JP2001024285A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

Semiconductor light emitting element

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JP2001024285A
JP2001024285A JP11195960A JP19596099A JP2001024285A JP 2001024285 A JP2001024285 A JP 2001024285A JP 11195960 A JP11195960 A JP 11195960A JP 19596099 A JP19596099 A JP 19596099A JP 2001024285 A JP2001024285 A JP 2001024285A
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JP
Japan
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layer
cladding layer
type cladding
light emitting
emitting device
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JP11195960A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Jikutani
直人 軸谷
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Takashi Takahashi
孝志 高橋
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve element characteristic such as a threshold current and characteristic temperature, in an AlGaInP based light emitting element. SOLUTION: An element is formed on a semiconductor substrate 1. In the element, an n-type clad layer 3 and a p-type clad layer 7 of (Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P (0<=x1<=1, 0.51<=y1<=1) whose lattice constant is a value between GaAs and GaP are formed on both sides of an active layer 5. In at least the p-type clad layer 7 out of the n-type clad layer 3 and the p-type clad layer 7, or between the p-type clad layer 7 and the active layer 5, a multiple quantum barrier structure(MQB structure) 6 is formed. The barrier structure 6 is constituted of a well layer 6b of (Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P (0<=x2<=1, 0<=y2<=1) whose energy gap is smaller than the p-type clad layer 7, and a barrier layer 6a of the same composition as the p-type clad layer 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録,光読み出
し用光源、発光表示装置等に利用される半導体発光素子
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device used for an optical recording / reading light source, a light emitting display device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、630〜680nm帯の赤色半導
体レーザとして、GaInP,AlGaInPを活性層
とする可視光半導体レーザの研究が行われている。ま
た、630nm帯の半導体レーザは、発光波長が短いこ
とから高密度光記録用光源として注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a red semiconductor laser in the 630 to 680 nm band, research on a visible light semiconductor laser using GaInP or AlGaInP as an active layer has been conducted. A 630 nm band semiconductor laser has attracted attention as a light source for high-density optical recording due to its short emission wavelength.

【0003】しかし、この材料系では、ダブルヘテロ構
造を構成するp型クラッド(またはガイド)層と活性層
との間の伝導帯のヘテロ障壁高さが十分に高くないため
に、活性層に注入された電子がp型クラッド層に溢れ出
し易いという問題があり、このことは、素子の閾値電流
の増加、更に特性温度の低下等の原因となる。
However, in this material system, since the height of the hetero-barrier in the conduction band between the p-type cladding (or guide) layer constituting the double hetero structure and the active layer is not sufficiently high, the implantation into the active layer is not performed. There is a problem that the emitted electrons easily overflow into the p-type cladding layer, which causes an increase in the threshold current of the element and a decrease in the characteristic temperature.

【0004】このようなヘテロ障壁高さは、p型クラッ
ド層のバンドギャップエネルギーおよびp型不純物のド
ーピング量で決まり、バンドギャップエネルギーが大き
く、ドーピングレベルが高い程、高くできる。
The height of the hetero barrier is determined by the band gap energy of the p-type cladding layer and the doping amount of the p-type impurity, and can be increased as the band gap energy is increased and the doping level is increased.

【0005】例えば、特開平4−114486号には、
クラッド層の一部の(実効的な)バンドギャップエネル
ギーを大きくすることで、活性層とクラッド層の伝導帯
ヘテロ障壁を高くし、p型クラッド層への電子漏洩の低
減を図る技術が示されている。すなわち、特開平4−1
14486号に示されている技術は、活性層とクラッド
層との間に多重量子障壁(MQB)構造を設けている。
MQB構造は超格子構造の一種であり、超格子の各界面
で反射した電子波が干渉し合うことで、超格子を構成す
る半導体層の古典的なポテンシャル障壁よりも実効的に
高いポテンシャル障壁を作り出すことができる。なお、
AlGaInP系材料では、文献「エレクトロニクスレ
ターズ、28巻、1992年、p.150」に、GaI
nP/AlGaInPによるMQB構造の例が報告され
ている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-114486 discloses that
By increasing the (effective) band gap energy of a part of the cladding layer, the conduction band hetero-barrier between the active layer and the cladding layer is increased, thereby reducing the leakage of electrons to the p-type cladding layer. ing. That is, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1
The technique disclosed in No. 14486 provides a multiple quantum barrier (MQB) structure between an active layer and a cladding layer.
The MQB structure is a kind of a superlattice structure, and an electron wave reflected at each interface of the superlattice interferes with each other to form a potential barrier that is effectively higher than the classical potential barrier of the semiconductor layer forming the superlattice. Can be produced. In addition,
In the case of AlGaInP-based materials, the literature “Electronic Letters, Vol. 28, 1992, p.
An example of an MQB structure using nP / AlGaInP has been reported.

【0006】また、特開平7−235733号には、A
lGaInP系材料において、クラッド層中の一部にク
ラッド層よりもバンドギャップエネルギーの大きい、単
一障壁層(キャリアブロック層)を設ける技術が示され
ている。このキャリアブロック層は、キャリアがトンネ
ルしないように十分厚く(古典的障壁層として)設けら
れており、これにより、電子の漏洩を低減している。
[0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-235733 discloses that A
A technique of providing a single barrier layer (carrier block layer) having a band gap energy larger than that of the cladding layer in a part of the cladding layer in an lGaInP-based material is disclosed. The carrier block layer is provided sufficiently thick (as a classic barrier layer) so that carriers do not tunnel, thereby reducing electron leakage.

【0007】また、これらとは別に、特開平5−415
60号には、AlGaInP系材料において、GaAs
基板上に格子緩和バッファー層を介して、GaAsより
も格子定数の小さなクラッド層を持つ素子が示されてい
る。特開平5−41560号に示されている技術は、主
に、AlGaInP系発光素子の530nm帯への短波
長化について述べられているものであるが、クラッド層
の格子定数をGaAsより小さく選ぶことで、GaAs
基板に格子整合させた場合に比べて、バンドギャップエ
ネルギーの大きなクラッド層を得ている。
[0007] Separately from these, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-415
No. 60 describes GaAs as an AlGaInP-based material.
An element having a cladding layer having a smaller lattice constant than GaAs is shown on a substrate via a lattice relaxation buffer layer. The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-41560 mainly describes shortening the wavelength of an AlGaInP-based light emitting device to the 530 nm band. However, it is necessary to select a lattice constant of a cladding layer smaller than that of GaAs. And GaAs
A clad layer having a larger band gap energy is obtained as compared with the case where lattice matching is performed with the substrate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、クラッド層
に隣接して、あるいはクラッド層の近辺に設けられるキ
ャリアブロック層は、格子不整によるミスフィット転移
および結晶欠陥を生じさせないために、クラッド層の格
子定数と略格子整合しているか、臨界膜厚の範囲である
必要がある。このため、キャリアブロック層として用い
ることができるAlGaInPは、クラッド層の格子定
数により特定の組成に限定されている。また、一般に、
AlGaInPでは、格子定数が小さく、Al組成の大
きなもの程、バンドギャップエネルギーが大きい。つま
り、GaAsとGaPとの間の格子定数では更にワイド
ギャップな組成があり、AlGaInPキャリアブロッ
ク層,MQB構造としては、前記の組成程効果が期待で
きるものである。
By the way, the carrier block layer provided adjacent to or near the cladding layer has a lattice of the cladding layer to prevent misfit transition and crystal defects due to lattice irregularity. It must be substantially lattice-matched with the constant or within a critical film thickness range. For this reason, AlGaInP that can be used as the carrier block layer is limited to a specific composition by the lattice constant of the cladding layer. Also, in general,
In AlGaInP, the smaller the lattice constant and the larger the Al composition, the larger the band gap energy. In other words, the lattice constant between GaAs and GaP has a composition with a wider gap, and the effect of the AlGaInP carrier block layer and the MQB structure can be expected as much as the composition described above.

【0009】しかしながら、前述の文献「エレクトロニ
クスレターズ、28巻、1992年、p.150」や特
開平7−235733号に示されている技術は、GaA
s基板上に形成されたクラッド層の格子定数がGaAs
基板と等しい発光素子について述べられたものであり、
素子特性は前述の制限を受けている。
However, the technique disclosed in the above-mentioned document "Electronic Letters, Vol. 28, 1992, p. 150" and JP-A-7-235733 is disclosed in
The cladding layer formed on the s substrate has a lattice constant of GaAs.
It is about a light emitting element equal to the substrate,
The device characteristics are subject to the aforementioned restrictions.

【0010】また、特開平5−41560号に示されて
いる技術では、主に、AlGaInP系レーザの530
nm帯への短波長化について述べられており、電子のp
型クラッド層への漏洩を低減する方法、キャリアブロッ
ク層またはMQB構造による効果については言及されて
いない。また、630nm帯への応用についても言及さ
れていない。つまり、530nm帯から可視に及ぶAl
GaInP系半導体レーザ素子の特性温度には改善の余
地がある。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-41560, 530 of an AlGaInP-based laser is mainly used.
It mentions the shortening of the wavelength to the nm band.
No mention is made of a method for reducing leakage to the mold cladding layer, or the effect of the carrier block layer or the MQB structure. Also, there is no mention of application to the 630 nm band. In other words, the visible Al from the 530 nm band
There is room for improvement in the characteristic temperature of the GaInP-based semiconductor laser device.

【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、クラッド層の格子定数がGaAs
とGaPの間の値をとる530nm帯から可視範囲に及
ぶAlGaInP系発光素子において、閾値電流,特性
温度等の素子特性の改善を図ることの可能な半導体発光
素子を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the lattice constant of the cladding layer is GaAs.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device capable of improving device characteristics such as a threshold current and a characteristic temperature in an AlGaInP-based light emitting device having a value between 530 nm band and a visible range that takes a value between GaP and GaP.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板上に素子部が形
成され、素子部には、格子定数がGaAsとGaPとの
間の値をとる(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x
1≦1,0.51<y1≦1)のn型クラッド層とp型
クラッド層とが活性層の両側に設けられており、n型ク
ラッド層およびp型クラッド層のうちの少なくともp型
クラッド層中に、あるいは、p型クラッド層と活性層と
の間に、p型クラッド層よりもエネルギーギャップの小
さな(Alx2Ga1-x2y2In1-y2P(0≦x2≦1,
0≦y2≦1)を井戸層とし、p型クラッド層と同じ組
成の層を障壁層としてなる多重量子障壁構造が設けられ
ていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, an element portion is formed on a semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP. Take a value (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x
An n-type clad layer and a p-type clad layer satisfying 1 ≦ 1, 0.51 <y1 ≦ 1) are provided on both sides of the active layer, and at least a p-type clad layer of the n-type clad layer and the p-type clad layer is provided. In the layer or between the p-type cladding layer and the active layer, (Al x2 Ga 1-x2 ) y2 In 1-y2 P (0 ≦ x2 ≦ 1,
It is characterized in that a multiple quantum barrier structure is provided in which 0 ≦ y2 ≦ 1) is a well layer and a layer having the same composition as the p-type cladding layer is a barrier layer.

【0013】また、請求項2記載の発明は、半導体基板
上に素子部が形成され、素子部には、格子定数がGaA
sとGaPとの間の値をとる(Alx1Ga1-x1y1In
1-y1P(0≦x1≦1,0.51<y1≦1)のn型ク
ラッド層とp型クラッド層とが活性層の両側に設けられ
ており、n型クラッド層およびp型クラッド層のうちの
少なくともp型クラッド層中に、あるいは、p型クラッ
ド層と活性層との間に、p型クラッド層に略格子整合し
て、p型クラッド層よりもエネルギーギャップが大きい
(Alx3Ga1-x3y1In1-y1P(0≦x1≦x3≦
1,0.51<y1≦1)キャリアブロック層が設けら
れていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, an element portion is formed on a semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant of GaAs.
(Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In which takes a value between s and GaP
A 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1, 0.51 <y1 ≦ 1) n-type cladding layer and a p-type cladding layer are provided on both sides of an active layer, and an n-type cladding layer and a p-type cladding layer are provided. , At least in the p-type cladding layer or between the p-type cladding layer and the active layer, substantially lattice-matched to the p-type cladding layer, so that the energy gap is larger than that of the p-type cladding layer (Al x3 Ga 1-x3 ) y1 In1 -y1 P (0 ≦ x1 ≦ x3 ≦
1,0.51 <y1 ≦ 1) It is characterized in that a carrier block layer is provided.

【0014】また、請求項3記載の発明は、半導体基板
上に素子部が形成され、素子部には、格子定数がGaA
sとGaPとの間の値をとる(Alx1Ga1-x1y1In
1-y1P(0≦x1≦1,0.51<y1≦1)のn型ク
ラッド層とp型クラッド層とが活性層の両側に設けられ
ており、n型クラッド層およびp型クラッド層のうちの
少なくともp型クラッド層中に、あるいは、p型クラッ
ド層と活性層との間に、クラッド層よりも格子定数が小
さく、且つエネルギーギャップの大きい(Al x4Ga
1-x4y4In1-y4P(0≦x4≦1,0.51<y1<
y4≦1)キャリアブロック層が設けられていることを
特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, a semiconductor substrate is provided.
An element portion is formed thereon, and the element portion has a lattice constant of GaAs.
s and GaP (Alx1Ga1-x1)y1In
1-y1P (0 ≦ x1 ≦ 1, 0.51 <y1 ≦ 1) n-type
A lad layer and a p-type cladding layer are provided on both sides of the active layer.
Of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer
At least in the p-type cladding layer or p-type cladding
The lattice constant between the cladding layer and the active layer is smaller than that of the cladding layer.
High energy gap (Al x4Ga
1-x4)y4In1-y4P (0 ≦ x4 ≦ 1, 0.51 <y1 <
y4 ≦ 1) that a carrier block layer is provided
Features.

【0015】また、請求項4記載の発明は、請求項2ま
たは請求項3記載の半導体発光素子において、キャリア
ブロック層が多重量子障壁構造の障壁層として複数設け
られ、(Alx5Ga1-x5y5In1-y5P(0≦x5≦
1,0.51<y5≦y1≦1)が多重量子障壁構造の
井戸層として設けられていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device of the second or third aspect, a plurality of carrier block layers are provided as barrier layers having a multiple quantum barrier structure, and (Al x5 Ga 1 -x5 ) Y5 In 1-y5 P (0 ≦ x5 ≦
1,0.51 <y5 ≦ y1 ≦ 1) is provided as a well layer having a multiple quantum barrier structure.

【0016】また、請求項5記載の発明は、請求項1乃
至請求項4のいずれか一項に記載の半導体発光素子にお
いて、キャリアブロック層または多重量子障壁構造が、
光ガイド層中に、または、活性層と光ガイド層との間に
設けられていることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to any one of the first to fourth aspects, the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure comprises:
It is characterized in that it is provided in the light guide layer or between the active layer and the light guide layer.

【0017】また、請求項6記載の発明は、請求項1乃
至請求項5のいずれか一項に記載の半導体発光素子にお
いて、キャリアブロック層または多重量子障壁構造が、
n型クラッド層中に、または、n型クラッド層と活性層
との間に、活性層に対して対称となるように設けられて
いることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to any one of the first to fifth aspects, the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure is
It is characterized in that it is provided in the n-type cladding layer or between the n-type cladding layer and the active layer so as to be symmetrical with respect to the active layer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明に係る半導体発光素子
の第1の構成例を示す図である。図1を参照すると、こ
の半導体発光素子は、半導体基板1上に素子部が形成さ
れ、素子部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の
値をとる(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦
1,0.51<y1≦1)のn型クラッド層3とp型ク
ラッド層7とが活性層5の両側に設けられており、n型
クラッド層3およびp型クラッド層7のうちの少なくと
もp型クラッド層7中に、あるいは、p型クラッド層7
と活性層5との間に、p型クラッド層7よりもエネルギ
ーギャップの小さな(Alx2Ga1-x2y2In1- y2
(0≦x2≦1,0≦y2≦1)を井戸層6bとし、p
型クラッド層7と同じ組成の層を障壁層6aとしてなる
多重量子障壁構造(MQB構造)6が設けられている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
It will be described based on the following. FIG. 1 shows a semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a first configuration example of FIG. Referring to FIG.
In the semiconductor light emitting device, an element portion is formed on the semiconductor substrate 1.
The element part has a lattice constant between GaAs and GaP.
Value (Alx1Ga1-x1)y1In1-y1P (0 ≦ x1 ≦
1,0.51 <y1 ≦ 1) and n-type cladding layer 3
And a lad layer 7 are provided on both sides of the active layer 5.
At least one of the cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7
Also in the p-type cladding layer 7 or
Between the p-type cladding layer 7 and the active layer 5
-Small gap (Alx2Ga1-x2)y2In1- y2P
(0 ≦ x2 ≦ 1, 0 ≦ y2 ≦ 1) is defined as the well layer 6b, and p
A layer having the same composition as the mold cladding layer 7 is used as the barrier layer 6a.
A multiple quantum barrier structure (MQB structure) 6 is provided.

【0019】図2は無歪状態のAlInP,GaInP
のバンドギャップエネルギーと格子定数の関係を示した
ものである。図2に示すように、AlGaInPでは、
格子定数が小さく、Al組成の大きなもの程、バンドギ
ャップエネルギーは大きい。
FIG. 2 shows AlInP and GaInP in an unstrained state.
3 shows the relationship between the bandgap energy and the lattice constant of FIG. As shown in FIG. 2, in AlGaInP,
As the lattice constant is smaller and the Al composition is larger, the band gap energy is larger.

【0020】上述した第1の構成例のクラッド層3,7
の格子定数はGaAsとGaPとの間にあるので、Ga
As基板上に形成されて基板に格子整合するクラッド層
よりもワイドギャップである。n型クラッド層3および
p型クラッド層7のうちの少なくともp型クラッド層7
中に、あるいは、p型クラッド層7と活性層5との間
に、クラッド層7と同組成のAlGaInPを障壁部
(障壁層)6aとし、クラッド層7よりもバンドギャプ
エネルギーの小さなAlGaInPを井戸部(井戸層)
6bとして構成されるMQB構造6を設ければ、クラッ
ド層7によるポテンシャル障壁より実効的に高いエネル
ギーを持ったポテンシャル障壁を作り出すことができ、
MQB構造を用いない場合に比べて、より高エネルギー
の電子を反射することができる。これによって、p型ク
ラッド層7への電子の漏洩が低減し、閾値電流や特性温
度等の素子特性を向上させることができる。
The cladding layers 3 and 7 of the first configuration example described above
Is between GaAs and GaP.
The gap is wider than the cladding layer formed on the As substrate and lattice-matched to the substrate. At least the p-type cladding layer 7 of the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7
Inside or between the p-type cladding layer 7 and the active layer 5, AlGaInP having the same composition as that of the cladding layer 7 is used as a barrier portion (barrier layer) 6a, and AlGaInP having a band gap energy smaller than that of the cladding layer 7 is formed in a well. Part (well layer)
By providing the MQB structure 6 configured as 6b, a potential barrier having energy higher than the potential barrier due to the cladding layer 7 can be created.
Higher-energy electrons can be reflected as compared with the case where the MQB structure is not used. As a result, leakage of electrons to the p-type cladding layer 7 is reduced, and device characteristics such as threshold current and characteristic temperature can be improved.

【0021】図3は図1の半導体発光素子の具体例を示
す図である。なお、図3の半導体発光素子は、リッジス
トライプ構造のAlGaInP系半導体レーザ素子とし
て構成されている。図3を参照すると、この半導体発光
素子は、半導体基板1としてn型GaAs基板が用いら
れ、半導体基板1と素子部の格子不整を解消するための
n型格子緩和バッファー層2を介し、n型格子緩和バッ
ファー層2上に、格子定数がGaAsとGaPとの間の
値をとる n型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層3
(0.51<b1<1:例えば、a1=1,b1=0.
66)、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4(a2<a1:例えば、a2=0.15、b2=b
1)、 アンドープGaInAsP活性層5、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4、 MQB(多重量子障壁)構造6(p型(Ala1
1-a1b1In1-b1Pクラッド層(MQB障壁層)6
a、p型(Ala6Ga1-a6b6In1-b6P MQB井戸
層6b(例えば、a6=0.15 b6=b1))、 p型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層7、 p型Gab3In1-b3P 中間層8(例えば、b3=0.
66)、 p型 GaAsb41-b4コンタクト層9(例えば、b4
=0.70)、 SiO2絶縁膜10、 が順次に形成され、素子の上側および下側には、導通を
取る為の電極11,12がそれぞれ設けられている。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG. The semiconductor light emitting device of FIG. 3 is configured as an AlGaInP-based semiconductor laser device having a ridge stripe structure. Referring to FIG. 3, this semiconductor light emitting device uses an n-type GaAs substrate as a semiconductor substrate 1 and an n-type GaAs substrate through an n-type lattice relaxation buffer layer 2 for eliminating lattice irregularity between the semiconductor substrate 1 and the element portion. An n-type (Al a1 Ga 1-a1 ) b1 In 1-b1 P cladding layer 3 having a lattice constant between GaAs and GaP on the lattice relaxation buffer layer 2
(0.51 <b1 <1: For example, a1 = 1, b1 = 0.
66), undoped ( Ala2Ga1 -a2 ) b2In1 -b2P optical guide layer 4 (a2 <a1: for example, a2 = 0.15, b2 = b
1), undoped GaInAsP active layer 5, undoped ( Ala2Ga1 -a2 ) b2In1 -b2P light guide layer 4, MQB (multiple quantum barrier) structure 6 (p-type ( Ala1G
a 1 -a 1 ) b1 In 1 -b1 P clad layer (MQB barrier layer) 6
a, p-type (Al a6 Ga 1-a6 ) b6 In 1-b6 P MQB well layer 6b (for example, a6 = 0.15 b6 = b1), p-type (Al a1 Ga 1-a1 ) b1 In 1- b1 P cladding layer 7, p-type Ga b3 In 1-b3 P intermediate layer 8 (for example, b3 = 0.
66), p-type GaAs b4 P 1 -b4 contact layer 9 (for example, b4
= 0.70), a SiO 2 insulating film 10 is sequentially formed, and electrodes 11 and 12 for conducting are provided on the upper and lower sides of the element, respectively.

【0022】この例では、MQB構造6の井戸層6bは
光ガイド層4と同じ組成となっている。また、臨界膜厚
の範囲で歪み応力が加わっていても良い。
In this example, the well layer 6b of the MQB structure 6 has the same composition as the light guide layer 4. Further, strain stress may be applied within the range of the critical film thickness.

【0023】また、この例では、クラッド層3,7およ
び光ガイド層4の格子定数は、GaAsからは約−1%
程度の格子不整度となっている。
In this example, the lattice constants of the cladding layers 3 and 7 and the light guide layer 4 are about -1% from GaAs.
The degree of lattice irregularity is on the order of.

【0024】図4は図3の半導体レーザ素子の発光部付
近のバンド模式図である。
FIG. 4 is a schematic band diagram showing the vicinity of the light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG.

【0025】実際に、図3の半導体レーザ素子の発振波
長は630〜636nmであった。また、図3の半導体
レーザ素子の特性温度を評価したところ、MQB構造を
設けないものと比べて、閾値電流は低く、特性温度は高
かった。
Actually, the oscillation wavelength of the semiconductor laser device of FIG. 3 was 630 to 636 nm. Further, when the characteristic temperature of the semiconductor laser device of FIG. 3 was evaluated, the threshold current was lower and the characteristic temperature was higher than that of the semiconductor laser device without the MQB structure.

【0026】すなわち、第1の構成例では、MQB構造
6を設けることにより、MQB半導体層の古典的な障壁
高さ以上のエネルギーを持つ電子を反射することができ
る。これによって、GaAsとGaPとの間の格子定数
を有したクラッド層を持つ発光素子の特性を改善するこ
とができる。作製した素子では、MQB構造を設けない
ものに比べ、素子の閾値電流は減少し、特性温度も向上
していた。特に発光波長が600nm以下の短波長とな
り、活性層5とクラッド層7のバンドギャップエネルギ
ー差が小さく、更にワイドギャップなクラッド層を設け
ることが困難な場合にも、MQB構造6によって特性が
改善できており、特に有用であった。
That is, in the first configuration example, by providing the MQB structure 6, electrons having an energy higher than the classic barrier height of the MQB semiconductor layer can be reflected. As a result, the characteristics of a light emitting device having a cladding layer having a lattice constant between GaAs and GaP can be improved. In the fabricated device, the threshold current of the device was reduced and the characteristic temperature was improved as compared with the device without the MQB structure. In particular, even when the emission wavelength becomes a short wavelength of 600 nm or less, the band gap energy difference between the active layer 5 and the cladding layer 7 is small, and it is difficult to provide a wide gap cladding layer, the characteristics can be improved by the MQB structure 6. And was particularly useful.

【0027】図5は、本発明に係る半導体発光素子の第
2の構成例を示す図である。図5を参照すると、この半
導体発光素子は、半導体基板19上に素子部が形成さ
れ、素子部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の
値をとる(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦
1,0.51<y1≦1)のn型クラッド層3とp型ク
ラッド層7とが活性層5の両側に設けられており、n型
クラッド層3およびp型クラッド層7のうちの少なくと
もp型クラッド層7中に、あるいは、p型クラッド層7
と活性層5との間に、p型クラッド層7に略格子整合し
て、p型クラッド層7よりもエネルギーギャップが大き
い(Alx3Ga1-x3y1In1-y1P(0≦x1≦x3≦
1,0.51<y1≦1)キャリアブロック層13が設
けられている。
FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. Referring to FIG. 5, in the semiconductor light emitting device, an element portion is formed on a semiconductor substrate 19, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1-x1 ) y1. In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦
1,0.51 <y1 ≦ 1), the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7 are provided on both sides of the active layer 5, and at least one of the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7 In the p-type cladding layer 7 or in the p-type cladding layer 7
And the active layer 5 are substantially lattice-matched to the p-type cladding layer 7 and have a larger energy gap than the p-type cladding layer 7 (Al x3 Ga 1-x3 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1) ≦ x3 ≦
1,0.51 <y1 ≦ 1) The carrier block layer 13 is provided.

【0028】このように、この第2の構成例では、クラ
ッド層3,7にはGaAsとGaPとの間の格子定数を
持つAlGaInPが用いられ、また、n型クラッド層
3およびp型クラッド層7のうちの少なくともp型クラ
ッド層7中に、あるいは、p型クラッド層7と活性層5
との間に、クラッド層7よりもエネルギーギャップが大
きく、クラッド層7に略格子整合したAlGaInPの
キャリアブロック層13が設けられている。これによっ
て、AlGaInPクラッド層7のみの場合に比べ、活
性層5から見たクラッド層7の実効的なポテンシャル障
壁が高くなり、p型クラッド層7への電子の漏洩は低減
し、特性温度等の素子特性を向上させることができる。
また、n型クラッド層3およびp型クラッド層7のうち
の少なくともp型クラッド層7中にのみ、あるいは、p
型クラッド層7と活性層5との間にのみ、ワイドギャッ
プな、つまりAl含有量の多いAlGaInPを使えば
良いので、素子の信頼性,ドーピング効率等の点での利
点がある。
As described above, in the second configuration example, AlGaInP having a lattice constant between GaAs and GaP is used for the cladding layers 3 and 7, and the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer are used. 7 or between the p-type cladding layer 7 and the active layer 5
In between, a carrier block layer 13 of AlGaInP having a larger energy gap than the cladding layer 7 and substantially lattice-matched to the cladding layer 7 is provided. This increases the effective potential barrier of the cladding layer 7 as viewed from the active layer 5 as compared with the case of only the AlGaInP cladding layer 7, reduces the leakage of electrons to the p-type cladding layer 7, and reduces the characteristic temperature and the like. Device characteristics can be improved.
Further, at least in the p-type cladding layer 7 of the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7 or
Since it is sufficient to use a wide gap, that is, AlGaInP having a large Al content only between the mold cladding layer 7 and the active layer 5, there are advantages in terms of device reliability, doping efficiency, and the like.

【0029】また、上記キャリアブロック層13は、ク
ラッド層7に格子整合して設けられているため、臨界膜
厚等の制限がなく、電子が透過しない厚さに十分厚く形
成することができるという利点もある。この際に、伝導
帯でのポテンシャル障壁高さはキャリアブロック層13
のホール(正孔)密度にも依存し、ホール(正孔)密度が大
きい程、高い伝導帯のポテンシャル障壁が得られるの
で、キャリアブロック層13のホール(正孔)密度はクラ
ッド層7と同程度かそれ以上であることが望ましい。
Further, since the carrier block layer 13 is provided in lattice matching with the clad layer 7, there is no limitation on the critical film thickness or the like, and the carrier block layer 13 can be formed sufficiently thick so as not to transmit electrons. There are advantages too. At this time, the height of the potential barrier in the conduction band depends on the carrier block layer 13.
The hole (hole) density of the carrier block layer 13 is the same as that of the cladding layer 7 because the higher the hole (hole) density, the higher the potential barrier of the conduction band is obtained. Desirably, or better.

【0030】図6は図5の半導体発光素子の具体例を示
す図である。なお、図6の半導体発光素子は、リッジス
トライプ構造のAlGaInP系半導体レーザ素子とし
て構成されている。図6を参照すると、この半導体発光
素子は半導体基板19としてGab4As1-b4P基板が用
いられ、Gab4As1-b4Pバッファー層20上に、格子
定数がGaAsとGaPとの間の値をとる n型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層3(例
えば、a1=0.25,b1=0.66)、 n型(Ala5Ga1-a5b5In1-b5Pキャリアブロック
層14(例えば、a5=0.8,b5=b1)、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4(例えば、a2=0.15、b2=b1)、 アンドープGaInAsP活性層5、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4、 p型(Ala5Ga1-a5b5In1-b5Pキャリアブロック
層13、 p型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層7、 p型Gab3In1-b3P中間層8(例えば、b3=0.6
6)、 p型GaAsb41-b4コンタクト層9(例えば、b4=
0.70)、 SiO2絶縁膜10、 が順次に形成され、素子の上側および下側には、導通を
取る為の電極11,12がそれぞれ設けられている。
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG. The semiconductor light emitting device of FIG. 6 is configured as an AlGaInP-based semiconductor laser device having a ridge stripe structure. Referring to FIG. 6, in this semiconductor light emitting device, a Ga b4 As 1-b4 P substrate is used as a semiconductor substrate 19, and a lattice constant between GaAs and GaP is formed on a Ga b4 As 1-b4 P buffer layer 20. N-type (Al a1 Ga 1-a1 ) b1 In 1-b1 P cladding layer 3 (for example, a1 = 0.25, b1 = 0.66), n-type (Al a5 Ga 1-a5 ) b5 In 1-b5 P carrier block layer 14 (for example, a5 = 0.8, b5 = b1), undoped (Al a2 Ga 1-a2 ) b2 In 1-b2 P light guide layer 4 (for example, a2 = 0.15, b2 = b1), undoped GaInAsP active layer 5, undoped (Al a2 Ga 1-a2 ) b2 In 1-b2 P light guide layer 4, p-type (Al a5 Ga 1-a5 ) b5 In 1-b5 P carrier block layer 13, p-type (Al a1 Ga 1-a1) b1 In 1-b1 P cladding layer 7, p-type Ga b3 n 1-b3 P intermediate layer 8 (e.g., b3 = 0.6
6), p-type GaAs b4 P 1 -b4 contact layer 9 (for example, b4 =
0.70), a SiO 2 insulating film 10, are sequentially formed, and electrodes 11 and 12 for conducting are provided on the upper and lower sides of the element, respectively.

【0031】なお、図6の例では、後述のように、n型
クラッド層3と光ガイド層4の間にもn型キャリアブロ
ック層14が設けられている。これによって、屈折率分
布は活性層5に対して対称となっている。
In the example of FIG. 6, an n-type carrier block layer 14 is provided between the n-type cladding layer 3 and the light guide layer 4 as described later. Thereby, the refractive index distribution is symmetric with respect to the active layer 5.

【0032】また、この例では、キャリアブロック層1
3,14の厚さはそれぞれ500Åである。
In this example, the carrier block layer 1
The thickness of each of the layers 3 and 14 is 500 °.

【0033】また、この例では、クラッド層3,7およ
び光ガイド層4の格子定数は、GaAsからは約−1%
程度の格子不整度となっている。
In this example, the lattice constants of the cladding layers 3 and 7 and the light guide layer 4 are about -1% from GaAs.
The degree of lattice irregularity is on the order of.

【0034】また、キャリアブロック層13,14はク
ラッド層7,3に略格子整合している。
The carrier block layers 13 and 14 are substantially lattice-matched to the cladding layers 7 and 3.

【0035】図7は図6の半導体レーザ素子の発光部付
近のバンド模式図である。
FIG. 7 is a schematic band diagram showing the vicinity of the light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG.

【0036】実際に、図6の半導体レーザ素子の発振波
長は630〜635nmであった。また、図6の半導体
レーザ素子の特性温度を評価したところ、キャリアブロ
ック層を設けないものと比べて、閾値電流は低く、特性
温度は高かった。
Actually, the oscillation wavelength of the semiconductor laser device of FIG. 6 was 630 to 635 nm. In addition, when the characteristic temperature of the semiconductor laser device of FIG. 6 was evaluated, the threshold current was lower and the characteristic temperature was higher than that in the case where the carrier block layer was not provided.

【0037】すなわち、図6のような素子を作製したと
ころ、作製した素子では、キャリアブロック層を用いな
い素子と比較して、閾値電流は減少し、特性温度は向上
していた。キャリアブロック層によって、前述の様に活
性層5から見たクラッド層7の実効的なポテンシャル障
壁を高くすることができ、電子の漏洩を低減できた結果
である。また、クラッド層7の一部にのみワイドギャッ
プな(Al組成の多い)層を用いるだけで効果が得られ
るので、Alに起因した素子劣化も見られなかった。
That is, when the device as shown in FIG. 6 was manufactured, the threshold current was reduced and the characteristic temperature was improved in the manufactured device as compared with the device using no carrier block layer. As described above, the effective potential barrier of the cladding layer 7 viewed from the active layer 5 can be increased by the carrier blocking layer, and the result is that the leakage of electrons can be reduced. Further, since the effect can be obtained only by using a wide gap layer (having a large Al composition) for only a part of the cladding layer 7, no element deterioration due to Al was observed.

【0038】図8は本発明に係る半導体発光素子の第3
の構成例を示す図である。図8を参照すると、この半導
体発光素子は、半導体基板15上に素子部が形成され、
素子部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の値を
とる(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦1,
0.51<y1≦1)のn型クラッド層3とp型クラッ
ド層7とが活性層5の両側に設けられており、n型クラ
ッド層3およびp型クラッド層7のうちの少なくともp
型クラッド層7中に、あるいは、p型クラッド層7と活
性層5との間に、クラッド層7よりも格子定数が小さ
く、且つエネルギーギャップの大きい(Alx4
1-x4y4In1-y4P(0≦x4≦1,0.51<y1
<y4≦1)キャリアブロック層16が設けられてい
る。
FIG. 8 shows a third embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration. Referring to FIG. 8, the semiconductor light emitting device has an element portion formed on a semiconductor substrate 15,
In the element section, the lattice constant takes a value between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,
0.51 <y1 ≦ 1), the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7 are provided on both sides of the active layer 5, and at least p of the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 7
In the p-type cladding layer 7 or between the p-type cladding layer 7 and the active layer 5, the lattice constant is smaller and the energy gap is larger than that of the cladding layer 7 (Al x4 G
a 1−x4 ) y4 In 1−y4 P (0 ≦ x4 ≦ 1, 0.51 <y1
<Y4 ≦ 1) The carrier block layer 16 is provided.

【0039】このように、この第3の構成例では、クラ
ッド層3,7にはGaAsとGaPとの間の格子定数を
持つAlGaInPが用いられ、また、n型クラッド層
3およびp型クラッド層7のうちの少なくともp型クラ
ッド層7中に、あるいは、p型クラッド層7と活性層5
との間に、クラッド層7よりもエネルギーギャップが大
きく、クラッド層7から引っ張り歪応力を受けたミスフ
ィット転移の臨界膜厚以下のキャリアブロック層16が
設けられている。図2に示したように、AlGaInP
は格子定数の小さいものほど、ワイドギャップなものを
用いることができる。これによって、第3の構成例で
は、キャリアブロック層16を設けることで、AlGa
InPクラッド層のみの場合に比べ、活性層5から見た
クラッド層7の実効的なポテンシャル障壁を高くするこ
とができ、p型クラッド層7への電子の漏洩が低減し、
特性温度等の素子特性を向上させることができる。ま
た、n型クラッド層3およびp型クラッド層7のうちの
少なくともp型クラッド層7中にのみ、あるいは、p型
クラッド層7と活性層5との間にのみ、ワイドギャップ
な、つまりAl含有量の多いAlGaInPを使えば良
いので、素子の信頼性,ドーピング効率等の点での利点
がある。また、GaAs基板に整合したクラッド層中
に、または、クラッド層に近接して同組成のキャリアブ
ロック層を構成した場合に比べて、格子不整度が小さく
て済み、厚いキャリアブロック層を設けることができる
という利点がある。同様に、格子不整度が小さいことか
ら、引っ張り歪応力によるバンドギャップエネルギーの
減少の度合いが小さく、GaAs基板に格子整合したク
ラッド層中に、または、クラッド層に近接して設けた場
合に比べて、ワイドギャップとなる利点もある。
As described above, in the third configuration example, AlGaInP having a lattice constant between GaAs and GaP is used for the cladding layers 3 and 7, and the n-type cladding layer 3 and the p-type cladding layer 3 are used. 7 or between the p-type cladding layer 7 and the active layer 5
A carrier block layer 16 having a larger energy gap than that of the cladding layer 7 and having a thickness not more than the critical thickness of misfit transition subjected to tensile strain stress from the cladding layer 7 is provided. As shown in FIG. 2, AlGaInP
The smaller the lattice constant, the wider the gap can be used. Thereby, in the third configuration example, by providing the carrier block layer 16, the AlGa
As compared with the case of only the InP cladding layer, the effective potential barrier of the cladding layer 7 viewed from the active layer 5 can be increased, and the leakage of electrons to the p-type cladding layer 7 can be reduced.
Device characteristics such as a characteristic temperature can be improved. In addition, a wide gap, that is, an Al-containing clad layer 3 or a p-type clad layer 7 having a wide gap, that is, only between the p-type clad layer 7 and the active layer 5 is provided. Since a large amount of AlGaInP may be used, there are advantages in terms of device reliability, doping efficiency, and the like. Also, compared to the case where a carrier block layer of the same composition is formed in or close to the clad layer matched to the GaAs substrate, the lattice mismatch can be made smaller and a thick carrier block layer can be provided. There is an advantage that you can. Similarly, since the degree of lattice mismatch is small, the degree of reduction in band gap energy due to tensile strain stress is small, as compared with the case where the lattice gap is provided in or close to the cladding layer lattice-matched to the GaAs substrate. There is also an advantage that a wide gap is provided.

【0040】この際、伝導帯でのポテンシャル障壁の高
さはキャリアブロック層16のホール(正孔)密度にも依
存し、ホール(正孔)密度が大きい程、高い伝導帯のポテ
ンシャル障壁が得られるので、キャリアブロック層16
のホール(正孔)密度はクラッド層7と同程度かそれ以上
であることが望ましい。
At this time, the height of the potential barrier in the conduction band also depends on the hole (hole) density of the carrier block layer 16, and the higher the hole (hole) density, the higher the potential barrier in the conduction band. The carrier block layer 16
Is desirably about the same as or higher than the cladding layer 7.

【0041】図9は図8の半導体発光素子の具体例を示
す図である。なお、図9の半導体発光素子は、リッジス
トライプ構造のAlGaInP系半導体レーザ素子とし
て構成されている。図9を参照すると、この半導体発光
素子は、半導体基板15としてn型GaP基板が用いら
れ、半導体基板15と素子部の格子不整を解消するため
の格子緩和バッファー層21を介し、格子緩和バッファ
ー層21上に、格子定数がGaAsとGaPとの間の値
をとる n型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層3(例
えば、a1=0.3,b1=0.8)、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4(例えば、a2=0.1、b2=b1)、 アンドープGaInAsP活性層5、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4、 p型(Ala5Ga1-a5b5In1-a5Pキャリアブロック
層16(例えば、a5=0.8,b5=0.92)、 p型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層7、 p型Gab3In1-b3P中間層8(例えば、b3=0.8
0)、 p型GaAsb41-b4コンタクト層9(例えば、b4=
0.4)、 SiO2絶縁膜10、 が順次に形成され、素子の上側および下側には、導通を
取る為の電極11,12がそれぞれ設けられている。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG. The semiconductor light emitting device of FIG. 9 is configured as an AlGaInP based semiconductor laser device having a ridge stripe structure. Referring to FIG. 9, this semiconductor light emitting device uses an n-type GaP substrate as a semiconductor substrate 15, and through a lattice relaxation buffer layer 21 for eliminating lattice irregularities between the semiconductor substrate 15 and an element portion, and a lattice relaxation buffer layer 21. An n-type (Al a1 Ga 1-a1 ) b1 In 1-b1 P cladding layer 3 having a lattice constant between GaAs and GaP (for example, a1 = 0.3, b1 = 0.8) ), Undoped (Al a2 Ga 1 -a 2 ) b2 In 1 -b 2 P optical guide layer 4 (for example, a 2 = 0.1, b 2 = b 1), undoped GaInAsP active layer 5, undoped (Al a2 Ga 1 -a 2 ) b2 In1 -b2 P optical guide layer 4, p-type (Al a5 Ga 1-a5 ) b5 In 1-a5 P carrier block layer 16 (for example, a5 = 0.8, b5 = 0.92), p-type ( al a1 Ga 1-a1) b1 In 1-b1 P cladding layer 7, p-type G b3 In 1-b3 P intermediate layer 8 (e.g., b3 = 0.8
0), p-type GaAs b4 P 1 -b4 contact layer 9 (for example, b4 =
0.4), an SiO 2 insulating film 10 is sequentially formed, and electrodes 11 and 12 for establishing conduction are provided above and below the element, respectively.

【0042】この例では、キャリアブロック層16の厚
さは250Åである。
In this example, the thickness of the carrier block layer 16 is 250 °.

【0043】また、この例では、クラッド層3,7およ
び光ガイド層4の格子定数は、GaAsからは約−2%
程度の格子不整度となっている。
In this example, the lattice constants of the cladding layers 3 and 7 and the light guide layer 4 are about -2% from GaAs.
The degree of lattice irregularity is of the order of magnitude.

【0044】また、キャリアブロック層16の格子定数
は、クラッド層7から約−1%の格子不整度となってお
り、引っ張り歪応力を受けている。
The carrier block layer 16 has a lattice constant of about -1% from the cladding layer 7 and receives a tensile strain stress.

【0045】図10は図9の半導体レーザ素子の発光部
付近のバンド模式図である。
FIG. 10 is a schematic band diagram showing the vicinity of the light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG.

【0046】実際、図9の半導体レーザ素子の発振波長
は600nmであった。また、図9の半導体レーザ素子
の特性温度を評価したところ、キャリアブロック層を設
けないものと比べて、閾値電流は低く、特性温度は高か
った。
Actually, the oscillation wavelength of the semiconductor laser device of FIG. 9 was 600 nm. When the characteristic temperature of the semiconductor laser device of FIG. 9 was evaluated, the threshold current was lower and the characteristic temperature was higher than that of the semiconductor laser device without the carrier block layer.

【0047】すなわち、第3の構成例では、格子定数が
GaAsとGaPとの間の値をとるクラッド層7に対し
て、引っ張り歪組成となるAlGaInPキャリアブロ
ック層16を用いることによって、活性層5から見たク
ラッド層7のポテンシャル障壁を高くすることができ、
電子のクラッド層7への漏洩を低減することができる。
また、クラッド層7の格子定数がGaAsとGaPとの
間の値をとる素子では、少ない格子不整度で、よりワイ
ドギャップなキャリアブロック層16を用いることがで
きる。この結果、作製した素子では、キャリアブロック
層を用いない素子と比較して、閾値電流は減少し、特性
温度は向上していた。キャリアブロック層16によっ
て、活性層5から見たクラッド層7の実効的なポテンシ
ャル障壁を効果的に高くすることができ、電子の漏洩を
低減できた結果である。また、クラッド層の一部にのみ
ワイドギャップな(Al組成の多い)層を用いるだけで
効果が得られるので、Alに起因した素子劣化も見られ
なかった。
That is, in the third configuration example, the active layer 5 is formed by using the AlGaInP carrier block layer 16 having a tensile strain composition with respect to the cladding layer 7 having a lattice constant between GaAs and GaP. The potential barrier of the cladding layer 7 as viewed from above can be increased,
Leakage of electrons to the cladding layer 7 can be reduced.
In a device in which the lattice constant of the cladding layer 7 has a value between GaAs and GaP, the carrier block layer 16 having a smaller lattice irregularity and a wider gap can be used. As a result, in the fabricated device, the threshold current was reduced and the characteristic temperature was improved as compared with the device without using the carrier block layer. The carrier blocking layer 16 can effectively increase the effective potential barrier of the cladding layer 7 as viewed from the active layer 5 and reduce the leakage of electrons. Further, since the effect can be obtained only by using a wide gap layer (having a large Al composition) in only a part of the cladding layer, no element deterioration due to Al was observed.

【0048】また、本発明では、図5または図8の半導
体発光素子において、キャリアブロック層13または1
6を多重量子障壁構造の障壁層として複数設け、(Al
x5Ga1-x5y5In1-y5P(0≦x5≦1,0.51<
y5≦y1≦1)を多重量子障壁構造の井戸層として設
けることもできる。すなわち、図5または図8のキャリ
アブロック層13または16をMQB構造の障壁層とし
て設けることもできる。この場合には、図5または図8
の半導体発光素子の効果に加えて、さらに、キャリアブ
ロック層のポテンシャル障壁以上の入射エネルギーを持
つ電子を効果的に反射することが可能となる。この際、
MQB構造の井戸層は、活性層5及び光ガイド層4より
もエネルギーギャップが大きい範囲で、クラッド層7よ
りもバンドギャップエネルギーの小さいAlGaInP
でも良い。MQB構造で反射できる電子のエネルギーの
目安は、井戸層からみた障壁層のポテンシャル障壁層高
さの約2倍程度である。クラッド層7よりも井戸層のバ
ンドギャップエネルギーを小さくすることで、前記ポテ
ンシャル障壁高さは高くなるので、より高エネルギーの
電子を反射させることができる。
According to the present invention, in the semiconductor light emitting device of FIG. 5 or FIG.
6 as a barrier layer of a multiple quantum barrier structure,
x5 Ga 1-x5) y5 In 1-y5 P (0 ≦ x5 ≦ 1,0.51 <
y5 ≦ y1 ≦ 1) may be provided as a well layer having a multiple quantum barrier structure. That is, the carrier block layer 13 or 16 in FIG. 5 or FIG. 8 can be provided as a barrier layer of the MQB structure. In this case, FIG. 5 or FIG.
In addition to the effect of the semiconductor light-emitting device described above, it is possible to effectively reflect electrons having incident energy higher than the potential barrier of the carrier block layer. On this occasion,
The well layer having the MQB structure has an AlGaInP having a band gap energy smaller than that of the cladding layer 7 in a range where the energy gap is larger than that of the active layer 5 and the light guide layer 4.
But it is good. The standard of the energy of the electrons that can be reflected by the MQB structure is about twice the height of the potential barrier layer of the barrier layer viewed from the well layer. By making the band gap energy of the well layer smaller than that of the cladding layer 7, the height of the potential barrier becomes higher, so that higher energy electrons can be reflected.

【0049】図11は、例えば図9の半導体レーザ素子
において、キャリアブロック層16をMQB構造の障壁
層として設けたときの発光部付近のバンド模式図であ
る。すなわち、図11のバンド模式図を持つ素子の構造
は、図9のキャリアブロック層16をMQB構造17に
置き換えて作製した。ここで、障壁層17aはクラッド
層7によって−1%の引っ張り歪応力が生じている。
FIG. 11 is a schematic band diagram of the vicinity of the light emitting portion when the carrier block layer 16 is provided as a barrier layer of the MQB structure in the semiconductor laser device of FIG. 9, for example. That is, the structure of the device having the schematic band diagram of FIG. 11 was manufactured by replacing the carrier block layer 16 of FIG. Here, the barrier layer 17a has a tensile strain stress of -1% due to the cladding layer 7.

【0050】また、図11の例のMQB構造は3層の障
壁部から構成されている。井戸層17bはクラッド層7
と同組成とした。
The MQB structure in the example shown in FIG. 11 is composed of three barrier layers. Well layer 17b is clad layer 7
And the same composition.

【0051】実際、図11の半導体レーザ素子の発振波
長は632〜636nmであった。また、図11の半導
体レーザ素子の特性温度を評価したところ、閾値電流は
低く、特性温度は高かった。
Actually, the oscillation wavelength of the semiconductor laser device of FIG. 11 was 632 to 636 nm. When the characteristic temperature of the semiconductor laser device of FIG. 11 was evaluated, the threshold current was low and the characteristic temperature was high.

【0052】すなわち、格子定数がGaAsとGaPと
の間の値をとるクラッド層を持つ素子では、バンドギャ
ップエネルギーが大きいAlGaInPによってMQB
構造の障壁層を設けることができる。また、MQB構造
で、古典的なポテンシャル障壁高さ以上の電子に対して
もクラッド層への漏洩を低減させることができる。ま
た、MQBの井戸層をクラッド層よりもナローギャップ
とすることで、MQBによって反射できる電子エネルギ
ーの上限を更に高くできる。この結果、作製した素子で
は、MQB構造を用いない素子と比較して、閾値電流は
減少し、特性温度は向上していた。上述のMQB構造の
効果によって、実効的なクラッドと活性層のポテンシャ
ル障壁を効果的に高くすることができ、電子の漏洩を低
減できた結果である。
That is, in a device having a cladding layer having a lattice constant between GaAs and GaP, the MQB is formed by AlGaInP having a large band gap energy.
A structural barrier layer can be provided. Further, with the MQB structure, it is possible to reduce leakage of electrons having a height equal to or higher than a classic potential barrier into the cladding layer. By making the well layer of the MQB narrower than the cladding layer, the upper limit of the electron energy that can be reflected by the MQB can be further increased. As a result, in the fabricated device, the threshold current was reduced and the characteristic temperature was improved as compared with the device not using the MQB structure. The effect of the MQB structure described above is that the effective barrier between the effective cladding and the active layer can be effectively increased, thereby reducing the leakage of electrons.

【0053】また、本発明では、図5,図8あるいは図
11のキャリアブロック層または多重量子障壁構造(M
QB構造)を、光ガイド層4中に、または、活性層5と
光ガイド層4との間に設けることもできる。半導体発光
素子が光ガイド層4を備えている場合に、キャリアブロ
ック層またはMQB構造を上記のように設けることによ
って、活性層5から溢れるキャリアの広がりを小さくで
きるので、前述の効果に加えて、光ガイド層4中で再結
合して消滅するキャリアを減少させることができる。こ
れによって更に閾値電流が低減し、素子の特性温度も向
上する。
In the present invention, the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure (M
(QB structure) can be provided in the light guide layer 4 or between the active layer 5 and the light guide layer 4. In the case where the semiconductor light emitting device includes the light guide layer 4, by providing the carrier block layer or the MQB structure as described above, the spread of the carrier overflowing from the active layer 5 can be reduced. Carriers that recombine and disappear in the light guide layer 4 can be reduced. This further reduces the threshold current and improves the characteristic temperature of the device.

【0054】図12は多重量子障壁構造(MQB構造)
を、光ガイド層4中に、または、活性層5と光ガイド層
4との間に設ける半導体発光素子の具体例を示す図であ
る。図12の半導体発光素子は、リッジストライプ構造
のAlGaInP系半導体レーザ素子として構成されて
いる。図12を参照すると、この半導体発光素子は、半
導体基板1としてGaAs基板が用いられ、半導体基板
1と素子部の格子不整を解消するための格子緩和バッフ
ァー層2上に、格子定数がGaAsとGaPの間の値を
とる n型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層3(例
えば、a1=0.25,b1=0.66)、 アンドープ(AlGa)InP光ガイド層4(例えば、
a2=0.15、b5=b1)、 アンドープGaInAsP活性層5、 アンドープ(Ala2Ga1-a2b2In1-b2P光ガイド層
4、 MQB構造部18、 p型(Ala1Ga1-a1b1In1-b1Pクラッド層7、 p型Gab3In1-b3P中間層8(例えば、b3=0.6
6)、 p型GaAsb41-b4コンタクト層9(例えば、b4=
0.70)、 SiO2絶縁膜10、 が順次に形成され、素子の上側および下側には、導通を
取る為の電極11,12がそれぞれ設けられている。
FIG. 12 shows a multiple quantum barrier structure (MQB structure).
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a semiconductor light emitting element in which the light emitting element is provided in the light guide layer 4 or between the active layer 5 and the light guide layer 4. The semiconductor light emitting device of FIG. 12 is configured as an AlGaInP semiconductor laser device having a ridge stripe structure. Referring to FIG. 12, in this semiconductor light emitting device, a GaAs substrate is used as a semiconductor substrate 1, and a lattice constant of GaAs and GaP is provided on a lattice relaxation buffer layer 2 for eliminating lattice irregularity between the semiconductor substrate 1 and an element portion. N-type (Al a1 Ga 1-a1 ) b1 In 1-b1 P clad layer 3 (for example, a1 = 0.25, b1 = 0.66), undoped (AlGa) InP optical guide layer 4 (For example,
a2 = 0.15, b5 = b1), undoped GaInAsP active layer 5, undoped (Al a2 Ga 1-a2 ) b2 In 1-b2 P light guide layer 4, MQB structure 18, p-type (Al a1 Ga 1- a1 ) b1 In1 -b1 P clad layer 7, p-type Gab3 In1 -b3 P intermediate layer 8 (for example, b3 = 0.6
6), p-type GaAs b4 P 1 -b4 contact layer 9 (for example, b4 =
0.70), a SiO 2 insulating film 10, are sequentially formed, and electrodes 11 and 12 for conducting are provided on the upper and lower sides of the element, respectively.

【0055】この例では、MQB構造部18は、(Al
a5Ga1-a5b5In1-b5P(例えば、a5=0.8,b
5=b1)18aと、(Ala6Ga1-a6b6In1-b6
(例えば、a6=a2,b6=b1)18bとによって
構成されている。
In this example, the MQB structure 18 is formed of (Al
a5Ga1 -a5 ) b5In1 -b5P (for example, a5 = 0.8, b
5 = b1) 18a and (Al a6 Ga 1-a6 ) b6 In 1-b6 P
(For example, a6 = a2, b6 = b1) 18b.

【0056】また、この例では、クラッド層3,7およ
び光ガイド層4の格子定数は、GaAsからは約−1%
程度の格子不整度となっている。
In this example, the lattice constants of the cladding layers 3 and 7 and the light guide layer 4 are about -1% from GaAs.
The degree of lattice irregularity is of the order of magnitude.

【0057】また、MQB構造18の障壁層は、クラッ
ド層7に略格子整合している。また、MQB構造18の
井戸層は、光ガイド層4と同じ組成となっている。
The barrier layer of the MQB structure 18 is substantially lattice-matched to the cladding layer 7. The well layer of the MQB structure 18 has the same composition as the light guide layer 4.

【0058】図13は図12の半導体レーザ素子の発光
部付近のバンド模式図である。
FIG. 13 is a schematic band diagram of the vicinity of the light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG.

【0059】実際、図12の半導体レーザ素子の発振波
長は632〜635nmであった。また、図12の半導
体レーザ素子の特性温度を評価したところ閾値電流は低
く、特性温度は高かった。
Actually, the oscillation wavelength of the semiconductor laser device of FIG. 12 was 632 to 635 nm. When the characteristic temperature of the semiconductor laser device of FIG. 12 was evaluated, the threshold current was low and the characteristic temperature was high.

【0060】このように、図5,図8あるいは図11の
キャリアブロック層またはMQB層を、光ガイド層4中
に、または、光ガイド層4と活性層5との間に設ける
と、活性層5からのキャリアの溢れ出しを抑制できるの
で、光ガイド層4中で再結合する電子を減少させる効果
がある。この結果、作製した素子の閾値電流は減少し、
特性温度は向上していた。
As described above, when the carrier block layer or the MQB layer shown in FIG. 5, 8 or 11 is provided in the light guide layer 4 or between the light guide layer 4 and the active layer 5, the active layer Since the overflow of the carriers from 5 can be suppressed, there is an effect that the number of electrons that recombine in the light guide layer 4 is reduced. As a result, the threshold current of the fabricated device decreases,
The characteristic temperature was improved.

【0061】また、本発明では、上述した各構成例のキ
ャリアブロック層およびMQB構造を、例えば図6に例
示したように、活性層5とn型クラッド層3の間にも設
け、屈折率分布を活性層5に対して対称となるようにす
ることもできる。これによって、素子の発光スポットを
対称にすることができる。
In the present invention, the carrier block layer and the MQB structure of each of the above-mentioned constitutional examples are also provided between the active layer 5 and the n-type cladding layer 3 as shown in FIG. Can be made symmetrical with respect to the active layer 5. Thereby, the light emission spot of the element can be made symmetric.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
発明によれば、半導体基板上に素子部が形成され、素子
部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の値をとる
(Al x1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.
51<y1≦1)のn型クラッド層とp型クラッド層と
が活性層の両側に設けられており、n型クラッド層およ
びp型クラッド層のうちの少なくともp型クラッド層中
に、あるいは、p型クラッド層と前記活性層との間に、
p型クラッド層よりもエネルギーギャップの小さな(A
x2Ga1-x2y2In1-y2P(0≦x2≦1,0≦y2
≦1)を井戸層とし、p型クラッド層と同じ組成の層を
障壁層としてなる多重量子障壁構造が設けられているの
で、閾値電流,特性温度等の素子特性が良好な半導体発
光素子を提供することができる。
As described above, according to the first aspect,
According to the invention, an element portion is formed on a semiconductor substrate,
In the part, the lattice constant takes a value between GaAs and GaP
(Al x1Ga1-x1)y1In1-y1P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.
51 <y1 ≦ 1) n-type clad layer and p-type clad layer
Are provided on both sides of the active layer, and the n-type cladding layer and
And at least the p-type cladding layer of the p-type cladding layer
Or between the p-type cladding layer and the active layer,
(A) having a smaller energy gap than the p-type cladding layer
lx2Ga1-x2)y2In1-y2P (0 ≦ x2 ≦ 1, 0 ≦ y2
≦ 1) as a well layer and a layer having the same composition as the p-type cladding layer.
A multi-quantum barrier structure as a barrier layer is provided
Semiconductor devices with good device characteristics such as threshold current and characteristic temperature
An optical element can be provided.

【0063】また、請求項2記載の発明によれば、半導
体基板上に素子部が形成され、素子部には、格子定数が
GaAsとGaPとの間の値をとる(Alx1Ga1-x1
y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.51<y1≦1)の
n型クラッド層とp型クラッド層とが活性層の両側に設
けられており、n型クラッド層およびp型クラッド層の
うちの少なくともp型クラッド層中に、あるいは、p型
クラッド層と活性層との間に、p型クラッド層に略格子
整合して、p型クラッド層よりもエネルギーギャップが
大きい(Alx3Ga1-x3y1In1-y1P(0≦x1≦x
3≦1,0.51<y1≦1)キャリアブロック層が設
けられているので、閾値電流,特性温度等の素子特性が
良好で信頼性も高い半導体発光素子を提供することがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, the element portion is formed on the semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1 -x1). )
y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.51 <y1 ≦ 1) and the n-type cladding layer and the p-type cladding layer is provided on both sides of the active layer, n-type cladding layer and p-type At least in the p-type cladding layer of the cladding layer or between the p-type cladding layer and the active layer, substantially lattice-matched to the p-type cladding layer, so that the energy gap is larger than that of the p-type cladding layer (Al x3 Ga 1-x3 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ x
3 ≦ 1, 0.51 <y1 ≦ 1) Since the carrier block layer is provided, it is possible to provide a highly reliable semiconductor light emitting device having good device characteristics such as threshold current and characteristic temperature.

【0064】また、請求項3記載の発明によれば、半導
体基板上に素子部が形成され、素子部には、格子定数が
GaAsとGaPとの間の値をとる(Alx1Ga1-x1
y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.51<y1≦1)の
n型クラッド層とp型クラッド層とが活性層の両側に設
けられており、n型クラッド層およびp型クラッド層の
うちの少なくともp型クラッド層中に、あるいは、p型
クラッド層と前記活性層との間に、クラッド層よりも格
子定数が小さく、且つエネルギーギャップの大きい(A
x4Ga1-x4y4In1-y4P(0≦x4≦1,0.51
<y1<y4≦1)キャリアブロック層が設けられてい
るので、閾値電流,特性温度等の素子特性が良好で信頼
性も高い半導体発光素子を提供することができる。
According to the third aspect of the present invention, an element portion is formed on a semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1 -x1). )
y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.51 <y1 ≦ 1) and the n-type cladding layer and the p-type cladding layer is provided on both sides of the active layer, n-type cladding layer and p-type At least in the p-type cladding layer of the cladding layer or between the p-type cladding layer and the active layer, the lattice constant is smaller than the cladding layer and the energy gap is larger (A
l x4 Ga 1-x4 ) y4 In 1-y4 P (0 ≦ x4 ≦ 1,0.51
<Y1 <y4 ≦ 1) Since the carrier block layer is provided, it is possible to provide a semiconductor light emitting device having good device characteristics such as threshold current and characteristic temperature and high reliability.

【0065】また、請求項4記載の発明によれば、請求
項2または請求項3記載の半導体発光素子において、キ
ャリアブロック層が多重量子障壁構造の障壁層として複
数設けられ、(Alx5Ga1-x5y5In1-y5P(0≦x
5≦1,0.51<y5≦y1≦1)が多重量子障壁構
造の井戸層として設けられているので、閾値電流,特性
温度等が改善された半導体発光素子を提供することがで
きる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to the second or third aspect, a plurality of carrier block layers are provided as barrier layers having a multiple quantum barrier structure, and (Al x 5 Ga 1 -x5 ) y5 In1 -y5 P (0 ≦ x
Since 5 ≦ 1, 0.51 <y5 ≦ y1 ≦ 1) is provided as the well layer of the multiple quantum barrier structure, a semiconductor light emitting device with improved threshold current, characteristic temperature, and the like can be provided.

【0066】また、請求項5記載の発明によれば、請求
項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の半導体発光素
子において、キャリアブロック層または多重量子障壁構
造が、光ガイド層中に、または、活性層と光ガイド層と
の間に設けられているので、更に閾値電流,特性温度等
が改善された半導体発光素子を提供することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to any one of the first to fourth aspects, a carrier block layer or a multiple quantum barrier structure is provided in the light guide layer. Alternatively, since the semiconductor light emitting device is provided between the active layer and the light guide layer, it is possible to provide a semiconductor light emitting device with further improved threshold current, characteristic temperature, and the like.

【0067】また、請求項6記載の発明によれば、請求
項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の半導体発光素
子において、キャリアブロック層または多重量子障壁構
造が、n型クラッド層中に、または、n型クラッド層と
活性層との間に、活性層に対して対称となるように設け
られているので、更に特性が改善された半導体発光素子
を提供することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor light emitting device according to any one of the first to fifth aspects, the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure is formed in the n-type cladding layer. Or between the n-type cladding layer and the active layer so as to be symmetrical with respect to the active layer, it is possible to provide a semiconductor light emitting device with further improved characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体発光素子の第1の構成例を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図2】無歪状態のAlInP,GaInPのバンドギ
ャップエネルギーと格子定数の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the band gap energy and the lattice constant of AlInP and GaInP in an unstrained state.

【図3】図1の半導体発光素子の具体例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG. 1;

【図4】図3の半導体レーザ素子の発光部付近のバンド
模式図である。
FIG. 4 is a schematic band diagram around a light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG. 3;

【図5】本発明に係る半導体発光素子の第2の構成例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図6】図5の半導体発光素子の具体例を示す図であ
る。
6 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG.

【図7】図6の半導体レーザ素子の発光部付近のバンド
模式図である。
FIG. 7 is a schematic band diagram around a light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG. 6;

【図8】本発明に係る半導体発光素子の第3の構成例を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a third configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図9】図8の半導体発光素子の具体例を示す図であ
る。
9 is a diagram showing a specific example of the semiconductor light emitting device of FIG.

【図10】図9の半導体レーザ素子の発光部付近のバン
ド模式図である。
FIG. 10 is a schematic band diagram around a light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG. 9;

【図11】図9の半導体レーザ素子において、キャリア
ブロック層をMQB構造の障壁層として設けたときの発
光部付近のバンド模式図である。
FIG. 11 is a schematic band diagram around a light emitting portion when a carrier block layer is provided as a barrier layer having an MQB structure in the semiconductor laser device of FIG. 9;

【図12】多重量子障壁構造(MQB構造)を、光ガイ
ド層中に、または、活性層と光ガイド層との間に設ける
半導体発光素子の具体例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a specific example of a semiconductor light emitting device in which a multiple quantum barrier structure (MQB structure) is provided in an optical guide layer or between an active layer and an optical guide layer.

【図13】図12の半導体レーザ素子の発光部付近のバ
ンド模式図である。
FIG. 13 is a schematic band diagram around a light emitting portion of the semiconductor laser device of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 n型格子緩和バッファー層 3 n型クラッド層 4 光ガイド層 5 活性層 6 多重量子障壁構造(MQB構造) 6a 障壁層 6b 井戸層 7 p型クラッド層 8 中間層 9 コンタクト層 10 SiO2絶縁膜 11,12 電極 19 半導体基板 13 キャリアブロック層 20 バッファー層 14 キャリアブロック層 15 半導体基板 16 キャリアブロック層 21 格子緩和バッファー層 18 MQB構造部Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 n-type lattice relaxation buffer layer 3 n-type cladding layer 4 optical guide layer 5 active layer 6 multiple quantum barrier structure (MQB structure) 6a barrier layer 6b well layer 7 p-type cladding layer 8 intermediate layer 9 contact layer 10 SiO 2 Insulating film 11, 12 Electrode 19 Semiconductor substrate 13 Carrier block layer 20 Buffer layer 14 Carrier block layer 15 Semiconductor substrate 16 Carrier block layer 21 Lattice relaxation buffer layer 18 MQB structure

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝志 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 5F073 AA45 AA71 BA06 BA09 CA14 CA17 EA23  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Takashi Takahashi Inventor Ricoh F term (reference) 5-3, Nakamagome 1-3-6, Ota-ku, Tokyo 5F073 AA45 AA71 BA06 BA09 CA14 CA17 EA23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に素子部が形成され、素子
部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の値をとる
(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.
51<y1≦1)のn型クラッド層とp型クラッド層と
が活性層の両側に設けられており、前記n型クラッド層
およびp型クラッド層のうちの少なくともp型クラッド
層中に、あるいは、p型クラッド層と前記活性層との間
に、p型クラッド層よりもエネルギーギャップの小さな
(Alx2Ga1-x2y2In1-y2P(0≦x2≦1,0≦
y2≦1)を井戸層とし、前記p型クラッド層と同じ組
成の層を障壁層としてなる多重量子障壁構造が設けられ
ていることを特徴とする半導体発光素子。
An element portion is formed on a semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.
51 <y1 ≦ 1), an n-type cladding layer and a p-type cladding layer are provided on both sides of the active layer, and in at least the p-type cladding layer of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer, or (Al x2 Ga 1-x2 ) y2 In 1-y2 P (0 ≦ x2 ≦ 1,0 ≦) having a smaller energy gap than the p-type cladding layer between the p-type cladding layer and the active layer.
A semiconductor light emitting device comprising: a multi quantum barrier structure in which y2 ≦ 1) is a well layer and a layer having the same composition as the p-type cladding layer is a barrier layer.
【請求項2】 半導体基板上に素子部が形成され、素子
部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の値をとる
(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.
51<y1≦1)のn型クラッド層とp型クラッド層と
が活性層の両側に設けられており、前記n型クラッド層
およびp型クラッド層のうちの少なくともp型クラッド
層中に、あるいは、p型クラッド層と前記活性層との間
に、前記p型クラッド層に略格子整合して、前記p型ク
ラッド層よりもエネルギーギャップが大きい(Alx3
1-x3y1In1-y1P(0≦x1≦x3≦1,0.51
<y1≦1)キャリアブロック層が設けられていること
を特徴とする半導体発光素子。
2. An element portion is formed on a semiconductor substrate, and the element portion has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.
51 <y1 ≦ 1), an n-type cladding layer and a p-type cladding layer are provided on both sides of the active layer, and in at least the p-type cladding layer of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer, or , Between the p-type cladding layer and the active layer, the lattice is substantially lattice-matched to the p-type cladding layer, and the energy gap is larger than that of the p-type cladding layer (Al x3 G
a 1-x3 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ x3 ≦ 1,0.51
<Y1 ≦ 1) A semiconductor light emitting device comprising a carrier block layer.
【請求項3】 半導体基板上に素子部が形成され、素子
部には、格子定数がGaAsとGaPとの間の値をとる
(Alx1Ga1-x1y1In1-y1P(0≦x1≦1,0.
51<y1≦1)のn型クラッド層とp型クラッド層と
が活性層の両側に設けられており、前記n型クラッド層
およびp型クラッド層のうちの少なくともp型クラッド
層中に、あるいは、p型クラッド層と前記活性層との間
に、クラッド層よりも格子定数が小さく、且つエネルギ
ーギャップの大きい(Alx4Ga1-x4y4In1-y4
(0≦x4≦1,0.51<y1<y4≦1)キャリア
ブロック層が設けられていることを特徴とする半導体発
光素子。
3. An element section is formed on a semiconductor substrate, and the element section has a lattice constant between GaAs and GaP (Al x1 Ga 1-x1 ) y1 In 1-y1 P (0 ≦ x1 ≦ 1,0.
51 <y1 ≦ 1), an n-type cladding layer and a p-type cladding layer are provided on both sides of the active layer, and in at least the p-type cladding layer of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer, or (Al x4 Ga 1 -x4 ) y4 In 1 -y4 P having a smaller lattice constant and a larger energy gap than the cladding layer between the p-type cladding layer and the active layer.
(0 ≦ x4 ≦ 1, 0.51 <y1 <y4 ≦ 1) A semiconductor light emitting device comprising a carrier block layer.
【請求項4】 請求項2または請求項3記載の半導体発
光素子において、前記キャリアブロック層が多重量子障
壁構造の障壁層として複数設けられ、(Al x5
1-x5y5In1-y5P(0≦x5≦1,0.51<y5
≦y1≦1)が多重量子障壁構造の井戸層として設けら
れていることを特徴とする半導体発光素子。
4. A semiconductor light emitting device according to claim 2 or claim 3.
In an optical device, the carrier block layer is a multiple quantum barrier.
A plurality of barrier layers having a wall structure are provided. x5G
a1-x5)y5In1-y5P (0 ≦ x5 ≦ 1, 0.51 <y5
≦ y1 ≦ 1) is provided as a well layer of a multiple quantum barrier structure.
A semiconductor light-emitting device, characterized in that it is manufactured.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に
記載の半導体発光素子において、キャリアブロック層ま
たは多重量子障壁構造が、光ガイド層中に、または、活
性層と光ガイド層との間に設けられていることを特徴と
する半導体発光素子。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure is provided in the light guide layer, or between the active layer and the light guide layer. A semiconductor light emitting device, which is provided between them.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に
記載の半導体発光素子において、前記キャリアブロック
層または多重量子障壁構造が、n型クラッド層中に、ま
たは、n型クラッド層と活性層との間に、活性層に対し
て対称となるように設けられていることを特徴とする半
導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the carrier block layer or the multiple quantum barrier structure is provided in the n-type cladding layer or in the n-type cladding layer. A semiconductor light emitting device provided between an active layer and the active layer so as to be symmetrical with respect to the active layer.
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