JPS61280694A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS61280694A JPS61280694A JP60122218A JP12221885A JPS61280694A JP S61280694 A JPS61280694 A JP S61280694A JP 60122218 A JP60122218 A JP 60122218A JP 12221885 A JP12221885 A JP 12221885A JP S61280694 A JPS61280694 A JP S61280694A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (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】
（産業上の利用分野）
本発明は発光あるいはレーザ発振する半導体発光素子て
関する。
関する。
（従来技術とその問題点）
一般に、多元混晶化合物半導体はその構成元素の組み合
わせにより、広い範囲でエネルギギャップおよび屈折率
を変えられる。所望のエネルギギャップをもつ直接遷移
型の化合物半導体を活性層とし、この活性層よりもエネ
ルギギャップが大きくかつ屈折率の小さい化合物半導体
をクラッド層としたダブルヘテロ構造を用いて高効率の
発光ダイオードや半導体レーザが構成される。従来、こ
の活性層としてＧａＡｓ ％あるいはＡｅ ｘ（）ａ
１−ＸＡ８ 。
わせにより、広い範囲でエネルギギャップおよび屈折率
を変えられる。所望のエネルギギャップをもつ直接遷移
型の化合物半導体を活性層とし、この活性層よりもエネ
ルギギャップが大きくかつ屈折率の小さい化合物半導体
をクラッド層としたダブルヘテロ構造を用いて高効率の
発光ダイオードや半導体レーザが構成される。従来、こ
の活性層としてＧａＡｓ ％あるいはＡｅ ｘ（）ａ
１−ＸＡ８ 。
クラッド層としてＡ／ｘｚＧａ１−、ＩＡｓ （Ｏ＜Ｘ
＜Ｘ’＜１）を用いたダブルヘテロ構造（Ａ７！ｌＧａ
Ａｓ系ｄｈト呼））ヤ、Ｇａ、Ｉｎ１−、Ｐ、Ａｓ１−
１ （Ｏ＜Ｙ ＜ １ ＋ ０＜ｚ＜１ ） を活性
層、ＩｎＰをクラッド層としたダブルヘテロ構造（Ｉｎ
Ｐ系ｄｈと呼ぶ）が、広く用いられている代表例である
。
＜Ｘ’＜１）を用いたダブルヘテロ構造（Ａ７！ｌＧａ
Ａｓ系ｄｈト呼））ヤ、Ｇａ、Ｉｎ１−、Ｐ、Ａｓ１−
１ （Ｏ＜Ｙ ＜ １ ＋ ０＜ｚ＜１ ） を活性
層、ＩｎＰをクラッド層としたダブルヘテロ構造（Ｉｎ
Ｐ系ｄｈと呼ぶ）が、広く用いられている代表例である
。
このダブルヘテロ構造を形成するための、基板としてＡ
／ＧａＡｓ系はＧ ａＡ ｓを、ＩｎＰ系はＩｎＰを使
用している。前者は化合物の組成によらず基板と格子整
合され、後者は、活性層となる（）ａアエ町−アＰ、Ａ
ｓ１−ｓ が組成により格子不整合を生ずるが、活性
層が薄くまた厚みの大部分を占めるＩｎＰが基板と格子
整合するため、格子整合性を保つ問題は比較的容易に解
決される。これらの例では格子不整合に関する素子信頼
性の問題は軽微である。
／ＧａＡｓ系はＧ ａＡ ｓを、ＩｎＰ系はＩｎＰを使
用している。前者は化合物の組成によらず基板と格子整
合され、後者は、活性層となる（）ａアエ町−アＰ、Ａ
ｓ１−ｓ が組成により格子不整合を生ずるが、活性
層が薄くまた厚みの大部分を占めるＩｎＰが基板と格子
整合するため、格子整合性を保つ問題は比較的容易に解
決される。これらの例では格子不整合に関する素子信頼
性の問題は軽微である。
また、素子として動作させる場合、電、極側への熱放散
の良否が素子特性に大きな影響を与える。
の良否が素子特性に大きな影響を与える。
つまり、電極側のクラッド層の熱抵抗が高いと素子特性
や素子の信頼性を損う。前述のＡｊＧａＡｓ系やＩｎＰ
系の例では、クラッド層としてＡｒＧａＡｓやＩｎＰを
用いているため、熱抵抗はそれ程高くなく、素子への影
響も小さい。
や素子の信頼性を損う。前述のＡｊＧａＡｓ系やＩｎＰ
系の例では、クラッド層としてＡｒＧａＡｓやＩｎＰを
用いているため、熱抵抗はそれ程高くなく、素子への影
響も小さい。
ところが発光波長域を拡大するため、他の組成の化合物
が近年用いられるようになり六０例えば。
が近年用いられるようになり六０例えば。
波長０．５８μｍ〜０．６８μｍの可視光半導体発光素
子として、活性層にＧａ６４Ｉｎ６．ＢＰまたは（Ａｒ
１Ｇａ １−り０．１ＩＩｎ ｏ、ｓｐ ％クラッド
層に（人１ ！／ Ｇａ １−、／ ） ０．６ Ｉ
ｎ （１，ＢＰ（０＜ｘ（ｘ’ ｗｘ） を用いたダ
ブルヘテロ構造があり、波長０．９２μｍ〜１．６μｍ
の赤外光半導体発光素子として活性層にＧａ０．４７Ｉ
ｎ０．５３ＡＳ ｔたは（Ａｒ。
子として、活性層にＧａ６４Ｉｎ６．ＢＰまたは（Ａｒ
１Ｇａ １−り０．１ＩＩｎ ｏ、ｓｐ ％クラッド
層に（人１ ！／ Ｇａ １−、／ ） ０．６ Ｉ
ｎ （１，ＢＰ（０＜ｘ（ｘ’ ｗｘ） を用いたダ
ブルヘテロ構造があり、波長０．９２μｍ〜１．６μｍ
の赤外光半導体発光素子として活性層にＧａ０．４７Ｉ
ｎ０．５３ＡＳ ｔたは（Ａｒ。
Ｇａ ｔ −ｘ ） ｏ、４ｙ Ｉｎ ｏ、ａａＡｓ
ｓ クラッド層に（Ａｌ ｘ’ Ｇ ａ１１’ ）０．
４ｙＩｎ（１，５３Ａｓ （ｎ ＜ ｘ （ｘ’ 、ｗ
１ ）を用いたｄｈ槽構造どがあり、前者はＧａＡｓ
を、後者はＩｎＰをそれぞれ基板としている。これらの
構成でＡｒＧａＩｎＰやＡｒＧａ ＩｎＡｓはその組成
により格子定数が大きく異なり、基板と格子整合させる
には、その組成を精密に制御しなければならない。さら
に、ダブルヘテロ構造の場合、クラッド層も厳密に組成
を制御して格子整合性を保たねばならない化合物である
ために、ＡｒＧａＡｓ系やＩｎＰ系と較べて格子不整合
の影響が甚大である。また、電極側のクラッド層も４元
化合物となっているため、２元、３元化合物と較べてそ
の熱抵抗は著しく高い。
ｓ クラッド層に（Ａｌ ｘ’ Ｇ ａ１１’ ）０．
４ｙＩｎ（１，５３Ａｓ （ｎ ＜ ｘ （ｘ’ 、ｗ
１ ）を用いたｄｈ槽構造どがあり、前者はＧａＡｓ
を、後者はＩｎＰをそれぞれ基板としている。これらの
構成でＡｒＧａＩｎＰやＡｒＧａ ＩｎＡｓはその組成
により格子定数が大きく異なり、基板と格子整合させる
には、その組成を精密に制御しなければならない。さら
に、ダブルヘテロ構造の場合、クラッド層も厳密に組成
を制御して格子整合性を保たねばならない化合物である
ために、ＡｒＧａＡｓ系やＩｎＰ系と較べて格子不整合
の影響が甚大である。また、電極側のクラッド層も４元
化合物となっているため、２元、３元化合物と較べてそ
の熱抵抗は著しく高い。
従来のＡＰＧａＩｎＰ系から成るダブルヘテロ構造半導
体レーザの構造は、第４図の断面図に示される（雑誌［
アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ） Ｊ第４３巻（１９８３）９８
７〜９８９頁）。 この構成は、ｎ型基板ＧａＡｓ ｌ
上に順次厚さ１．０ ｆｉｍ ｎ ｍ Ｇ ａＡｓバッ
ファ層１２、厚さ１．ＯＡｍｎ型（Ａｒ ６，３Ｇａ
Ｏ，７） ａｓ Ｉ ｎ ６．Ｂ Ｐクララド層１３、
厚さ０．２μｍアンドープＧａ０，６Ｉｎ（１，ＢＰ活
性層１４、厚さ１．ＯＡｍＰ型（Ａｒ ｏ、ｓＧａ ａ
ｓ ）ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐクララド層１５．厚
さ１．０μｍｐ型ＧａＡｓキャップ層７が形成されてい
る。活性層１４へのキャリアおよび光の閉じ込めの条件
からクラッド層１３゜１５のエネルギギャップ、屈折率
、厚さ、および素子パラメタが決定されている。この従
来例ではクラッド層の厚さを、素子特性を損わずにこれ
以上薄くすることはできない。このクラッド層の厚さの
ために格子不整合の影響、高い熱抵抗の影響があり、そ
のため高性能、高信頼の素子を再現性よく得ることがで
きないという欠点がありた。この他の組成の組み合わせ
でも同様の状態であった。
体レーザの構造は、第４図の断面図に示される（雑誌［
アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ） Ｊ第４３巻（１９８３）９８
７〜９８９頁）。 この構成は、ｎ型基板ＧａＡｓ ｌ
上に順次厚さ１．０ ｆｉｍ ｎ ｍ Ｇ ａＡｓバッ
ファ層１２、厚さ１．ＯＡｍｎ型（Ａｒ ６，３Ｇａ
Ｏ，７） ａｓ Ｉ ｎ ６．Ｂ Ｐクララド層１３、
厚さ０．２μｍアンドープＧａ０，６Ｉｎ（１，ＢＰ活
性層１４、厚さ１．ＯＡｍＰ型（Ａｒ ｏ、ｓＧａ ａ
ｓ ）ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐクララド層１５．厚
さ１．０μｍｐ型ＧａＡｓキャップ層７が形成されてい
る。活性層１４へのキャリアおよび光の閉じ込めの条件
からクラッド層１３゜１５のエネルギギャップ、屈折率
、厚さ、および素子パラメタが決定されている。この従
来例ではクラッド層の厚さを、素子特性を損わずにこれ
以上薄くすることはできない。このクラッド層の厚さの
ために格子不整合の影響、高い熱抵抗の影響があり、そ
のため高性能、高信頼の素子を再現性よく得ることがで
きないという欠点がありた。この他の組成の組み合わせ
でも同様の状態であった。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、高性
能、高信頼性で再現性のよい半導体発光素子を提供する
ことにある。
能、高信頼性で再現性のよい半導体発光素子を提供する
ことにある。
（発明の構成）
本発明の半導体発光素子の構成は、三元あるいは四元化
合物半導体からなる活性層と、この活性層を挾みこの活
性層よりも大きなエネルギギャップをもつ三元あるいは
四元化合物半導体からなるクラッド層とを有するダブル
ヘテロ構造と；このダブルヘテロ構造の一面あるいは両
面で前記クラッド層の前記活性層と接しない側の面に設
けられこの活性層よりもエネルギギャップおよび屈折率
の大きな二元あるいは三元化合物からなる半導体層とを
備えることを特徴とする。
合物半導体からなる活性層と、この活性層を挾みこの活
性層よりも大きなエネルギギャップをもつ三元あるいは
四元化合物半導体からなるクラッド層とを有するダブル
ヘテロ構造と；このダブルヘテロ構造の一面あるいは両
面で前記クラッド層の前記活性層と接しない側の面に設
けられこの活性層よりもエネルギギャップおよび屈折率
の大きな二元あるいは三元化合物からなる半導体層とを
備えることを特徴とする。
（実施例）
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ） 、
（ｂ）は本実施例のエネルギバンドダイヤグラムおよび
屈折率ダイヤグラムであり、波長６０５ｎｍで発振する
赤色可視半導体レーザの構造を示す０本実施例は、ｎ型
ＱａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長法によフ、厚さ
１．０μｍ のｎ型Ａｒ ｏ、ｓＧａ ６，２μｍ層２
、薄い厚さ０．１μｍのｎ型（ｈｅ ６．ｙＧａｏ、ａ
） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓＰ層３、厚さ０．２ Ａ
ｍのアンドープ（Ａｒ ｏ、２Ｇａ６．＠ ） ０．
６Ｉｎ ｏ、、ｐ 膚４、薄い厚さ０．１μｍのｐ型（
Ａ１０．ｙＧａｏ、ｓ ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰ層５−
厚さ１．０／ｊｍノｐ型Ａ／ ６，８Ｇａ Ｏ，２Ａｓ
層６、厚さ１．０／ｊｍのｐ型ＧａＡｓ中ヤップ層７を
順次成長する。エピタキシャル成長法としては気相成長
法（有機金属分解法（ＭＯＣｖＤ〕、ハロゲン輸送法〔
ＨＴ−ｖＰＥ〕）１．分子ビーム法（ＭＢＥ） 、液相
法（ＬＰＥ）のいずれを用いてもよい。各層のうちレー
ザ活性層は、アンドープ（Ａｔ ６４Ｇａ Ｏ，８）
ｏｓ Ｉｎ ｏ、ｓＰ層４で、ここに注入キャリアおよ
び発光された光が閉じこめられて、レーザ発振を生ずる
。
（ｂ）は本実施例のエネルギバンドダイヤグラムおよび
屈折率ダイヤグラムであり、波長６０５ｎｍで発振する
赤色可視半導体レーザの構造を示す０本実施例は、ｎ型
ＱａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長法によフ、厚さ
１．０μｍ のｎ型Ａｒ ｏ、ｓＧａ ６，２μｍ層２
、薄い厚さ０．１μｍのｎ型（ｈｅ ６．ｙＧａｏ、ａ
） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓＰ層３、厚さ０．２ Ａ
ｍのアンドープ（Ａｒ ｏ、２Ｇａ６．＠ ） ０．
６Ｉｎ ｏ、、ｐ 膚４、薄い厚さ０．１μｍのｐ型（
Ａ１０．ｙＧａｏ、ｓ ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰ層５−
厚さ１．０／ｊｍノｐ型Ａ／ ６，８Ｇａ Ｏ，２Ａｓ
層６、厚さ１．０／ｊｍのｐ型ＧａＡｓ中ヤップ層７を
順次成長する。エピタキシャル成長法としては気相成長
法（有機金属分解法（ＭＯＣｖＤ〕、ハロゲン輸送法〔
ＨＴ−ｖＰＥ〕）１．分子ビーム法（ＭＢＥ） 、液相
法（ＬＰＥ）のいずれを用いてもよい。各層のうちレー
ザ活性層は、アンドープ（Ａｔ ６４Ｇａ Ｏ，８）
ｏｓ Ｉｎ ｏ、ｓＰ層４で、ここに注入キャリアおよ
び発光された光が閉じこめられて、レーザ発振を生ずる
。
エピタキシャル法によシ各層が形成されたのち、ストラ
イプ状窓１１をもつ８ ｉｏｚ １１１８、Ａｕ ／
Ｚｎ合金によるｐ電極９ ｓ Ａｕ ／Ｇｅ合金による
ｎ電極１０を形成し、アンドープ（Ａ１０．ｇＧａｏ、
ａ）ｏ、ｓＩｎ、ｏ、ｓＰ活性層４のストライプ状部分
に電流注入励起して効率よい発振が可能となるようにす
る。
イプ状窓１１をもつ８ ｉｏｚ １１１８、Ａｕ ／
Ｚｎ合金によるｐ電極９ ｓ Ａｕ ／Ｇｅ合金による
ｎ電極１０を形成し、アンドープ（Ａ１０．ｇＧａｏ、
ａ）ｏ、ｓＩｎ、ｏ、ｓＰ活性層４のストライプ状部分
に電流注入励起して効率よい発振が可能となるようにす
る。
第２図（ａ）の成長層方向の距離に対するエネルギバン
ドダイヤグラムにおいて、（Ａｔ ６，２Ｇａ Ｏ，！
１ ） ｏ、ｓＩ ｎ Ｏ，Ｂ Ｐ活性／１４よりもエ
ネルギギャップの大きな（Ａｔ ６３０ａ （１４）
０４ Ｉ ｎ ６．ＢＰによるクラッド層３．５から注
入された電子２１およびホール２２は、活性１４に閉じ
こめられる。（ＡＩ！ｏ、ｙＧａｏ、ａ）ｏ、５Ｉｎｏ
、ｓＰ ３ 。
ドダイヤグラムにおいて、（Ａｔ ６，２Ｇａ Ｏ，！
１ ） ｏ、ｓＩ ｎ Ｏ，Ｂ Ｐ活性／１４よりもエ
ネルギギャップの大きな（Ａｔ ６３０ａ （１４）
０４ Ｉ ｎ ６．ＢＰによるクラッド層３．５から注
入された電子２１およびホール２２は、活性１４に閉じ
こめられる。（ＡＩ！ｏ、ｙＧａｏ、ａ）ｏ、５Ｉｎｏ
、ｓＰ ３ 。
５と（Ａ１０．ｚＧａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ（４
）は、図のように十分なエネルギギャップ差をもち、か
つ（Ａ１０．ｒＧａｏ、ａ）０．８ＩｎＯ，！ｉＰクラ
ッド層３．５は厚さ０１μｍと電子のドブロイ波長より
も十分大きいため、電子および正孔がほぼ完全に活性層
４に閉じこめられる。
）は、図のように十分なエネルギギャップ差をもち、か
つ（Ａ１０．ｒＧａｏ、ａ）０．８ＩｎＯ，！ｉＰクラ
ッド層３．５は厚さ０１μｍと電子のドブロイ波長より
も十分大きいため、電子および正孔がほぼ完全に活性層
４に閉じこめられる。
ま九、屈折率ｎの分布は、第２図（ｂ’）に示すように
、（Ａｔ６．ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰ層３，
５或いはそれと一接するｋｌ ６４Ｇａ （１，２Ａｓ
層２，６のいずれよりも活性層４の屈折率の方が大きい
。このためクラッド層３．５の厚さ０．１μｍ は活性
層４への光閉じ込めに十分な値ではないが、ＡＩ！ｏ、
５Ｇａｏ、ｚＡｓ層２゜６の存在によシ、通常のダブル
ヘテロ構造と同様の光閉じ込め効果が得られる。
、（Ａｔ６．ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰ層３，
５或いはそれと一接するｋｌ ６４Ｇａ （１，２Ａｓ
層２，６のいずれよりも活性層４の屈折率の方が大きい
。このためクラッド層３．５の厚さ０．１μｍ は活性
層４への光閉じ込めに十分な値ではないが、ＡＩ！ｏ、
５Ｇａｏ、ｚＡｓ層２゜６の存在によシ、通常のダブル
ヘテロ構造と同様の光閉じ込め効果が得られる。
また、第２図（ａ）のように、Ａ１０，６（）ａ ｇｊ
Ａｓ層２゜６のエネルギギャップは活性層４のそれより
も大きいので、クラッド層３，５を越してＡＩ！０．８
０ａ Ｏ，！Ａｓ層２．６にしみ出した光がここで吸収
されることはない。
Ａｓ層２゜６のエネルギギャップは活性層４のそれより
も大きいので、クラッド層３，５を越してＡＩ！０．８
０ａ Ｏ，！Ａｓ層２．６にしみ出した光がここで吸収
されることはない。
このように本実施例の構造は、光および注入キャリアの
閉じこめに対して通常のダブルヘテロ構造の機能を全く
損うものではなく、さらに次に説明するように従来技術
の問題点を克服している。
閉じこめに対して通常のダブルヘテロ構造の機能を全く
損うものではなく、さらに次に説明するように従来技術
の問題点を克服している。
（んｅＪ３ａ１−ｘ）ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰは、〔（Ａｔ
のモル比）＋（Ｇａのモル比））：（Ｉｎのモル比）
−０，５：０．５の時、基板のＧａＡｓと格子整合する
が、この値からずれると格子不整合を生じ、エピタキシ
ャル結晶に格子欠陥を生ずるため、結晶の品質が劣化し
素子特性の劣化を招く。このため良質な結晶を得るには
結晶の組成を厳しく制御せねばならず、笥酷な制御条件
を結Ｐ、成長に課することとなり、良質な結晶を得る歩
留り率が著しく低くなる。ところが、多少の格子不整合
が生じてもその層の長さが薄ければその結晶品質劣化を
小さくすることができる。
のモル比）＋（Ｇａのモル比））：（Ｉｎのモル比）
−０，５：０．５の時、基板のＧａＡｓと格子整合する
が、この値からずれると格子不整合を生じ、エピタキシ
ャル結晶に格子欠陥を生ずるため、結晶の品質が劣化し
素子特性の劣化を招く。このため良質な結晶を得るには
結晶の組成を厳しく制御せねばならず、笥酷な制御条件
を結Ｐ、成長に課することとなり、良質な結晶を得る歩
留り率が著しく低くなる。ところが、多少の格子不整合
が生じてもその層の長さが薄ければその結晶品質劣化を
小さくすることができる。
例えば、（Ａｔ 、Ｇａ １−、） ｏ、ｓ Ｉｎ Ｏ
，５ｐの格子定数が、ＧａＡｓのそれに対して約３Ｘ１
０−”異なっていても、（ＡＩ！ｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５
Ｉｎｏ、ａＰ層の厚さの総和（つまりクラッド層３．５
および活性層４の厚さの総和）が本実施例のように０．
４μｍ程度で、その他の層がＧａＡｓ基板１と格子整合
するＧａＡｓ或いはＡＩ！工Ｇａ１−ＪＬｓ （Ｏｗｘ
ｗ ］ ） あれば、素素子性に影響を及ぼす品質劣
化が生じなかった。
，５ｐの格子定数が、ＧａＡｓのそれに対して約３Ｘ１
０−”異なっていても、（ＡＩ！ｘＧａｘ−ｘ）ｏ、５
Ｉｎｏ、ａＰ層の厚さの総和（つまりクラッド層３．５
および活性層４の厚さの総和）が本実施例のように０．
４μｍ程度で、その他の層がＧａＡｓ基板１と格子整合
するＧａＡｓ或いはＡＩ！工Ｇａ１−ＪＬｓ （Ｏｗｘ
ｗ ］ ） あれば、素素子性に影響を及ぼす品質劣
化が生じなかった。
第３図（ａ） 、 （ｂ）は本実施例を構成する材料ム
ロ０ａｌ −ｘ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰおよびｋｌｘＧ
ａｌ−、Ａｓ （ｏ ｗ ｘ ｗ １）についての熱抵
抗率のＡＩ！組成比Ｘに対する特性図を示す。第３図（
ｂ）は、雑誌［ジャーナル・オプ・アプライド・フィツ
クス（Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）Ｊ第４４巻、１
９７３年の１２９２ 頁に示されたもので、その熱抵抗
率は二元化合物ＧａＡｓおよびＡｅＡｓで小さく、三元
混晶Ａ／ＧａＡｓで大きくなっている。
ロ０ａｌ −ｘ） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰおよびｋｌｘＧ
ａｌ−、Ａｓ （ｏ ｗ ｘ ｗ １）についての熱抵
抗率のＡＩ！組成比Ｘに対する特性図を示す。第３図（
ｂ）は、雑誌［ジャーナル・オプ・アプライド・フィツ
クス（Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、）Ｊ第４４巻、１
９７３年の１２９２ 頁に示されたもので、その熱抵抗
率は二元化合物ＧａＡｓおよびＡｅＡｓで小さく、三元
混晶Ａ／ＧａＡｓで大きくなっている。
また、第３図（ａ）の（ＡｔｘＧａｔ−ｘ） ｏ、５Ｉ
ｎｏ、ａＰの熱抵抗率は、本発明者らが測定したもので
、四元化合物Ａ／ＧａＩｎＰは三元化合物Ａ１０．５Ｉ
ｎ６．５Ｐ Ｇａ６，５Ｉｎ（１，５Ｐよりもその熱
抵抗率が太き（、ｋｌｘＧａｌ−８Ａｓ系の二元或いは
三元化合物よりも熱抵抗率が大きくなっている。この事
実によると、本実施例において厚さ０１μｍと薄いｐ側
四元クラッド層（Ａｔ ｏ、ｙＧａ ｏ、ｓ ） ｏ、
ｓ Ｉｎ ０．５ Ｐ ５を厚さ１．０／ＡｍのｐＡｌ
！０４ＧａＯ，２Ａｓ層６と隣接することによって、１
．０μｍ 程度の厚さが要求される従来のダブルヘテロ
構造の場合と較べて、熱抵抗を３分の１以下に減らすこ
とができる。このため素子の熱放散に対して大きな効果
をもち、素子の発振閾値低減および素子寿命の向上に効
果があった。
ｎｏ、ａＰの熱抵抗率は、本発明者らが測定したもので
、四元化合物Ａ／ＧａＩｎＰは三元化合物Ａ１０．５Ｉ
ｎ６．５Ｐ Ｇａ６，５Ｉｎ（１，５Ｐよりもその熱
抵抗率が太き（、ｋｌｘＧａｌ−８Ａｓ系の二元或いは
三元化合物よりも熱抵抗率が大きくなっている。この事
実によると、本実施例において厚さ０１μｍと薄いｐ側
四元クラッド層（Ａｔ ｏ、ｙＧａ ｏ、ｓ ） ｏ、
ｓ Ｉｎ ０．５ Ｐ ５を厚さ１．０／ＡｍのｐＡｌ
！０４ＧａＯ，２Ａｓ層６と隣接することによって、１
．０μｍ 程度の厚さが要求される従来のダブルヘテロ
構造の場合と較べて、熱抵抗を３分の１以下に減らすこ
とができる。このため素子の熱放散に対して大きな効果
をもち、素子の発振閾値低減および素子寿命の向上に効
果があった。
このように本実施例では、光およびキャリアの閉じこめ
については従来のダブルヘテロ構造の機能を全く損わず
、格子不整合が結晶の品質に及ぼす悪影響を大きく軽減
し、さらに熱抵抗を従来の３分の１以下にすることがで
きた。このため素子の生産性を改善し、高性能・高信頼
性の素子を得ることができた。
については従来のダブルヘテロ構造の機能を全く損わず
、格子不整合が結晶の品質に及ぼす悪影響を大きく軽減
し、さらに熱抵抗を従来の３分の１以下にすることがで
きた。このため素子の生産性を改善し、高性能・高信頼
性の素子を得ることができた。
なお１本実施例の化合物組成、層厚などのパラメタは、
ここで述べた値に限定されるものでなく、請求の範囲を
満たすものであれば、本発明の効果は得られる。また、
本実施例においてｐ型クラッド層５に隣接する半導体層
６を二元のＡ／Ａｓ層とすると、その熱抵抗はさらに約
５分の１に減することができた。また、本発明は他の化
合物の組み合わせにも適用でき、例えばｎ型ＩｎＰ基板
に１μｍ厚さのｎ型Ｉｒ＋Ｐ、 ０．１μｍ厚さのｎ型
！Ｕ ６，４１ Ｉ ｎ ０．５３Ａｓクラッド層、０
．２μｍ厚さのアンドープ（Ａｊ ｏ、ｙ（）ａ Ｏ，
３） ６．４１ Ｉ ｎ （１４３Ａｓ活性層、０．１
μｍ厚さのｐ型Ａｌ！ ６．４１ Ｉ ｎ Ｏ，Ｓ Ｓ
Ａ８クラッド層２μｍ厚さのｐ型ＩｎＰを順に形成した
多層構造の波長９５０ ｎｍの近赤外発光の半導体レー
ザに適用できる。
ここで述べた値に限定されるものでなく、請求の範囲を
満たすものであれば、本発明の効果は得られる。また、
本実施例においてｐ型クラッド層５に隣接する半導体層
６を二元のＡ／Ａｓ層とすると、その熱抵抗はさらに約
５分の１に減することができた。また、本発明は他の化
合物の組み合わせにも適用でき、例えばｎ型ＩｎＰ基板
に１μｍ厚さのｎ型Ｉｒ＋Ｐ、 ０．１μｍ厚さのｎ型
！Ｕ ６，４１ Ｉ ｎ ０．５３Ａｓクラッド層、０
．２μｍ厚さのアンドープ（Ａｊ ｏ、ｙ（）ａ Ｏ，
３） ６．４１ Ｉ ｎ （１４３Ａｓ活性層、０．１
μｍ厚さのｐ型Ａｌ！ ６．４１ Ｉ ｎ Ｏ，Ｓ Ｓ
Ａ８クラッド層２μｍ厚さのｐ型ＩｎＰを順に形成した
多層構造の波長９５０ ｎｍの近赤外発光の半導体レー
ザに適用できる。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明によれば光およびキャリアの
閉じこめについては通常のダブルヘテロ構造の機能を全
く損わず、格子不整合が結晶の品質に及ぼす悪影響を大
きく軽減し、さらに熱抵抗を低くすることによシ、素子
の生産性および特性を向上させた半導体発光素子が得ら
れる。
閉じこめについては通常のダブルヘテロ構造の機能を全
く損わず、格子不整合が結晶の品質に及ぼす悪影響を大
きく軽減し、さらに熱抵抗を低くすることによシ、素子
の生産性および特性を向上させた半導体発光素子が得ら
れる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図（ａ）
、（ｂ）は本実施例のエネルギバンドダイヤグラムおよ
びその屈折率ダイヤグラム、第３図（ａ）。 （ｂ）は本実施例に用いた（ＡＩ！ｚＧａｔ−ｘ）ｏ、
１Ｉｎｏ、ｓＰおよびＭ！ｘＱＢ １−ｘＡｓの熱抵抗
率のＡｅ組成に対応する特性図、第４図は従来の半導体
発光素子の一例の断面図である。１図（＝ｈ′１１ズ １ ……ｎ −ＧａＡａ基板、２−−−− ｎ −Ａり
４０ａ６４Ａｓ層、３ 、 １３ ＝−ｎ −（ＡＩ！
ｏ、ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎ６．ｓＰクラッド層、４
・・・・・・アンドープ（ｋｌ （１，２Ｇａ Ｏ，１
１） Ｏ，Ｓ Ｉ ｎ ６．ＢＰ活性層、５ 、 １５
・・・・・・ｐ−（Ａｊ’ｏ、ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５
Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層、６・・・・・・ｐ−Ａｊ ６
４Ｇａ （１，２μｍ層、７・・・・・・ｐ−ＧａＡｓ
層、８・・・・・・５ｔ０２膜、９・・・・・・ｐ電極
、１０・・・・・・ｎ電Ｌ１１・・・・・・ストライプ
状窓、１２・・・・・・ｎ−ＧａＡｓバッファ層、１４
・・・・・・アンドープＧａ Ｏ，５Ｉ ｎ Ｏ，ＳＰ
活性層、 ２１−・−・−注入電子、２２ ・・・・・
・注入正孔、２３・・・・・・伝導帯、２４・・・・・
・価電帯である。 ｖＡ記 ￥４−回
、（ｂ）は本実施例のエネルギバンドダイヤグラムおよ
びその屈折率ダイヤグラム、第３図（ａ）。 （ｂ）は本実施例に用いた（ＡＩ！ｚＧａｔ−ｘ）ｏ、
１Ｉｎｏ、ｓＰおよびＭ！ｘＱＢ １−ｘＡｓの熱抵抗
率のＡｅ組成に対応する特性図、第４図は従来の半導体
発光素子の一例の断面図である。１図（＝ｈ′１１ズ １ ……ｎ −ＧａＡａ基板、２−−−− ｎ −Ａり
４０ａ６４Ａｓ層、３ 、 １３ ＝−ｎ −（ＡＩ！
ｏ、ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎ６．ｓＰクラッド層、４
・・・・・・アンドープ（ｋｌ （１，２Ｇａ Ｏ，１
１） Ｏ，Ｓ Ｉ ｎ ６．ＢＰ活性層、５ 、 １５
・・・・・・ｐ−（Ａｊ’ｏ、ｙＧａｏ、ｓ）ｏ、５
Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層、６・・・・・・ｐ−Ａｊ ６
４Ｇａ （１，２μｍ層、７・・・・・・ｐ−ＧａＡｓ
層、８・・・・・・５ｔ０２膜、９・・・・・・ｐ電極
、１０・・・・・・ｎ電Ｌ１１・・・・・・ストライプ
状窓、１２・・・・・・ｎ−ＧａＡｓバッファ層、１４
・・・・・・アンドープＧａ Ｏ，５Ｉ ｎ Ｏ，ＳＰ
活性層、 ２１−・−・−注入電子、２２ ・・・・・
・注入正孔、２３・・・・・・伝導帯、２４・・・・・
・価電帯である。 ｖＡ記 ￥４−回
Claims (1)
- 三元あるいは四元化合物半導体からなる活性層と、この
活性層を挾みこの活性層よりも大きなエネルギギャップ
をもち三元あるいは四元化合物半導体からなるクラッド
層とを有するダブルヘテロ構造と；このダブルヘテロ構
造の一面あるいは両面で前記クラッド層の前記活性層と
接しない側の面に設けられこの活性層よりもエネルギギ
ャップおよび屈折率の大きな二元あるいは三元化合物か
らなる半導体層とを備えることを特徴とした半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12221885A JPH0654821B2 (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12221885A JPH0654821B2 (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280694A true JPS61280694A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0654821B2 JPH0654821B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=14830472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12221885A Expired - Fee Related JPH0654821B2 (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654821B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6226885A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-04 | Sony Corp | 半導体レ−ザ− |
| JPH03171679A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-25 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
| US5048037A (en) * | 1989-10-13 | 1991-09-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5048035A (en) * | 1989-05-31 | 1991-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US5190891A (en) * | 1990-06-05 | 1993-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor laser device in which the p-type clad layer and the active layer are grown at different rates |
| JPH06342936A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
| EP0702414A3 (en) * | 1994-09-01 | 1997-10-29 | Mitsubishi Chem Corp | Semiconductor light emitting devices |
| US8483252B2 (en) | 2007-03-19 | 2013-07-09 | Fujitsu Limited | Semiconductor light emitting device and fabrication method for semiconductor light emitting device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5595386A (en) * | 1978-12-11 | 1980-07-19 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting device |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP12221885A patent/JPH0654821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5595386A (en) * | 1978-12-11 | 1980-07-19 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor light emitting device |
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| JPS6226885A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-04 | Sony Corp | 半導体レ−ザ− |
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| JPH06342936A (ja) * | 1993-05-31 | 1994-12-13 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＡｌＧａＩｎＰ系発光装置 |
| EP0702414A3 (en) * | 1994-09-01 | 1997-10-29 | Mitsubishi Chem Corp | Semiconductor light emitting devices |
| US5811839A (en) * | 1994-09-01 | 1998-09-22 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor light-emitting devices |
| US6278137B1 (en) | 1994-09-01 | 2001-08-21 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor light-emitting devices |
| US8483252B2 (en) | 2007-03-19 | 2013-07-09 | Fujitsu Limited | Semiconductor light emitting device and fabrication method for semiconductor light emitting device |
| US8802468B2 (en) | 2007-03-19 | 2014-08-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor light emitting device and fabrication method for semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654821B2 (ja) | 1994-07-20 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |