JP2001267693A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP2001267693A JP2001267693A JP2000075682A JP2000075682A JP2001267693A JP 2001267693 A JP2001267693 A JP 2001267693A JP 2000075682 A JP2000075682 A JP 2000075682A JP 2000075682 A JP2000075682 A JP 2000075682A JP 2001267693 A JP2001267693 A JP 2001267693A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 しきい値電流の低減化が図られた半導体レー
ザ素子を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子の発光層は、光ガイド
層４ｃ上に、障壁層４ａおよび井戸層４ｂが交互に積層
された多重量子井戸構造を有する。発光層上には多重量
子井戸障壁層５が形成されている。障壁層４ａ内で井戸
層４ｂの［００１］方向側の界面と接する部分にアクセ
プタ準位が多く形成され、障壁層４ａ内で井戸層４ｂの
［００-1］方向側の界面と接する部分にドナー準位が多
く形成され、変調ドーピング構造となっている。このよ
うに障壁層４ａ内にアクセプタ準位およびドナー準位が
不均一に形成されているため、井戸層４ｂ内に電位勾配
が発生する。
ザ素子を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子の発光層は、光ガイド
層４ｃ上に、障壁層４ａおよび井戸層４ｂが交互に積層
された多重量子井戸構造を有する。発光層上には多重量
子井戸障壁層５が形成されている。障壁層４ａ内で井戸
層４ｂの［００１］方向側の界面と接する部分にアクセ
プタ準位が多く形成され、障壁層４ａ内で井戸層４ｂの
［００-1］方向側の界面と接する部分にドナー準位が多
く形成され、変調ドーピング構造となっている。このよ
うに障壁層４ａ内にアクセプタ準位およびドナー準位が
不均一に形成されているため、井戸層４ｂ内に電位勾配
が発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信や光情報処理等の光応用技
術の進展に伴って、半導体レーザ素子のより一層の高性
能化が求められている。
術の進展に伴って、半導体レーザ素子のより一層の高性
能化が求められている。
【０００３】特に、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、
ＡｌＧａＩｎＮ等のIII 族窒化物半導体（以下、窒化物
系半導体と呼ぶ。）を用いた半導体レーザ素子は可視か
ら紫外にわたる領域の光を発生する発光素子として応用
が期待されている。
ＡｌＧａＩｎＮ等のIII 族窒化物半導体（以下、窒化物
系半導体と呼ぶ。）を用いた半導体レーザ素子は可視か
ら紫外にわたる領域の光を発生する発光素子として応用
が期待されている。
【０００４】これらの応用の中でも、ＧａＩｎＮからな
り量子井戸構造を有する発光層を備えた窒化物系半導体
レーザ素子は、実用化に向けて開発が盛んに行われてい
る。このような窒化物系半導体レーザ素子は、サファイ
ア、炭化ケイ素等の基板の（０００１）面上に、ＭＯＶ
ＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ法（分子線エピ
タキシャル成長法）により作製されている。
り量子井戸構造を有する発光層を備えた窒化物系半導体
レーザ素子は、実用化に向けて開発が盛んに行われてい
る。このような窒化物系半導体レーザ素子は、サファイ
ア、炭化ケイ素等の基板の（０００１）面上に、ＭＯＶ
ＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ法（分子線エピ
タキシャル成長法）により作製されている。
【０００５】図４０は従来のＧａＮ系半導体レーザ光素
子の構成を示す模式的断面図である。図４０の半導体レ
ーザ素子の構造は、特開平６−２６８２５７号公報に開
示されている。
子の構成を示す模式的断面図である。図４０の半導体レ
ーザ素子の構造は、特開平６−２６８２５７号公報に開
示されている。
【０００６】図４０において、サファイア基板７１上
に、ＧａＮからなるバッファ層７２、ｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層７３、多重量子井戸構造を有する発
光層７４、およびｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層７
５が順に形成されている。発光層７４は、組成の異なる
ＧａＩｎＮからなる複数の障壁層７４ａおよび量子井戸
層７４ｂが交互に積層されてなる。
に、ＧａＮからなるバッファ層７２、ｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層７３、多重量子井戸構造を有する発
光層７４、およびｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層７
５が順に形成されている。発光層７４は、組成の異なる
ＧａＩｎＮからなる複数の障壁層７４ａおよび量子井戸
層７４ｂが交互に積層されてなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】窒化物系半導体レーザ
素子等の短波長の光を出射する半導体レーザ素子におい
ては、自然放出に対する遷移確率が高いため、反転分布
が形成されにくい。このため、半導体レーザ素子におい
てしきい値電流が高くなる。
素子等の短波長の光を出射する半導体レーザ素子におい
ては、自然放出に対する遷移確率が高いため、反転分布
が形成されにくい。このため、半導体レーザ素子におい
てしきい値電流が高くなる。
【０００８】一方、比較的長波長の光を出射するＧａＡ
ｓＩｎＰ、ＧａＡｓ等を用いた半導体レーザ素子におい
ては、短波長の光を出射する半導体レーザ素子に比べて
反転分布が形成されやすいが、集積型の半導体レーザ素
子等として利用する上では、さらなるしきい値電流の低
減化が求められている。
ｓＩｎＰ、ＧａＡｓ等を用いた半導体レーザ素子におい
ては、短波長の光を出射する半導体レーザ素子に比べて
反転分布が形成されやすいが、集積型の半導体レーザ素
子等として利用する上では、さらなるしきい値電流の低
減化が求められている。
【０００９】本発明の目的は、しきい値電流の低減化が
図られた半導体レーザ素子を提供することである。
図られた半導体レーザ素子を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体レーザ素子は、２つ以上の井戸層と、
井戸層を挟むように配置された３つ以上の障壁層とから
構成される量子井戸構造の発光層を備え、量子井戸構造
の閉じ込め方向に電位勾配を発生または増大させるよう
に障壁層中にアクセプタ準位およびドナー準位のうち少
なくとも一方が不均一に形成されたものである。
発明に係る半導体レーザ素子は、２つ以上の井戸層と、
井戸層を挟むように配置された３つ以上の障壁層とから
構成される量子井戸構造の発光層を備え、量子井戸構造
の閉じ込め方向に電位勾配を発生または増大させるよう
に障壁層中にアクセプタ準位およびドナー準位のうち少
なくとも一方が不均一に形成されたものである。
【００１１】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、障壁層中にアクセプタ準位およびドナー準位のうち
少なくとも一方が不均一に形成されているため、電荷の
移動により発光層に新たに電場が発生する。
は、障壁層中にアクセプタ準位およびドナー準位のうち
少なくとも一方が不均一に形成されているため、電荷の
移動により発光層に新たに電場が発生する。
【００１２】それにより、もとから電位勾配が存在しな
い発光層においては量子井戸構造の閉じ込め方向に新た
に電位勾配が発生し、また、もとから量子井戸構造の閉
じ込め方向に電位勾配が存在する発光層においては電位
勾配がより増大する。このように発光層に電位勾配が形
成されるため、電流として注入された電子と正孔との実
空間での分離が大きくなる。それにより、自然放出に対
する遷移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。そ
の結果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりや
すくなり、しきい値電流の低減化が図られる。
い発光層においては量子井戸構造の閉じ込め方向に新た
に電位勾配が発生し、また、もとから量子井戸構造の閉
じ込め方向に電位勾配が存在する発光層においては電位
勾配がより増大する。このように発光層に電位勾配が形
成されるため、電流として注入された電子と正孔との実
空間での分離が大きくなる。それにより、自然放出に対
する遷移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。そ
の結果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりや
すくなり、しきい値電流の低減化が図られる。
【００１３】障壁層中にアクセプタ準位およびドナー準
位が形成されることが好ましい。この場合、半導体レー
ザ素子において、効果的にしきい値電流の低減化を図る
ことが可能となる。
位が形成されることが好ましい。この場合、半導体レー
ザ素子において、効果的にしきい値電流の低減化を図る
ことが可能となる。
【００１４】障壁層内において、一方の界面と接する部
分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ準位が
多く形成されてもよい。また、障壁層内において、他方
の界面と接する部分に一方の界面と接する部分に比べて
ドナー準位が多く形成されてもよい。さらに、障壁層内
において、一方の界面と接する部分に他方の界面と接す
る部分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ準
位が多く形成されるとともに、他方の界面と接する部分
に一方の界面とと接する部分に比べてドナー準位が多く
形成されてもよい。
分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ準位が
多く形成されてもよい。また、障壁層内において、他方
の界面と接する部分に一方の界面と接する部分に比べて
ドナー準位が多く形成されてもよい。さらに、障壁層内
において、一方の界面と接する部分に他方の界面と接す
る部分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ準
位が多く形成されるとともに、他方の界面と接する部分
に一方の界面とと接する部分に比べてドナー準位が多く
形成されてもよい。
【００１５】上記のように障壁層中にアクセプタ準位お
よび／またはドナー準位を形成することにより、発光層
において量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配を発生
させるかまたは増大させることが可能となる。
よび／またはドナー準位を形成することにより、発光層
において量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配を発生
させるかまたは増大させることが可能となる。
【００１６】ここで、障壁層内において一方の界面と接
する部分のアクセプタ準位の密度Ｎ１Ａおよびドナー準
位の密度Ｎ１Ｄと、障壁層内において他方の界面と接す
る部分のアクセプタ準位の密度Ｎ２Ａおよびドナー準位
の密度Ｎ２Ｄとの間に、Ｎ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつＮ２Ｄ
−Ｎ２Ａ＞０の関係が成り立つことが好ましい。それに
より、効果的に量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配
を発生させるかまたは増大させることが可能となる。
する部分のアクセプタ準位の密度Ｎ１Ａおよびドナー準
位の密度Ｎ１Ｄと、障壁層内において他方の界面と接す
る部分のアクセプタ準位の密度Ｎ２Ａおよびドナー準位
の密度Ｎ２Ｄとの間に、Ｎ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつＮ２Ｄ
−Ｎ２Ａ＞０の関係が成り立つことが好ましい。それに
より、効果的に量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配
を発生させるかまたは増大させることが可能となる。
【００１７】井戸層は圧電効果の発生を伴う歪を有し、
圧電効果の結果として井戸層内に発生する電位勾配は、
一方の界面側の電位が他方の界面側の電位に比べて低く
てもよい。このようにもとから発光層の井戸層中に圧電
効果により発生した電位勾配が存在する場合において
は、障壁層中にアクセプタ準位および／またはドナー準
位を形成することにより、さらに電位勾配を大きくする
ことが可能となる。
圧電効果の結果として井戸層内に発生する電位勾配は、
一方の界面側の電位が他方の界面側の電位に比べて低く
てもよい。このようにもとから発光層の井戸層中に圧電
効果により発生した電位勾配が存在する場合において
は、障壁層中にアクセプタ準位および／またはドナー準
位を形成することにより、さらに電位勾配を大きくする
ことが可能となる。
【００１８】量子井戸構造の発光層は量子細線構造を有
してもよく、あるいは量子箱構造を有してもよい。この
ような構造を有する発光層においても、障壁層中にアク
セプタ準位および／またはドナー準位を形成することに
より、量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配を発生さ
せるかまたは増大させることが可能となる。
してもよく、あるいは量子箱構造を有してもよい。この
ような構造を有する発光層においても、障壁層中にアク
セプタ準位および／またはドナー準位を形成することに
より、量子井戸構造の閉じ込め方向に電位勾配を発生さ
せるかまたは増大させることが可能となる。
【００１９】第２の発明に係る半導体レーザ素子は、発
光層が第１のｎ型層と第１のｐ型層とに挟まれるように
配置された半導体レーザ素子であって、発光層と第１の
ｐ型層との間に発光層よりも大きい禁制帯幅を有しアク
セプタ準位およびドナー準位が多く形成された層が設け
られるとともに、発光層と第１のｎ型層との間に発光層
よりも大きい禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層が設けられたものである。
光層が第１のｎ型層と第１のｐ型層とに挟まれるように
配置された半導体レーザ素子であって、発光層と第１の
ｐ型層との間に発光層よりも大きい禁制帯幅を有しアク
セプタ準位およびドナー準位が多く形成された層が設け
られるとともに、発光層と第１のｎ型層との間に発光層
よりも大きい禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層が設けられたものである。
【００２０】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された
層が設けられているため、電荷の移動により発光層に新
たに電場が発生する。それにより、もとから電位勾配が
存在しない発光層においては発光層の面内方向に新たに
電位勾配が発生し、また、もとから発光層の面内方向に
電位勾配が存在する発光層においては電位勾配がより増
大する。それにより、自然放出に対する遷移確率が減少
し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レー
ザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値
電流の低減化が図られる。
は、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された
層が設けられているため、電荷の移動により発光層に新
たに電場が発生する。それにより、もとから電位勾配が
存在しない発光層においては発光層の面内方向に新たに
電位勾配が発生し、また、もとから発光層の面内方向に
電位勾配が存在する発光層においては電位勾配がより増
大する。それにより、自然放出に対する遷移確率が減少
し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レー
ザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値
電流の低減化が図られる。
【００２１】第１のｐ型層は第１のクラッド層を含みア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層の禁制
帯幅が第１のクラッド層よりも小さく、第１のｎ型層は
第２のクラッド層を含みドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された層の禁制帯幅が第２のクラッド層より
も小さくてもよい。この場合、アクセプタ準位よりドナ
ー準位が多く形成された層の屈折率が第１のクラッド層
よりも大きくなるとともに、ドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層の屈折率が第２のクラッド層よ
りも大きくなる。このため、アクセプタ準位よりドナー
準位が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプ
タ準位が多く形成された層は光ガイド層としての機能を
有する。
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層の禁制
帯幅が第１のクラッド層よりも小さく、第１のｎ型層は
第２のクラッド層を含みドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された層の禁制帯幅が第２のクラッド層より
も小さくてもよい。この場合、アクセプタ準位よりドナ
ー準位が多く形成された層の屈折率が第１のクラッド層
よりも大きくなるとともに、ドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層の屈折率が第２のクラッド層よ
りも大きくなる。このため、アクセプタ準位よりドナー
準位が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプ
タ準位が多く形成された層は光ガイド層としての機能を
有する。
【００２２】発光層中にアクセプタ準位およびドナー準
位のうち少なくとも一方が発光層の面内方向に電位勾配
を発生または増大させるように不均一に形成されてもよ
い。それにより、発光層の面内方向にさらに大きな電位
勾配を発生させることが可能となる。
位のうち少なくとも一方が発光層の面内方向に電位勾配
を発生または増大させるように不均一に形成されてもよ
い。それにより、発光層の面内方向にさらに大きな電位
勾配を発生させることが可能となる。
【００２３】発光層は圧電効果の発生を伴う歪を有し、
圧電効果の結果として発光層内に発生する電位勾配は、
第１のｎ型層側の電位が第１のｐ型層側の電位に比べて
低くてもよい。このようにもとから発光層中に圧電効果
により発生した電位勾配が存在する場合においては、ア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層および
ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層を形
成することにより、さらに発光層中の電位勾配を大きく
することが可能となる。
圧電効果の結果として発光層内に発生する電位勾配は、
第１のｎ型層側の電位が第１のｐ型層側の電位に比べて
低くてもよい。このようにもとから発光層中に圧電効果
により発生した電位勾配が存在する場合においては、ア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層および
ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層を形
成することにより、さらに発光層中の電位勾配を大きく
することが可能となる。
【００２４】第１および第２の発明に係る半導体レーザ
素子において、アクセプタ準位はｐ型不純物のドーピン
グにより形成され、ドナー準位はｎ型不純物のドーピン
グにより形成されてもよい。この場合、発光層に上記の
ようなアクセプタ準位および／またはドナー準位が形成
されるように発光層中にｐ型不純物および／またはｎ型
不純物の少なくとも一方を不均一にドーピングする。
素子において、アクセプタ準位はｐ型不純物のドーピン
グにより形成され、ドナー準位はｎ型不純物のドーピン
グにより形成されてもよい。この場合、発光層に上記の
ようなアクセプタ準位および／またはドナー準位が形成
されるように発光層中にｐ型不純物および／またはｎ型
不純物の少なくとも一方を不均一にドーピングする。
【００２５】また、発光層を構成する材料の結晶構造は
ウルツ鉱構造であってもよい。また、発光層の主面はほ
ぼ〈０００１〉方向であってもよい。
ウルツ鉱構造であってもよい。また、発光層の主面はほ
ぼ〈０００１〉方向であってもよい。
【００２６】ウルツ鉱構造の結晶では、〈０００１〉軸
に関して圧縮または伸長する歪による圧電効果が最も大
きくなる。したがって、このような構造および面方位を
有しかつ歪を有する発光層においては、もとから存在す
る電位勾配が大きいので第１および第２の発明による効
果が顕著であり、より大きな電位勾配を形成することが
可能となる。
に関して圧縮または伸長する歪による圧電効果が最も大
きくなる。したがって、このような構造および面方位を
有しかつ歪を有する発光層においては、もとから存在す
る電位勾配が大きいので第１および第２の発明による効
果が顕著であり、より大きな電位勾配を形成することが
可能となる。
【００２７】また、発光層を構成する材料の結晶構造は
閃亜鉛鉱構造であってもよい。また、発光層の主面はほ
ぼ〈１１１〉方向であってもよい。
閃亜鉛鉱構造であってもよい。また、発光層の主面はほ
ぼ〈１１１〉方向であってもよい。
【００２８】閃亜鉛鉱構造の結晶では、〈１１１〉軸方
向に関して圧縮または伸長する歪による圧電効果が最も
大きくなる。したがって、このような構造および面方位
を有しかつ歪を有する発光層においては、もとから存在
する電位勾配が大きいので第１および第２の発明による
効果が顕著であり、より大きな電位勾配を形成すること
が可能となる。
向に関して圧縮または伸長する歪による圧電効果が最も
大きくなる。したがって、このような構造および面方位
を有しかつ歪を有する発光層においては、もとから存在
する電位勾配が大きいので第１および第２の発明による
効果が顕著であり、より大きな電位勾配を形成すること
が可能となる。
【００２９】発光層を構成する材料はIII −Ｖ族化合物
半導体であってもよい。特に、III−Ｖ族化合物半導体
は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、タリウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体であ
ってもよい。このような、窒化物系半導体では圧電効果
が大きいため、発光層内に圧電効果により発生する電位
勾配が大きくなる。このようにもとから大きな電位勾配
が存在する発光層においては、第１および第２の発明に
よる効果がより顕著であり、より大きな電位勾配を形成
することが可能となる。
半導体であってもよい。特に、III−Ｖ族化合物半導体
は、ホウ素、ガリウム、アルミニウム、タリウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体であ
ってもよい。このような、窒化物系半導体では圧電効果
が大きいため、発光層内に圧電効果により発生する電位
勾配が大きくなる。このようにもとから大きな電位勾配
が存在する発光層においては、第１および第２の発明に
よる効果がより顕著であり、より大きな電位勾配を形成
することが可能となる。
【００３０】また、発光層を構成する材料はII−VI族化
合物半導体またはＩ−ＶII族化合物半導体であってもよ
い。この場合にも、発光層中に電位勾配を形成すること
が可能となる。
合物半導体またはＩ−ＶII族化合物半導体であってもよ
い。この場合にも、発光層中に電位勾配を形成すること
が可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】（Ａ）第１の実施の形態 第１の実施の形態の半導体レーザ素子は、２つ以上の量
子井戸層と３つ以上の量子障壁層とが交互に積層されて
なる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）構造を有する発光層を
備える。ここで、本実施の形態の半導体レーザ素子にお
いては、発光層の量子井戸層に電位勾配が存在しない。
子井戸層と３つ以上の量子障壁層とが交互に積層されて
なる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）構造を有する発光層を
備える。ここで、本実施の形態の半導体レーザ素子にお
いては、発光層の量子井戸層に電位勾配が存在しない。
【００３２】このような本実施の形態の半導体レーザ素
子の半導体層は、IV族半導体、Ｖ−Ｖ族化合物半導体、
III −Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体および
Ｉ−VII族化合物半導体のいずれから構成されてもよ
い。
子の半導体層は、IV族半導体、Ｖ−Ｖ族化合物半導体、
III −Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体および
Ｉ−VII族化合物半導体のいずれから構成されてもよ
い。
【００３３】ところで、発光層の量子井戸層に電位勾配
が形成される要因の１つに、量子井戸層における圧電効
果の発生がある。したがって、量子井戸層に電位勾配が
形成されない本実施の形態の半導体レーザ素子は、量子
井戸層において圧電効果が発生しないものである。
が形成される要因の１つに、量子井戸層における圧電効
果の発生がある。したがって、量子井戸層に電位勾配が
形成されない本実施の形態の半導体レーザ素子は、量子
井戸層において圧電効果が発生しないものである。
【００３４】量子井戸層内に圧電効果が発生しない場合
の一例として、量子井戸層が歪を有していない場合があ
げられる。なお、この場合においては、量子井戸層はい
かなる面方位であってもよく、また、ウルツ鉱構造およ
び閃亜鉛鉱構造のいずれであってもよい。
の一例として、量子井戸層が歪を有していない場合があ
げられる。なお、この場合においては、量子井戸層はい
かなる面方位であってもよく、また、ウルツ鉱構造およ
び閃亜鉛鉱構造のいずれであってもよい。
【００３５】また、量子井戸層に圧電効果が発生しない
場合の他の例として、量子井戸層は歪を有するが、量子
井戸層の構造が閃亜鉛鉱構造でありかつ（００１）面あ
るいは（０１１）面を主面とする場合、または、歪を有
するが量子井戸層の構造がウルツ鉱構造でありかつ（１
-1００）面あるいは（１１-2０）面を主面とする場合が
あげられる。このような構造および面方位を有する量子
井戸層においては、歪を有していても圧電効果が発生し
ない。
場合の他の例として、量子井戸層は歪を有するが、量子
井戸層の構造が閃亜鉛鉱構造でありかつ（００１）面あ
るいは（０１１）面を主面とする場合、または、歪を有
するが量子井戸層の構造がウルツ鉱構造でありかつ（１
-1００）面あるいは（１１-2０）面を主面とする場合が
あげられる。このような構造および面方位を有する量子
井戸層においては、歪を有していても圧電効果が発生し
ない。
【００３６】上記のような電位勾配が存在しない量子井
戸層中に電位勾配を形成するため、本実施の形態におい
ては、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の一方の界面
と接する部分に多くドープし、同時にｐ型不純物を障壁
層中で量子井戸層の他方の界面と接する部分に多くドー
プし、変調ドーピングを行う。このようなｎ型不純物お
よびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中にドナー
準位およびアクセプタ準位を形成する。
戸層中に電位勾配を形成するため、本実施の形態におい
ては、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の一方の界面
と接する部分に多くドープし、同時にｐ型不純物を障壁
層中で量子井戸層の他方の界面と接する部分に多くドー
プし、変調ドーピングを行う。このようなｎ型不純物お
よびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中にドナー
準位およびアクセプタ準位を形成する。
【００３７】さらに、障壁層中において、以下の関係を
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
【００３８】（１）第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例における埋め込みリッジ構
造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示す断
面図である。図２および図３は第１の実施例の半導体レ
ーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図で
ある。
造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示す断
面図である。図２および図３は第１の実施例の半導体レ
ーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図で
ある。
【００３９】図１において、ｎ−ＧａＡｓ基板１は、面
方位が（００１）の結晶成長面を有する。ｎ−ＧａＡｓ
基板１上にｎ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−バッフ
ァ層２、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐから
なるｎ−クラッド層３、およびＭＱＷ発光層４が順に形
成されている。
方位が（００１）の結晶成長面を有する。ｎ−ＧａＡｓ
基板１上にｎ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−バッフ
ァ層２、ｎ−（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐから
なるｎ−クラッド層３、およびＭＱＷ発光層４が順に形
成されている。
【００４０】ＭＱＷ発光層４は、図２に示すように、
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド
層４ｃ上に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉｎ0.55Ｐからな
る５層の圧縮歪障壁層４ａおよびＧａ0.6 Ｉｎ0.4 Ｐか
らなる４層の引張り歪井戸層４ｂが交互に積層されてな
る。
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド
層４ｃ上に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉｎ0.55Ｐからな
る５層の圧縮歪障壁層４ａおよびＧａ0.6 Ｉｎ0.4 Ｐか
らなる４層の引張り歪井戸層４ｂが交互に積層されてな
る。
【００４１】ＭＱＷ発光層４上には、（Ａｌ0.57Ｇａ
0.43）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド層５および多重
量子障壁層６が順に形成されている。多重量子障壁層６
は、Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる１０層の井戸層および
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ 0.49Ｐからなる１０層の
障壁層が交互に積層されてなる。この多重量子障壁層６
は、温度特性の改善のために設けられている。
0.43）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド層５および多重
量子障壁層６が順に形成されている。多重量子障壁層６
は、Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる１０層の井戸層および
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ 0.49Ｐからなる１０層の
障壁層が交互に積層されてなる。この多重量子障壁層６
は、温度特性の改善のために設けられている。
【００４２】多重量子障壁層６上には、ｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−クラッド層７が
形成されている。ｐ−クラッド層７の上部領域はメサエ
ッチング等によりストライプ状のリッジ部に形成されて
いる。リッジ部の幅は５μｍである。ｐ−クラッド層７
のリッジ部上にはｐ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−
コンタクト層８が形成されている。
Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−クラッド層７が
形成されている。ｐ−クラッド層７の上部領域はメサエ
ッチング等によりストライプ状のリッジ部に形成されて
いる。リッジ部の幅は５μｍである。ｐ−クラッド層７
のリッジ部上にはｐ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−
コンタクト層８が形成されている。
【００４３】ｐ−クラッド層７の両側には、ｎ−ＧａＡ
ｓからなるｎ−電流ブロック層９が形成され、ｐ−コン
タクト層８上およびｎ−電流ブロック層９上にはｐ−Ｇ
ａＡｓからなるｐ−キャップ層１０が形成されている。
ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極１２が形成され、ｐ
−キャップ層１０の上面にｐ電極１１が形成されてい
る。
ｓからなるｎ−電流ブロック層９が形成され、ｐ−コン
タクト層８上およびｎ−電流ブロック層９上にはｐ−Ｇ
ａＡｓからなるｐ−キャップ層１０が形成されている。
ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極１２が形成され、ｐ
−キャップ層１０の上面にｐ電極１１が形成されてい
る。
【００４４】表１に図１の半導体レーザ素子における各
層の材料および膜厚を示す。
層の材料および膜厚を示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】この半導体レーザ素子において、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上の各層２〜１０はＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）等により形成される。
Ａｓ基板１上の各層２〜１０はＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）等により形成される。
【００４７】圧縮歪障壁層４ａの格子定数はｎ−ＧａＡ
ｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されている。それ
により、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に対し
て圧縮歪を有する。引張り歪井戸層４ｂの格子定数はｎ
−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−ＧａＡｓ基
板１に対して引張り歪を有する。
ｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されている。それ
により、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に対し
て圧縮歪を有する。引張り歪井戸層４ｂの格子定数はｎ
−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−ＧａＡｓ基
板１に対して引張り歪を有する。
【００４８】ここで、本実施例の引張り歪井戸層４ｂ
は、閃亜鉛鉱構造を有しかつ（００１）面を主面とす
る。このため、引張り歪井戸層４ｂにおいては、歪を有
していても圧電効果が発生しない。したがって、引張り
歪井戸層４ｂには電位勾配が存在しない。
は、閃亜鉛鉱構造を有しかつ（００１）面を主面とす
る。このため、引張り歪井戸層４ｂにおいては、歪を有
していても圧電効果が発生しない。したがって、引張り
歪井戸層４ｂには電位勾配が存在しない。
【００４９】また、ＭＱＷ発光層４においては、図２に
示すように、ｎ型不純物として例えばＳｅが障壁層４ａ
中で井戸層４ｂの光ガイド層４ｃ側の界面と接する部分
に多くドープされ、ｐ型不純物として例えばＺｎが障壁
層４ａ中で井戸層４ｂの光ガイド層５側の界面と接する
部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となってい
る。このようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピン
グにより、障壁層４ａ中にドナー準位およびアクセプタ
準位が形成される。なお、本実施例では、ｎ型不純物お
よびｐ型不純物のドーピング濃度がほぼ等しい場合につ
いて示している。
示すように、ｎ型不純物として例えばＳｅが障壁層４ａ
中で井戸層４ｂの光ガイド層４ｃ側の界面と接する部分
に多くドープされ、ｐ型不純物として例えばＺｎが障壁
層４ａ中で井戸層４ｂの光ガイド層５側の界面と接する
部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となってい
る。このようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピン
グにより、障壁層４ａ中にドナー準位およびアクセプタ
準位が形成される。なお、本実施例では、ｎ型不純物お
よびｐ型不純物のドーピング濃度がほぼ等しい場合につ
いて示している。
【００５０】本実施例では、図３に示すように、電子お
よび正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほと
んど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセプ
タ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）とに
より引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が発生する。このた
め、電流として注入された電子と正孔との実空間での分
離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷移確
率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半
導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、
しきい値電流の低減化が図られる。
よび正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほと
んど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセプ
タ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）とに
より引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が発生する。このた
め、電流として注入された電子と正孔との実空間での分
離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷移確
率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半
導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、
しきい値電流の低減化が図られる。
【００５１】（Ｂ）第２の実施の形態 第２の実施の形態の半導体レーザ素子は、ＧａＩｎＮか
らなる量子井戸層とＧａＮからなる障壁層とを含みかつ
（０００１）面を主面とするウルツ鉱構造のＭＱＷ発光
層（多重量子井戸構造の発光層）を有する。この量子井
戸層は、量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧
縮歪を有し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方
向）に伸長する歪を有する。この場合の量子井戸層中に
は、圧電効果により電位勾配が形成される。
らなる量子井戸層とＧａＮからなる障壁層とを含みかつ
（０００１）面を主面とするウルツ鉱構造のＭＱＷ発光
層（多重量子井戸構造の発光層）を有する。この量子井
戸層は、量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧
縮歪を有し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方
向）に伸長する歪を有する。この場合の量子井戸層中に
は、圧電効果により電位勾配が形成される。
【００５２】III −Ｖ族化合物半導体の場合、圧電効果
により発生する量子井戸層中の電位勾配において、［０
００-1] 方向側が［０００１］方向側に比べて電位が高
い。本実施の形態においては、量子井戸層中の電位勾配
を大きくするために、アクセプタ準位を障壁層中で量子
井戸層の［０００１］方向側の界面と接する部分に多く
形成し、同時にドナー準位を障壁層中で量子井戸層の
［０００-1］方向側の界面と接する部分に多く形成す
る。
により発生する量子井戸層中の電位勾配において、［０
００-1] 方向側が［０００１］方向側に比べて電位が高
い。本実施の形態においては、量子井戸層中の電位勾配
を大きくするために、アクセプタ準位を障壁層中で量子
井戸層の［０００１］方向側の界面と接する部分に多く
形成し、同時にドナー準位を障壁層中で量子井戸層の
［０００-1］方向側の界面と接する部分に多く形成す
る。
【００５３】さらに、障壁層中において、以下の関係を
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
【００５４】図４は本発明の第２〜第４の実施例におけ
る半導体レーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
図４の半導体レーザ素子においては、ＧａＩｎＮからな
るＭＱＷ発光層が用いられる。
る半導体レーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
図４の半導体レーザ素子においては、ＧａＩｎＮからな
るＭＱＷ発光層が用いられる。
【００５５】図４において、サファイア基板２１の（０
００１）面上に厚さ１５ｎｍ程度のＡｌＧａＮからなる
バッファ層２２が形成されている。このバッファ層２２
上に、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層２３、
厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
２４、厚さ０．１μｍ程度のｎ−ＧａＩｎＮからなるｎ
−クラック防止層２５、厚さ０．４５μｍ程度のｎ−Ａ
ｌＧａＮからなるｎ−第１クラッド層２６、厚さ５０ｎ
ｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−第２クラッド層２７、
およびＧａＩｎＮからなるＭＱＷ発光層２８が順に形成
されている。
００１）面上に厚さ１５ｎｍ程度のＡｌＧａＮからなる
バッファ層２２が形成されている。このバッファ層２２
上に、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層２３、
厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
２４、厚さ０．１μｍ程度のｎ−ＧａＩｎＮからなるｎ
−クラック防止層２５、厚さ０．４５μｍ程度のｎ−Ａ
ｌＧａＮからなるｎ−第１クラッド層２６、厚さ５０ｎ
ｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−第２クラッド層２７、
およびＧａＩｎＮからなるＭＱＷ発光層２８が順に形成
されている。
【００５６】ＭＱＷ発光層２８上に、厚さ４０ｎｍ程度
のｐ−ＧａＮからなるｐ−第１クラッド層２９、厚さ
０．４５μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−第２ク
ラッド層３０、厚さ５０ｎｍ程度のｐ−ＧａＮからなる
ｐ−キャップ層３１が順に形成されている。
のｐ−ＧａＮからなるｐ−第１クラッド層２９、厚さ
０．４５μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−第２ク
ラッド層３０、厚さ５０ｎｍ程度のｐ−ＧａＮからなる
ｐ−キャップ層３１が順に形成されている。
【００５７】ｐ−キャップ層３１上には、厚さ０．２μ
ｍ程度のシリコン窒化物からなる電流狭窄層（電流ブロ
ック層）３４が形成されている。電流狭窄層３４は、幅
２μｍ程度のストライプ状開口部を有し、このストライ
プ状開口部が電流通路３３となる。
ｍ程度のシリコン窒化物からなる電流狭窄層（電流ブロ
ック層）３４が形成されている。電流狭窄層３４は、幅
２μｍ程度のストライプ状開口部を有し、このストライ
プ状開口部が電流通路３３となる。
【００５８】電流狭窄層３４のストライプ状開口部内お
よびｐ−キャップ層３１上および電流狭窄層３４上に
は、厚さ３〜５μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタク
ト層３２が形成されている。アンドープＧａＮ層２３か
らｐ−コンタクト層３２までの各層はウルツ鉱構造を有
し、これらの窒化物系半導体の［０００１］方向に成長
している。
よびｐ−キャップ層３１上および電流狭窄層３４上に
は、厚さ３〜５μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタク
ト層３２が形成されている。アンドープＧａＮ層２３か
らｐ−コンタクト層３２までの各層はウルツ鉱構造を有
し、これらの窒化物系半導体の［０００１］方向に成長
している。
【００５９】ｐ−コンタクト層３２からｎ−コンタクト
層２４までの一部領域が除去され、ｎ−コンタクト層２
４の表面が露出している。それにより、幅約１０μｍの
メサ形状が形成されている。ｐ−コンタクト層３２上に
ｐ電極３５が形成され、ｎ−コンタクト層２４の露出し
た表面上にｎ電極３６が形成されている。
層２４までの一部領域が除去され、ｎ−コンタクト層２
４の表面が露出している。それにより、幅約１０μｍの
メサ形状が形成されている。ｐ−コンタクト層３２上に
ｐ電極３５が形成され、ｎ−コンタクト層２４の露出し
た表面上にｎ電極３６が形成されている。
【００６０】図５は図４の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
【００６１】図５に示すように、ＭＱＷ発光層２８は、
厚さ４ｎｍ程度のＧａＮからなる障壁層２８ａと厚さ４
ｎｍ程度のＧａＩｎＮからなる量子井戸層２８ｂとが交
互に積層されてなる多重量子井戸構造を有する。例え
ば、ＧａＮからなる障壁層２８ａの数は５であり、Ｇａ
ＩｎＮからなる量子井戸層２８ｂの数は４である。
厚さ４ｎｍ程度のＧａＮからなる障壁層２８ａと厚さ４
ｎｍ程度のＧａＩｎＮからなる量子井戸層２８ｂとが交
互に積層されてなる多重量子井戸構造を有する。例え
ば、ＧａＮからなる障壁層２８ａの数は５であり、Ｇａ
ＩｎＮからなる量子井戸層２８ｂの数は４である。
【００６２】ここで、厚さ０．５μｍ程度のアンドープ
ＧａＮ層２３および厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層２４の格子定数に比べて、ＧａＩｎ
Ｎからなる量子井戸層２８ｂの格子定数が大きいので、
量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪が発
生し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に
伸長する歪が発生する。その結果、ＭＱＷ発光層２８内
の量子井戸層２８ｂに圧電効果に伴う電位勾配が形成さ
れ、ＭＱＷ発光層２８内のエネルギーバンドは図５に示
す構造となる。
ＧａＮ層２３および厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層２４の格子定数に比べて、ＧａＩｎ
Ｎからなる量子井戸層２８ｂの格子定数が大きいので、
量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪が発
生し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に
伸長する歪が発生する。その結果、ＭＱＷ発光層２８内
の量子井戸層２８ｂに圧電効果に伴う電位勾配が形成さ
れ、ＭＱＷ発光層２８内のエネルギーバンドは図５に示
す構造となる。
【００６３】（２）第２の実施例 図６および図７は第２の実施例の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
けるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
【００６４】図６に示すように、ｐ型不純物として例え
ばＭｇが量子障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０
００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の界面
と接する部分に多くドープされ、ｎ型不純物として例え
ばＳｉが量子障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０
００１］方向側および［０００-1］方向側の界面と接す
る部分にドープされ、変調ドーピング構造となってい
る。
ばＭｇが量子障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０
００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の界面
と接する部分に多くドープされ、ｎ型不純物として例え
ばＳｉが量子障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０
００１］方向側および［０００-1］方向側の界面と接す
る部分にドープされ、変調ドーピング構造となってい
る。
【００６５】具体的には、障壁層２８ａ中のｐ−第１ク
ラッド層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＭｇはドープされていない。Ｍ
ｇのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
ラッド層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＭｇはドープされていない。Ｍ
ｇのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
【００６６】また、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分およびｐ−第１クラッド
層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にそれぞれＳｉがドープ
されている。ｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の各部分のＳｉのドープ量としては、
Ｍｇのドープ量の半分、すなわち５×１０16〜５×１０
20ｃｍ-3が好ましい。
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分およびｐ−第１クラッド
層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にそれぞれＳｉがドープ
されている。ｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の各部分のＳｉのドープ量としては、
Ｍｇのドープ量の半分、すなわち５×１０16〜５×１０
20ｃｍ-3が好ましい。
【００６７】このようなｐ型不純物およびｎ型不純物の
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にアクセプタ準位お
よびドナー準位が形成される。
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にアクセプタ準位お
よびドナー準位が形成される。
【００６８】ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピング
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の界面
から深さ１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ-2
程度の濃度にｐ型不純物をデルタドーピングし、量子障
壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側界面およびｐ
−第１クラッド層２９側の界面から深さ約１ｎｍの部分
にそれぞれ１×１０10〜１×１０14ｃｍ-2程度の濃度に
ｎ型不純物をデルタドーピングしてもよい。ｐ型不純物
として、Ｍｇ以外に、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、
Ｃｄ、Ｈｇ等を用いてもよい。また、ｎ型不純物とし
て、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを用いても
よい。
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の界面
から深さ１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ-2
程度の濃度にｐ型不純物をデルタドーピングし、量子障
壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側界面およびｐ
−第１クラッド層２９側の界面から深さ約１ｎｍの部分
にそれぞれ１×１０10〜１×１０14ｃｍ-2程度の濃度に
ｎ型不純物をデルタドーピングしてもよい。ｐ型不純物
として、Ｍｇ以外に、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、
Ｃｄ、Ｈｇ等を用いてもよい。また、ｎ型不純物とし
て、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｐｂ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを用いても
よい。
【００６９】本実施例では、図６に示すようにｐ型不純
物として例えばＭｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８
ｂの［０００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９
側の界面と接する部分に多くドープされた変調ドーピン
グ構造となっている。このため、図７に示すように圧電
効果のために発生した電位勾配がさらに大きくなる。そ
れにより、電流として注入された電子と正孔との実空間
での分離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率
が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導
体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、し
きい値電流の低減化が図られる。
物として例えばＭｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８
ｂの［０００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９
側の界面と接する部分に多くドープされた変調ドーピン
グ構造となっている。このため、図７に示すように圧電
効果のために発生した電位勾配がさらに大きくなる。そ
れにより、電流として注入された電子と正孔との実空間
での分離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率
が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導
体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、し
きい値電流の低減化が図られる。
【００７０】（３）第３の実施例 図８および図９は第３の実施例の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
けるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図である。
【００７１】図８に示すように、ｎ型不純物として例え
ばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００
-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の界面と接
する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００１］
方向側および［０００-1］方向側の界面、つまりｐ−第
１クラッド層２９側およびｎ−第２クラッド層２７側の
界面と接する部分にドープされ、変調ドーピング構造と
なっている。
ばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００
-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の界面と接
する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００１］
方向側および［０００-1］方向側の界面、つまりｐ−第
１クラッド層２９側およびｎ−第２クラッド層２７側の
界面と接する部分にドープされ、変調ドーピング構造と
なっている。
【００７２】具体的には、障壁層２８ａ中のｎ−第２ク
ラッド層２７側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＳｉはドープされていない。Ｓ
ｉのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
ラッド層２７側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＳｉはドープされていない。Ｓ
ｉのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
【００７３】また、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分およびｐ−第１クラッド
層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にそれぞれＭｇがドープ
されている。ｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の各部分におけるＭｇのドープ量とし
ては、Ｓｉのドープ量の半分、すなわち５×１０16〜５
×１０20ｃｍ-3が好ましい。
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分およびｐ−第１クラッド
層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にそれぞれＭｇがドープ
されている。ｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の各部分におけるＭｇのドープ量とし
ては、Ｓｉのドープ量の半分、すなわち５×１０16〜５
×１０20ｃｍ-3が好ましい。
【００７４】このようなｎ型不純物およびｐ型不純物の
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にドナー準位および
アクセプタ準位が形成される。
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にドナー準位および
アクセプタ準位が形成される。
【００７５】ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピング
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｎ型不純物をデルタドーピングし、障壁
層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の界面から深さ約１ｎｍの部分にそれ
ぞれ１×１０10〜１×１０14ｃｍ-2程度の濃度にｐ型不
純物をデルタドーピングしてもよい。
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｎ型不純物をデルタドーピングし、障壁
層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側およびｐ−第１
クラッド層２９側の界面から深さ約１ｎｍの部分にそれ
ぞれ１×１０10〜１×１０14ｃｍ-2程度の濃度にｐ型不
純物をデルタドーピングしてもよい。
【００７６】本実施例では、図８に示すようにｎ型不純
物として例えばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層の
［０００-1］方向側つまりｎ−クラッド層２７側の界面
と接する部分に多くドープされた変調ドーピング構造と
なっている。このため、図９に示すように圧電効果のた
めに発生した電位勾配がさらに大きくなる。それによ
り、電流として注入された電子と正孔との実空間での分
離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率が減少
し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レー
ザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値
電流の低減化が図られる。
物として例えばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層の
［０００-1］方向側つまりｎ−クラッド層２７側の界面
と接する部分に多くドープされた変調ドーピング構造と
なっている。このため、図９に示すように圧電効果のた
めに発生した電位勾配がさらに大きくなる。それによ
り、電流として注入された電子と正孔との実空間での分
離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率が減少
し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レー
ザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値
電流の低減化が図られる。
【００７７】（４）第４の実施例 図１０および図１１は第４の実施例の半導体レーザ素子
におけるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図であ
る。
におけるＭＱＷ発光層２８のエネルギーバンド図であ
る。
【００７８】図１０に示すように、ｎ型不純物として例
えばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［００
０-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の界面と
接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例えば
Ｍｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００
１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の界面と接
する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となっ
ている。
えばＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［００
０-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の界面と
接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例えば
Ｍｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの［０００
１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の界面と接
する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となっ
ている。
【００７９】具体的には、障壁層２８ａ中のｐ−第１ク
ラッド層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＭｇはドープされていない。Ｍ
ｇのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
ラッド層２９側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＭｇがドー
プされ、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の
厚さ約２ｎｍの部分にはＭｇはドープされていない。Ｍ
ｇのドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。
【００８０】また、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドープさ
れ、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の厚さ
約２ｎｍの部分にはＳｉはドープされていない。Ｓｉの
ドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好
ましい。
層２７側の厚さ約２ｎｍの部分にのみＳｉがドープさ
れ、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の厚さ
約２ｎｍの部分にはＳｉはドープされていない。Ｓｉの
ドープ量としては、１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好
ましい。
【００８１】このようなｎ型不純物およびｐ型不純物の
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にドナー準位および
アクセプタ準位が形成される。
ドーピングにより、障壁層２８ａ中にドナー準位および
アクセプタ準位が形成される。
【００８２】ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピング
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｐ型不純物をデルタドーピングしてもよ
く、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｎ型不純物をデルタドーピングしてもよ
い。
の方法としては、これ以外の方法を用いてもよい。例え
ば、障壁層２８ａ中のｐ−第１クラッド層２９側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｐ型不純物をデルタドーピングしてもよ
く、障壁層２８ａ中のｎ−第２クラッド層２７側の界面
から深さ約１ｎｍの部分に２×１０10〜２×１０14ｃｍ
-2程度の濃度にｎ型不純物をデルタドーピングしてもよ
い。
【００８３】本実施例では、図１０に示すようにｎ型不
純物としてＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの
［０００-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の
界面と接する部分に多くドープされるとともに、ｐ型不
純物としてＭｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの
［０００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の
界面と接する部分に多くドープされた変調ドーピング構
造となっている。このため、図１１に示すように圧電効
果のために発生した電位勾配がさらに大きくなる。それ
により、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率が
減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体
レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しき
い値電流の低減化が図られる。
純物としてＳｉが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの
［０００-1］方向側つまりｎ−第２クラッド層２７側の
界面と接する部分に多くドープされるとともに、ｐ型不
純物としてＭｇが障壁層２８ａ中で量子井戸層２８ｂの
［０００１］方向側つまりｐ−第１クラッド層２９側の
界面と接する部分に多くドープされた変調ドーピング構
造となっている。このため、図１１に示すように圧電効
果のために発生した電位勾配がさらに大きくなる。それ
により、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなるため、自然放出に対する遷移確率が
減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半導体
レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、しき
い値電流の低減化が図られる。
【００８４】障壁層２８ａにおけるアクセプタ準位およ
びドナー準位の形成方法は、上記の第２、第３および第
４の実施例の方法に限定されるものではない。上記の実
施例以外の方法で、障壁層２８ａ中にアクセプタ準位お
よびドナー準位を形成してもよい。
びドナー準位の形成方法は、上記の第２、第３および第
４の実施例の方法に限定されるものではない。上記の実
施例以外の方法で、障壁層２８ａ中にアクセプタ準位お
よびドナー準位を形成してもよい。
【００８５】なお、障壁層２８ａ中において、以下の関
係を満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形
成することが好ましい。すなわち、障壁層２８ａ中で量
子井戸層２８ｂのｐ−第１クラッド層２９側の界面と接
する部分のアクセプタ準位の密度およびドナー準位の密
度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層２８ａ中で量子井
戸層２８ｂのｎ−第２クラッド層２７側の界面と接する
部分のアクセプタ準位の密度およびドナー準位の密度を
Ｎ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合に、このＮ１Ａ、Ｎ１
Ｄ、Ｎ２ＡおよびＮ２Ｄが Ｎ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつＮ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０ の関係を満たすようにドナー準位およびアクセプタ準位
を形成することが好ましい。
係を満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形
成することが好ましい。すなわち、障壁層２８ａ中で量
子井戸層２８ｂのｐ−第１クラッド層２９側の界面と接
する部分のアクセプタ準位の密度およびドナー準位の密
度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層２８ａ中で量子井
戸層２８ｂのｎ−第２クラッド層２７側の界面と接する
部分のアクセプタ準位の密度およびドナー準位の密度を
Ｎ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合に、このＮ１Ａ、Ｎ１
Ｄ、Ｎ２ＡおよびＮ２Ｄが Ｎ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつＮ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０ の関係を満たすようにドナー準位およびアクセプタ準位
を形成することが好ましい。
【００８６】○図４の半導体レーザ素子の製造方法 図１２〜図１６は図４の半導体レーザ素子の製造方法を
示す模式的工程断面図である。
示す模式的工程断面図である。
【００８７】図４の半導体レーザ素子の各窒化物系半導
体層は、ＭＯＶＰＥ法によりサファイア基板２１上に形
成される。原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ3 、Ｓ
ｉＨ4 、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）を用いる。
体層は、ＭＯＶＰＥ法によりサファイア基板２１上に形
成される。原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ3 、Ｓ
ｉＨ4 、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）を用いる。
【００８８】まず、図１２に示すように、基板温度を６
００℃に保ち、サファイア基板２１上に厚さ１５ｎｍ程
度のバッファ層２２を形成する。次に、基板温度を１１
５０℃に保ち、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ
層２３、厚さ４μｍ程度のＳｉドープＧａＮからなるｎ
−コンタクト層２４を形成する。さらに、基板温度を８
８０℃に保ち、厚さ０．１μｍ程度のＳｉドープＧａ
0.95Ｉｎ0.05Ｎからなるｎ−クラック防止層２５を形成
する。次に、基板温度を１１５０℃に保ち、厚さ０．４
５μｍ程度のＳｉドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ
−第１クラッド層２６、および厚さ５０ｎｍ程度のＳｉ
ドープＧａＮからなるｎ−第２クラッド層２７を形成す
る。
００℃に保ち、サファイア基板２１上に厚さ１５ｎｍ程
度のバッファ層２２を形成する。次に、基板温度を１１
５０℃に保ち、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ
層２３、厚さ４μｍ程度のＳｉドープＧａＮからなるｎ
−コンタクト層２４を形成する。さらに、基板温度を８
８０℃に保ち、厚さ０．１μｍ程度のＳｉドープＧａ
0.95Ｉｎ0.05Ｎからなるｎ−クラック防止層２５を形成
する。次に、基板温度を１１５０℃に保ち、厚さ０．４
５μｍ程度のＳｉドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｎ
−第１クラッド層２６、および厚さ５０ｎｍ程度のＳｉ
ドープＧａＮからなるｎ−第２クラッド層２７を形成す
る。
【００８９】さらに、基板温度を８８０℃に保ち、厚さ
４ｎｍ程度のアンドープＧａＮからなる５層の障壁層２
８ａと厚さ４ｎｍ程度のアンドープのＧａ0.85Ｉｎ0.15
ｎＮからなる４層の量子井戸層２８ｂを交互に積層し、
ＧａＩｎＮからなるＭＱＷ発光層２８を形成する。この
際、第２〜第４の実施例に従って、ＭＱＷ発光層２８中
にｐ型不純物およびｎ型不純物をドープする。
４ｎｍ程度のアンドープＧａＮからなる５層の障壁層２
８ａと厚さ４ｎｍ程度のアンドープのＧａ0.85Ｉｎ0.15
ｎＮからなる４層の量子井戸層２８ｂを交互に積層し、
ＧａＩｎＮからなるＭＱＷ発光層２８を形成する。この
際、第２〜第４の実施例に従って、ＭＱＷ発光層２８中
にｐ型不純物およびｎ型不純物をドープする。
【００９０】最後に、基板温度を１１５０℃に保ち、厚
さ４０ｎｍ程度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−第１ク
ラッド層２９、厚さ０．４５μｍ程度のＭｇドープＡｌ
ＧａＮからなるｐ−第２クラッド層３０、厚さ５０ｎｍ
程度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−キャップ層３１を
形成する。上記のバッファ層２２からｐ−キャップ層３
１までの各層は、大気圧のＭＯＶＰＥ法により形成す
る。
さ４０ｎｍ程度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−第１ク
ラッド層２９、厚さ０．４５μｍ程度のＭｇドープＡｌ
ＧａＮからなるｐ−第２クラッド層３０、厚さ５０ｎｍ
程度のＭｇドープＧａＮからなるｐ−キャップ層３１を
形成する。上記のバッファ層２２からｐ−キャップ層３
１までの各層は、大気圧のＭＯＶＰＥ法により形成す
る。
【００９１】その後、図１３に示すように、ｐ−キャッ
プ層３１上の全面に、例えばＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）プラズマＣＶＤ法により、厚さ０．２μｍ程度
のＳｉ3 Ｎ4 等のシリコン窒化物からなる電流狭窄層３
４を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびＢＨＦ
（緩衝フッ酸）によるウェットエッチングで、幅２μｍ
程度のストライプ状の領域のシリコン窒化物を除去し、
ｐ−キャップ層３１を露出させる。それにより、ストラ
イプ状の電流通路３３が形成される。
プ層３１上の全面に、例えばＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）プラズマＣＶＤ法により、厚さ０．２μｍ程度
のＳｉ3 Ｎ4 等のシリコン窒化物からなる電流狭窄層３
４を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびＢＨＦ
（緩衝フッ酸）によるウェットエッチングで、幅２μｍ
程度のストライプ状の領域のシリコン窒化物を除去し、
ｐ−キャップ層３１を露出させる。それにより、ストラ
イプ状の電流通路３３が形成される。
【００９２】次に、図１４に示すように、例えば７６Ｔ
ｏｒｒの減圧ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−電流狭窄層３４
上およびストライプ状開口部内のｐ−キャップ層３１上
に厚さ３〜５μｍのＭｇドープＧａＮからなるｐ−コン
タクト層３２を形成する。この際、ｐ−キャップ層３１
の露出した部分に選択的にｐ−ＧａＮが成長するよう
に、成長条件を適切に調整する。例えば、基板温度を約
１００℃上昇させ、ＮＨ 3 の流量を約３倍に増加させ
る。
ｏｒｒの減圧ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−電流狭窄層３４
上およびストライプ状開口部内のｐ−キャップ層３１上
に厚さ３〜５μｍのＭｇドープＧａＮからなるｐ−コン
タクト層３２を形成する。この際、ｐ−キャップ層３１
の露出した部分に選択的にｐ−ＧａＮが成長するよう
に、成長条件を適切に調整する。例えば、基板温度を約
１００℃上昇させ、ＮＨ 3 の流量を約３倍に増加させ
る。
【００９３】このような条件下で成長を行うと、まずｐ
−キャップ層３１の露出した部分にｐ−ＧａＮが成長
し、電流通路３３にあたる部分が形成される。一方、電
流狭窄層３４上にはｐ−ＧａＮは結晶成長しない。引き
続き結晶成長を継続すると、ｐ−ＧａＮが電流通路３３
上に成長するとともに、電流通路３３上に成長したｐ−
ＧａＮの側面から横方向に結晶成長が開始し、電流狭窄
層３４上にｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層３２が
形成される。例えば、電流通路３３にあたる部分を中心
として幅約８μｍでｐ−コンタクト層３２が形成され
る。
−キャップ層３１の露出した部分にｐ−ＧａＮが成長
し、電流通路３３にあたる部分が形成される。一方、電
流狭窄層３４上にはｐ−ＧａＮは結晶成長しない。引き
続き結晶成長を継続すると、ｐ−ＧａＮが電流通路３３
上に成長するとともに、電流通路３３上に成長したｐ−
ＧａＮの側面から横方向に結晶成長が開始し、電流狭窄
層３４上にｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタクト層３２が
形成される。例えば、電流通路３３にあたる部分を中心
として幅約８μｍでｐ−コンタクト層３２が形成され
る。
【００９４】この結果、ｐ−キャップ層３１とｐ−コン
タクト層３２とは幅２μｍ程度のストライプ状の電流通
路３３で接続され、ｐ−キャップ層３１とｐ−コンタク
ト層３２との間には、電流通路３３の部分を除いて、厚
さ０．２μｍ程度のＳｉ3 Ｎ 4 からなる電流狭窄層３４
が形成される。
タクト層３２とは幅２μｍ程度のストライプ状の電流通
路３３で接続され、ｐ−キャップ層３１とｐ−コンタク
ト層３２との間には、電流通路３３の部分を除いて、厚
さ０．２μｍ程度のＳｉ3 Ｎ 4 からなる電流狭窄層３４
が形成される。
【００９５】次に、図１５に示すように、メタルマスク
およびＥＢ（電子ビーム）蒸着法を用いて、ｐ−コンタ
クト層３２を含む領域に、例えば幅１０μｍ程度のスト
ライプ形状で厚さ３〜５μｍＮｉ膜を蒸着する。このＮ
ｉ膜をマスクとして用い、例えばＣＦ4 をエッチングガ
スとして用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法に
より、ｎ−コンタクト層２４が露出するまで、ｐ−コン
タクト層３２からｎ−クラック防止層２５までをメサ状
にエッチングする。その後、マスクとして用いたＮｉ膜
を塩酸等を用いて除去する。
およびＥＢ（電子ビーム）蒸着法を用いて、ｐ−コンタ
クト層３２を含む領域に、例えば幅１０μｍ程度のスト
ライプ形状で厚さ３〜５μｍＮｉ膜を蒸着する。このＮ
ｉ膜をマスクとして用い、例えばＣＦ4 をエッチングガ
スとして用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法に
より、ｎ−コンタクト層２４が露出するまで、ｐ−コン
タクト層３２からｎ−クラック防止層２５までをメサ状
にエッチングする。その後、マスクとして用いたＮｉ膜
を塩酸等を用いて除去する。
【００９６】さらに、図１６に示すように、Ｓｉ3 Ｎ4
等の絶縁膜３７をＥＣＲプラズマＣＶＤ法、フォトリソ
グラフィおよびエッチングによりｐ−コンタクト層３２
からｎ−クラック防止層３５までの側面および電極形成
領域を除いたｎ−コンタクト層２４の上面に形成する。
そして、ｎ−コンタクト層２４の露出した表面上に、例
えばＡｕ／Ｔｉからなるｎ電極３６を形成し、ｐ−コン
タクト層３２上に、Ａｕ／Ｐｄからなるｐ電極３５を形
成する。
等の絶縁膜３７をＥＣＲプラズマＣＶＤ法、フォトリソ
グラフィおよびエッチングによりｐ−コンタクト層３２
からｎ−クラック防止層３５までの側面および電極形成
領域を除いたｎ−コンタクト層２４の上面に形成する。
そして、ｎ−コンタクト層２４の露出した表面上に、例
えばＡｕ／Ｔｉからなるｎ電極３６を形成し、ｐ−コン
タクト層３２上に、Ａｕ／Ｐｄからなるｐ電極３５を形
成する。
【００９７】最後に、例えばへき開により、ストライプ
状の電流通路３３に沿った方向に共振器長３００μｍの
共振器構造を形成する。それにより、図４の構造を有す
る半導体レーザ素子が作製される。
状の電流通路３３に沿った方向に共振器長３００μｍの
共振器構造を形成する。それにより、図４の構造を有す
る半導体レーザ素子が作製される。
【００９８】なお、半導体レーザ素子の共振器面にＳｉ
3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を積層した
誘電体多層膜等の端面高反射膜や低反射膜を形成しても
よい。
3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を積層した
誘電体多層膜等の端面高反射膜や低反射膜を形成しても
よい。
【００９９】（５）第５の実施例 第５の実施例の半導体レーザ素子は、図４の半導体レー
ザ素子と同じ構造を有し、以下に示すように窒化物系半
導体層の結晶成長方法が異なる。
ザ素子と同じ構造を有し、以下に示すように窒化物系半
導体層の結晶成長方法が異なる。
【０１００】図４の半導体レーザ素子の構造において、
サファイア基板２１の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ
法により、少なくともバッファ層２２を低温でかつアン
ドープＧａＮ層２３を高温で結晶成長させた後、他の層
２４〜３２，３４を例えばＭＢＥ法（分子線エピタキシ
法）やＨＶＰＥ法（ハライド気相成長法）等のＭＯＶＰ
Ｅ法以外の結晶成長方法で結晶成長させる。ＭＱＷ発光
層２８の構造は、上記の第２〜第４の実施例と同様であ
る。
サファイア基板２１の（０００１）面上に、ＭＯＶＰＥ
法により、少なくともバッファ層２２を低温でかつアン
ドープＧａＮ層２３を高温で結晶成長させた後、他の層
２４〜３２，３４を例えばＭＢＥ法（分子線エピタキシ
法）やＨＶＰＥ法（ハライド気相成長法）等のＭＯＶＰ
Ｅ法以外の結晶成長方法で結晶成長させる。ＭＱＷ発光
層２８の構造は、上記の第２〜第４の実施例と同様であ
る。
【０１０１】本実施例において、アンドープＧａＮ層２
３からｐ−コンタクト層３２までの各層はウルツ鉱構造
であり、窒化物系半導体の［０００１］方向に成長して
いる。したがって、第２〜第４の実施例と同じ効果が得
られる。
３からｐ−コンタクト層３２までの各層はウルツ鉱構造
であり、窒化物系半導体の［０００１］方向に成長して
いる。したがって、第２〜第４の実施例と同じ効果が得
られる。
【０１０２】このように、サファイア基板２１の（００
０１）面上に、ＭＯＶＰＥ法により低温でバッファ層２
２を成長させた後に、引き続いて高温で窒化物系半導体
層を結晶成長させると、窒化物系半導体層は［０００
１］方向に成長し、その後、結晶成長方法を変えても結
晶成長の方位は変化せず、［０００１］方向に成長し続
ける。
０１）面上に、ＭＯＶＰＥ法により低温でバッファ層２
２を成長させた後に、引き続いて高温で窒化物系半導体
層を結晶成長させると、窒化物系半導体層は［０００
１］方向に成長し、その後、結晶成長方法を変えても結
晶成長の方位は変化せず、［０００１］方向に成長し続
ける。
【０１０３】上記第２〜第５の実施例では、基板として
サファイア基板２１を用いているが、窒化物系半導体層
がウルツ鉱構造であれば、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ等の基板を用いてもよ
い。
サファイア基板２１を用いているが、窒化物系半導体層
がウルツ鉱構造であれば、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ等の基板を用いてもよ
い。
【０１０４】また、上記第２〜第５の実施例では、量子
井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸長する歪
を有するウルツ鉱構造のＭＱＷ発光層２８について説明
したが、例えば、ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮからなる量
子井戸層およびＡｌＧａＩｎＮからなる障壁層を含むＭ
ＱＷ発光層を形成した場合には、量子井戸の閉じ込め方
向（界面に垂直な方向）に圧縮する歪が発生する。この
場合には、圧電効果による電位勾配において［０００
１］方向側の電位が高くなり、［０００-1］方向側の電
位が低くなる。したがって、ｐ型不純物およびｎ型不純
物のドーピングの分布位置を量子井戸層の中心における
（０００１）面に関して第２〜第５の実施例と反対にす
ればよい。
井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸長する歪
を有するウルツ鉱構造のＭＱＷ発光層２８について説明
したが、例えば、ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮからなる量
子井戸層およびＡｌＧａＩｎＮからなる障壁層を含むＭ
ＱＷ発光層を形成した場合には、量子井戸の閉じ込め方
向（界面に垂直な方向）に圧縮する歪が発生する。この
場合には、圧電効果による電位勾配において［０００
１］方向側の電位が高くなり、［０００-1］方向側の電
位が低くなる。したがって、ｐ型不純物およびｎ型不純
物のドーピングの分布位置を量子井戸層の中心における
（０００１）面に関して第２〜第５の実施例と反対にす
ればよい。
【０１０５】さらに、ウルツ鉱型のＺｎＳｅを代表とす
るII−VI族化合物半導体を始めとするウルツ鉱構造また
は六方晶構造を有する半導体であれば同じ効果が得られ
る。ただし、II−VI族化合物半導体およびＣｕＣｌを代
表とするＩ−VII 族化合物半導体の場合には、電位勾配
が逆になる。
るII−VI族化合物半導体を始めとするウルツ鉱構造また
は六方晶構造を有する半導体であれば同じ効果が得られ
る。ただし、II−VI族化合物半導体およびＣｕＣｌを代
表とするＩ−VII 族化合物半導体の場合には、電位勾配
が逆になる。
【０１０６】加えて、量子井戸の閉じ込め方向として
は、歪により電位勾配の発生する方向であれば、量子井
戸層の面方位は（０００１）面に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［０００１］軸を面内に含む
面方位以外であれば、いかなる面方位でも、歪により電
位勾配が量子井戸の閉じ込め方向に発生する。すなわ
ち、歪量子井戸の面方位が一般式（ＨＫＬ０）面で表さ
れる面方位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効
果が発生する。ここで、Ｈ、ＫおよびＬは、Ｈ＋Ｋ＋Ｌ
＝０を満足し、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０を除く任意の数であ
る。上記の（ＨＫＬ０）面は、例えば（１-1００）面お
よび（１１-2０）面である。特に、（０００１）面を主
面とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向
に電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。なお、
歪により電位勾配の発生する量子井戸層の面方位につい
ては後述する。
は、歪により電位勾配の発生する方向であれば、量子井
戸層の面方位は（０００１）面に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［０００１］軸を面内に含む
面方位以外であれば、いかなる面方位でも、歪により電
位勾配が量子井戸の閉じ込め方向に発生する。すなわ
ち、歪量子井戸の面方位が一般式（ＨＫＬ０）面で表さ
れる面方位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効
果が発生する。ここで、Ｈ、ＫおよびＬは、Ｈ＋Ｋ＋Ｌ
＝０を満足し、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０を除く任意の数であ
る。上記の（ＨＫＬ０）面は、例えば（１-1００）面お
よび（１１-2０）面である。特に、（０００１）面を主
面とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向
に電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。なお、
歪により電位勾配の発生する量子井戸層の面方位につい
ては後述する。
【０１０７】（Ｃ）第３の実施の形態 第３の実施の形態の半導体レーザは、量子井戸層に歪を
有する（１１１）面を主面とする閃亜鉛鉱構造のＭＱＷ
発光層を有する。この場合、量子井戸層に、圧電効果に
より電位勾配が形成される。
有する（１１１）面を主面とする閃亜鉛鉱構造のＭＱＷ
発光層を有する。この場合、量子井戸層に、圧電効果に
より電位勾配が形成される。
【０１０８】III −Ｖ族化合物半導体において、量子井
戸の面内方向（界面に平行な方向）に引張り歪を有し、
量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に圧縮す
る歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位勾配
において［１１１］方向側の電位が高く、［-1-1-1］方
向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするために
は、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方
向側の界面と接する部分に多くドープし、同時にｐ型不
純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側の界面
と接する部分に多くドープする。このようなｎ型不純物
およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中にドナ
ー準位およびアクセプタ準位を形成する。
戸の面内方向（界面に平行な方向）に引張り歪を有し、
量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に圧縮す
る歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位勾配
において［１１１］方向側の電位が高く、［-1-1-1］方
向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするために
は、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方
向側の界面と接する部分に多くドープし、同時にｐ型不
純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側の界面
と接する部分に多くドープする。このようなｎ型不純物
およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中にドナ
ー準位およびアクセプタ準位を形成する。
【０１０９】逆に、III −Ｖ族化合物半導体において、
量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸
長する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１
１］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-
1］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
量子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸
長する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１
１］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-
1］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
【０１１０】一方、II−VI族化合物半導体において、量
子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に引張り歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に圧
縮する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１
１］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-
1］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に引張り歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に圧
縮する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１
１］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-
1］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１１］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
【０１１１】逆に、II−VI族化合物半導体において、量
子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸
長する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［１１１］方向側の電位が高く、［-1-1-
1］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１
１］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
子井戸の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、量子井戸の閉じ込め方向（界面に垂直な方向）に伸
長する歪を有する場合、圧電効果のために発生した電位
勾配において［１１１］方向側の電位が高く、［-1-1-
1］方向側の電位が低い。この電位勾配を大きくするた
めには、ｎ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［１１
１］方向側の界面と接する部分に多くドープし、同時に
ｐ型不純物を障壁層中で量子井戸層の［-1-1-1］方向側
の界面と接する部分に多くドープする。このようなｎ型
不純物およびｐ型不純物のドーピングにより、障壁層中
にドナー準位およびアクセプタ準位を形成する。
【０１１２】さらに、障壁層中において、以下の関係を
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
満たすようにアクセプタ準位およびドナー準位を形成す
ることが好ましい。すなわち、障壁層中で量子井戸の一
方の界面と接する部分のアクセプタ準位の密度およびド
ナー準位の密度をＮ１ＡおよびＮ１Ｄとし、障壁層中で
他方の界面と接する部分のアクセプタ準位およびドナー
準位の密度をＮ２ＡおよびＮ２Ｄとした場合、Ｎ１Ｄ、
Ｎ１Ａ、Ｎ２ＤおよびＮ２ＡがＮ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつ
Ｎ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０の関係を満たすようにドナー準位お
よびアクセプタ準位を形成することが好ましい。
【０１１３】量子井戸の閉じ込め方向としては、歪によ
り電位勾配の発生する方向であれば、量子井戸層の面方
位は（１１１）面と等価な面方位に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［１００］軸を面内に含む面
方位およびこれと等価な面方位以外であれば、いかなる
面方位でも、歪により電位勾配が量子井戸の閉じ込め方
向に発生する。すなわち、歪量子井戸の面方位が一般式
（０ＭＮ）面で表される面方位およびこれと等価な面方
位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効果が発生
する。ここで、ＭおよびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の
数である。上記の（０ＭＮ）面は、例えば（００１）面
および（０１１）面である。特に、（１１１）面を主面
とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向に
電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。
り電位勾配の発生する方向であれば、量子井戸層の面方
位は（１１１）面と等価な面方位に限られるものではな
い。歪量子井戸の面方位が［１００］軸を面内に含む面
方位およびこれと等価な面方位以外であれば、いかなる
面方位でも、歪により電位勾配が量子井戸の閉じ込め方
向に発生する。すなわち、歪量子井戸の面方位が一般式
（０ＭＮ）面で表される面方位およびこれと等価な面方
位以外であれば、いかなる面方位でも、圧電効果が発生
する。ここで、ＭおよびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の
数である。上記の（０ＭＮ）面は、例えば（００１）面
および（０１１）面である。特に、（１１１）面を主面
とする歪量子井戸において、量子井戸の閉じ込め方向に
電位勾配を発生させる圧電効果が最も大きい。
【０１１４】（６）第６の実施例 本発明の第６の実施例における埋め込みリッジ構造のＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、図１に示す構造を
有する。図１７および図１８は第６の実施例の半導体レ
ーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図で
ある。
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、図１に示す構造を
有する。図１７および図１８は第６の実施例の半導体レ
ーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図で
ある。
【０１１５】本実施例の半導体レーザ素子は、第１の実
施例の半導体レーザ素子と同じ構造を有する。しかしな
がら、本実施例の半導体レーザ素子は、面方位が（１１
１）Ａの結晶成長表面を有するｎ−ＧａＡｓ基板１を備
える点で、面方位が（００１）の結晶成長表面を有する
ｎ−ＧａＡｓ基板１を備える第１の実施例の半導体レー
ザ素子と異なる。
施例の半導体レーザ素子と同じ構造を有する。しかしな
がら、本実施例の半導体レーザ素子は、面方位が（１１
１）Ａの結晶成長表面を有するｎ−ＧａＡｓ基板１を備
える点で、面方位が（００１）の結晶成長表面を有する
ｎ−ＧａＡｓ基板１を備える第１の実施例の半導体レー
ザ素子と異なる。
【０１１６】本実施例においては、第１の実施例におい
て前述したように圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されている。
それにより、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に
対して圧縮歪を有する。また、引張り歪井戸層４ｂの格
子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設
定されている。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−
ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
て前述したように圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されている。
それにより、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に
対して圧縮歪を有する。また、引張り歪井戸層４ｂの格
子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設
定されている。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−
ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
【０１１７】ここで、本実施例の圧縮歪障壁層４ａおよ
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（１１
１）面を主面とする。したがって、本実施例において
は、（００１）面を主面とし圧電効果が発生しない第１
の実施例とは異なり、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り歪
井戸層４ｂに歪により圧電効果が発生する。その結果、
図１７に示すように、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り歪
井戸層４ｂに電位勾配が形成される。
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（１１
１）面を主面とする。したがって、本実施例において
は、（００１）面を主面とし圧電効果が発生しない第１
の実施例とは異なり、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り歪
井戸層４ｂに歪により圧電効果が発生する。その結果、
図１７に示すように、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り歪
井戸層４ｂに電位勾配が形成される。
【０１１８】なお、ＭＱＷ発光層４中の量子井戸面内に
関して井戸層４ｂが引張り歪を有し、障壁層４ａが圧縮
歪を有するため、障壁層４ａには井戸層４ｂとは反対の
電位勾配が形成される。
関して井戸層４ｂが引張り歪を有し、障壁層４ａが圧縮
歪を有するため、障壁層４ａには井戸層４ｂとは反対の
電位勾配が形成される。
【０１１９】また、本実施例では、図１７に示すよう
に、ｐ型不純物として例えばＺｎが障壁層４ａ中で井戸
層４ｂの光ガイド層４ｃ側の界面と接する部分に多くド
ープされ、ｎ型不純物として例えばＳｅが障壁層４ａ中
で井戸層４ｂの光ガイド層５側の界面と接する部分に多
くドープされ、変調ドーピング構造となっている。本実
施例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピング濃
度がほぼ等しい場合について示している。このようなｐ
型不純物およびｎ型不純物のドーピングにより、障壁層
４ａ中にアクセプタ準位およびドナー準位が形成され
る。
に、ｐ型不純物として例えばＺｎが障壁層４ａ中で井戸
層４ｂの光ガイド層４ｃ側の界面と接する部分に多くド
ープされ、ｎ型不純物として例えばＳｅが障壁層４ａ中
で井戸層４ｂの光ガイド層５側の界面と接する部分に多
くドープされ、変調ドーピング構造となっている。本実
施例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピング濃
度がほぼ等しい場合について示している。このようなｐ
型不純物およびｎ型不純物のドーピングにより、障壁層
４ａ中にアクセプタ準位およびドナー準位が形成され
る。
【０１２０】本実施例では、図１８に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により引張り歪井戸層４ｂの電位勾配が大きくなる。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により引張り歪井戸層４ｂの電位勾配が大きくなる。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
【０１２１】（７）第７の実施例 図１９は本発明の第７の実施例におけるＺｎＳｅ系半導
体レーザ素子の構造を示す断面図である。図２０および
図２１は第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
体レーザ素子の構造を示す断面図である。図２０および
図２１は第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【０１２２】図１９において、ｎ−ＧａＡｓ基板４１の
（１１１）Ｂ面上に、ｎ−ＧａＡｓからなるｎ−第１バ
ッッファ層４２、ｎ−ＺｎＳｅからなるｎ−第２バッフ
ァ層４３、ｎ−Ｚｎ0.9 Ｍｇ0.1 Ｓ0.15Ｓｅ0.85からな
るｎ−クラッド層４４、およびＭＱＷ発光層４５が順に
形成されている。
（１１１）Ｂ面上に、ｎ−ＧａＡｓからなるｎ−第１バ
ッッファ層４２、ｎ−ＺｎＳｅからなるｎ−第２バッフ
ァ層４３、ｎ−Ｚｎ0.9 Ｍｇ0.1 Ｓ0.15Ｓｅ0.85からな
るｎ−クラッド層４４、およびＭＱＷ発光層４５が順に
形成されている。
【０１２３】ＭＱＷ発光層４５は、図２０に示すよう
に、ＺｎＳ0.1 Ｓｅ0.9 からなる５層の引張り歪障壁層
４５ａおよびＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅからなる４層の圧縮
歪井戸層４５ｂが交互に積層されてなる。
に、ＺｎＳ0.1 Ｓｅ0.9 からなる５層の引張り歪障壁層
４５ａおよびＺｎ0.7 Ｃｄ0.3 Ｓｅからなる４層の圧縮
歪井戸層４５ｂが交互に積層されてなる。
【０１２４】ＭＱＷ発光層４５上には、ｐ−Ｚｎ0.9 Ｍ
ｇ0.1 Ｓ0.15Ｓｅ0.85からなるｐ−クラッド層４６が形
成されている。ｐ−クラッド層４６の上部領域はストラ
イプ状のリッジ部となっている。
ｇ0.1 Ｓ0.15Ｓｅ0.85からなるｐ−クラッド層４６が形
成されている。ｐ−クラッド層４６の上部領域はストラ
イプ状のリッジ部となっている。
【０１２５】ｐ−クラッド層４６のリッジ部上には、ｐ
−ＺｎＳｅからなるｐ−コンタクト層４８が形成され、
ｐ−クラッド層４６のリッジ部およびｐ−コンタクト層
４８の両側にはＳｉＯ2 膜４７が形成されている。ｎ−
ＧａＡｓ基板４１の下面にｎ電極５０が形成され、ｐ−
コンタクト層４８上およびＳｉＯ2 層４７上にｐ電極４
９が形成されている。
−ＺｎＳｅからなるｐ−コンタクト層４８が形成され、
ｐ−クラッド層４６のリッジ部およびｐ−コンタクト層
４８の両側にはＳｉＯ2 膜４７が形成されている。ｎ−
ＧａＡｓ基板４１の下面にｎ電極５０が形成され、ｐ−
コンタクト層４８上およびＳｉＯ2 層４７上にｐ電極４
９が形成されている。
【０１２６】表２に図１９の半導体レーザ素子における
各層の材料および膜厚を示す。
各層の材料および膜厚を示す。
【０１２７】
【表２】
【０１２８】ここで、本実施例の引張り歪障壁層４５ａ
および圧縮歪井戸層４５ｂは、閃亜鉛鉱構造を有しかつ
（１１１）Ｂ面を主面とする。したがって、本実施例に
おいては、引張り歪障壁層４５ａおよび圧縮歪井戸層４
５ｂに歪により圧電効果が発生する。その結果、図２０
に示すように、引張り歪障壁層４５ａおよび圧縮歪井戸
層４５ｂに電位勾配が形成される。
および圧縮歪井戸層４５ｂは、閃亜鉛鉱構造を有しかつ
（１１１）Ｂ面を主面とする。したがって、本実施例に
おいては、引張り歪障壁層４５ａおよび圧縮歪井戸層４
５ｂに歪により圧電効果が発生する。その結果、図２０
に示すように、引張り歪障壁層４５ａおよび圧縮歪井戸
層４５ｂに電位勾配が形成される。
【０１２９】なお、ＭＱＷ発光層４５中の量子井戸面内
に関して井戸層４５ｂが圧縮歪を有し、障壁層４５ａが
引張り歪を有するため、障壁層４５ａには井戸層４５ｂ
とは反対の電位勾配が発生する。
に関して井戸層４５ｂが圧縮歪を有し、障壁層４５ａが
引張り歪を有するため、障壁層４５ａには井戸層４５ｂ
とは反対の電位勾配が発生する。
【０１３０】また、本実施例では、図２０に示すよう
に、ｐ型不純物として例えば窒素が引張り歪障壁層４５
ａ中で圧縮歪井戸層４５ｂの［-1-1-1］方向側つまりｐ
−クラッド層４６側の界面と接する部分に多くドープさ
れ、ｎ型不純物として例えばＣｌが引張り歪障壁層４５
ａ中で圧縮歪井戸層４５ｂの［１１１］方向側つまりｎ
−クラッド層４４側の界面と接する部分に多くドープさ
れ、変調ドーピング構造となっている。本実施例では、
ｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピング濃度がほぼ等
しい場合について示している。このようなｐ型不純物お
よびｎ型不純物のドーピングにより、障壁層４５ａ中に
アクセプタ準位およびドナー準位が形成される。
に、ｐ型不純物として例えば窒素が引張り歪障壁層４５
ａ中で圧縮歪井戸層４５ｂの［-1-1-1］方向側つまりｐ
−クラッド層４６側の界面と接する部分に多くドープさ
れ、ｎ型不純物として例えばＣｌが引張り歪障壁層４５
ａ中で圧縮歪井戸層４５ｂの［１１１］方向側つまりｎ
−クラッド層４４側の界面と接する部分に多くドープさ
れ、変調ドーピング構造となっている。本実施例では、
ｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピング濃度がほぼ等
しい場合について示している。このようなｐ型不純物お
よびｎ型不純物のドーピングにより、障壁層４５ａ中に
アクセプタ準位およびドナー準位が形成される。
【０１３１】本実施例では、図２１に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアがほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により圧縮歪井戸層４５ｂの電位勾配が大きくなる。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアがほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により圧縮歪井戸層４５ｂの電位勾配が大きくなる。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
【０１３２】（Ｄ）第４の実施の形態 第４の実施の形態の半導体レーザ素子は、量子細線構造
または量子箱構造のＭＱＷ発光層を有する。
または量子箱構造のＭＱＷ発光層を有する。
【０１３３】（８）第８の実施例 図２２〜図２６は第８の実施例における半導体レーザ素
子の製造方法を示し、図２２は模式的工程断面図、図２
３はＭＱＷ発光層の拡大断面図、図２４（ａ），（ｂ）
は量子細線が形成されたＭＱＷ発光層のそれぞれ拡大断
面図および模式的平面図、図２５は量子細線構造のＭＱ
Ｗ発光層の拡大断面図、図２６は模式的工程断面図であ
る。
子の製造方法を示し、図２２は模式的工程断面図、図２
３はＭＱＷ発光層の拡大断面図、図２４（ａ），（ｂ）
は量子細線が形成されたＭＱＷ発光層のそれぞれ拡大断
面図および模式的平面図、図２５は量子細線構造のＭＱ
Ｗ発光層の拡大断面図、図２６は模式的工程断面図であ
る。
【０１３４】まず、図２２に示すように、図１２の工程
と同様にして、サファイア基板２１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２２、アンドープ
ＧａＮ層２３、ｎ−コンタクト層２４、ｎ−クラック防
止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、ｎ−第２クラッド
層２７およびＭＱＷ発光層２８を成長させる。
と同様にして、サファイア基板２１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２２、アンドープ
ＧａＮ層２３、ｎ−コンタクト層２４、ｎ−クラック防
止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、ｎ−第２クラッド
層２７およびＭＱＷ発光層２８を成長させる。
【０１３５】図２３に示すように、ＭＱＷ発光層２８
は、複数の障壁層２８ａと複数の量子井戸層２８ｂとが
交互に積層されてなる。ＭＱＷ発光層２８への不純物の
ドーピング方法は、第２〜第４の実施例と同様である。
は、複数の障壁層２８ａと複数の量子井戸層２８ｂとが
交互に積層されてなる。ＭＱＷ発光層２８への不純物の
ドーピング方法は、第２〜第４の実施例と同様である。
【０１３６】次に、図２４に示すように、集束イオンビ
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層２８の一部をｎ
−第２クラッド層２７に達するまで線状に削り、ＭＱＷ
発光層２８を線状に加工する。ＭＱＷ発光層２８の残存
する部分の幅は例えば５ｎｍ程度であり、ＦＩＢにより
削った部分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層２８の一部をｎ
−第２クラッド層２７に達するまで線状に削り、ＭＱＷ
発光層２８を線状に加工する。ＭＱＷ発光層２８の残存
する部分の幅は例えば５ｎｍ程度であり、ＦＩＢにより
削った部分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。
【０１３７】その後、図２５に示すように、ＭＱＷ発光
層２８をアンドープＧａＮ層２８ｃで埋め込む。それに
より、量子細線構造を有するＭＱＷ発光層２８０が形成
される。
層２８をアンドープＧａＮ層２８ｃで埋め込む。それに
より、量子細線構造を有するＭＱＷ発光層２８０が形成
される。
【０１３８】さらに、図２６に示すように、ＭＱＷ発光
層２８０上に、図１２の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ
法により、ｐ−第１クラッド層２９、ｐ−第２クラッド
層３０およびｐ−キャップ層３１を順に成長させる。以
後の工程は、図１３〜図１６に示した工程と同様であ
る。
層２８０上に、図１２の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ
法により、ｐ−第１クラッド層２９、ｐ−第２クラッド
層３０およびｐ−キャップ層３１を順に成長させる。以
後の工程は、図１３〜図１６に示した工程と同様であ
る。
【０１３９】本実施例の半導体レーザ素子では、量子細
線構造を有するＭＱＷ発光層２８０において、基板上の
結晶成長方向に電位勾配が発生する。この電位勾配を大
きくするため、第２〜第４の実施例と同様に、基板上の
結晶成長方向に関して不純物を不均一にドープする。そ
れにより、量子細線構造のＭＱＷ発光層２８０において
発生した電位勾配が大きくなり、電流として注入された
電子と正孔との実空間での分離が大きくなる。このた
め、自然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生
じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子において誘
導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図
られる。
線構造を有するＭＱＷ発光層２８０において、基板上の
結晶成長方向に電位勾配が発生する。この電位勾配を大
きくするため、第２〜第４の実施例と同様に、基板上の
結晶成長方向に関して不純物を不均一にドープする。そ
れにより、量子細線構造のＭＱＷ発光層２８０において
発生した電位勾配が大きくなり、電流として注入された
電子と正孔との実空間での分離が大きくなる。このた
め、自然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生
じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子において誘
導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図
られる。
【０１４０】（９）第９の実施例 図２７は第９の実施例における半導体レーザ素子の量子
箱構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図および拡大平面図で
ある。図２２、図２３、図２５および図２６を参照しな
がら第９の実施例における半導体レーザ素子の製造方法
を説明する。
箱構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図および拡大平面図で
ある。図２２、図２３、図２５および図２６を参照しな
がら第９の実施例における半導体レーザ素子の製造方法
を説明する。
【０１４１】まず、図２２に示すように、図１２の工程
と同様にして、サファイア基板２１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２２、アンドープ
のＧａＮ層２３、ｎ−コンタクト層２４、ｎ−クラック
防止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、ｎ−第２クラッ
ド層２７およびＭＱＷ発光層２８を成長させる。
と同様にして、サファイア基板２１の（０００１）面上
に、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層２２、アンドープ
のＧａＮ層２３、ｎ−コンタクト層２４、ｎ−クラック
防止層２５、ｎ−第１クラッド層２６、ｎ−第２クラッ
ド層２７およびＭＱＷ発光層２８を成長させる。
【０１４２】図２３に示すように、ＭＱＷ発光層２８
は、複数の障壁層２８ａと複数の量子井戸層２８ｂとが
交互に積層されてなる。ＭＱＷ発光層２８への不純物の
ドーピング方法は、第２〜第４の実施例と同様である。
は、複数の障壁層２８ａと複数の量子井戸層２８ｂとが
交互に積層されてなる。ＭＱＷ発光層２８への不純物の
ドーピング方法は、第２〜第４の実施例と同様である。
【０１４３】次に、図２７に示すように、集束イオンビ
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層２８の一部をｎ
−第１クラッド層２７に達するまで格子状に削り、ＭＱ
Ｗ発光層２８を箱状に加工する。ＭＱＷ発光層２８の残
存する部分の幅は例えば６ｎｍ程度であり、ＦＩＢによ
り削った部分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。
ーム（ＦＩＢ）等により、ＭＱＷ発光層２８の一部をｎ
−第１クラッド層２７に達するまで格子状に削り、ＭＱ
Ｗ発光層２８を箱状に加工する。ＭＱＷ発光層２８の残
存する部分の幅は例えば６ｎｍ程度であり、ＦＩＢによ
り削った部分の幅は例えば２０ｎｍ程度とする。
【０１４４】その後、図２５に示すように、ＭＱＷ発光
層２８をアンドープＧａＮ層２８ｃで埋め込む。それに
より、量子箱構造を有するＭＱＷ発光層２８０が形成さ
れる。
層２８をアンドープＧａＮ層２８ｃで埋め込む。それに
より、量子箱構造を有するＭＱＷ発光層２８０が形成さ
れる。
【０１４５】さらに、図２６に示すように、ＭＱＷ発光
層２８０上に、図１２の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ
法により、ｐ−第１クラッド層２９、ｐ−第２クラッド
層３０およびｐ−キャップ層３１を順に成長させる。以
後の工程は、図１３〜図１６に示した工程と同様であ
る。
層２８０上に、図１２の工程と同様にして、ＭＯＶＰＥ
法により、ｐ−第１クラッド層２９、ｐ−第２クラッド
層３０およびｐ−キャップ層３１を順に成長させる。以
後の工程は、図１３〜図１６に示した工程と同様であ
る。
【０１４６】本実施例の半導体レーザ素子では、量子箱
構造を有するＭＱＷ発光層２８０において、基板上の結
晶成長方向に電位勾配が発生する。この電位勾配を大き
くするため、第２〜第４の実施例と同様に、基板上の結
晶成長方向に関して不純物を不均一にドープする。それ
により、量子箱構造のＭＱＷ発光層２８０において発生
した電位勾配が大きくなり、電流として注入された電子
と正孔との実空間での分離が大きくなる。このため、自
然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生じやす
くなる。その結果、半導体レーザ素子において誘導放出
が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図られ
る。
構造を有するＭＱＷ発光層２８０において、基板上の結
晶成長方向に電位勾配が発生する。この電位勾配を大き
くするため、第２〜第４の実施例と同様に、基板上の結
晶成長方向に関して不純物を不均一にドープする。それ
により、量子箱構造のＭＱＷ発光層２８０において発生
した電位勾配が大きくなり、電流として注入された電子
と正孔との実空間での分離が大きくなる。このため、自
然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生じやす
くなる。その結果、半導体レーザ素子において誘導放出
が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図られ
る。
【０１４７】なお、量子細線構造および量子箱構造の発
光層２８０において、電位勾配の発生する方向は、基板
上の結晶成長方向に限らない。基板の面方位、量子細線
あるいは量子箱の方位、量子細線あるいは量子箱の形状
等により、基板の面内方向に電位勾配が発生する場合が
ある。このような場合には、イオン注入等の方法で、基
板の面内方向に関してドーピングを不均一にすればよ
い。
光層２８０において、電位勾配の発生する方向は、基板
上の結晶成長方向に限らない。基板の面方位、量子細線
あるいは量子箱の方位、量子細線あるいは量子箱の形状
等により、基板の面内方向に電位勾配が発生する場合が
ある。このような場合には、イオン注入等の方法で、基
板の面内方向に関してドーピングを不均一にすればよ
い。
【０１４８】（Ｅ）第５の実施の形態 第５の実施の形態の半導体レーザ素子は、圧電効果によ
る電位勾配が形成されていない発光層を備える。本実施
の形態において、発光層は、単層構造であってもよい。
あるいは、１つの量子井戸層が２つの障壁層の間に挟ま
れた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）であってもよく、
また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁層とが交互に積
層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）であって
もよい。本実施の形態における半導体レーザ素子がＳＱ
Ｗ構造およびＭＱＷ構造のような量子井戸構造を有する
発光層を備える場合は、井戸層に圧電効果による電位勾
配が形成されないものとする。
る電位勾配が形成されていない発光層を備える。本実施
の形態において、発光層は、単層構造であってもよい。
あるいは、１つの量子井戸層が２つの障壁層の間に挟ま
れた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）であってもよく、
また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁層とが交互に積
層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）であって
もよい。本実施の形態における半導体レーザ素子がＳＱ
Ｗ構造およびＭＱＷ構造のような量子井戸構造を有する
発光層を備える場合は、井戸層に圧電効果による電位勾
配が形成されないものとする。
【０１４９】例えば、本実施の形態における半導体レー
ザ素子は、歪を有していない発光層を備えてもよい。こ
の場合、発光層はいかなる面方位であってもよく、ま
た、ウルツ鉱構造および閃亜鉛鉱構造のいずれであって
もよい。歪を有していない発光層においては圧電効果が
発生しないので、発光層に電位勾配が形成されない。
ザ素子は、歪を有していない発光層を備えてもよい。こ
の場合、発光層はいかなる面方位であってもよく、ま
た、ウルツ鉱構造および閃亜鉛鉱構造のいずれであって
もよい。歪を有していない発光層においては圧電効果が
発生しないので、発光層に電位勾配が形成されない。
【０１５０】また、本実施の形態における半導体レーザ
素子は、歪を有しかつ（００１）面あるいは（０１１）
面を主面とする閃亜鉛鉱構造の発光層を有してもよく、
あるいは、歪を有しかつ（１-1００）面あるいは（１１
-2０）面を主面とするウルツ鉱構造の発光層を有しても
よい。このような構造および面方位を有する発光層にお
いては、歪を有していても圧電効果が発生しないので、
発光層に電位勾配が形成されない。
素子は、歪を有しかつ（００１）面あるいは（０１１）
面を主面とする閃亜鉛鉱構造の発光層を有してもよく、
あるいは、歪を有しかつ（１-1００）面あるいは（１１
-2０）面を主面とするウルツ鉱構造の発光層を有しても
よい。このような構造および面方位を有する発光層にお
いては、歪を有していても圧電効果が発生しないので、
発光層に電位勾配が形成されない。
【０１５１】なお、発光層が量子井戸構造を有する場合
においては、井戸層が歪を有していないか、あるいは歪
を有しかつ上記のような構造および面方位を有するもの
とする。
においては、井戸層が歪を有していないか、あるいは歪
を有しかつ上記のような構造および面方位を有するもの
とする。
【０１５２】このような本実施の形態の半導体レーザ素
子の半導体層は、IV族半導体、Ｖ−Ｖ族化合物半導体、
III −Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体および
Ｉ−VII族化合物半導体のいずれから構成されてもよ
い。
子の半導体層は、IV族半導体、Ｖ−Ｖ族化合物半導体、
III −Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体および
Ｉ−VII族化合物半導体のいずれから構成されてもよ
い。
【０１５３】このような半導体レーザ素子において、発
光層はｐ型層とｎ型層とに挟まれるように配置される。
ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ電極からｐ型層
に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極が形成されてお
り、ｎ電極からｎ型層に電子が注入される。
光層はｐ型層とｎ型層とに挟まれるように配置される。
ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ電極からｐ型層
に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極が形成されてお
り、ｎ電極からｎ型層に電子が注入される。
【０１５４】本実施の形態においては、電位勾配が存在
しない発光層中に電位勾配を形成するため、ｐ型層と発
光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成
し、同時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大
きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多
く形成された層を形成する。このような方法により、発
光層が単層構造を有する場合、および量子井戸構造を有
する場合のいずれにおいても、同様の効果が得られる。
しない発光層中に電位勾配を形成するため、ｐ型層と発
光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成
し、同時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大
きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多
く形成された層を形成する。このような方法により、発
光層が単層構造を有する場合、および量子井戸構造を有
する場合のいずれにおいても、同様の効果が得られる。
【０１５５】さらに、発光層が量子井戸構造を有する場
合においては、障壁層中にアクセプタ準位またはドナー
準位を不均一に形成してもよい。それにより、さらに大
きな電位勾配を発生させることができる。
合においては、障壁層中にアクセプタ準位またはドナー
準位を不均一に形成してもよい。それにより、さらに大
きな電位勾配を発生させることができる。
【０１５６】（１０）第１０の実施例 図２８は本発明の第１０の実施例における埋め込みリッ
ジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示
す断面図である。第１０の実施例の半導体レーザ素子
は、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するＭＱＷ発
光層を有する。図２９および図３０は第１０の実施例の
半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバ
ンド図である。
ジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示
す断面図である。第１０の実施例の半導体レーザ素子
は、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するＭＱＷ発
光層を有する。図２９および図３０は第１０の実施例の
半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバ
ンド図である。
【０１５７】図２８に示すように、本実施例の半導体レ
ーザ素子は、以下の点を除いて、図１に示す第１の実施
例の半導体レーザ素子と同様の構造を有する。
ーザ素子は、以下の点を除いて、図１に示す第１の実施
例の半導体レーザ素子と同様の構造を有する。
【０１５８】本実施例のＭＱＷ発光層４においては、図
１の光ガイド層４ｃの代わりに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰか
らなるｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。このｐ−
光ガイド層４ｄがドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層に相当する。ｐ−光ガイド層４ｄ上には、
図１の第１の実施例と同様、圧縮歪障壁層４ａおよび引
張り歪井戸層４ｂが交互に積層されている。
１の光ガイド層４ｃの代わりに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰか
らなるｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。このｐ−
光ガイド層４ｄがドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層に相当する。ｐ−光ガイド層４ｄ上には、
図１の第１の実施例と同様、圧縮歪障壁層４ａおよび引
張り歪井戸層４ｂが交互に積層されている。
【０１５９】また、本実施例においては、ＭＱＷ発光層
４上に、図１の光ガイド層５の代わりに、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＰからなるｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
このｎ−光ガイド層５ａがアクセプタ準位よりドナー準
位が多く形成された層に相当する。ｎ−光ガイド層５ａ
上には、図１の第１の実施例と同様、多重量子障壁層６
が形成されている。
４上に、図１の光ガイド層５の代わりに、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＰからなるｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
このｎ−光ガイド層５ａがアクセプタ準位よりドナー準
位が多く形成された層に相当する。ｎ−光ガイド層５ａ
上には、図１の第１の実施例と同様、多重量子障壁層６
が形成されている。
【０１６０】本実施例において、ｐ−光ガイド層４ｄお
よびｎ−光ガイド層５ａの膜厚は５０ｎｍおよび３０ｎ
ｍであり、これらの層４ｄ，５ａはＭＯＣＶＤ法（有機
金属化学的気相成長法）等により形成される。
よびｎ−光ガイド層５ａの膜厚は５０ｎｍおよび３０ｎ
ｍであり、これらの層４ｄ，５ａはＭＯＣＶＤ法（有機
金属化学的気相成長法）等により形成される。
【０１６１】本実施例においては、第１の実施例と同
様、圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１
の格子定数よりも大きく設定されている。それにより、
圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に対して圧縮歪
を有する。また、引張り歪井戸層４ｂの格子定数はｎ−
ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−ＧａＡｓ基
板１に対して引張り歪を有する。
様、圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１
の格子定数よりも大きく設定されている。それにより、
圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板１に対して圧縮歪
を有する。また、引張り歪井戸層４ｂの格子定数はｎ−
ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、引張り歪井戸層４ｂはｎ−ＧａＡｓ基
板１に対して引張り歪を有する。
【０１６２】ここで、本実施例の圧縮歪障壁層４ａおよ
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（００
１）面を主面とする。このため、圧縮歪障壁層４ａおよ
び引張り歪井戸層４ｂにおいては、第１の実施例と同
様、歪を有していても圧電効果が発生しない。したがっ
て、引張り歪井戸層４ｂには電位勾配は形成されない。
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（００
１）面を主面とする。このため、圧縮歪障壁層４ａおよ
び引張り歪井戸層４ｂにおいては、第１の実施例と同
様、歪を有していても圧電効果が発生しない。したがっ
て、引張り歪井戸層４ｂには電位勾配は形成されない。
【０１６３】図２９に示すように、本実施例において
は、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層
として、ｐ型不純物がドーピングされるとともにｎ−ク
ラッド層３に比べて小さな禁制帯幅を有しかつ圧縮歪障
壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁制
帯幅を有するｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。ま
た、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされるとともに圧縮歪
障壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁
制帯幅を有しかつ多重量子障壁層６に比べて小さな禁制
帯幅を有するｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
は、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層
として、ｐ型不純物がドーピングされるとともにｎ−ク
ラッド層３に比べて小さな禁制帯幅を有しかつ圧縮歪障
壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁制
帯幅を有するｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。ま
た、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされるとともに圧縮歪
障壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁
制帯幅を有しかつ多重量子障壁層６に比べて小さな禁制
帯幅を有するｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
【０１６４】さらに、本実施例においては、ｎ型不純物
として例えばＳｅが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸
層４ｂの［００１］方向側つまりｎ−光ガイド層５ａ側
の界面と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物とし
て例えばＺｎが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸層４
ｂの［００-1］方向側つまりｐ−光ガイド層４ｄ側の界
面と接する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造
となっている。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不
純物のドーピング濃度がほぼ等しい場合について示して
いる。このようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピ
ングにより、圧縮歪障壁層４ａ中にドナー準位およびア
クセプタ準位が形成される。
として例えばＳｅが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸
層４ｂの［００１］方向側つまりｎ−光ガイド層５ａ側
の界面と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物とし
て例えばＺｎが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸層４
ｂの［００-1］方向側つまりｐ−光ガイド層４ｄ側の界
面と接する部分に多くドープされ、変調ドーピング構造
となっている。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不
純物のドーピング濃度がほぼ等しい場合について示して
いる。このようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピ
ングにより、圧縮歪障壁層４ａ中にドナー準位およびア
クセプタ準位が形成される。
【０１６５】本実施例では、図３０に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が形成される。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したｐ型不純物（アクセ
プタ準位）とイオン化したｎ型不純物（ドナー準位）と
により引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が形成される。こ
のため、電流として注入された電子と正孔との実空間で
の分離が大きくなる。それにより、自然放出に対する遷
移確率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結
果、半導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすく
なり、しきい値電流の低減化が図られる。
【０１６６】（Ｆ）第６の実施の形態 第６の実施の形態の半導体レーザ素子は、（０００１）
面を主面とするウルツ鉱構造の発光層を有する。この発
光層は、発光層の面に垂直な方向（界面に垂直な方向）
に歪を有する。このような発光層中には、圧電効果によ
り電位勾配が形成される。
面を主面とするウルツ鉱構造の発光層を有する。この発
光層は、発光層の面に垂直な方向（界面に垂直な方向）
に歪を有する。このような発光層中には、圧電効果によ
り電位勾配が形成される。
【０１６７】ここで、歪を有する発光層は、単層構造で
あってもよい。あるいは、１つの量子井戸層が２つの障
壁層の間に挟まれた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）で
あってもよく、また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ
構造）であってもよい。ＳＱＷ構造およびＭＱＷ構造の
ような量子井戸構造を有する発光層においては、井戸層
が歪を有しており、井戸層内に圧電効果により電位勾配
が形成される。
あってもよい。あるいは、１つの量子井戸層が２つの障
壁層の間に挟まれた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）で
あってもよく、また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ
構造）であってもよい。ＳＱＷ構造およびＭＱＷ構造の
ような量子井戸構造を有する発光層においては、井戸層
が歪を有しており、井戸層内に圧電効果により電位勾配
が形成される。
【０１６８】発光層はｐ型層とｎ型層とに挟まれるよう
に配置される。ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ
電極からｐ型層に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極
が形成されており、ｎ電極からｎ型層に電子が注入され
る。
に配置される。ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ
電極からｐ型層に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極
が形成されており、ｎ電極からｎ型層に電子が注入され
る。
【０１６９】III −Ｖ族化合物半導体において、発光層
が面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有し、発光
層の界面に垂直な方向に伸張する歪を有する場合、圧電
効果により発生した発光層中の電位勾配において、［０
００-1］方向側の電位が高く、［０００１］方向側の電
位が低い。このような歪を発光層に有し、［０００１］
方向側にｎ型層を有し、［０００-1］方向側にｐ型層を
有している半導体レーザ素子において、発光層における
電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて高い。な
お、発光層が量子井戸構造を有する場合において、量子
井戸層内における電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側
に比べて高い。本実施の形態においては、圧電効果のた
めに発生した電位勾配をより大きくするために、ｐ型層
と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有
しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を
形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大き
な禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層を形成する。このような方法により、発光
層が単層構造を有する場合、および量子井戸構造を有す
る場合のいずれにおいても、同様の効果が得られる。
が面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有し、発光
層の界面に垂直な方向に伸張する歪を有する場合、圧電
効果により発生した発光層中の電位勾配において、［０
００-1］方向側の電位が高く、［０００１］方向側の電
位が低い。このような歪を発光層に有し、［０００１］
方向側にｎ型層を有し、［０００-1］方向側にｐ型層を
有している半導体レーザ素子において、発光層における
電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて高い。な
お、発光層が量子井戸構造を有する場合において、量子
井戸層内における電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側
に比べて高い。本実施の形態においては、圧電効果のた
めに発生した電位勾配をより大きくするために、ｐ型層
と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有
しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を
形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大き
な禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層を形成する。このような方法により、発光
層が単層構造を有する場合、および量子井戸構造を有す
る場合のいずれにおいても、同様の効果が得られる。
【０１７０】一方、III −Ｖ族化合物半導体において、
発光層が面内方向（界面に平行な方向）に伸張する歪を
有し、発光層の界面に垂直な方向に圧縮歪を有する場
合、圧電効果により発生した発光層中の電位勾配におい
て、［０００１］方向側の電位が高く、［０００-1］方
向側の電位が低い。このような歪を発光層に有し、［０
００１］方向側にｐ型層を有し、［０００-1］方向側に
ｎ型層を有している半導体レーザ素子において、発光層
における電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて
高い。なお、発光層が量子井戸構造を有する場合におい
て、量子井戸層内における電位勾配は、ｐ型層側の方が
ｎ型層側に比べて高い。本実施の形態においては、圧電
効果のために発生した電位勾配をより大きくするため
に、ｐ型層と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁
制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層を形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に
比べて大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層を形成する。このような方法に
より、発光層が単層構造を有する場合、および量子井戸
構造を有する場合のいずれにおいても、同様の効果が得
られる。
発光層が面内方向（界面に平行な方向）に伸張する歪を
有し、発光層の界面に垂直な方向に圧縮歪を有する場
合、圧電効果により発生した発光層中の電位勾配におい
て、［０００１］方向側の電位が高く、［０００-1］方
向側の電位が低い。このような歪を発光層に有し、［０
００１］方向側にｐ型層を有し、［０００-1］方向側に
ｎ型層を有している半導体レーザ素子において、発光層
における電位勾配は、ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて
高い。なお、発光層が量子井戸構造を有する場合におい
て、量子井戸層内における電位勾配は、ｐ型層側の方が
ｎ型層側に比べて高い。本実施の形態においては、圧電
効果のために発生した電位勾配をより大きくするため
に、ｐ型層と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁
制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層を形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に
比べて大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ
準位が多く形成された層を形成する。このような方法に
より、発光層が単層構造を有する場合、および量子井戸
構造を有する場合のいずれにおいても、同様の効果が得
られる。
【０１７１】さらに、本実施の形態において、発光層が
量子井戸構造を有する場合は、障壁層中にアクセプタ準
位およびドナー準位を不均一に形成してもよい。それに
より、電位勾配をより大きくすることができる。
量子井戸構造を有する場合は、障壁層中にアクセプタ準
位およびドナー準位を不均一に形成してもよい。それに
より、電位勾配をより大きくすることができる。
【０１７２】（１１）第１１の実施例 第１１の実施例の半導体レーザ素子は、ＩｎＧａＮから
なり（０００１）面を主面とするウルツ鉱構造の発光層
を有している。発光層の［０００-1］側にＡｌＧａＮか
らなるｐ型層を有し、［０００１］側にＡｌＧａＮから
なるｎ型層を有する。発光層は単層構造および量子井戸
構造のいずれであってもよいが、本実施例では単層構造
としている。
なり（０００１）面を主面とするウルツ鉱構造の発光層
を有している。発光層の［０００-1］側にＡｌＧａＮか
らなるｐ型層を有し、［０００１］側にＡｌＧａＮから
なるｎ型層を有する。発光層は単層構造および量子井戸
構造のいずれであってもよいが、本実施例では単層構造
としている。
【０１７３】この発光層は、界面に平行な方向に圧縮歪
を有し、界面に垂直な方向に伸長する歪を有する。この
ような発光層中には、圧電効果により電位勾配が形成さ
れる。この電位勾配において、ｎ型層が形成された［０
００１］方向側の電位が低く、ｐ型層が形成された［０
００-1］側の電位が高い。このような圧電効果により発
生した電位勾配をより大きくするため、本実施例では、
ｐ型層と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯
幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成され
た層を形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に比べ
て大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された層を形成する。
を有し、界面に垂直な方向に伸長する歪を有する。この
ような発光層中には、圧電効果により電位勾配が形成さ
れる。この電位勾配において、ｎ型層が形成された［０
００１］方向側の電位が低く、ｐ型層が形成された［０
００-1］側の電位が高い。このような圧電効果により発
生した電位勾配をより大きくするため、本実施例では、
ｐ型層と発光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯
幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成され
た層を形成し、ｎ型層と発光層との間に、発光層に比べ
て大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された層を形成する。
【０１７４】図３１は本発明の第１１の実施例における
半導体レーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
半導体レーザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
【０１７５】図３１において、サファイア基板５１の
（０００１）面上に厚さ１５ｎｍ程度のＡｌＧａＮから
なるバッファ層５２が形成されている。このバッファ層
５２上に、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層５
３、厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタク
ト層５４、厚さ０．１μｍ程度のｎ−ＧａＩｎＮからな
るｎ−クラック防止層５５、厚さ０．４５μｍ程度のｎ
−ＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層５６、厚さ５０ｎ
ｍ程度のｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるｐ−光ガイド層５
７およびＧａＩｎＮからなる単層構造を有する厚さ５０
ｎｍ程度の発光層５８が順に形成されている。この場合
においては、ｐ−光ガイド層５７が、ドナー準位よりア
クセプタ準位が多く形成された層に相当する。
（０００１）面上に厚さ１５ｎｍ程度のＡｌＧａＮから
なるバッファ層５２が形成されている。このバッファ層
５２上に、厚さ０．５μｍ程度のアンドープＧａＮ層５
３、厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタク
ト層５４、厚さ０．１μｍ程度のｎ−ＧａＩｎＮからな
るｎ−クラック防止層５５、厚さ０．４５μｍ程度のｎ
−ＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層５６、厚さ５０ｎ
ｍ程度のｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるｐ−光ガイド層５
７およびＧａＩｎＮからなる単層構造を有する厚さ５０
ｎｍ程度の発光層５８が順に形成されている。この場合
においては、ｐ−光ガイド層５７が、ドナー準位よりア
クセプタ準位が多く形成された層に相当する。
【０１７６】発光層５８上に、厚さ４０ｎｍ程度のｎ−
ＡｌＧａＩｎＮからなるｎ−光ガイド層５９、厚さ０．
４５μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層
６０および厚さ５０ｎｍ程度のｐ−ＧａＮからなるｐ−
キャップ層６１が順に形成されている。この場合におい
ては、ｎ−光ガイド層５９が、アクセプタ準位よりドナ
ー準位が多く形成された層に相当する。
ＡｌＧａＩｎＮからなるｎ−光ガイド層５９、厚さ０．
４５μｍ程度のｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層
６０および厚さ５０ｎｍ程度のｐ−ＧａＮからなるｐ−
キャップ層６１が順に形成されている。この場合におい
ては、ｎ−光ガイド層５９が、アクセプタ準位よりドナ
ー準位が多く形成された層に相当する。
【０１７７】ｐ−キャップ層６１上には、厚さ０．２μ
ｍ程度のシリコン窒化物からなる電流狭窄層（電流ブロ
ック層）６４が形成されている。電流狭窄層６４は、幅
２μｍ程度のストライプ状開口部を有し、このストライ
プ状開口部が電流通路６３となる。
ｍ程度のシリコン窒化物からなる電流狭窄層（電流ブロ
ック層）６４が形成されている。電流狭窄層６４は、幅
２μｍ程度のストライプ状開口部を有し、このストライ
プ状開口部が電流通路６３となる。
【０１７８】電流狭窄層６４のストライプ状開口部内お
よびｐ−キャップ層６１上および電流狭窄層６４上に
は、厚さ３〜５μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタク
ト層６２が形成されている。
よびｐ−キャップ層６１上および電流狭窄層６４上に
は、厚さ３〜５μｍのｐ−ＧａＮからなるｐ−コンタク
ト層６２が形成されている。
【０１７９】本実施例においては、サファイア基板５１
の（０００１）面上にＭＢＥ法により、少なくともバッ
ファ層５２を低温でかつアンドープＧａＮ層５３を高温
で結晶成長させた後、他の層５４〜６２，６４を例えば
ＨＶＰＥ法やＭＯＶＰＥ法等のＭＢＥ法以外の結晶成長
方法で結晶成長させるか、あるいは引続きＭＢＥ方で結
晶成長させる。
の（０００１）面上にＭＢＥ法により、少なくともバッ
ファ層５２を低温でかつアンドープＧａＮ層５３を高温
で結晶成長させた後、他の層５４〜６２，６４を例えば
ＨＶＰＥ法やＭＯＶＰＥ法等のＭＢＥ法以外の結晶成長
方法で結晶成長させるか、あるいは引続きＭＢＥ方で結
晶成長させる。
【０１８０】ｐ−コンタクト層６２からｎ−コンタクト
層５４までの一部領域が除去され、ｎ−コンタクト層５
４の表面が露出している。それにより、幅約１０μｍの
メサ形状が形成されている。ｐ−コンタクト層６２上に
ｐ電極６５が形成され、ｎ−コンタクト層５４の露出し
た表面上にｎ電極６６が形成されている。
層５４までの一部領域が除去され、ｎ−コンタクト層５
４の表面が露出している。それにより、幅約１０μｍの
メサ形状が形成されている。ｐ−コンタクト層６２上に
ｐ電極６５が形成され、ｎ−コンタクト層５４の露出し
た表面上にｎ電極６６が形成されている。
【０１８１】図３２および図３３は第１１の実施例の半
導体レーザ素子におけるｎ−クラッド層５６、ｐ−光ガ
イド層５７、発光層５８、ｎ−光ガイド層５９およびｐ
−クラッド層６０のエネルギーバンド図である。
導体レーザ素子におけるｎ−クラッド層５６、ｐ−光ガ
イド層５７、発光層５８、ｎ−光ガイド層５９およびｐ
−クラッド層６０のエネルギーバンド図である。
【０１８２】図３２に示すように、上記の半導体レーザ
素子は、ＩｎＧａＮからなり（０００１）面を主面とす
る発光層５８を有するとともに、発光層５８の［０００
-1］方向にｐ−クラッド層６０を有し、発光層５８の
［０００１］方向側にｎ−クラッド層５６を有する。
素子は、ＩｎＧａＮからなり（０００１）面を主面とす
る発光層５８を有するとともに、発光層５８の［０００
-1］方向にｐ−クラッド層６０を有し、発光層５８の
［０００１］方向側にｎ−クラッド層５６を有する。
【０１８３】ここで、厚さ０．５μｍ程度のアンドープ
ＧａＮ層５３および厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層５４の格子定数に比べて、ＩｎＧａ
Ｎからなる発光層５８の格子定数が大きいので、発光層
５８の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪が発生
し、発光層５８の界面に垂直な方向に伸張する歪が発生
する。その結果、発光層５８内に圧電効果に伴う電位勾
配が形成される。この電位勾配において、ｎ−クラッド
層５６が形成された［０００１］方向側の電位が低く、
ｐ−クラッド層６０が形成された［０００１］側の電位
が高い。
ＧａＮ層５３および厚さ４μｍ程度のｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層５４の格子定数に比べて、ＩｎＧａ
Ｎからなる発光層５８の格子定数が大きいので、発光層
５８の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪が発生
し、発光層５８の界面に垂直な方向に伸張する歪が発生
する。その結果、発光層５８内に圧電効果に伴う電位勾
配が形成される。この電位勾配において、ｎ−クラッド
層５６が形成された［０００１］方向側の電位が低く、
ｐ−クラッド層６０が形成された［０００１］側の電位
が高い。
【０１８４】なお、本実施例においては、アンドープＧ
ａＮ層５３からｐ−コンタクト層６２までの各層がウル
ツ鉱構造を有し、これらの層が窒化物系半導体の［００
０-1］方向に成長している。このため、本実施例の発光
層５８に形成される電位勾配は、窒化物系半導体の［０
００１］方向に成長させた第２の実施例の発光層２８に
形成される電位勾配と逆向きになる。
ａＮ層５３からｐ−コンタクト層６２までの各層がウル
ツ鉱構造を有し、これらの層が窒化物系半導体の［００
０-1］方向に成長している。このため、本実施例の発光
層５８に形成される電位勾配は、窒化物系半導体の［０
００１］方向に成長させた第２の実施例の発光層２８に
形成される電位勾配と逆向きになる。
【０１８５】上記のように、発光層５８には圧電効果に
伴う電位勾配が形成されているため、発光層５８の禁制
帯（エネルギーバンド）は図３２に示すような勾配を有
する。図３２に示すように、発光層５８のエネルギーバ
ンドの勾配において、［０００-1］方向側つまりｐ−ク
ラッド層６０側が、［０００１］方向側つまりｎ−クラ
ッド層５６側に比べて低い。
伴う電位勾配が形成されているため、発光層５８の禁制
帯（エネルギーバンド）は図３２に示すような勾配を有
する。図３２に示すように、発光層５８のエネルギーバ
ンドの勾配において、［０００-1］方向側つまりｐ−ク
ラッド層６０側が、［０００１］方向側つまりｎ−クラ
ッド層５６側に比べて低い。
【０１８６】本実施例では、発光層５８の電位勾配をよ
り大きくするために、ｎ−クラッド層５６と発光層５８
との間に、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成さ
れた層として、ｐ型不純物がドーピングされたＡｌＧａ
ＩｎＮからなり発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を有
する逆導電型のｐ−光ガイド層５７が形成されている。
また、同時に、ｐ−クラッド層６０と発光層５８との間
に、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌＧａＩｎＮ
からなり発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を有する逆
導電型のｎ−光ガイド層５９が形成されている。
り大きくするために、ｎ−クラッド層５６と発光層５８
との間に、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成さ
れた層として、ｐ型不純物がドーピングされたＡｌＧａ
ＩｎＮからなり発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を有
する逆導電型のｐ−光ガイド層５７が形成されている。
また、同時に、ｐ−クラッド層６０と発光層５８との間
に、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌＧａＩｎＮ
からなり発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を有する逆
導電型のｎ−光ガイド層５９が形成されている。
【０１８７】なお、ｐ−光ガイド層５７およびｎ−光ガ
イド層５９の厚さは１〜１００ｎｍ程度であることが好
ましい。また、ｐ−光ガイド層５７のアクセプタ準位の
濃度およびｎ−光ガイド層５９のドナー準位の濃度は１
×１０17〜３×１０19ｃｍ-3程度であることが好まし
い。
イド層５９の厚さは１〜１００ｎｍ程度であることが好
ましい。また、ｐ−光ガイド層５７のアクセプタ準位の
濃度およびｎ−光ガイド層５９のドナー準位の濃度は１
×１０17〜３×１０19ｃｍ-3程度であることが好まし
い。
【０１８８】ここで、本実施例においては、ドナー準位
よりアクセプタ準位が多く形成された層およびアクセプ
タ準位およびドナー準位が多く形成された層が、ｎ−ク
ラッド層５６およびｐ−クラッド層６０に比べて小さな
禁制帯幅を有する。このため、これらの層の屈折率は、
ｎ−クラッド層５６およびｐ−クラッド層６０の屈折率
に比べて大きくなる。このように本実施例においては、
ドナー準位およびアクセプタ準位が多く形成された層お
よびアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
が光ガイド層として機能する。
よりアクセプタ準位が多く形成された層およびアクセプ
タ準位およびドナー準位が多く形成された層が、ｎ−ク
ラッド層５６およびｐ−クラッド層６０に比べて小さな
禁制帯幅を有する。このため、これらの層の屈折率は、
ｎ−クラッド層５６およびｐ−クラッド層６０の屈折率
に比べて大きくなる。このように本実施例においては、
ドナー準位およびアクセプタ準位が多く形成された層お
よびアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
が光ガイド層として機能する。
【０１８９】本実施例では、図３２に示すように発光層
５８の［０００-1］方向側、すなわちエネルギーバンド
勾配の低い側に、発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を
有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成されたｎ
−光ガイド層５９が形成されるとともに、発光層５８の
［０００１］方向側、すなわちエネルギーバンド勾配の
高い側に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しドナー
準位よりアクセプタ準位が多く形成されたｐ−光ガイド
層５７が形成されている。このため、図３３に示すよう
にイオン化したアクセプタ準位とイオン化したドナー準
位が空間的に分離する。それにより発生した電位勾配
が、圧電効果のために発生した発光層５８の電位勾配に
加わり、エネルギーバンドの勾配がさらに大きくなる。
それにより、電流として注入された電子と正孔との実空
間での分離が大きくなるので、自然放出に対する遷移確
率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半
導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、
しきい値電流の低減化が図られる。
５８の［０００-1］方向側、すなわちエネルギーバンド
勾配の低い側に、発光層５８に比べて大きな禁制帯幅を
有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く形成されたｎ
−光ガイド層５９が形成されるとともに、発光層５８の
［０００１］方向側、すなわちエネルギーバンド勾配の
高い側に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しドナー
準位よりアクセプタ準位が多く形成されたｐ−光ガイド
層５７が形成されている。このため、図３３に示すよう
にイオン化したアクセプタ準位とイオン化したドナー準
位が空間的に分離する。それにより発生した電位勾配
が、圧電効果のために発生した発光層５８の電位勾配に
加わり、エネルギーバンドの勾配がさらに大きくなる。
それにより、電流として注入された電子と正孔との実空
間での分離が大きくなるので、自然放出に対する遷移確
率が減少し、反転分布が生じやすくなる。その結果、半
導体レーザ素子において誘導放出が起こりやすくなり、
しきい値電流の低減化が図られる。
【０１９０】上記のように逆導電型の光ガイド層を形成
する場合においては、発光層と光ガイド層との間に、光
ガイド層よりバンドギャップの大きな層をさらに形成し
てもよい。この構造においては、発光層から光ガイド層
を分離する構造が作製可能となる。この場合について以
下に説明する。
する場合においては、発光層と光ガイド層との間に、光
ガイド層よりバンドギャップの大きな層をさらに形成し
てもよい。この構造においては、発光層から光ガイド層
を分離する構造が作製可能となる。この場合について以
下に説明する。
【０１９１】（１２）第１２の実施例 図３４は本発明の第１２の実施例における半導体レーザ
素子の構成を示す模式的斜視図である。
素子の構成を示す模式的斜視図である。
【０１９２】図３４に示すように、第１２の実施例の半
導体レーザ素子は、発光層５８と逆導電型のｎ−光ガイ
ド層５９との間に、ｎ−光ガイド層５９に比べて大きな
バンドギャップを有するクラッド層６８が形成された点
を除いて、図３１の半導体レーザ素子と同じ構造を有す
る。
導体レーザ素子は、発光層５８と逆導電型のｎ−光ガイ
ド層５９との間に、ｎ−光ガイド層５９に比べて大きな
バンドギャップを有するクラッド層６８が形成された点
を除いて、図３１の半導体レーザ素子と同じ構造を有す
る。
【０１９３】本実施例においては、第１１の実施例と同
様、サファイア基板５１の（０００１）面上に、ＭＢＥ
法により、少なくともバッファ層５２を低温でかつアン
ドープＧａＮ層５３を高温で結晶成長させた後、他の層
５４〜６２，６４，６８を例えばＨＶＰＥ法やＭＯＶＰ
Ｅ法等のＭＢＥ法以外の結晶成長方法で結晶成長させる
か、あるいは引続きＭＢＥ法により結晶成長させる。こ
の場合、アンドープＧａＮ層５３からｐ−コンタクト層
６２およびクラッド層６８の各層がウルツ鉱構造であ
り、窒化物系半導体の［０００-1］方向に成長してい
る。
様、サファイア基板５１の（０００１）面上に、ＭＢＥ
法により、少なくともバッファ層５２を低温でかつアン
ドープＧａＮ層５３を高温で結晶成長させた後、他の層
５４〜６２，６４，６８を例えばＨＶＰＥ法やＭＯＶＰ
Ｅ法等のＭＢＥ法以外の結晶成長方法で結晶成長させる
か、あるいは引続きＭＢＥ法により結晶成長させる。こ
の場合、アンドープＧａＮ層５３からｐ−コンタクト層
６２およびクラッド層６８の各層がウルツ鉱構造であ
り、窒化物系半導体の［０００-1］方向に成長してい
る。
【０１９４】例えば、クラッド層６８としては、厚さ１
〜１００ｎｍのＡｌx Ｇａ1-x Ｎを用いる。この場合、
０≦Ｘ≦０．１であることが好ましい。なお、クラッド
層６８の導電型は、絶縁性であってもよく、ｎ型または
ｐ型であってもよい。なお、ｐ型のクラッド層６８を形
成する場合は、クラッド層６８に形成さたアクセプタ準
位の濃度を、ｎ−光ガイド層５９に形成されたドナー準
位の濃度より低くする必要がある。
〜１００ｎｍのＡｌx Ｇａ1-x Ｎを用いる。この場合、
０≦Ｘ≦０．１であることが好ましい。なお、クラッド
層６８の導電型は、絶縁性であってもよく、ｎ型または
ｐ型であってもよい。なお、ｐ型のクラッド層６８を形
成する場合は、クラッド層６８に形成さたアクセプタ準
位の濃度を、ｎ−光ガイド層５９に形成されたドナー準
位の濃度より低くする必要がある。
【０１９５】図３５および図３６は、図３４の半導体レ
ーザ素子におけるｎ−クラッド層５６、ｐ−光ガイド層
５７、発光層５８、クラッド層６８、ｎ−光ガイド層５
９およびｐ−クラッド層６０のエネルギーバンド図であ
る。
ーザ素子におけるｎ−クラッド層５６、ｐ−光ガイド層
５７、発光層５８、クラッド層６８、ｎ−光ガイド層５
９およびｐ−クラッド層６０のエネルギーバンド図であ
る。
【０１９６】本実施例では、実施例１１と同様、図３５
に示すように発光層５８の［０００-1］方向側つまりエ
ネルギーバンド勾配の低い側に、アクセプタ準位よりド
ナー準位が多く形成された層として、ｎ型不純物がドー
ピングされたＡｌＧａＩｎＮからなり発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有する逆導電型のｎ−光ガイド層５
９が形成されるとともに、発光層５８の［０００１］方
向側つまりエネルギーバンド勾配の高い側に、ドナー準
位よりアクセプタ準位が多く形成された層として、ｐ型
不純物がドープされたＡｌＧａＩｎＮからなり発光層５
８に比べて大きな禁制帯幅を有する逆導電型のｐ−光ガ
イド層５７が形成されている。このｐ−光ガイド層５７
およびｎ−光ガイド層５９の禁制帯幅は、ｎ−ＡｌＧａ
Ｎからなるｎ−クラッド層５６およびｐ−ＡｌＧａＮか
らなるｐ−クラッド層６０の禁制帯幅に比べて小さい。
このため、ｐ−光ガイド層５７およびｎ−光ガイド層５
９の屈折率はｎ−クラッド層５６およびｐ−クラッド層
６０の屈折率に比べて大きくなる。このように本実施例
においては、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成
された層およびアクセプタ準位よりドナー準位が多く形
成された層が、光ガイド層として機能する。
に示すように発光層５８の［０００-1］方向側つまりエ
ネルギーバンド勾配の低い側に、アクセプタ準位よりド
ナー準位が多く形成された層として、ｎ型不純物がドー
ピングされたＡｌＧａＩｎＮからなり発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有する逆導電型のｎ−光ガイド層５
９が形成されるとともに、発光層５８の［０００１］方
向側つまりエネルギーバンド勾配の高い側に、ドナー準
位よりアクセプタ準位が多く形成された層として、ｐ型
不純物がドープされたＡｌＧａＩｎＮからなり発光層５
８に比べて大きな禁制帯幅を有する逆導電型のｐ−光ガ
イド層５７が形成されている。このｐ−光ガイド層５７
およびｎ−光ガイド層５９の禁制帯幅は、ｎ−ＡｌＧａ
Ｎからなるｎ−クラッド層５６およびｐ−ＡｌＧａＮか
らなるｐ−クラッド層６０の禁制帯幅に比べて小さい。
このため、ｐ−光ガイド層５７およびｎ−光ガイド層５
９の屈折率はｎ−クラッド層５６およびｐ−クラッド層
６０の屈折率に比べて大きくなる。このように本実施例
においては、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成
された層およびアクセプタ準位よりドナー準位が多く形
成された層が、光ガイド層として機能する。
【０１９７】さらに、本実施例においては、上記の逆導
電型のｎ−光ガイド層５９と発光層５８との間に、クラ
ッド層６８が形成されている。このクラッド層６８は、
ｎ−光ガイド層５９に比べて大きな禁制帯幅を有する。
したがって、このクラッド層６８により、発光層５８か
ら逆導電型のｎ−光ガイド層５９を分離した構造が可能
となる。
電型のｎ−光ガイド層５９と発光層５８との間に、クラ
ッド層６８が形成されている。このクラッド層６８は、
ｎ−光ガイド層５９に比べて大きな禁制帯幅を有する。
したがって、このクラッド層６８により、発光層５８か
ら逆導電型のｎ−光ガイド層５９を分離した構造が可能
となる。
【０１９８】本実施例では、第１１の実施例と同様、図
３５に示すように発光層５８の［０００-1］方向側すな
わちエネルギーバンド勾配の低い側に発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された逆導電型のｎ−光ガイド層５９が形成
されるとともに、発光層５８の［０００１］方向側すな
わちエネルギーバンド勾配の高い側に発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された逆導電型のｐ−光ガイド層５７が形成
されている。このため、図３６に示すようにイオン化し
たアクセプタ準位とイオン化したドナー準位が空間的に
分離する。それにより発生した電位勾配が、圧電効果の
ために発生した発光層５８の電位勾配に加わり、エネル
ギーバンドの勾配がさらに大きくなる。それにより、電
流として注入された電子と正孔との実空間での分離が大
きくなるため、自然放出に対する遷移確率が減少し、反
転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子
において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の
低減化が図られる。
３５に示すように発光層５８の［０００-1］方向側すな
わちエネルギーバンド勾配の低い側に発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された逆導電型のｎ−光ガイド層５９が形成
されるとともに、発光層５８の［０００１］方向側すな
わちエネルギーバンド勾配の高い側に発光層５８に比べ
て大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位
が多く形成された逆導電型のｐ−光ガイド層５７が形成
されている。このため、図３６に示すようにイオン化し
たアクセプタ準位とイオン化したドナー準位が空間的に
分離する。それにより発生した電位勾配が、圧電効果の
ために発生した発光層５８の電位勾配に加わり、エネル
ギーバンドの勾配がさらに大きくなる。それにより、電
流として注入された電子と正孔との実空間での分離が大
きくなるため、自然放出に対する遷移確率が減少し、反
転分布が生じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子
において誘導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の
低減化が図られる。
【０１９９】また、上記の第１１および第１２の実施例
においては、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形
成された層として、逆導電型のｎ−光ガイド層５９およ
びｐ−光ガイド層５７がｎ型およびｐ型のＡｌＧａＩｎ
Ｎからそれぞれ構成される場合について説明したが、逆
導電型のｎ−光ガイド層およびｐ−光ガイド層の構成は
これに限定されるものではない。例えば、逆導電型のｎ
−光ガイド層およびｐ−光ガイド層は、発光層５８に比
べて大きな禁制帯幅を有するｎ型およびｐ型のＩｎＧａ
Ｎ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等からそれぞれ構成されてもよ
い。このような構成を有する逆導電型のｎ−光ガイド層
およびｐ−光ガイド層を形成する場合においても、逆導
電型のｎ−光ガイド層およびｐ−光ガイド層の厚さは１
〜１００ｎｍ程度であり、ドナー準位の濃度およびアク
セプタ準位の濃度は１×１０17〜３×１０19ｃｍ-3程度
であることが好ましい。
においては、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形
成された層として、逆導電型のｎ−光ガイド層５９およ
びｐ−光ガイド層５７がｎ型およびｐ型のＡｌＧａＩｎ
Ｎからそれぞれ構成される場合について説明したが、逆
導電型のｎ−光ガイド層およびｐ−光ガイド層の構成は
これに限定されるものではない。例えば、逆導電型のｎ
−光ガイド層およびｐ−光ガイド層は、発光層５８に比
べて大きな禁制帯幅を有するｎ型およびｐ型のＩｎＧａ
Ｎ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等からそれぞれ構成されてもよ
い。このような構成を有する逆導電型のｎ−光ガイド層
およびｐ−光ガイド層を形成する場合においても、逆導
電型のｎ−光ガイド層およびｐ−光ガイド層の厚さは１
〜１００ｎｍ程度であり、ドナー準位の濃度およびアク
セプタ準位の濃度は１×１０17〜３×１０19ｃｍ-3程度
であることが好ましい。
【０２００】なお、上記の第１１および第１２の実施例
においては、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形
成された層が、それぞれｐ−クラッド層およびｎ−クラ
ッド層に比べて小さな禁制帯幅を有し、光ガイド層とし
て機能する場合について説明したが、アクセプタ準位よ
りドナー準位が多く形成された層およびドナー準位より
アクセプタ準位が多く形成された層が光ガイド層として
機能しない場合においても、半導体レーザ素子において
しきい値電流の低減化の効果を有する。
においては、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成
された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く形
成された層が、それぞれｐ−クラッド層およびｎ−クラ
ッド層に比べて小さな禁制帯幅を有し、光ガイド層とし
て機能する場合について説明したが、アクセプタ準位よ
りドナー準位が多く形成された層およびドナー準位より
アクセプタ準位が多く形成された層が光ガイド層として
機能しない場合においても、半導体レーザ素子において
しきい値電流の低減化の効果を有する。
【０２０１】すなわち、アクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプタ準
位が多く形成された層の禁制帯幅が、それぞれｐ−クラ
ッド層およびｎ−クラッド層の禁制帯幅と同じであって
もよい。また、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形
成された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層の禁制帯幅は、それぞれｐ−クラッド層お
よびｎ−クラッド層の禁制帯幅に比べて大きくてもよ
い。この場合、例えば、アクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプタ準
位が多く形成された層は、それぞれｐ−クラッド層およ
びｎ−クラッド層の禁制帯幅に比べて禁制帯幅が同じか
または大きなｎ型およびｐ型のＩｎＧａＮ、ＧａＮ、Ａ
ｌＧａＮ等から構成すればよい。
が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプタ準
位が多く形成された層の禁制帯幅が、それぞれｐ−クラ
ッド層およびｎ−クラッド層の禁制帯幅と同じであって
もよい。また、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形
成された層およびドナー準位よりアクセプタ準位が多く
形成された層の禁制帯幅は、それぞれｐ−クラッド層お
よびｎ−クラッド層の禁制帯幅に比べて大きくてもよ
い。この場合、例えば、アクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された層およびドナー準位よりアクセプタ準
位が多く形成された層は、それぞれｐ−クラッド層およ
びｎ−クラッド層の禁制帯幅に比べて禁制帯幅が同じか
または大きなｎ型およびｐ型のＩｎＧａＮ、ＧａＮ、Ａ
ｌＧａＮ等から構成すればよい。
【０２０２】（Ｇ）第７の実施の形態 第７の実施の形態の半導体レーザ素子は、（１１１）面
を主面とする閃亜鉛鉱構造の発光層を有する。この発光
層は、発光層の面に垂直な方向（界面に垂直な方向）に
歪を有する。このような発光層中には、圧電効果により
電位勾配が形成される。
を主面とする閃亜鉛鉱構造の発光層を有する。この発光
層は、発光層の面に垂直な方向（界面に垂直な方向）に
歪を有する。このような発光層中には、圧電効果により
電位勾配が形成される。
【０２０３】ここで、歪を有する発光層は、単層構造で
あってもよい。あるいは、１つの量子井戸層が２つの障
壁層の間に挟まれた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）で
あってもよく、また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ
構造）であってもよい。ＳＱＷ構造およびＭＱＷ構造の
ような量子井戸構造を有する発光層においては、井戸層
が歪を有しており、井戸層内に圧電効果により電位勾配
が形成される。
あってもよい。あるいは、１つの量子井戸層が２つの障
壁層の間に挟まれた単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）で
あってもよく、また２つ以上の井戸層と３つ以上の障壁
層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ
構造）であってもよい。ＳＱＷ構造およびＭＱＷ構造の
ような量子井戸構造を有する発光層においては、井戸層
が歪を有しており、井戸層内に圧電効果により電位勾配
が形成される。
【０２０４】発光層はｐ型層とｎ型層とに挟まれるよう
に配置される。ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ
電極からｐ型層に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極
が形成されており、ｎ電極からｎ型層に電子が注入され
る。
に配置される。ｐ型層にはｐ電極が形成されており、ｐ
電極からｐ型層に正孔が注入される。ｎ型層にはｎ電極
が形成されており、ｎ電極からｎ型層に電子が注入され
る。
【０２０５】III −Ｖ族化合物半導体において、発光層
の面内方向（界面に平行な方向）に伸張する歪を有し、
発光層の界面に垂直な方向に圧縮歪を有する場合、圧電
効果により発生した発光層中の電位勾配において、［１
１１］方向側の電位が高く、［-1-1-1］側の電位が低
い。このような歪を発光層に有し、［-1-1-1］方向側に
ｎ型層を有し、［１１１］方向側にｐ型層を有している
半導体レーザ素子において、発光層における電位勾配は
ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低い。なお、発光層は
量子井戸構造を有する場合においては、量子井戸層内に
おける電位勾配がｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低
い。本実施の形態においては、圧電効果のために発生し
た電位勾配をより大きくするために、ｐ型層と発光層と
の間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しアクセプ
タ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成し、同
時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて禁制帯幅
を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された
層を形成する。このような方法により、発光層が単層構
造を有する場合および量子井戸構造を有する場合のいず
れにおいても同様の効果が得られる。
の面内方向（界面に平行な方向）に伸張する歪を有し、
発光層の界面に垂直な方向に圧縮歪を有する場合、圧電
効果により発生した発光層中の電位勾配において、［１
１１］方向側の電位が高く、［-1-1-1］側の電位が低
い。このような歪を発光層に有し、［-1-1-1］方向側に
ｎ型層を有し、［１１１］方向側にｐ型層を有している
半導体レーザ素子において、発光層における電位勾配は
ｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低い。なお、発光層は
量子井戸構造を有する場合においては、量子井戸層内に
おける電位勾配がｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低
い。本実施の形態においては、圧電効果のために発生し
た電位勾配をより大きくするために、ｐ型層と発光層と
の間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しアクセプ
タ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成し、同
時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて禁制帯幅
を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された
層を形成する。このような方法により、発光層が単層構
造を有する場合および量子井戸構造を有する場合のいず
れにおいても同様の効果が得られる。
【０２０６】逆に、III −Ｖ族化合物半導体において、
発光層の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、発光層の界面に垂直な方向に伸張する歪を有する場
合、圧電効果により発生した発光層中の電位勾配におい
て、［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１１］側の電
位が低い。このような歪を発光層に有し、［１１１］方
向側にｎ型層を有し、［-1-1-1］方向側にｐ型層を有し
ている半導体レーザ素子においては、発光層における電
位勾配はｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低い。なお、
発光層は量子井戸構造を有する場合においては、量子井
戸層内における電位勾配がｐ型層側の方がｎ型層側に比
べて低い。本実施の形態においては、圧電効果のために
発生した電位勾配をより大きくするために、ｐ型層と発
光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成
し、同時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大
きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多
く形成された層を形成する。このような方法により、発
光層が単層構造を有する場合および量子井戸構造を有す
る場合のいずれにおいても同様の効果が得られる。
発光層の面内方向（界面に平行な方向）に圧縮歪を有
し、発光層の界面に垂直な方向に伸張する歪を有する場
合、圧電効果により発生した発光層中の電位勾配におい
て、［-1-1-1］方向側の電位が高く、［１１１］側の電
位が低い。このような歪を発光層に有し、［１１１］方
向側にｎ型層を有し、［-1-1-1］方向側にｐ型層を有し
ている半導体レーザ素子においては、発光層における電
位勾配はｐ型層側の方がｎ型層側に比べて低い。なお、
発光層は量子井戸構造を有する場合においては、量子井
戸層内における電位勾配がｐ型層側の方がｎ型層側に比
べて低い。本実施の形態においては、圧電効果のために
発生した電位勾配をより大きくするために、ｐ型層と発
光層との間に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しア
クセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層を形成
し、同時にｎ型層と発光層との間に、発光層に比べて大
きな禁制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多
く形成された層を形成する。このような方法により、発
光層が単層構造を有する場合および量子井戸構造を有す
る場合のいずれにおいても同様の効果が得られる。
【０２０７】一方、II−VI族化合物半導体およびI-VII
族化合物半導体において、発光層の面内方向（界面に平
行な方向）に伸張する歪を有し、発光層の界面に垂直な
方向に圧縮歪を有する場合、圧電効果により発光層中に
発生した電位勾配において、［-1-1-1］方向側の電位が
高く、［１１１］側の電位が低い。このような歪を発光
層に有し、［１１１］方向側にｎ型層を有し、［-1-1-
1］方向側にｐ型層を有している半導体レーザ素子にお
いて、圧電効果のために発生した電位勾配をより大きく
するために、ｐ型層と発光層との間に、発光層より大き
な禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く
形成された層を形成し、同時にｎ型層と発光層との間
に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しドナー準位よ
りアクセプタ準位が多く形成された層を形成する。この
ような方法により、発光層が単層構造を有する場合およ
び量子井戸構造を有する場合のいずれにおいても同様の
効果が得られる。
族化合物半導体において、発光層の面内方向（界面に平
行な方向）に伸張する歪を有し、発光層の界面に垂直な
方向に圧縮歪を有する場合、圧電効果により発光層中に
発生した電位勾配において、［-1-1-1］方向側の電位が
高く、［１１１］側の電位が低い。このような歪を発光
層に有し、［１１１］方向側にｎ型層を有し、［-1-1-
1］方向側にｐ型層を有している半導体レーザ素子にお
いて、圧電効果のために発生した電位勾配をより大きく
するために、ｐ型層と発光層との間に、発光層より大き
な禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多く
形成された層を形成し、同時にｎ型層と発光層との間
に、発光層に比べて大きな禁制帯幅を有しドナー準位よ
りアクセプタ準位が多く形成された層を形成する。この
ような方法により、発光層が単層構造を有する場合およ
び量子井戸構造を有する場合のいずれにおいても同様の
効果が得られる。
【０２０８】逆に、II−VI族化合物半導体およびI-VII
族化合物半導体において、発光層の面内方向（界面に平
行な方向）に圧縮歪を有し、発光層の界面に垂直な方向
に伸張する歪を有する場合、圧電効果により発光層中に
発生した電位勾配において、［１１１］方向側の電位が
高く、［-1-1-1］側の電位が低い。このような歪を発光
層に有し、［-1-1-1］方向側にｎ型層を有し、［１１
１］方向側にｐ型層を有している半導体レーザ素子にお
いては、発光層における電位勾配はｐ型層側の方がｎ型
層側に比べて低い。なお、発光層は量子井戸構造を有す
る場合においては、量子井戸層内における電位勾配がｐ
型層側の方がｎ型層側に比べて低い。本実施の形態にお
いては、圧電効果のために発生した電位勾配をより大き
くするために、ｐ型層と発光層との間に、発光層より大
きな禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多
く形成された層を形成し、同時にｎ型層と発光層との間
に、発光層より大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりア
クセプタ準位が多く形成された層を形成する。このよう
な方法により、発光層が単層構造を有する場合および量
子井戸構造を有する場合のいずれにおいても同様の効果
が得られる。
族化合物半導体において、発光層の面内方向（界面に平
行な方向）に圧縮歪を有し、発光層の界面に垂直な方向
に伸張する歪を有する場合、圧電効果により発光層中に
発生した電位勾配において、［１１１］方向側の電位が
高く、［-1-1-1］側の電位が低い。このような歪を発光
層に有し、［-1-1-1］方向側にｎ型層を有し、［１１
１］方向側にｐ型層を有している半導体レーザ素子にお
いては、発光層における電位勾配はｐ型層側の方がｎ型
層側に比べて低い。なお、発光層は量子井戸構造を有す
る場合においては、量子井戸層内における電位勾配がｐ
型層側の方がｎ型層側に比べて低い。本実施の形態にお
いては、圧電効果のために発生した電位勾配をより大き
くするために、ｐ型層と発光層との間に、発光層より大
きな禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位が多
く形成された層を形成し、同時にｎ型層と発光層との間
に、発光層より大きな禁制帯幅を有しドナー準位よりア
クセプタ準位が多く形成された層を形成する。このよう
な方法により、発光層が単層構造を有する場合および量
子井戸構造を有する場合のいずれにおいても同様の効果
が得られる。
【０２０９】さらに、本実施の形態において、発光層が
量子井戸構造を有する場合には、障壁層中にアクセプタ
準位またはドナー準位を不均一に形成してもよい。それ
により、電位勾配をさらに大きくすることができる。
量子井戸構造を有する場合には、障壁層中にアクセプタ
準位またはドナー準位を不均一に形成してもよい。それ
により、電位勾配をさらに大きくすることができる。
【０２１０】（１３）第１３の実施例 本発明の第１３の実施例における埋め込みリッジ構造の
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、図２８に示す構
造を有する。第１３の実施例の半導体レーザ素子は、多
重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するＭＱＷ発光層を
有する。図３７および図３８は第１３の実施例の半導体
レーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図
である。
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、図２８に示す構
造を有する。第１３の実施例の半導体レーザ素子は、多
重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するＭＱＷ発光層を
有する。図３７および図３８は第１３の実施例の半導体
レーザ素子におけるＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図
である。
【０２１１】本実施例の半導体レーザ素子は、第１０の
実施例の半導体レーザ素子と同じ構造を有する。しかし
ながら、本実施例の半導体レーザ素子は、面方位が（１
１１）Ａの結晶成長表面を有するｎ−ＧａＡｓ基板１を
備える点で、面方位が（００１）の結晶成長表面を有す
るｎ−ＧａＡｓ基板１を備える第１０の実施例の半導体
レーザ素子と異なる。
実施例の半導体レーザ素子と同じ構造を有する。しかし
ながら、本実施例の半導体レーザ素子は、面方位が（１
１１）Ａの結晶成長表面を有するｎ−ＧａＡｓ基板１を
備える点で、面方位が（００１）の結晶成長表面を有す
るｎ−ＧａＡｓ基板１を備える第１０の実施例の半導体
レーザ素子と異なる。
【０２１２】本実施例においては、第１０の実施例にお
いて前述したように、圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ
−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されてい
る。それにより、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板
１に対して圧縮歪を有する。また、引張り歪井戸層４ｂ
の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さ
く設定されている。それにより、引張り歪井戸層４ｂは
ｎ−ＧａＡｓ基板２１に対して引張り歪を有する。
いて前述したように、圧縮歪障壁層４ａの格子定数がｎ
−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定されてい
る。それにより、圧縮歪障壁層４ａはｎ−ＧａＡｓ基板
１に対して圧縮歪を有する。また、引張り歪井戸層４ｂ
の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さ
く設定されている。それにより、引張り歪井戸層４ｂは
ｎ−ＧａＡｓ基板２１に対して引張り歪を有する。
【０２１３】ここで、本実施例の圧縮歪障壁層４ａおよ
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（１１
１）面を主面とする。したがって、本実施例において
は、（００１）面を主面とし圧電効果が発生しない第１
０の実施例とは異なり、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り
歪井戸層４ｂにおいて歪により圧電効果が発生する。そ
の結果、図３７に示すように、圧縮歪障壁層４ａおよび
引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が形成される。
び引張り歪井戸層４ｂは閃亜鉛鉱構造を有しかつ（１１
１）面を主面とする。したがって、本実施例において
は、（００１）面を主面とし圧電効果が発生しない第１
０の実施例とは異なり、圧縮歪障壁層４ａおよび引張り
歪井戸層４ｂにおいて歪により圧電効果が発生する。そ
の結果、図３７に示すように、圧縮歪障壁層４ａおよび
引張り歪井戸層４ｂに電位勾配が形成される。
【０２１４】なお、ＭＱＷ発光層４中の量子井戸面内に
関して井戸層４ｂが引張り歪を有し、障壁層４ａが圧縮
歪を有するため、障壁層４ａには井戸層４ｂとは反対の
電位勾配が形成される。それにより、ＭＱＷ発光層４の
エネルギーバンドにおいて、障壁層４ａのエネルギーバ
ンドの勾配が［１１１］方向側が［-1-1-1］方向側に比
べて高くなり、井戸層４ｂのエネルギーバンド勾配は、
［-1-1-1］方向側が［１１１］方向側に比べて高くな
る。
関して井戸層４ｂが引張り歪を有し、障壁層４ａが圧縮
歪を有するため、障壁層４ａには井戸層４ｂとは反対の
電位勾配が形成される。それにより、ＭＱＷ発光層４の
エネルギーバンドにおいて、障壁層４ａのエネルギーバ
ンドの勾配が［１１１］方向側が［-1-1-1］方向側に比
べて高くなり、井戸層４ｂのエネルギーバンド勾配は、
［-1-1-1］方向側が［１１１］方向側に比べて高くな
る。
【０２１５】また、本実施例では、図３７に示すよう
に、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層
として、ｐ型不純物がドーピングされるとともにｎ−ク
ラッド層３に比べて小さな禁制帯幅を有しかつ圧縮歪障
壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁制
帯幅を有するｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。ま
た、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされるとともに圧縮歪
障壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁
制帯幅を有しかつ多重量子障壁層６に比べて小さな禁制
帯幅を有するｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
に、ドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層
として、ｐ型不純物がドーピングされるとともにｎ−ク
ラッド層３に比べて小さな禁制帯幅を有しかつ圧縮歪障
壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁制
帯幅を有するｐ−光ガイド層４ｄが形成されている。ま
た、アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成された層
として、ｎ型不純物がドーピングされるとともに圧縮歪
障壁層４ａおよび引張り歪井戸層４ｂに比べて大きな禁
制帯幅を有しかつ多重量子障壁層６に比べて小さな禁制
帯幅を有するｎ−光ガイド層５ａが形成されている。
【０２１６】さらに、本実施例においては、ｎ型不純物
として例えばＳｅが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸
層４ｂの［１１１］方向側つまり光ガイド層５ａ側の界
面と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例
えばＺｎが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸層４ｂの
［-1-1-1］方向側つまり光ガイド層４ｄ側の界面と接す
る部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となって
いる。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物のド
ーピング濃度がほぼ等しい場合について示している。こ
のようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピングによ
り、圧縮歪障壁層４ａ中にドナー準位およびアクセプタ
準位が形成される。
として例えばＳｅが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸
層４ｂの［１１１］方向側つまり光ガイド層５ａ側の界
面と接する部分に多くドープされ、ｐ型不純物として例
えばＺｎが圧縮歪障壁層４ａ中で引張り歪井戸層４ｂの
［-1-1-1］方向側つまり光ガイド層４ｄ側の界面と接す
る部分に多くドープされ、変調ドーピング構造となって
いる。本実施例では、ｎ型不純物およびｐ型不純物のド
ーピング濃度がほぼ等しい場合について示している。こ
のようなｎ型不純物およびｐ型不純物のドーピングによ
り、圧縮歪障壁層４ａ中にドナー準位およびアクセプタ
準位が形成される。
【０２１７】本実施例では、図３８に示すように、電子
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したアクセプタ準位とイ
オン化したドナー準位とが空間的に分離する。これによ
り発生した電位勾配が、圧電効果のために発生した引張
り歪井戸層４ｂの電位勾配に加わり、エネルギーバンド
の勾配がさらに大きくなる。それにより、電流として注
入された電子と正孔との実空間での分離が大きくなるた
め、自然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生
じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子において誘
導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図
られる。
および正孔が補償され、ドーピングによるキャリアはほ
とんど発生しないが、イオン化したアクセプタ準位とイ
オン化したドナー準位とが空間的に分離する。これによ
り発生した電位勾配が、圧電効果のために発生した引張
り歪井戸層４ｂの電位勾配に加わり、エネルギーバンド
の勾配がさらに大きくなる。それにより、電流として注
入された電子と正孔との実空間での分離が大きくなるた
め、自然放出に対する遷移確率が減少し、反転分布が生
じやすくなる。その結果、半導体レーザ素子において誘
導放出が起こりやすくなり、しきい値電流の低減化が図
られる。
【０２１８】○歪により電位勾配の発生する発光層の面
方位 発光層の界面に垂直な方向の分極は、PIEZOELECTRICITY
Vol. 1(New RevisedEdition) by W.G.CADY Dover Publ
ications, Inc. New York 1964 等の文献にしたがっ
て、計算することができる。
方位 発光層の界面に垂直な方向の分極は、PIEZOELECTRICITY
Vol. 1(New RevisedEdition) by W.G.CADY Dover Publ
ications, Inc. New York 1964 等の文献にしたがっ
て、計算することができる。
【０２１９】図３９において、ｚ軸を界面に垂直な方向
とする。ＸＹＺ座標系をＺ軸を回転軸として角度α回転
させる。回転後の座標軸は、Ｘ軸がξ軸に移り、Ｙ軸が
ｙ軸に移る。
とする。ＸＹＺ座標系をＺ軸を回転軸として角度α回転
させる。回転後の座標軸は、Ｘ軸がξ軸に移り、Ｙ軸が
ｙ軸に移る。
【０２２０】ξｙＺ座標系をｙ軸を回転軸として角度β
回転させる。回転後の座標軸は、ξ軸がｘ軸に移り、Ｚ
軸がｚ軸に移る。
回転させる。回転後の座標軸は、ξ軸がｘ軸に移り、Ｚ
軸がｚ軸に移る。
【０２２１】ウルツ鉱型結晶では、Ｘ軸を結晶の［２-1
-1０］軸とし、Ｙ軸を［０１-1０］軸とし、Ｚ軸を［０
００１］軸とする。また、閃亜鉛鉱型結晶では、Ｘ軸を
結晶の［１００］軸とし、Ｙ軸を［０１０］軸とし、Ｚ
軸を［００１］軸とする。
-1０］軸とし、Ｙ軸を［０１-1０］軸とし、Ｚ軸を［０
００１］軸とする。また、閃亜鉛鉱型結晶では、Ｘ軸を
結晶の［１００］軸とし、Ｙ軸を［０１０］軸とし、Ｚ
軸を［００１］軸とする。
【０２２２】ここで、ｚ軸方向の分極をＰz とし、歪テ
ンソルをεxx、εyy、εyz、εxz、εxyとし、圧電係数
（piezoelectric stress coefficients ）をｅ31、
ｅ33、ｅ 15、ｅ14とする。
ンソルをεxx、εyy、εyz、εxz、εxyとし、圧電係数
（piezoelectric stress coefficients ）をｅ31、
ｅ33、ｅ 15、ｅ14とする。
【０２２３】第１〜第１３の実施例のような通常の単層
構造および量子井戸構造では電位勾配はｚ軸方向の分極
Ｐz に比例し、εxx＝εyy、εyz＝εxz＝εxy＝０であ
り、εxxとεzzの符号が異なる。
構造および量子井戸構造では電位勾配はｚ軸方向の分極
Ｐz に比例し、εxx＝εyy、εyz＝εxz＝εxy＝０であ
り、εxxとεzzの符号が異なる。
【０２２４】ウルツ鉱型結晶では、ｚ軸方向の分極Ｐz
は次式で表される。 Ｐz ＝εxxｃｏｓβ（ｅ31ｃｏｓ2 β＋ｅ33ｓｉｎ2 β−ｅ15ｓｉｎ2 β）＋ εyyｅ31ｃｏｓβ＋εzzｃｏｓβ（ｅ31ｓｉｎ2 β＋ｅ33ｃｏｓ2 β＋ｅ15ｓｉ ｎ2 β）＋εxzｓｉｎβ（２ｅ31ｃｏｓ2 β−２ｅ33ｃｏｓ2 β＋ｅ15ｓｉｎ2 β）・・・（１） ｚ軸方向の電極Ｐz はαに無関係である。上式（１）か
ら、ウルツ鉱型結晶では、例えば角度βが９０°となる
場合に、ｚ軸方向の分極Ｐz が０となる。すなわち、図
３６のｚ軸がＸＹ平面上にある場合に界面に垂直な方向
に歪による電位勾配が発生しない。したがって、前述し
たように、一般式（ＨＫＬ０）面（Ｈ、ＫおよびＬは、
Ｈ＋Ｋ＋Ｌ＝０を満足し、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０を除く任
意の数）で表される面方位では、界面に垂直な方向に電
位勾配が発生せず、それ以外の面方位では界面に垂直な
方向に電位勾配が発生する。
は次式で表される。 Ｐz ＝εxxｃｏｓβ（ｅ31ｃｏｓ2 β＋ｅ33ｓｉｎ2 β−ｅ15ｓｉｎ2 β）＋ εyyｅ31ｃｏｓβ＋εzzｃｏｓβ（ｅ31ｓｉｎ2 β＋ｅ33ｃｏｓ2 β＋ｅ15ｓｉ ｎ2 β）＋εxzｓｉｎβ（２ｅ31ｃｏｓ2 β−２ｅ33ｃｏｓ2 β＋ｅ15ｓｉｎ2 β）・・・（１） ｚ軸方向の電極Ｐz はαに無関係である。上式（１）か
ら、ウルツ鉱型結晶では、例えば角度βが９０°となる
場合に、ｚ軸方向の分極Ｐz が０となる。すなわち、図
３６のｚ軸がＸＹ平面上にある場合に界面に垂直な方向
に歪による電位勾配が発生しない。したがって、前述し
たように、一般式（ＨＫＬ０）面（Ｈ、ＫおよびＬは、
Ｈ＋Ｋ＋Ｌ＝０を満足し、かつＨ＝Ｋ＝Ｌ＝０を除く任
意の数）で表される面方位では、界面に垂直な方向に電
位勾配が発生せず、それ以外の面方位では界面に垂直な
方向に電位勾配が発生する。
【０２２５】また、閃亜鉛鉱型結晶では、ｚ軸方向の分
極Ｐz は次式で表される。 Ｐz ＝εxxｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ（ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）−εyy ｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ＋３εzzｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｓｉｎ2 βｃｏｓ β＋２εyzｅ14（ｃｏｓ2 α−ｓｉｎ2 α）ｓｉｎβｃｏｓβ＋２εxzｅ14ｓｉ ｎαｃｏｓαｓｉｎβ（２ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）＋２εxyｅ14（ｃｏｓ2 α −ｓｉｎ2 α）（ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）・・・（２） 上式（２）から、閃亜鉛鉱型結晶では、例えば角度αが
０°または９０°となる場合または角度βが０°または
９０°となる場合に、ｚ方向の分極Ｐz が０となる。し
たがって、前述したように、一般式（０ＭＮ）面（Ｍお
よびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の数）で表される面方
位およびこれと等価な面方位では、界面に垂直な方向に
電位勾配が発生せず、それ以外の面方位では、界面に垂
直な方向に電位勾配が発生する。
極Ｐz は次式で表される。 Ｐz ＝εxxｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ（ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）−εyy ｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｃｏｓβ＋３εzzｅ14ｓｉｎαｃｏｓαｓｉｎ2 βｃｏｓ β＋２εyzｅ14（ｃｏｓ2 α−ｓｉｎ2 α）ｓｉｎβｃｏｓβ＋２εxzｅ14ｓｉ ｎαｃｏｓαｓｉｎβ（２ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）＋２εxyｅ14（ｃｏｓ2 α −ｓｉｎ2 α）（ｃｏｓ2 β−ｓｉｎ2 β）・・・（２） 上式（２）から、閃亜鉛鉱型結晶では、例えば角度αが
０°または９０°となる場合または角度βが０°または
９０°となる場合に、ｚ方向の分極Ｐz が０となる。し
たがって、前述したように、一般式（０ＭＮ）面（Ｍお
よびＮは、Ｍ＝Ｎ＝０を除く任意の数）で表される面方
位およびこれと等価な面方位では、界面に垂直な方向に
電位勾配が発生せず、それ以外の面方位では、界面に垂
直な方向に電位勾配が発生する。
【０２２６】圧電係数の値は、LANDOLT-BORNSTEIN Nume
rical Data and Functional Relationships in Science
and Technology New Series Group III; Crystal and
Solid State Physics Vol. 17a, Edited by O. Madelun
g, springer-Verlag Berlin-Heidelberg 1982 等に記載
されている。
rical Data and Functional Relationships in Science
and Technology New Series Group III; Crystal and
Solid State Physics Vol. 17a, Edited by O. Madelun
g, springer-Verlag Berlin-Heidelberg 1982 等に記載
されている。
【図１】本発明の第１および第６の実施例における埋め
込みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の
構成を示す模式的斜視図である。
込みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の
構成を示す模式的斜視図である。
【図２】第１の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３】第１の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図４】第２〜第５の実施例における半導体レーザ素子
の構成を示す模式的断面図である。
の構成を示す模式的断面図である。
【図５】図４の半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層
のエネルギーバンド図である。
のエネルギーバンド図である。
【図６】第２の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図７】第２の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図８】第３の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図９】第３の実施例の半導体レーザ素子におけるＭＱ
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
Ｗ発光層のエネルギーバンド図である。
【図１０】第４の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図１１】第４の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図１２】図４の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。
式的工程断面図である。
【図１３】図４の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。
式的工程断面図である。
【図１４】図４の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。
式的工程断面図である。
【図１５】図４の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。
式的工程断面図である。
【図１６】図４の半導体レーザ素子の製造方法を示す模
式的工程断面図である。
式的工程断面図である。
【図１７】第６の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図１８】第６の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図１９】第７の実施例におけるＺｎＳｅ系半導体レー
ザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
ザ素子の構成を示す模式的斜視図である。
【図２０】第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図２１】第７の実施例の半導体レーザ素子におけるＭ
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図２２】第８の実施例における半導体レーザ素子の製
造方法を示す模式的工程断面図である。
造方法を示す模式的工程断面図である。
【図２３】第８の実施例における半導体レーザ素子のＭ
ＱＷ発光層の拡大断面図である。
ＱＷ発光層の拡大断面図である。
【図２４】第８の実施例における半導体レーザ素子の量
子細線構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図およ
び模式的平面図である。
子細線構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図およ
び模式的平面図である。
【図２５】第８の実施例における半導体レーザ素子の量
子細線構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図である。
子細線構造のＭＱＷ発光層の拡大断面図である。
【図２６】第９の実施例における半導体レーザ素子の製
造方法を示す模式的工程断面図である。
造方法を示す模式的工程断面図である。
【図２７】第９の実施例における半導体レーザ素子の量
子箱構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図および
模式的平面図である。
子箱構造が形成されたＭＱＷ発光層の拡大断面図および
模式的平面図である。
【図２８】本発明の第１０および第１３の実施例におけ
る埋め込みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
素子の構造を示す模式的断面図である。
る埋め込みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
素子の構造を示す模式的断面図である。
【図２９】第１０の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３０】第１０の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３１】本発明の第１１の実施例における半導体レー
ザ素子の構造を示す模式的断面図である。
ザ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図３２】第１１の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３３】第１１の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３４】本発明の第１２の実施例における半導体レー
ザ素子の構造を示す模式的断面図である。
ザ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図３５】第１２の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３６】第１２の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３７】第１３の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３８】図１３の実施例の半導体レーザ素子における
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
ＭＱＷ発光層のエネルギーバンド図である。
【図３９】歪により電位勾配が発生する量子井戸層の面
方位を説明するための図である。
方位を説明するための図である。
【図４０】従来のＧａＮ系半導体発光素子の構成を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
１，２１ サファイア基板 ６ ｎ−第１クラッド層 ７ ｎ−第２クラッド層 ８，２４，４５，８０ ＭＱＷ発光層 ９ ｐ−第１クラッド層 １０ ｐ−第２クラッド層 ８ａ，２４ａ，４５ａ 障壁層 ８ｂ 量子井戸層 ２３，４５ ｎ−クラッド層 ２７，４６ ｐ−クラッド層 ２４ｂ，４５ｂ 井戸層
Claims (21)
- 【請求項１】 ２つ以上の井戸層と、前記井戸層を挟む
ように配置された３つ以上の障壁層とから構成される量
子井戸構造の発光層を備え、前記量子井戸構造の閉じ込
め方向に電位勾配を発生または増大させるように前記障
壁層中にアクセプタ準位およびドナー準位のうち少なく
とも一方が不均一に形成されたことを特徴とする半導体
レーザ素子。 - 【請求項２】 前記障壁層中にアクセプタ準位およびド
ナー準位が形成されたことを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記障壁層内において、一方の界面と接
する部分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ
準位が多く形成されたことを特徴とする請求項１または
２記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記障壁層内において、他方の界面と接
する部分に一方の界面と接する部分に比べてドナー準位
が多く形成されたことを請求項１または２記載の半導体
レーザ素子。 - 【請求項５】 前記障壁層内において、一方の界面と接
する部分に他方の界面と接する部分に比べてアクセプタ
準位が多く形成されるとともに、前記他方の界面と接す
る部分に前記一方の界面と接する部分に比べてドナー準
位が多く形成されたことを請求項１または２記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記障壁層内において一方の界面と接す
る部分のアクセプタ準位の密度Ｎ１Ａおよびドナー準位
の密度Ｎ１Ｄと、前記障壁層内において他方の界面と接
する部分のアクセプタ準位の密度Ｎ２Ａおよびドナー準
位の密度Ｎ２Ｄとの間に、 Ｎ１Ａ−Ｎ１Ｄ＞０かつＮ２Ｄ−Ｎ２Ａ＞０ の関係が成り立つことを特徴とする請求項１または２記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 前記井戸層は圧電効果の発生を伴う歪を
有し、前記圧電効果の結果として前記井戸層内に発生す
る電位勾配は、前記一方の界面側の電位が前記他方の界
面側の電位に比べて低いことを特徴とする請求項３〜６
のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項８】 前記量子井戸構造の発光層は量子細線構
造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに
記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記量子井戸構造の発光層は量子箱構造
を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
載の発光素子。 - 【請求項１０】 発光層が第１のｎ型層と第１のｐ型層
とに挟まれるように配置された半導体レーザ素子であっ
て、 前記発光層と前記第１のｐ型層との間に前記発光層より
も大きい禁制帯幅を有しアクセプタ準位よりドナー準位
が多く形成された層が設けられるとともに、前記発光層
と前記第１のｎ型層との間に前記発光層よりも大きい禁
制帯幅を有しドナー準位よりアクセプタ準位が多く形成
された層が設けられたことを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項１１】 前記第１のｐ型層は第１のクラッド層
を含み前記アクセプタ準位よりドナー準位が多く形成さ
れた層の禁制帯幅が前記第１のクラッド層よりも小さ
く、前記第１のｎ型層は第２のクラッド層を含み前記ド
ナー準位よりアクセプタ準位が多く形成された層の禁制
帯幅が前記第２のクラッド層よりも小さいことを特徴と
する請求項１０記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１２】 前記発光層中にアクセプタ準位および
ドナー準位のうち少なくとも一方が前記発光層の面内方
向に電位勾配を発生または増大させるように不均一に形
成されたことを特徴とする請求項１０または１１記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項１３】 前記発光層は圧電効果の発生を伴う歪
を有し、前記圧電効果の結果として前記発光層内に発生
する電位勾配は、前記第１のｎ型層側の電位が前記第１
のｐ型層側の電位に比べて低いことを特徴とする請求項
１０〜１２のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１４】 前記アクセプタ準位はｐ型不純物のド
ーピングにより形成され、前記ドナー準位はｎ型不純物
のドーピングにより形成されることを特徴とする請求項
１〜１３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１５】 前記発光層を構成する材料の結晶構造
はウルツ鉱構造であることを特徴とする請求項１〜１４
のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項１６】 前記発光層の主面はほぼ〈０００１〉
方向であることを特徴とする請求項１５記載の発光素
子。 - 【請求項１７】 前記発光層を構成する材料の結晶構造
は閃亜鉛鉱構造であることを特徴とする請求項１〜１４
のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項１８】 前記発光層の主面はほぼ〈１１１〉方
向であることを特徴とする請求項１７記載の発光素子。 - 【請求項１９】 前記発光層を構成する材料はIII −Ｖ
族化合物半導体であることを特徴とする請求項１〜１８
のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項２０】 前記III −Ｖ族化合物半導体は、ホウ
素、ガリウム、アルミニウム、タリウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体であることを
特徴とする請求項１９記載の発光素子。 - 【請求項２１】 前記発光層を構成する材料はII−VI族
化合物半導体またはＩ−ＶII族化合物半導体であること
を特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の発光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000075682A JP2001267693A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体レーザ素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000075682A JP2001267693A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267693A true JP2001267693A (ja) | 2001-09-28 |
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ID=18593538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000075682A Pending JP2001267693A (ja) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267693A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308465A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Fujitsu Ltd | 半導体素子 |
| KR100503939B1 (ko) * | 2002-05-17 | 2005-07-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 |
| CN100365891C (zh) * | 2002-11-18 | 2008-01-30 | 先锋株式会社 | 半导体发光元件及其制造方法 |
| JP2011507304A (ja) * | 2007-12-28 | 2011-03-03 | アギア システムズ インコーポレーテッド | デルタドープされた活性領域を有する導波路装置 |
| JP2012069988A (ja) * | 2011-11-29 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP2013030816A (ja) * | 2012-11-07 | 2013-02-07 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000075682A patent/JP2001267693A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| KR100503939B1 (ko) * | 2002-05-17 | 2005-07-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 |
| CN100365891C (zh) * | 2002-11-18 | 2008-01-30 | 先锋株式会社 | 半导体发光元件及其制造方法 |
| JP2011507304A (ja) * | 2007-12-28 | 2011-03-03 | アギア システムズ インコーポレーテッド | デルタドープされた活性領域を有する導波路装置 |
| JP2012069988A (ja) * | 2011-11-29 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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