JPS63169721A - 3−5族或は2−6族化合物半導体のエピタキシヤル成長法 - Google Patents
3−5族或は2−6族化合物半導体のエピタキシヤル成長法Info
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- JPS63169721A JPS63169721A JP62001540A JP154087A JPS63169721A JP S63169721 A JPS63169721 A JP S63169721A JP 62001540 A JP62001540 A JP 62001540A JP 154087 A JP154087 A JP 154087A JP S63169721 A JPS63169721 A JP S63169721A
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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、例えば半導体レーザ等の製造に適用されるP
形又はN形の不純物を含む■−■族或は■−■族化合物
半導体のエピタキシャル成長法に関する。
形又はN形の不純物を含む■−■族或は■−■族化合物
半導体のエピタキシャル成長法に関する。
本発明は、P形又はN形不純物を含む■−v族或はII
−VIl族化合物平棒体エピタキシャル成長法に際し、
その供給ガスにおける■−v族或は■−vi族化合物半
導体を構成する元素のV/I比或はVI/IT比を制御
することにより、化合物産導体中の自己補償欠陥を制御
するようにしたものである。
−VIl族化合物平棒体エピタキシャル成長法に際し、
その供給ガスにおける■−v族或は■−vi族化合物半
導体を構成する元素のV/I比或はVI/IT比を制御
することにより、化合物産導体中の自己補償欠陥を制御
するようにしたものである。
従来よりm−v族或はrr−vr族化合物半導体等のエ
ピタキシャル成長にはMOC[l (有機金属気相成長
)法が用いられている。例えばm−v族化合物半導体に
よる半導体レーザをMOCVD法により作製する場合、
そのダブルへテロ構造におけるP形クラッド層とN形り
ラッド層の結晶成長は温度、V/III比(供給ガスに
おける■族元素と■族元素のモル比)等の成長条件を同
一にして行なわれるのがほとんどである。ただ、例えば
AIxGax−に^Sの^i組成比Xが増すに従い、ア
ンドープレベル(不純物カーボンの取込み最小のところ
)がV/III比に依存するので、V1m比を変える事
があるが、P形とN形でV/ffi比を変えることはし
ていない。
ピタキシャル成長にはMOC[l (有機金属気相成長
)法が用いられている。例えばm−v族化合物半導体に
よる半導体レーザをMOCVD法により作製する場合、
そのダブルへテロ構造におけるP形クラッド層とN形り
ラッド層の結晶成長は温度、V/III比(供給ガスに
おける■族元素と■族元素のモル比)等の成長条件を同
一にして行なわれるのがほとんどである。ただ、例えば
AIxGax−に^Sの^i組成比Xが増すに従い、ア
ンドープレベル(不純物カーボンの取込み最小のところ
)がV/III比に依存するので、V1m比を変える事
があるが、P形とN形でV/ffi比を変えることはし
ていない。
1l−VI族化合物半導体の場合もその成長条件VI/
II比については同様である。
II比については同様である。
ところで、例えば¥導体レーザにおいては、その長寿命
化が望まれている。
化が望まれている。
一方、本発明者達は劣化した半導体レーザ素子の解析か
ら劣化原因になっていると考えられる欠陥の存在を見い
だした。そこで、AlGaAs系崖導体レーザのクラッ
ド層に用いられるP−^10.4 g (:ao、s
s^S及びN−^1o、4s Gao、5s Asの結
晶評価を行った結果、V1m比、不純物ドーピング濃度
、Alの組成比の変化に応じて増減する欠陥があること
が判り、それが自己補償欠陥(SA中心)である事が判
明した。即ちZnをドープしたP形りラッド層ではZn
cy*−(アクセプタ) −VAs” (ヒ素空格子
点)というSA中心によっており、SeをドープしたN
形りラフト層では5eAs” (ドナー)−V伽−(
ガリウム空格子点)というSA中心になっている。P形
(N形)クラッド層中のSA中心の生成のモデルを第4
図及び第5図に示す。結晶成長温度下(〜800℃)で
は不純物原子P形(Zn:U族)、N形(Se:VI族
)は、夫々イオン化してZn−、Se中になっている0
例えばZnドープのP形GaAsについて見れば、成長
面内の各原子の並び方としては第4図に示す様になって
いるのが望ましい、しかし、電気的中性を保つためにZ
n−の囲りに正の電荷をもったものが出来易い、そのた
めVAg” (ヒ素空格子点)が出来易くなり第5図
に示すような原子配列となっていることが結晶評価から
判明した。
ら劣化原因になっていると考えられる欠陥の存在を見い
だした。そこで、AlGaAs系崖導体レーザのクラッ
ド層に用いられるP−^10.4 g (:ao、s
s^S及びN−^1o、4s Gao、5s Asの結
晶評価を行った結果、V1m比、不純物ドーピング濃度
、Alの組成比の変化に応じて増減する欠陥があること
が判り、それが自己補償欠陥(SA中心)である事が判
明した。即ちZnをドープしたP形りラッド層ではZn
cy*−(アクセプタ) −VAs” (ヒ素空格子
点)というSA中心によっており、SeをドープしたN
形りラフト層では5eAs” (ドナー)−V伽−(
ガリウム空格子点)というSA中心になっている。P形
(N形)クラッド層中のSA中心の生成のモデルを第4
図及び第5図に示す。結晶成長温度下(〜800℃)で
は不純物原子P形(Zn:U族)、N形(Se:VI族
)は、夫々イオン化してZn−、Se中になっている0
例えばZnドープのP形GaAsについて見れば、成長
面内の各原子の並び方としては第4図に示す様になって
いるのが望ましい、しかし、電気的中性を保つためにZ
n−の囲りに正の電荷をもったものが出来易い、そのた
めVAg” (ヒ素空格子点)が出来易くなり第5図
に示すような原子配列となっていることが結晶評価から
判明した。
図示せざるも、SeドープのN形GaAsについては電
気的中性を保つためにSe中の囲りに負の電荷をもった
VGa″″ (ガリウム空格子点)が出来易くなる。
気的中性を保つためにSe中の囲りに負の電荷をもった
VGa″″ (ガリウム空格子点)が出来易くなる。
従って半導体レーザの場合、結晶中に取り込まれるこの
ようなSA中心を減らすことができれば長寿命化が可能
となる。
ようなSA中心を減らすことができれば長寿命化が可能
となる。
本発明は、上述の点に鑑み、自己補償欠陥を抑制するこ
とができる■−v族或はII−VI族化合物半導体のエ
ピタキシャル成長法を提供するものである。
とができる■−v族或はII−VI族化合物半導体のエ
ピタキシャル成長法を提供するものである。
本発明は、P形又はN形の不純物を含む■−v族或はI
I−VI族化合物半導体のエピタキシャル成鵬法におい
て、m−v族或は1−vi族化合物半導体を構成する元
素のvym比或はVI/If比を制御して、上記化合物
半導体中の自己補償欠陥を制御するようになす。
I−VI族化合物半導体のエピタキシャル成鵬法におい
て、m−v族或は1−vi族化合物半導体を構成する元
素のvym比或はVI/If比を制御して、上記化合物
半導体中の自己補償欠陥を制御するようになす。
特に自己補償欠陥及び後述の他の未同定な欠陥を含めこ
れを小さく抑制したい半導体レーザ用ダブルへテロ構造
の結晶成長の場合には、P形りラッド層の成長時の■/
■比或はVI/II比をN形りラッド層の成長時のvy
m比或はVI/II比より必ず大きくしてけうを可とす
る。
れを小さく抑制したい半導体レーザ用ダブルへテロ構造
の結晶成長の場合には、P形りラッド層の成長時の■/
■比或はVI/II比をN形りラッド層の成長時のvy
m比或はVI/II比より必ず大きくしてけうを可とす
る。
エピタキシャル成長法としてはMOCν0(有機金属気
相成長)法、MBE(分子線エピタキシー)法を通用で
きる。
相成長)法、MBE(分子線エピタキシー)法を通用で
きる。
エピタキシ中ル成長時のV/I比或はVI/II比の変
化に応じて、結晶成長された化合物半導体中の自己補償
欠陥は増減するので、vym比或はVI/II比を制御
することににり結晶成長された化合物半導体中の自己補
償欠陥は制御される。
化に応じて、結晶成長された化合物半導体中の自己補償
欠陥は増減するので、vym比或はVI/II比を制御
することににり結晶成長された化合物半導体中の自己補
償欠陥は制御される。
P形、N形化合物半導体層中のSA中心はV/m比較或
はVI/n比をm″y!!i化することにより般小に抑
制できる。例えばm−v族化合物半導体の場合、前述の
例えばP形層のSA巾心であるZn−−VAgのみにつ
い°ζ考えれば、V1m比が高いほど、このZn−−V
Agは減少するが、他の(同定されていない別の)欠陥
が増えてくるので、SA中心及び他の未同定の欠陥を含
めたこれらを最小にするには最適V1m比が存在する。
はVI/n比をm″y!!i化することにより般小に抑
制できる。例えばm−v族化合物半導体の場合、前述の
例えばP形層のSA巾心であるZn−−VAgのみにつ
い°ζ考えれば、V1m比が高いほど、このZn−−V
Agは減少するが、他の(同定されていない別の)欠陥
が増えてくるので、SA中心及び他の未同定の欠陥を含
めたこれらを最小にするには最適V1m比が存在する。
又、N形層のSA中心であるSo” −Vaaについて
考えれぽV/l[[比を小さくすればSe”−■eaは
減少するが、他の未同定の欠陥が増えてくるので同様に
これらを最小にするには最適V/III比が存在する。
考えれぽV/l[[比を小さくすればSe”−■eaは
減少するが、他の未同定の欠陥が増えてくるので同様に
これらを最小にするには最適V/III比が存在する。
これらの欠陥を最小にする最適V1m比に関しては、P
形層のnisvim比の方がN形層の液通V/m比より
大きい、1l−VI族化合物半導体のエピタキシャル成
長の場合も、同様に考えられる。
形層のnisvim比の方がN形層の液通V/m比より
大きい、1l−VI族化合物半導体のエピタキシャル成
長の場合も、同様に考えられる。
従って、例えば半導体レーザ用ダブルへテロ構造の結晶
成長では、P形りラッド層の成長時のV/l’[比或は
VI/II比をN形クラッド層の成長時の■/rfi比
或はVI/n比より必ず大きくして行えば、自己補償欠
陥を含めた未同定な欠陥が少ない良質のダブルへテロ構
造が成長する。
成長では、P形りラッド層の成長時のV/l’[比或は
VI/II比をN形クラッド層の成長時の■/rfi比
或はVI/n比より必ず大きくして行えば、自己補償欠
陥を含めた未同定な欠陥が少ない良質のダブルへテロ構
造が成長する。
SA中心は例えばAlGaAs糸の場合、A1組成比が
増加する程顕著に生じる。又、SA中心の発生は不純物
ドーピング濃度によっても変る。従って、上記M適vZ
m比はA1組成比、不純物ドーピング濃度に応じて変わ
り得る。
増加する程顕著に生じる。又、SA中心の発生は不純物
ドーピング濃度によっても変る。従って、上記M適vZ
m比はA1組成比、不純物ドーピング濃度に応じて変わ
り得る。
MOCVD法によってAlGaAs糸の半導体レーザ用
ダブルへテロ構造の結晶成長の例について説明する。
ダブルへテロ構造の結晶成長の例について説明する。
第1図はN形クラッド層に相当する組成即ちN形不純物
濃度n w 5 X IQ” am−”の例えば^1o
、4s Ga0.6 S^Sの単層エピタキシャル成長
層における室温フォトルミネッセンス強度IPLのV/
m比依存性を示す。また、第2図はP形りラッド層に相
当する組成即ちP形不純#濃度り ” 5 X 10”
cs−’の例えば^]o、4s Gao、ss^Sの
単層エピタキシャル成長層における室温フォトルミネッ
センス強度■y’t、のV/III比依存性全依存性い
ずれも成長温度は800℃である。
濃度n w 5 X IQ” am−”の例えば^1o
、4s Ga0.6 S^Sの単層エピタキシャル成長
層における室温フォトルミネッセンス強度IPLのV/
m比依存性を示す。また、第2図はP形りラッド層に相
当する組成即ちP形不純#濃度り ” 5 X 10”
cs−’の例えば^]o、4s Gao、ss^Sの
単層エピタキシャル成長層における室温フォトルミネッ
センス強度■y’t、のV/III比依存性全依存性い
ずれも成長温度は800℃である。
第1図において、曲線(1)は室温フォトルミネッセン
ス強度、曲線(2)はSA中心からの発光強度、曲線(
3)は他の未同定な欠陥からの発光強度である。
ス強度、曲線(2)はSA中心からの発光強度、曲線(
3)は他の未同定な欠陥からの発光強度である。
第2図において、曲線(4)は室温フォトルミネッセン
ス強度、曲線(5)はSA中心からの発光強度、曲線(
6)は伯の未同定な欠陥からの発光強度である。
ス強度、曲線(5)はSA中心からの発光強度、曲線(
6)は伯の未同定な欠陥からの発光強度である。
室温フォトルミネッセンス強度は半導体結晶の質を評価
するものである。
するものである。
第1図及び第2図から室温フォトルミネッセンス強度の
V1m比依存性がSA中心、未同定X(欠陥からの発光
強度(低温フォトルミネッセンス測定による)のv/■
比依存性に関係していることが判る0曲線(1)及び(
4)のピークに対応するV/II比が夫々のN形クラッ
ド層及びP形りラフト層を結晶成長させるときのSA中
心及び未同定な欠陥が最小となる最mV/III比とな
るものである。P形りラッドJdの最適V1m比はN形
クラッド層の最適■/III比より大きくなっている。
V1m比依存性がSA中心、未同定X(欠陥からの発光
強度(低温フォトルミネッセンス測定による)のv/■
比依存性に関係していることが判る0曲線(1)及び(
4)のピークに対応するV/II比が夫々のN形クラッ
ド層及びP形りラフト層を結晶成長させるときのSA中
心及び未同定な欠陥が最小となる最mV/III比とな
るものである。P形りラッドJdの最適V1m比はN形
クラッド層の最適■/III比より大きくなっている。
図示の例ではP形りラ−/ F層の@Hvym比は10
0近傍、N形クラッド層の最適V/In比は50近傍で
ある。従って、半導体レーザの作製において、そのダブ
ルへテロ構造の結晶成長では各層共に液逍V/m比で成
長することにより、P形及びN形クラッド層の欠陥数を
液小に抑えることができ良質の結晶が成長する。なお、
曲線(1)、(4)のピークより多少ずれた範囲に対応
する■/nI比で成長しても欠陥を抑制できるが、いず
れにしてもP形りラッド層のV1m比はN形クラッド層
のV/mより必ず大きくなるようにする。よって長寿命
の半導体レーザを作製することができる。又、P形のA
lxGax−xAs糸を例にとった第3図の実線(7)
で示すように、SA中心はA1組成比Xが増す程顕著に
なる。そして、符鰺(8)で示すように同じA1組成比
においても、V/IIIが低いとSA中心からの発光強
度が強くなる(P形であるため)、従って、最NV/I
II比は41組成比に応じて変わり得る。又、最適■/
■比は不純物ドーピング濃度によっても変わり得る。
0近傍、N形クラッド層の最適V/In比は50近傍で
ある。従って、半導体レーザの作製において、そのダブ
ルへテロ構造の結晶成長では各層共に液逍V/m比で成
長することにより、P形及びN形クラッド層の欠陥数を
液小に抑えることができ良質の結晶が成長する。なお、
曲線(1)、(4)のピークより多少ずれた範囲に対応
する■/nI比で成長しても欠陥を抑制できるが、いず
れにしてもP形りラッド層のV1m比はN形クラッド層
のV/mより必ず大きくなるようにする。よって長寿命
の半導体レーザを作製することができる。又、P形のA
lxGax−xAs糸を例にとった第3図の実線(7)
で示すように、SA中心はA1組成比Xが増す程顕著に
なる。そして、符鰺(8)で示すように同じA1組成比
においても、V/IIIが低いとSA中心からの発光強
度が強くなる(P形であるため)、従って、最NV/I
II比は41組成比に応じて変わり得る。又、最適■/
■比は不純物ドーピング濃度によっても変わり得る。
しかし、同じA1組成比、或は同じ不純物ドーピング濃
度について見ればP形とN形での最5!!VZm比の関
係はP形のV/ITI比の方がN形のV1m比より必ず
小さくなる。
度について見ればP形とN形での最5!!VZm比の関
係はP形のV/ITI比の方がN形のV1m比より必ず
小さくなる。
上例ではni −v族化合物半導体の結晶成長について
述べたが、II−VI族化合物半導体の結晶成長につい
ても、■/■比の関係は上述のV1m比の関係と’E4
4mし、Vr/IF比を制御することにより、同様にエ
ピタキシャル成長層中の自己補償欠陥、他の未同定な欠
陥を制御できる。また、上例ではダブルへテロ構造の半
導体レーザの結晶成長に通用したが、他の半導体素子の
結晶成長にも通用できる。また、自己補償欠陥を利用し
た発光デバイスの結晶成長にも通用でき、この場合には
自己補償欠陥数が多くなるようにV/III比或はVI
/II比を選んで行えばよい。
述べたが、II−VI族化合物半導体の結晶成長につい
ても、■/■比の関係は上述のV1m比の関係と’E4
4mし、Vr/IF比を制御することにより、同様にエ
ピタキシャル成長層中の自己補償欠陥、他の未同定な欠
陥を制御できる。また、上例ではダブルへテロ構造の半
導体レーザの結晶成長に通用したが、他の半導体素子の
結晶成長にも通用できる。また、自己補償欠陥を利用し
た発光デバイスの結晶成長にも通用でき、この場合には
自己補償欠陥数が多くなるようにV/III比或はVI
/II比を選んで行えばよい。
本発明によれば、P形又はN形不純物を合む■−V族或
は■−■族化合物半導体のエピタキシャル成長において
、結晶成長時のV/Iff比或はVf/ff比を制御す
ることにより、夫々P形半導体層又はN形半導体層中の
自己補償欠陥を制御することができる。
は■−■族化合物半導体のエピタキシャル成長において
、結晶成長時のV/Iff比或はVf/ff比を制御す
ることにより、夫々P形半導体層又はN形半導体層中の
自己補償欠陥を制御することができる。
そして、例えば半導体レーザ用ダブルへテロ構造の結晶
成長に通用した場合には、P形りラッド層の結晶成長時
のV/[1比或は■/IT比がN形りランド層の結晶成
長時のそれより大となる関係で各層のMk通条件(V/
III比或はVF/IT比)で成長することにより、自
己補償欠陥を含む未同定欠陥数を抑制できる。したがっ
て半導体レーザの長寿命化が可能となる。
成長に通用した場合には、P形りラッド層の結晶成長時
のV/[1比或は■/IT比がN形りランド層の結晶成
長時のそれより大となる関係で各層のMk通条件(V/
III比或はVF/IT比)で成長することにより、自
己補償欠陥を含む未同定欠陥数を抑制できる。したがっ
て半導体レーザの長寿命化が可能となる。
第1図はN形りラッド層に相当する組成(^10.4
gGao、s s As)の単層エピタキシャル成長層
における室温フォトルミネッセンス強度のV/II比依
存性を示す特性図、第2図はP形りラッド層に相当する
組成(AIo、45 Gaos6AN>のffi層エピ
タキシャル成長層における室温フォトルミネッセンス強
度のV1m比依存性を示す特性図、第4図及び第4図は
P形りラッド層中のS^中心の生成モデルの説明図、第
3図はP−^1xGas−xAsの^1組成比XとSA
中心の関係を示す特性図である。
gGao、s s As)の単層エピタキシャル成長層
における室温フォトルミネッセンス強度のV/II比依
存性を示す特性図、第2図はP形りラッド層に相当する
組成(AIo、45 Gaos6AN>のffi層エピ
タキシャル成長層における室温フォトルミネッセンス強
度のV1m比依存性を示す特性図、第4図及び第4図は
P形りラッド層中のS^中心の生成モデルの説明図、第
3図はP−^1xGas−xAsの^1組成比XとSA
中心の関係を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 P形又はN形の不純物を含むIII−V族或はII−VI族化
合物半導体のエピタキシャル成長法において、 上記III−V族或はII−VI族化合物半導体を構成する元
素のV/III比或はVI/II比をP形、N形で夫々独立に
(P>N)制御することにより、上記化合物半導体中の
自己補償欠陥を制御することを特徴とするIII−V族或
はII−VI族化合物半導体のエピタキシャル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154087A JP2625695B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | ▲iii▼−▲v▼族或は▲ii▼−▲vi▼族化合物半導体のエピタキシヤル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154087A JP2625695B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | ▲iii▼−▲v▼族或は▲ii▼−▲vi▼族化合物半導体のエピタキシヤル成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169721A true JPS63169721A (ja) | 1988-07-13 |
| JP2625695B2 JP2625695B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=11504356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP154087A Expired - Lifetime JP2625695B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | ▲iii▼−▲v▼族或は▲ii▼−▲vi▼族化合物半導体のエピタキシヤル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625695B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841707A3 (en) * | 1996-11-11 | 2000-05-03 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, its manufacturing method and optical recording and/or reproducing apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984622A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-16 | Nissan Motor Co Ltd | ドアの内張り構造 |
| JPS6038820U (ja) * | 1983-05-19 | 1985-03-18 | しげる工業株式会社 | ドアトリムの組付け構造 |
| JPS6112813U (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-25 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両のドア装置 |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP154087A patent/JP2625695B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984622A (ja) * | 1982-11-05 | 1984-05-16 | Nissan Motor Co Ltd | ドアの内張り構造 |
| JPS6038820U (ja) * | 1983-05-19 | 1985-03-18 | しげる工業株式会社 | ドアトリムの組付け構造 |
| JPS6112813U (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-25 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両のドア装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841707A3 (en) * | 1996-11-11 | 2000-05-03 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting device, its manufacturing method and optical recording and/or reproducing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2625695B2 (ja) | 1997-07-02 |
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