JP2008283092A - 垂直共振器型半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、量子井戸活性層をノンドープとし、キャリア濃度について、p側を1E18cm−3以上、2E18cm−3以下、かつ、n側を5E17cm−3以下にする。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2では耐湿性の向上は出来てもドーパントの拡散による特性の変動を防ぐことは出来ない。特に電流狭窄構造とした場合は電流密度が高い場所でのドーパントの拡散が進行しやすく、特性の変動が起こりやすい。いずれにしても多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において高信頼性を得ることは困難であった。
すなわち、従来の技術では、特性の向上は図ることが可能であったが、通電開始後から長時間後の特性の変動が10%以内となる素子が得られなかった。前記変動が10%以内となることで、通信機器の性能の安定が図られ、出力変動に対応する制御も不要となり、機器のコストも削減可能となる。
なお、第1ブラッグ反射層3を形成する前に基板2上にバッファー層を形成してもよい(図示せず)。この場合、第1ブラッグ反射層3の結晶性を更に良くすることができる。
上記のキャリア濃度範囲よりもキャリア濃度が低い場合は、層の電気抵抗が高くなり良好な初期特性が得られない。キャリア濃度が高い場合は、過剰な不純物が拡散して欠陥を引き起こし、特性の変動が起こり素子の信頼性を低下させる。
n型のクラッド層(AlZGa1−Z)0.5In0.5P膜、およびp型のクラッド層(AlaGa1−a)0.5In0.5P膜のAl組成は、0.5以上(0.5≦z≦1および0.5≦a≦1)であることが好ましい。この組成範囲とすることで、高信頼性だけでなく、良い初期特性が得られる。
なお、上記化学組成を示す中、a、b、c、x、y、z、α、βおよびγは、変数であって、小数点以下を含む数値を定義範囲内にて含まれるものである。
MOCVD法によりエピタキシャル成長を行った。n型GaAs基板上に、AlGaAs系のn型ブラッグ反射層、n型Al0.5In0.5Pクラッド層、(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pバリア層とInxGa(1−x)P量子井戸層からなる3対のノンドープ多層量子井戸活性層、p型Al0.5In0.5Pクラッド層、n型Al0.5In0.5P狭窄層を順次成長させた。
発光波長が650nmとなるようにInxGa(1−x)P量子井戸層のIn組成を調整した。量子井戸層のIn組成は例えばx=0.574である。
p型クラッド層のドーパントはMg(マグネシウム)とし、Cp2Mg(ビスシクロペンタジエルマグネシウム)を水素でバブリング、搬送して原料とし、他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はMgのIII族原料に対する流量比(Mg/III)により制御した。n型クラッド層のドーパントはSe(セレン)とし、H2Se(セレン化水素)を原料として他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はSeのV族原料に対する流量比(Se/V)により制御した。流量調整にはマスフローコントローラーを用いた。
キャリア濃度の測定は、C−V測定により行った。
実施例にかかるクラッドのキャリア濃度と、得られた垂直共振型半導体発光素子に室温で30mA連続通電した後の、初期発光出力に対する変化量の関係を表1に示し、表1を基に出力の経時変化をグラフとして図4に示す。順電圧(Vf)の値に変化は見られなかった。
比較例1から3について表1に示す。ただし、比較例1〜3については変動が大きいために500時間で通電試験を終えている。順電圧(Vf)の値に変化は見られなかった。
比較例1では、Mgの流量比を1.35E−3、Seの流量比を8.34E−6とすることにより、pクラッド層のキャリア濃度を1E18cm−3、nクラッド層のキャリア濃度を1E18cm−3とした。500時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は0.59であり、大幅な出力低下がみられた。電流20mAにおける初期出力とVfはそれぞれ1.68mWと2.05Vであり、実施例1〜4と大差ない。実施例2との比較により、nクラッド層のキャリア濃度は5E17以下とすれば信頼性が両立できることが分かった。
なお、本発明は上述した実施形態または実施例に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
2・・・基板
3・・・第1反射層
4・・・第1クラッド層
5・・・活性層
6・・・第2クラッド層
7・・・ダブルへテロ接合層
8・・・電流狭窄層
9・・・第2反射層
9a・・・開口部
10・・・コンタクト層
11,12・・・電極
13a,13b・・・ダイシングライン
50,52・・・バリア層
51・・・量子井戸層
Claims (2)
- ノンドープの多重量子井戸活性層と、前記活性層を挟み配置された複数の反射層と、前記複数の反射層の間に配置されたクラッド層を有する垂直共振器型半導体発光素子において、前記素子は電流狭窄層を具備し、前記クラッド層のキャリア濃度を、p側が1E18cm−3以上、2E18cm−3以下かつ、n側が5E17cm−3以下にすることを特徴とする垂直共振器型半導体発光素子。
- 室温における30mA通電で1000時間の連続通電後の出力変動が初期出力に対して±10%以内である、請求項1に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
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JP2007127568A JP2008283092A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 垂直共振器型半導体発光素子 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9159874B2 (en) | 2013-12-16 | 2015-10-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Light emitting diode and method of manufacturing the same |
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JPH04212479A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-08-04 | Toshiba Corp | 半導体発光ダイオード |
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- 2007-05-14 JP JP2007127568A patent/JP2008283092A/ja active Pending
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