JPS6037192A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS6037192A JPS6037192A JP14551083A JP14551083A JPS6037192A JP S6037192 A JPS6037192 A JP S6037192A JP 14551083 A JP14551083 A JP 14551083A JP 14551083 A JP14551083 A JP 14551083A JP S6037192 A JPS6037192 A JP S6037192A
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- Japan
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- layer
- active layer
- light emitting
- thin
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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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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- Electromagnetism (AREA)
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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】
（８１発明の技術分野
本発明は半導体発光素子、とくにダブルへテロ（ＤＩ＋
）接合を用いた半導体レーザ素子に関する。
）接合を用いた半導体レーザ素子に関する。
（ｂｌ技術の背景
光ファイバを用いる光通信においては、現在のところ、
その発光源として月、Ｇａ−、Ａｓの三元系半導体を用
いた半導体レーザあるいは発光ダイオードが主流をなし
ている。これらの半導体発光源は、一般に八１ｘＧａ＋
−ｘＡｓ （通常ｘが０．１以下）の薄い活性層（発光
層）を、その両側から該活性層よりもバンドギャップが
広く、かつ互いに導電型の異なる２、つのＡｌｘＧａ＋
−ｘＡｓ （通常Ｘが０．３〜０．３５） Ｆｔの比較
的厚い層（クラッド層）で挟み込んだ、いわゆるＤＨ接
合を構成している。
その発光源として月、Ｇａ−、Ａｓの三元系半導体を用
いた半導体レーザあるいは発光ダイオードが主流をなし
ている。これらの半導体発光源は、一般に八１ｘＧａ＋
−ｘＡｓ （通常ｘが０．１以下）の薄い活性層（発光
層）を、その両側から該活性層よりもバンドギャップが
広く、かつ互いに導電型の異なる２、つのＡｌｘＧａ＋
−ｘＡｓ （通常Ｘが０．３〜０．３５） Ｆｔの比較
的厚い層（クラッド層）で挟み込んだ、いわゆるＤＨ接
合を構成している。
（Ｃ１従来技術と問題点
上記の＾Ｉ ｘＧａトχ八５へＤＩｌ接合は、スライド
ボー１−法と称される液層エピタキシャル成長法によっ
て一般に形成される。これば、比較的低融点の金属、＾
１ｘＧａｌ−にＡｓの場合にはガリウム（Ｇａ ）を溶
媒として、この中に所定組成のＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓと
導電型を決めるための添加不純物を溶解し、これらの過
飽和状態を作り出して、該溶液に接触している基板上に
所定結晶層を成長させるもので、多層化する場合には、
各層に対応した組成の溶液溜を設けておき、基板を順次
該溶液溜に移動させて多層結晶層、すなわち接合層を形
成する。
ボー１−法と称される液層エピタキシャル成長法によっ
て一般に形成される。これば、比較的低融点の金属、＾
１ｘＧａｌ−にＡｓの場合にはガリウム（Ｇａ ）を溶
媒として、この中に所定組成のＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓと
導電型を決めるための添加不純物を溶解し、これらの過
飽和状態を作り出して、該溶液に接触している基板上に
所定結晶層を成長させるもので、多層化する場合には、
各層に対応した組成の溶液溜を設けておき、基板を順次
該溶液溜に移動させて多層結晶層、すなわち接合層を形
成する。
上記のような＾ＩｘＧａ＋−ｘＡｓ系のＤ１１接合層を
形成する場合、前記のようにクラッド層は活性層に比し
てへ１成分が多いために、該クラッド層と該活性層を形
成するためのそれぞれの溶液溜の間には、通常洗浄液（
ウオソシュメル日溜が設けられ、余分なへ１成分が活性
層に混入することを防止する。
形成する場合、前記のようにクラッド層は活性層に比し
てへ１成分が多いために、該クラッド層と該活性層を形
成するためのそれぞれの溶液溜の間には、通常洗浄液（
ウオソシュメル日溜が設けられ、余分なへ１成分が活性
層に混入することを防止する。
しかしながら、該活性層は厚さが薄いために、該ウォッ
シュメルトで除去し得ない微量の過剰Ａ１の混入による
影響を受けやすく、その結果、その）＜ノドギャップが
広くなり、発光波長が所定値より短波長側にずれ、所望
の発光波長を得るように制御することが困難であった。
シュメルトで除去し得ない微量の過剰Ａ１の混入による
影響を受けやすく、その結果、その）＜ノドギャップが
広くなり、発光波長が所定値より短波長側にずれ、所望
の発光波長を得るように制御することが困難であった。
（ｄ）発明の目的
本発明は、ＤＩ＋接合型の半導体発光素子において、活
性層の発光波長がクラ・ノド層からの過剰成分の混入に
よる影響を受けない構造を開示し、所定発光波長を有す
る半導体発光素子を提供可能とすることを目的とする。
性層の発光波長がクラ・ノド層からの過剰成分の混入に
よる影響を受けない構造を開示し、所定発光波長を有す
る半導体発光素子を提供可能とすることを目的とする。
ｔｅ＋発明の構成
本発明は、Ｄ１１接合型の半導体発光素子において、活
性層の両側に所定発光波長に相当するエネルギーより小
さいハンドギャップを有する薄層を設けたことを特徴と
する。
性層の両側に所定発光波長に相当するエネルギーより小
さいハンドギャップを有する薄層を設けたことを特徴と
する。
（ｆ１発明の実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明に係る半導体発光素子の断面を示す模
式図であって、ｎ型ＧａＡｓ結晶基板１の上には、ｎ型
耐χＧａＩ−ｘＡｓから成る厚さ約１．５μｍの第一の
クラッド層２、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓから成る厚さ数十
人の第一の薄層３、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓから成る厚さ
約０．１μｍの活性層４、八ＩｘＧａ＋−ｘＡｓから成
る厚さ数十人の第二の薄層５、ｐ型Ａ ＩｘＧａ ＋−
ｘ Ａｓから成る厚さ約１．５μｍの第二のクラッド層
６、ｐ型ＧａＡｓから成る厚さ約１．２μｍのキャップ
層７が順次積層されている。
式図であって、ｎ型ＧａＡｓ結晶基板１の上には、ｎ型
耐χＧａＩ−ｘＡｓから成る厚さ約１．５μｍの第一の
クラッド層２、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓから成る厚さ数十
人の第一の薄層３、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓから成る厚さ
約０．１μｍの活性層４、八ＩｘＧａ＋−ｘＡｓから成
る厚さ数十人の第二の薄層５、ｐ型Ａ ＩｘＧａ ＋−
ｘ Ａｓから成る厚さ約１．５μｍの第二のクラッド層
６、ｐ型ＧａＡｓから成る厚さ約１．２μｍのキャップ
層７が順次積層されている。
上記において、第一のクラ、ド層２と第二のクラッド層
６を成す八ＩｘＧａ＋−ｘＡｓはＸ ＝ ０．３〜０．
３５、活性層４を成す八１ｘＧａ＋−ｘＡｓはｘ＃０．
１、第一の薄Ｎ３と第二の薄Ｍ５を成す八Ｉ ｘＧａ
＋−ｘ Ａｓはｘ＃０．０３である。上記の各Ｘの値に
よってそれぞれの層に形成されるバンドギャップを相当
する波長で表すと、第一のクラッドＭ２と第二のクラッ
ド層６が約６７００人、活性層４が約８３００人、第一
の薄層３と第二の薄層５が約８６００人となる。すなわ
ち、活性Ｎ４のバンドギャップは第一のクラッド層２お
よび第二のクラッド層６より小さく、第一の薄Ｎ３と第
二の薄層５のバンドギャップはこれらよりさらに小さい
。したがって、同図の構成においても通富のへテロ接合
におけると同様の発光機構が保持されている。
６を成す八ＩｘＧａ＋−ｘＡｓはＸ ＝ ０．３〜０．
３５、活性層４を成す八１ｘＧａ＋−ｘＡｓはｘ＃０．
１、第一の薄Ｎ３と第二の薄Ｍ５を成す八Ｉ ｘＧａ
＋−ｘ Ａｓはｘ＃０．０３である。上記の各Ｘの値に
よってそれぞれの層に形成されるバンドギャップを相当
する波長で表すと、第一のクラッドＭ２と第二のクラッ
ド層６が約６７００人、活性層４が約８３００人、第一
の薄層３と第二の薄層５が約８６００人となる。すなわ
ち、活性Ｎ４のバンドギャップは第一のクラッド層２お
よび第二のクラッド層６より小さく、第一の薄Ｎ３と第
二の薄層５のバンドギャップはこれらよりさらに小さい
。したがって、同図の構成においても通富のへテロ接合
におけると同様の発光機構が保持されている。
上記構成のへテロ接合をいわゆるスライドポート法によ
って形成する例を第２図に示す。すなわら、例えばグラ
ファイト等から成るボート８は大区画され、それぞれ第
一のクラッド層用メルト８１（ｘ＝ ０．３） 、ウォ
ッシュメルト８２、第一の薄層用メルト８３ （ｘ ＝
０．０３） 、活性層用メルト８４（ｘ＝０．０８）
、第二の薄層用メルＩ・８５ （ｘ ＝０．０３）、第
二のクラッド層用メルト３５ （ｘ ＝０．３ ） 、
キャンプ要用メルト８７が充填されている。上記におい
てＸはＡ］ｘＧａ＋−ｘ／Ｉｓ中のΔｌの原子組成比率
である。
って形成する例を第２図に示す。すなわら、例えばグラ
ファイト等から成るボート８は大区画され、それぞれ第
一のクラッド層用メルト８１（ｘ＝ ０．３） 、ウォ
ッシュメルト８２、第一の薄層用メルト８３ （ｘ ＝
０．０３） 、活性層用メルト８４（ｘ＝０．０８）
、第二の薄層用メルＩ・８５ （ｘ ＝０．０３）、第
二のクラッド層用メルト３５ （ｘ ＝０．３ ） 、
キャンプ要用メルト８７が充填されている。上記におい
てＸはＡ］ｘＧａ＋−ｘ／Ｉｓ中のΔｌの原子組成比率
である。
ＧａＡｓ基板９が矢印の方向に移動し、上記の各成長用
メルトの下部に到達した時にそれぞれのメルトが過飽和
状態にされ、エピタキシアル成長が行われる。
メルトの下部に到達した時にそれぞれのメルトが過飽和
状態にされ、エピタキシアル成長が行われる。
第１図に示したＤＨ接合は、いわゆるＭ ＯＣＶ Ｄの
ような気相エピタキシあるいは分子線エピタキシによっ
て形成してもよい。
ような気相エピタキシあるいは分子線エピタキシによっ
て形成してもよい。
上記の多層構造の発光素子において、活性層近傍のエネ
ルギー構造は第３図（Ｂ）に示すようになる。すなわち
、前記Ｘが大きい（〜０．３）第一のクラッド層領域Ｃ
ＬＩおよび第二のクラッド層領域ＣＬ２に接している活
性層領域肚の両側においては、前記Ｘが小さい（〜０．
０３）前記第一の薄層および第二の薄層が存在するため
に、エネルギー準位が急峻に立下るが、該第−の薄層お
よび第二の薄層は層厚が小さいために活性層領域の内部
ｂｅ向かって急峻に立上り、前記活性層４における前記
Ｘ（〜０．１）に相当する約８３００人の手用な領域を
生しる。したがって、該活性層領域に注入されたキャリ
アの大部分は均一なエネルギーギャップのバンド間を遷
移して再結合する。すなわち、その、発光は単一波長に
近くなり、かつ該発光の中心波長は前記活性層４におけ
るＸの値で正確に制御できることになる。発光波長を、
例えば８９００人のようなより長波長に制御する場合に
は、前記第一の薄層および第二の薄層用のメルトとして
、ＳｉをドープしたＧａＡｓを用いればよい。その伯の
ドープ材としてｐ、ｓｂを用いることもできる。
ルギー構造は第３図（Ｂ）に示すようになる。すなわち
、前記Ｘが大きい（〜０．３）第一のクラッド層領域Ｃ
ＬＩおよび第二のクラッド層領域ＣＬ２に接している活
性層領域肚の両側においては、前記Ｘが小さい（〜０．
０３）前記第一の薄層および第二の薄層が存在するため
に、エネルギー準位が急峻に立下るが、該第−の薄層お
よび第二の薄層は層厚が小さいために活性層領域の内部
ｂｅ向かって急峻に立上り、前記活性層４における前記
Ｘ（〜０．１）に相当する約８３００人の手用な領域を
生しる。したがって、該活性層領域に注入されたキャリ
アの大部分は均一なエネルギーギャップのバンド間を遷
移して再結合する。すなわち、その、発光は単一波長に
近くなり、かつ該発光の中心波長は前記活性層４におけ
るＸの値で正確に制御できることになる。発光波長を、
例えば８９００人のようなより長波長に制御する場合に
は、前記第一の薄層および第二の薄層用のメルトとして
、ＳｉをドープしたＧａＡｓを用いればよい。その伯の
ドープ材としてｐ、ｓｂを用いることもできる。
一方、前記第一のクラッドＮ２および第二の薄層５を設
けない場合における活性層近傍のエネルギー構造は同図
（Ａ）に示すようになる。すなわち、この場合には第一
のクラッド層領域ＣＬＩの成長用のメルトから混入する
八１のために、これと接する活性層領域牝ではエネルギ
ー準位は緩慢に立下がり、第二のクラッド層領域に接す
る側においてもこの影響を受けて比較的緩やかに立上る
。このようなエネルギー構造を有する活性層領域に注入
されたキャリアはエネルギーギャップが一様でないバン
ド間を遷移することになり、その発光波長は分布を持つ
ことになる。しかもその中心波長は、第一のクラッド層
領域成長用メルトからの混入＾ｌにより、活性層領域に
おける前記Ｘの値が必ずしも活性層領域成長用メルトに
与えられた当初の値の通りとはならず、エネルギー準位
の最低値は同図（Ｂ）の場合より高くなるために、一般
に短波長側にずれる傾向を示す。
けない場合における活性層近傍のエネルギー構造は同図
（Ａ）に示すようになる。すなわち、この場合には第一
のクラッド層領域ＣＬＩの成長用のメルトから混入する
八１のために、これと接する活性層領域牝ではエネルギ
ー準位は緩慢に立下がり、第二のクラッド層領域に接す
る側においてもこの影響を受けて比較的緩やかに立上る
。このようなエネルギー構造を有する活性層領域に注入
されたキャリアはエネルギーギャップが一様でないバン
ド間を遷移することになり、その発光波長は分布を持つ
ことになる。しかもその中心波長は、第一のクラッド層
領域成長用メルトからの混入＾ｌにより、活性層領域に
おける前記Ｘの値が必ずしも活性層領域成長用メルトに
与えられた当初の値の通りとはならず、エネルギー準位
の最低値は同図（Ｂ）の場合より高くなるために、一般
に短波長側にずれる傾向を示す。
上記のように、本発明に係る半導体発光素子においては
、発光波長の単一性がすぐれており、かつその中心波長
が所定値に正しく制御されているのである。
、発光波長の単一性がすぐれており、かつその中心波長
が所定値に正しく制御されているのである。
なお、上記実施例においてはＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ系の
Ｄ１１重合量の発光素子を例に説明を行ったが、その他
の三元あるいは四元系半導体のＤｌｌ接合を用いる半導
体発光素子においても同様に実施できることは明らかで
ある。
Ｄ１１重合量の発光素子を例に説明を行ったが、その他
の三元あるいは四元系半導体のＤｌｌ接合を用いる半導
体発光素子においても同様に実施できることは明らかで
ある。
（ｇ１発明の効果
本発明によれば、発光波長の単一性にすぐれ、かつその
中心波長が所定値に制御された半導体発光素子を提供可
能とする効果がある。
中心波長が所定値に制御された半導体発光素子を提供可
能とする効果がある。
第１図および第２図は本発明に係る半導体発光素子のそ
れぞれ多層構造を示す断面枳式図および多層エピタキシ
ャル成長方法の例を示す図、第３図はダブルへテロ接合
型半導体発光素子の活性層領域近傍におけるエネルギー
構造を従来の素子〔同図（Ａ）〕および本発明に係る素
子〔同図（Ｂ）〕について示した図である。 図において、１はｎ型ＧａＡｓ結晶基板、２は第一のク
ラッド層、３は第一の薄層、４は活性層、５は第二の薄
層、６は第二のクランド層、７はキャンプ層、８はボー
ト、９はＧａＡｓ基板、８１から８７は各メルトを示す
。
れぞれ多層構造を示す断面枳式図および多層エピタキシ
ャル成長方法の例を示す図、第３図はダブルへテロ接合
型半導体発光素子の活性層領域近傍におけるエネルギー
構造を従来の素子〔同図（Ａ）〕および本発明に係る素
子〔同図（Ｂ）〕について示した図である。 図において、１はｎ型ＧａＡｓ結晶基板、２は第一のク
ラッド層、３は第一の薄層、４は活性層、５は第二の薄
層、６は第二のクランド層、７はキャンプ層、８はボー
ト、９はＧａＡｓ基板、８１から８７は各メルトを示す
。
Claims (1)
- ダブルへテロ接合型の半導体発光集子において、活性層
の両側に所定発光波長に相当するエネルギーより小さい
ハンドギャップを有する薄層を設けたことを特徴とする
半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14551083A JPS6037192A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14551083A JPS6037192A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037192A true JPS6037192A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15386911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14551083A Pending JPS6037192A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037192A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4989213A (en) * | 1989-10-30 | 1991-01-29 | Polaroid Corporation | Narrow divergence, single quantum well, separate confinement, algaas laser |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP14551083A patent/JPS6037192A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4989213A (en) * | 1989-10-30 | 1991-01-29 | Polaroid Corporation | Narrow divergence, single quantum well, separate confinement, algaas laser |
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