料である■−■化合物と
してｊｎＡＩＧａＰ系混晶が可視元混晶体レーザとして
有望な材料である。この混晶系はＧａ−へｉ’ｒ基板と
して格子談合させてエピタキシャル成長させたもので波
長０．６μｍ近傍の発振が可能となる。しかしこれ以上
さらに短波長化するにはＧａ Ａｓ 基板よりも格子
定数の小さな結晶を基盤とする必要がある。これにはＧ
ａＡｓ基板上に、例えばＧａ入ｓＰ混晶で徐々に格子金
短かくした遷移層を形成し、その上に活性層を形成する
方法も考゛えられる。しかしこの様な方法では遷移層中
に多層の不整合転位が発生することは避けがたいため活
性層中にも相当量の転位が侵入する。この様な転位の存
在はこれまでの半導体レーザで実証された様に急速劣化
の原因となり、実用的な寿命の長いレーザを得る事を妨
げている。
してｊｎＡＩＧａＰ系混晶が可視元混晶体レーザとして
有望な材料である。この混晶系はＧａ−へｉ’ｒ基板と
して格子談合させてエピタキシャル成長させたもので波
長０．６μｍ近傍の発振が可能となる。しかしこれ以上
さらに短波長化するにはＧａ Ａｓ 基板よりも格子
定数の小さな結晶を基盤とする必要がある。これにはＧ
ａＡｓ基板上に、例えばＧａ入ｓＰ混晶で徐々に格子金
短かくした遷移層を形成し、その上に活性層を形成する
方法も考゛えられる。しかしこの様な方法では遷移層中
に多層の不整合転位が発生することは避けがたいため活
性層中にも相当量の転位が侵入する。この様な転位の存
在はこれまでの半導体レーザで実証された様に急速劣化
の原因となり、実用的な寿命の長いレーザを得る事を妨
げている。
本発明は、この様な欠点を除去し、長寿命でかつ短波長
で発振する可視光半導体レーザを提供することを目的と
する。
で発振する可視光半導体レーザを提供することを目的と
する。
本発明の可視光半導体レーザの構成は、ＳｉとＧｅから
なる合金基板上に、Ａｌ、 Ｇａ、 Ｉｎ、 Ａｓ、
Ｐ（Ｄ内の三元素以上の元素で構成される結晶をクラッ
ド層及び活性層として多層状に半導体層を形成させた事
を特徴とする。
なる合金基板上に、Ａｌ、 Ｇａ、 Ｉｎ、 Ａｓ、
Ｐ（Ｄ内の三元素以上の元素で構成される結晶をクラッ
ド層及び活性層として多層状に半導体層を形成させた事
を特徴とする。
本発明においては、短波長化するために格子定数の小さ
な基板制料としてＳｉとＧｅの合金を用いている。Ｇａ
Ａｓの格子定数は約５．６５Ａであるが、３ｉとＧｅの
合金ではその組成比によ）約５．４３から約５．６６
Ａまでの範囲で格子定数が変化するためＧａＡｓｊりも
小さな値を取ることができる。
な基板制料としてＳｉとＧｅの合金を用いている。Ｇａ
Ａｓの格子定数は約５．６５Ａであるが、３ｉとＧｅの
合金ではその組成比によ）約５．４３から約５．６６
Ａまでの範囲で格子定数が変化するためＧａＡｓｊりも
小さな値を取ることができる。
この組成比と格子定数との関係はいわゆるベガードの法
則に乗っており、はぼ比例関係にあるため、具成比を制
御することにより所望の格子定数を得１澗ことができる
。この５ｉＧｅ合金はダイヤモンド１結晶構造となって
いるから、これに格子を整合させて亙−■族混晶をエピ
タキシャル成長が可能とらる。また、８ｉＧｅ合金はＡ
Ａ！ＧａＡｓの様に酸化され易くないため、分子線エピ
タキシャル成長法や気相成長法により容易にＩ−Ｖ族を
エピタキシャル成長する事ができる利点がある。さらに
、８ｉＧｅ合金は均一な格子定数を持つのでこれに完全
に整合させた結晶をエピタキシャル成長したときには不
整合転位の発生は起らない。従って従来の様に遷移層に
より格子定数を小さくしたものと異なフ、欠陥の少ない
活性層が出来るため長寿命な半導体レーザができる。
則に乗っており、はぼ比例関係にあるため、具成比を制
御することにより所望の格子定数を得１澗ことができる
。この５ｉＧｅ合金はダイヤモンド１結晶構造となって
いるから、これに格子を整合させて亙−■族混晶をエピ
タキシャル成長が可能とらる。また、８ｉＧｅ合金はＡ
Ａ！ＧａＡｓの様に酸化され易くないため、分子線エピ
タキシャル成長法や気相成長法により容易にＩ−Ｖ族を
エピタキシャル成長する事ができる利点がある。さらに
、８ｉＧｅ合金は均一な格子定数を持つのでこれに完全
に整合させた結晶をエピタキシャル成長したときには不
整合転位の発生は起らない。従って従来の様に遷移層に
より格子定数を小さくしたものと異なフ、欠陥の少ない
活性層が出来るため長寿命な半導体レーザができる。
この５ｉＧｅ合金上に格子整合可能なＩ−Ｖ族半導体と
してはＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＡＩＩｎＰ、Ａ／Ｇａ
−ＡｓＰ、ＩｎＡＪＧａＰ などがある。これ等の混
晶の内で直接遷移形のものが半導体レーザの活性層とし
て利用できる。例えば、ＳｉＯ，７４ＧｅＯ，２６合金
にＩｎＧａＰｆ活性層、ＡＡＩｎＰをクラッド層として
二重へテロ構造をエピタキシャル成長して形成したレー
ザは、波長が約０．５６μｍで発振する黄色発光が可能
である。
してはＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ、ＡＩＩｎＰ、Ａ／Ｇａ
−ＡｓＰ、ＩｎＡＪＧａＰ などがある。これ等の混
晶の内で直接遷移形のものが半導体レーザの活性層とし
て利用できる。例えば、ＳｉＯ，７４ＧｅＯ，２６合金
にＩｎＧａＰｆ活性層、ＡＡＩｎＰをクラッド層として
二重へテロ構造をエピタキシャル成長して形成したレー
ザは、波長が約０．５６μｍで発振する黄色発光が可能
である。
次に図面によシ本発明の詳細な説明する。
図は本発明の一実施例の断面図である。図中１．１はｎ
形８ｉＧｅ基板、２はｎ形ＡＩＬｎＰ、３はｎ形ＧａＩ
ｎＰ、 ４はＰ形ＡＩＩｎＰ、５はＳｉＯ２膜、６．
７は電極である。これらのエピタキシャル層はＡＡ、Ｉ
ｎ、Ｇａ金属及び燐を高真空中でそれぞれ所定の分ｉｔ
蒸発させ、約７００ ”Ｏに加熱した基板にデポジショ
ンさせる公知の分子線エピタキシャル法により成長が行
なわれる。この活性層３の厚みを約０．１μｍ、 クラ
ッド層２．４を約２μｍ成長させることによシ、発振し
きい値の低いレーザができる。またｎ形層、ｐ形層の形
成も、 ＺｎやＥｅの分子線を用いて成長中にドーピン
グできる。これらの混晶は有機金属を用いた気相成長法
によっても成長できることは明らかであり、分子線法と
同様にガス成分比を制御することにょシ所定の混晶比を
得ることができる。
形８ｉＧｅ基板、２はｎ形ＡＩＬｎＰ、３はｎ形ＧａＩ
ｎＰ、 ４はＰ形ＡＩＩｎＰ、５はＳｉＯ２膜、６．
７は電極である。これらのエピタキシャル層はＡＡ、Ｉ
ｎ、Ｇａ金属及び燐を高真空中でそれぞれ所定の分ｉｔ
蒸発させ、約７００ ”Ｏに加熱した基板にデポジショ
ンさせる公知の分子線エピタキシャル法により成長が行
なわれる。この活性層３の厚みを約０．１μｍ、 クラ
ッド層２．４を約２μｍ成長させることによシ、発振し
きい値の低いレーザができる。またｎ形層、ｐ形層の形
成も、 ＺｎやＥｅの分子線を用いて成長中にドーピン
グできる。これらの混晶は有機金属を用いた気相成長法
によっても成長できることは明らかであり、分子線法と
同様にガス成分比を制御することにょシ所定の混晶比を
得ることができる。
この混晶材料は前記の組合せ以外にも前述の各種混晶に
よっても可視光学導体レーザの実現が可能であるため、
５ｉＧｅ合金を基板とすることにより波長０．５６から
０．８９μｍの範囲で発振するレーザが製作できる。
よっても可視光学導体レーザの実現が可能であるため、
５ｉＧｅ合金を基板とすることにより波長０．５６から
０．８９μｍの範囲で発振するレーザが製作できる。
以上の様に、本発明によれば、従来の半導体レーザ基板
と異なる８ｉＧｅ合金を基板として用いることによフ欠
陥の少ない長寿命な可視光半導体レーザが得られる。
と異なる８ｉＧｅ合金を基板として用いることによフ欠
陥の少ない長寿命な可視光半導体レーザが得られる。
図は本発明の一実施例の断面図である。図において、
１・・・・・・８ｉＧｅ合金、２．４・・・・・・クラ
ッド層、３・・・・・・活性層、５・・・・・・８ｉ０
２．６．７・旧・・電極、である。 特許出願人 工業技術院長
ッド層、３・・・・・・活性層、５・・・・・・８ｉ０
２．６．７・旧・・電極、である。 特許出願人 工業技術院長
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＳｉとＧｅからなる合金基板上に、Ａｌ、 Ｇａ、 Ｉ
ｎ。 Ａｓ、Ｐの内の三元素以上の元素で構成される結晶をク
ラッド層及び活性層として、多層状に半導体音を形成し
た事を特徴とする可視光半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19525382A JPS5986281A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 可視光半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19525382A JPS5986281A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 可視光半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986281A true JPS5986281A (ja) | 1984-05-18 |
Family
ID=16338052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19525382A Pending JPS5986281A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 可視光半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986281A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0439988A (ja) * | 1990-06-05 | 1992-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
-
1982
- 1982-11-09 JP JP19525382A patent/JPS5986281A/ja active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ELECTONICS * |
| IBM TECHNICAL DISCLOURE BULLETIN * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0439988A (ja) * | 1990-06-05 | 1992-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US5164950A (en) * | 1990-06-05 | 1992-11-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device comprising a sige single crystal substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5045897A (en) | Quaternary II-VI materials for photonics | |
| JPH03119760A (ja) | 半導体素子とその製造方法 | |
| JP2969979B2 (ja) | オプトエレクトロニクス部品用の半導体構造 | |
| US5270246A (en) | Manufacturing method of semiconductor multi-layer film and semiconductor laser | |
| JPH05218484A (ja) | 半導体受光素子の製造方法 | |
| JPS60111482A (ja) | 発光ダイオードの製造方法 | |
| JPS5986281A (ja) | 可視光半導体レ−ザ | |
| JP2004342851A (ja) | 半導体膜の成長方法およびこの半導体膜を備えた半導体素子 | |
| JPH05259079A (ja) | 半導体成長方法および半導体レーザの製造方法 | |
| JPS54152879A (en) | Structure of semiconductor laser element and its manufacture | |
| JP3218582B2 (ja) | ＧａＩｎＡｓフォトダイオード | |
| JPH02178918A (ja) | 化合物半導体結晶層の製造方法 | |
| JP2005536896A (ja) | 電磁放射線を発する半導体チップの製造法及び電磁放射線を発する半導体チップ | |
| US7046708B2 (en) | Semiconductor laser device including cladding layer having stripe portion different in conductivity type from adjacent portions | |
| JP4560885B2 (ja) | 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JPS59114880A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06204621A (ja) | 半導体膜の作製方法 | |
| JPS6244715B2 (ja) | ||
| JPS5986282A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPH03225983A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH10135512A (ja) | 半導体素子および半導体素子の製造方法 | |
| JPH0430758B2 (ja) | ||
| JPS6114753A (ja) | 複合光半導体素子の製造方法 | |
| JPH05327010A (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JPH0645686A (ja) | 半導体レーザとその製造方法 |