JP2555881B2 - A▲l▼GaInP系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザ - Google Patents
A▲l▼GaInP系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はAlGaInP系結晶の結晶成長に関するもので
あり、またAlGaInP系可視光半導体レーザに関するもの
である。
あり、またAlGaInP系可視光半導体レーザに関するもの
である。
(従来の技術) GaAS基板に格子整合した(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0≦
x≦1)系結晶は、可視光半導体レーザ材料として重要
である。第3図に、本材料を用いた可視光レーザの従来
例を示す。n-GaAs基板101上にn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層102、アンドープGa0.5In0.5P活性層103、p-
(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層104より成るダブルヘ
テロ構造が形成され、電流はn-GaAs電流ブロック層105
によりストライプ領域107に限定注入される。レーザの
発振波長はGa0.5In0.5P活性層103のエネルギギャップEg
により決まる。n-GaAs基板101の表面は従来(001)面或
るいは(001)面よりも約2°傾いた面が用いられてい
た(IEEEジャーナル・オブ・クァンタム・エレクトロニ
クス誌(IEEE J.of Quantum Electronics)第QE23巻、7
04ページ〜711ページ、1987年;エレクトロニクス・レ
ター誌Electronics Letters、第21巻、1084ページ〜108
5ページ、1985年など)。また素子構造を得るための結
晶成長法としては、有機金属気相エピタクシャル法(MO
VPE法)或るいは分子線エピタクシャル法(MBE法)など
が通常用いられている。ところでMOVPE法を用いる場
合、従来技術によれば、通常GaAs基板に格子整合するGa
0.5In0.5P結晶は、前記GaAs基板上に(001)面或るいは
この面から2°程傾いた面が成長面である基板を用い、
成長温度550〜750℃、V/III比500以下の範囲で結晶成長
中の原料ガス流量を、一定に保ち、成長されていた。上
記の条件の下でGa0.5In0.5P結晶を成長すると、成長温
度およびV/III比の組み合わせによりGaAs基板に格子整
合したままでGa0.5In0.5Pの室温におけるバンドギャッ
プエネルギー(Eg)が1.85〜1.91eVまで変化する。そし
て、このバンドギャップエネルギーの変化は、Ga0.5In
0.5P結晶中のIII族副格子中の原子配列の違いによって
起こっている。すなわち、バンドギャップエネルギーが
1.85eVの結晶中にはIII族副格子上のGaとInが規則的に
配列した超構造が形成され、1.91eVの結晶ではIII族原
子のGaとInが乱雑にIII族副格子中に配列している(ア
プライド・フィジクス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)5
0巻673-675頁、1987年)。MBE法を用いた場合でも、(0
01)面或るいは、この面から2〜3度迄傾いた面を主面
とするGaAs基板上にGa0.5In0.5Pを成長させた場合、成
長温度やV族対III族原料フラックス比(V/III比)に依
存してEgは60meV程度の範囲内で変化する。同様のEgの
成長条件依存性は、MOVPEの場合・MBEの場合共に(AlxGa
1-x)0.5In0.5P一般にみられる現象である。
x≦1)系結晶は、可視光半導体レーザ材料として重要
である。第3図に、本材料を用いた可視光レーザの従来
例を示す。n-GaAs基板101上にn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層102、アンドープGa0.5In0.5P活性層103、p-
(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層104より成るダブルヘ
テロ構造が形成され、電流はn-GaAs電流ブロック層105
によりストライプ領域107に限定注入される。レーザの
発振波長はGa0.5In0.5P活性層103のエネルギギャップEg
により決まる。n-GaAs基板101の表面は従来(001)面或
るいは(001)面よりも約2°傾いた面が用いられてい
た(IEEEジャーナル・オブ・クァンタム・エレクトロニ
クス誌(IEEE J.of Quantum Electronics)第QE23巻、7
04ページ〜711ページ、1987年;エレクトロニクス・レ
ター誌Electronics Letters、第21巻、1084ページ〜108
5ページ、1985年など)。また素子構造を得るための結
晶成長法としては、有機金属気相エピタクシャル法(MO
VPE法)或るいは分子線エピタクシャル法(MBE法)など
が通常用いられている。ところでMOVPE法を用いる場
合、従来技術によれば、通常GaAs基板に格子整合するGa
0.5In0.5P結晶は、前記GaAs基板上に(001)面或るいは
この面から2°程傾いた面が成長面である基板を用い、
成長温度550〜750℃、V/III比500以下の範囲で結晶成長
中の原料ガス流量を、一定に保ち、成長されていた。上
記の条件の下でGa0.5In0.5P結晶を成長すると、成長温
度およびV/III比の組み合わせによりGaAs基板に格子整
合したままでGa0.5In0.5Pの室温におけるバンドギャッ
プエネルギー(Eg)が1.85〜1.91eVまで変化する。そし
て、このバンドギャップエネルギーの変化は、Ga0.5In
0.5P結晶中のIII族副格子中の原子配列の違いによって
起こっている。すなわち、バンドギャップエネルギーが
1.85eVの結晶中にはIII族副格子上のGaとInが規則的に
配列した超構造が形成され、1.91eVの結晶ではIII族原
子のGaとInが乱雑にIII族副格子中に配列している(ア
プライド・フィジクス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)5
0巻673-675頁、1987年)。MBE法を用いた場合でも、(0
01)面或るいは、この面から2〜3度迄傾いた面を主面
とするGaAs基板上にGa0.5In0.5Pを成長させた場合、成
長温度やV族対III族原料フラックス比(V/III比)に依
存してEgは60meV程度の範囲内で変化する。同様のEgの
成長条件依存性は、MOVPEの場合・MBEの場合共に(AlxGa
1-x)0.5In0.5P一般にみられる現象である。
(発明が解決しようとする問題点) したがって、結晶の平均的なGa組成の0.5の、バンド
ギャップエネルギーが1.91eVであるGa0.5In0.5P結晶を
成長するためには、MOVPE成長時あるいはMBE成長時の温
度およびV/III比が制限される。
ギャップエネルギーが1.91eVであるGa0.5In0.5P結晶を
成長するためには、MOVPE成長時あるいはMBE成長時の温
度およびV/III比が制限される。
例えば、Ga0.5In0.5Pを活性層とする半導体レーザを
作る場合、Ga0.5In0.5P結晶以外の結晶層の結晶性を保
つために、成長温度あるいはV/III比に制限条件が生
じ、その制限条件下で成長を行った場合、室温のEgが1.
91eVのGa0.5In0.5Pを成長することが、不可能となりこ
の値よりも小さなEgしか得られない場合がある。そのた
めに、半導体レーザの発振波長が670〜690nmとなり、65
0nm程度の値を得ることが困難となる。この様に、Egを
1.91eVに保つために所望の成長条件が行なえない場合、
半導体レーザの所望発振波長特性が得られなくなる。ま
た、Ga0.5In0.5PのEgが成長温度、V/III比等の成長条件
に強く依存するため、成長条件の微少な変動によりGa
0.5In0.5PのEgが変動し、発振波長の不安定性や再現性
の悪さが生ずる。このように、これまで成長温度および
V/III比の組み合わせの広い範囲の成長において、バン
ドギャップエネルギー1.91eVをもつ、GaAs基板に格子整
合したGa0.5In0.5P結晶を成長する方法が提供されてい
なかった。このことはさらに短い波長で発振する(AlxGa
1-x)0.5In0.5P(0<x<1)を活性層についても同様
に問題となるところであった。
作る場合、Ga0.5In0.5P結晶以外の結晶層の結晶性を保
つために、成長温度あるいはV/III比に制限条件が生
じ、その制限条件下で成長を行った場合、室温のEgが1.
91eVのGa0.5In0.5Pを成長することが、不可能となりこ
の値よりも小さなEgしか得られない場合がある。そのた
めに、半導体レーザの発振波長が670〜690nmとなり、65
0nm程度の値を得ることが困難となる。この様に、Egを
1.91eVに保つために所望の成長条件が行なえない場合、
半導体レーザの所望発振波長特性が得られなくなる。ま
た、Ga0.5In0.5PのEgが成長温度、V/III比等の成長条件
に強く依存するため、成長条件の微少な変動によりGa
0.5In0.5PのEgが変動し、発振波長の不安定性や再現性
の悪さが生ずる。このように、これまで成長温度および
V/III比の組み合わせの広い範囲の成長において、バン
ドギャップエネルギー1.91eVをもつ、GaAs基板に格子整
合したGa0.5In0.5P結晶を成長する方法が提供されてい
なかった。このことはさらに短い波長で発振する(AlxGa
1-x)0.5In0.5P(0<x<1)を活性層についても同様
に問題となるところであった。
本発明の目的は上記の問題を解決し、MOVPE成長時あ
るいはMBE成長時に、広い範囲の温度およびV/III比でバ
ンドギャップエネルギーがその混晶では最大値となるGa
0.5In0.5P結晶あるいは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<
x≦1)結晶を成長する成長方法を提供することであ
り、また上述の成長条件によらず、与えられた混晶組成
から得られる最大の光子エネルギー(最短波長)の光で
発振する半導体レーザを提供することである。
るいはMBE成長時に、広い範囲の温度およびV/III比でバ
ンドギャップエネルギーがその混晶では最大値となるGa
0.5In0.5P結晶あるいは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<
x≦1)結晶を成長する成長方法を提供することであ
り、また上述の成長条件によらず、与えられた混晶組成
から得られる最大の光子エネルギー(最短波長)の光で
発振する半導体レーザを提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の結晶成長方法は、GaAs基板上にほぼ格子整合
したGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶
(0<x≦1)を有機金属熱分解気相成長または分子ビ
ームエピタキシャル成長法で形成する結晶成長方法にお
いて、成長を行う前記GaAs基板表面方位がほぼ(110)
面に等価な面方位である基板上に成長することを特徴と
する。
したGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶
(0<x≦1)を有機金属熱分解気相成長または分子ビ
ームエピタキシャル成長法で形成する結晶成長方法にお
いて、成長を行う前記GaAs基板表面方位がほぼ(110)
面に等価な面方位である基板上に成長することを特徴と
する。
またGaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5P結晶
或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<x≦1)を有機
金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャル成
長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う前記
GaAs基板表面方位がほぼ(111)Ga面に等価な面方位で
ある基板上に成長することを特徴とする。
或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<x≦1)を有機
金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャル成
長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う前記
GaAs基板表面方位がほぼ(111)Ga面に等価な面方位で
ある基板上に成長することを特徴とする。
本発明の可視光半導体レーザは、GaAs基板とし、この
基板とほぼ格子整合するGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa
1-x)0.5In0.5P(0<x<1)を活性層とする半導体レ
ーザに於いて、前記GaAs基板表面の方位をほぼ(110)
面に等価あるいはほぼ(111)Ga面に等価な面方位とし
たことを特徴とする。成長面方位は、(110)面あるい
は(111)Ga面とそれぞれ等価な面であればよく、特定
の面に限定されない。各面方位はそれ程厳密でなくても
よく、それぞれの面から数度傾いた面に対しても本発明
は有効である。
基板とほぼ格子整合するGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa
1-x)0.5In0.5P(0<x<1)を活性層とする半導体レ
ーザに於いて、前記GaAs基板表面の方位をほぼ(110)
面に等価あるいはほぼ(111)Ga面に等価な面方位とし
たことを特徴とする。成長面方位は、(110)面あるい
は(111)Ga面とそれぞれ等価な面であればよく、特定
の面に限定されない。各面方位はそれ程厳密でなくても
よく、それぞれの面から数度傾いた面に対しても本発明
は有効である。
(作用) 本発明の作用を、MOVPE法によって成長したGa0.5In
0.5Pを例にとって説明する。
0.5Pを例にとって説明する。
第1図に(001)あるいは(110)あるいは(111)面
に格子整合したGa0.5In0.5P結晶のEg成長温度、V/III比
との関係を示す。X軸に成長温度、Y軸にV/III比、Z
軸にエネルギーギャップを表す。ここで、Ga0.5In0.5P
結晶の成長時のV/III比は次の様に変化させる。
に格子整合したGa0.5In0.5P結晶のEg成長温度、V/III比
との関係を示す。X軸に成長温度、Y軸にV/III比、Z
軸にエネルギーギャップを表す。ここで、Ga0.5In0.5P
結晶の成長時のV/III比は次の様に変化させる。
Ga0.5In0.5P結晶成長のIII族のInの原料にトリメチル
インジウムあるいはトリエチルインジウムを用い、Gaの
原料にトリメチルガリウムあるいはトリエチルガリウム
を用い、InおよびGaの原料ガスをそれぞれ一定値に固定
し、反応管中に共存させて流し、V族原料にホスフィン
(PH3)を用い、(PH3)の流量を変化させることにより
V/III比を変化させる。ここで、III族流量とは、Gaおよ
びInのそれぞれの原料ガスの正味の流量を加えた量であ
る。不純物濃度が1×1018cm-3以下の場合には、成長温
度600から750℃の範囲、V/III比60から450の範囲内で
(001)面を成長面とするGaAs基板に格子整合したGa0.5
In0.5Pエネルギーギャップ(Eg)は1.84から1.91eVまで
連続的に変化している。成長温度、V/III比、Egの三者
の関係は、V/III比410、成長温度650〜700℃における1.
84eVを底面とした曲面を描く。そして、Egの変化に伴
い、結晶中の原子配列状態が異なっていた。これは以下
のことが原因である。つまり、(001)GaAs基板上へのM
OVPE成長時の成長温度或るいはV/III比により、Ga0.5In
0.5P結晶成長表面におけるIII族原子GaおよびInの平均
的な拡散距離が変化する、など成長機構が変化する。ま
た、Ga0.5In0.5P結晶の非混和領域の存在によって、結
晶中のGaとInの配列状態は成長温度と強く相関をもつ。
上記の要因で、MOVPE成長時の温度あるいはV/III比によ
り、Ga0.5In0.5P結晶のIII族副格子上のGaとInの配列状
態、すなわち、配列の乱雑さが変化する。
インジウムあるいはトリエチルインジウムを用い、Gaの
原料にトリメチルガリウムあるいはトリエチルガリウム
を用い、InおよびGaの原料ガスをそれぞれ一定値に固定
し、反応管中に共存させて流し、V族原料にホスフィン
(PH3)を用い、(PH3)の流量を変化させることにより
V/III比を変化させる。ここで、III族流量とは、Gaおよ
びInのそれぞれの原料ガスの正味の流量を加えた量であ
る。不純物濃度が1×1018cm-3以下の場合には、成長温
度600から750℃の範囲、V/III比60から450の範囲内で
(001)面を成長面とするGaAs基板に格子整合したGa0.5
In0.5Pエネルギーギャップ(Eg)は1.84から1.91eVまで
連続的に変化している。成長温度、V/III比、Egの三者
の関係は、V/III比410、成長温度650〜700℃における1.
84eVを底面とした曲面を描く。そして、Egの変化に伴
い、結晶中の原子配列状態が異なっていた。これは以下
のことが原因である。つまり、(001)GaAs基板上へのM
OVPE成長時の成長温度或るいはV/III比により、Ga0.5In
0.5P結晶成長表面におけるIII族原子GaおよびInの平均
的な拡散距離が変化する、など成長機構が変化する。ま
た、Ga0.5In0.5P結晶の非混和領域の存在によって、結
晶中のGaとInの配列状態は成長温度と強く相関をもつ。
上記の要因で、MOVPE成長時の温度あるいはV/III比によ
り、Ga0.5In0.5P結晶のIII族副格子上のGaとInの配列状
態、すなわち、配列の乱雑さが変化する。
上記の配列の乱雑さが変化する機構は、GaAs基板の成
長面方位により大きく異なっており、(110)面あるい
は(111)面上へのGa0.5In0.5P結晶成長時にはGaおよび
Inは常に乱雑に配列し、温度あるいはV/III比により変
化しない。そのため、III族副格子上の配列の変化と対
応したEgの変化が温度あるいはV/III比の変化により起
こらない。
長面方位により大きく異なっており、(110)面あるい
は(111)面上へのGa0.5In0.5P結晶成長時にはGaおよび
Inは常に乱雑に配列し、温度あるいはV/III比により変
化しない。そのため、III族副格子上の配列の変化と対
応したEgの変化が温度あるいはV/III比の変化により起
こらない。
(110)面あるいは(111)面上にGa0.5In0.5P結晶を
成長した場合、成長温度あるいはV/III比によらず基板
に格子整合したままでEgが1.91eVの結晶が得られる。以
上の現象はGa0.5In0.5Pで説明したが、構成元素のGaが
一部ないしは全部置き換えられた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
(0<x≦1)でも同様の現象が見られ、GaAsと格子整
合する(AlxGa1-x)0.5In0.5P一般に対し、本発明の作用
は成り立つ。また、MBEによる成長の場合も、(100)面
上に成長した(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0≦x≦1)のEg
の成長温度または、V/III比に対するふるまいのし方
は、MOVPEの場合と異なるが、(110)面或るいは(11
1)面に成長した場合、その結晶はその混晶がとりうる
最大のEg値をとる。
成長した場合、成長温度あるいはV/III比によらず基板
に格子整合したままでEgが1.91eVの結晶が得られる。以
上の現象はGa0.5In0.5Pで説明したが、構成元素のGaが
一部ないしは全部置き換えられた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
(0<x≦1)でも同様の現象が見られ、GaAsと格子整
合する(AlxGa1-x)0.5In0.5P一般に対し、本発明の作用
は成り立つ。また、MBEによる成長の場合も、(100)面
上に成長した(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0≦x≦1)のEg
の成長温度または、V/III比に対するふるまいのし方
は、MOVPEの場合と異なるが、(110)面或るいは(11
1)面に成長した場合、その結晶はその混晶がとりうる
最大のEg値をとる。
(実施例) 以下に、MOVPE法により成長したGa0.5In0.5Pに本発明
を適用した実施例を示す。
を適用した実施例を示す。
基板に(110)および(111)Ga面GaAs基板を用いた。
III族原料にトリメチルインジウムおよびトリエチルガ
リウムを用い、それぞれ2.16×10-5mol/分および2.64mo
l/分の流量に固定した。V族原料にホスフィン(PH3)
を用い、PH3の流量を変化させることにより(V族原
料)/(III族原料)の比120,410の各々の値に設定し
た。成長温度は700℃で行なった。(110)および(11
1)面上に成長した場合のEgを第1図中に示す。上記のV
/III比、成長温度を組み合せて成長したGa0.5In0.5P結
晶の点は、第1図中の平面X上によく乗っている。また
第1図より広い成長温度、V/III比の範囲でもよく、例
えば成長温度500〜800℃、V/III比900以下の範囲でも成
長できた。
III族原料にトリメチルインジウムおよびトリエチルガ
リウムを用い、それぞれ2.16×10-5mol/分および2.64mo
l/分の流量に固定した。V族原料にホスフィン(PH3)
を用い、PH3の流量を変化させることにより(V族原
料)/(III族原料)の比120,410の各々の値に設定し
た。成長温度は700℃で行なった。(110)および(11
1)面上に成長した場合のEgを第1図中に示す。上記のV
/III比、成長温度を組み合せて成長したGa0.5In0.5P結
晶の点は、第1図中の平面X上によく乗っている。また
第1図より広い成長温度、V/III比の範囲でもよく、例
えば成長温度500〜800℃、V/III比900以下の範囲でも成
長できた。
上記のGaAs成長基板面方位を用いたV/III比・成長温
度とエネルギーギャップの関係は再現性よく得られた。
また、上記の範囲内でGa0.5In0.5Pの電気的および光学
的性質はそこなわれなかった。また、(AlxGa1-x)0.5In
0.5P(0≦x≦1)結晶一般に対して、結晶のもつEgは
成長温度、V/III比に依存せず、その混晶組成のとりう
る最大値であった。さらにMBE法による場合も(AlxG
a1-x)0.5In0.5PのEgは、成長温度V/III比に依らなかっ
た。
度とエネルギーギャップの関係は再現性よく得られた。
また、上記の範囲内でGa0.5In0.5Pの電気的および光学
的性質はそこなわれなかった。また、(AlxGa1-x)0.5In
0.5P(0≦x≦1)結晶一般に対して、結晶のもつEgは
成長温度、V/III比に依存せず、その混晶組成のとりう
る最大値であった。さらにMBE法による場合も(AlxG
a1-x)0.5In0.5PのEgは、成長温度V/III比に依らなかっ
た。
次に、本発明の結晶成長法を可視光半導体レーザに適
用した場合の実施例を示す。第2図は、その実施例の概
略的斜視図である。(111)Ga面を主面としてもつn-GaA
s基板1上に厚さ1μmのn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラ
ッド層2、厚さ0.1μmのアンドープGa0.5In0.5P活性層
3、厚さ1μmのp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層
4、厚さ0.1μmのp-Ga0.5In0.5P層5、厚さ0.6μmのn
-GaAs電流ブロック層6を順次形成する。続いて、フォ
トリソグラフィ法により、n-GaAsブロック層6の一部を
幅7μmのストライプ状に除去する。化学エッチング法
により、リン酸系のエッチャントを用いれば、エッチン
グの選択性により、GaAs層6のストライプ部のみ除去で
きる。さらにその後厚さ約1μmのp-GaAsキャップ層7
を全面に成長し、p電極8およびn電極9を形成して、
レーザ・ダイオードとする。上述のn-(Al0.5Ga0.5)0.5I
n0.5Pクラッド層2、アンドープGa0.5In0.5P活性層3、
p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層4より成るダブル
ヘテロ構造は、MOVPE法による。活性層3の成長条件
は、前述の実施例による。但し、成長温度、V/III比等
の成長条件によらず、Ga0.5In0.5P結晶のとりうる最大
エネルギギャップ約1.91eVとなる。本実施例の他の層に
ついては、MOVPE法により成長しても、他の成長法によ
ってもよい。本実施例では、Ga0.5In0.5P結晶を、(11
1)Ga面を主面とするGaAs基板上に成長することによ
り、レーザ発振のフォトン・エネルギーがGa0.5In0.5P
から得られる最大値約1.91eVで発振するレーザダイオー
ドが得られる。その結果そのレーザの発振波長は約650n
mとなる。本実施例では、活性層をGa0.5In0.5Pとした
が、Gaの一部をAlで置き換えた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
(0<x<1)を活性層としても本発明の効果は得られ
る。さらに(110)面或るいはこれに等価を主面とするG
aAs基板を用いて本実施例の構造を構成しても同様の効
果が得られる。以上述べたすべてのことは、MBE法によ
り成長して製作したAlGaInP系可視光半導体レーザに対
しても普遍的に同様の効果が得られる。
用した場合の実施例を示す。第2図は、その実施例の概
略的斜視図である。(111)Ga面を主面としてもつn-GaA
s基板1上に厚さ1μmのn-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラ
ッド層2、厚さ0.1μmのアンドープGa0.5In0.5P活性層
3、厚さ1μmのp-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層
4、厚さ0.1μmのp-Ga0.5In0.5P層5、厚さ0.6μmのn
-GaAs電流ブロック層6を順次形成する。続いて、フォ
トリソグラフィ法により、n-GaAsブロック層6の一部を
幅7μmのストライプ状に除去する。化学エッチング法
により、リン酸系のエッチャントを用いれば、エッチン
グの選択性により、GaAs層6のストライプ部のみ除去で
きる。さらにその後厚さ約1μmのp-GaAsキャップ層7
を全面に成長し、p電極8およびn電極9を形成して、
レーザ・ダイオードとする。上述のn-(Al0.5Ga0.5)0.5I
n0.5Pクラッド層2、アンドープGa0.5In0.5P活性層3、
p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層4より成るダブル
ヘテロ構造は、MOVPE法による。活性層3の成長条件
は、前述の実施例による。但し、成長温度、V/III比等
の成長条件によらず、Ga0.5In0.5P結晶のとりうる最大
エネルギギャップ約1.91eVとなる。本実施例の他の層に
ついては、MOVPE法により成長しても、他の成長法によ
ってもよい。本実施例では、Ga0.5In0.5P結晶を、(11
1)Ga面を主面とするGaAs基板上に成長することによ
り、レーザ発振のフォトン・エネルギーがGa0.5In0.5P
から得られる最大値約1.91eVで発振するレーザダイオー
ドが得られる。その結果そのレーザの発振波長は約650n
mとなる。本実施例では、活性層をGa0.5In0.5Pとした
が、Gaの一部をAlで置き換えた(AlxGa1-x)0.5In0.5P
(0<x<1)を活性層としても本発明の効果は得られ
る。さらに(110)面或るいはこれに等価を主面とするG
aAs基板を用いて本実施例の構造を構成しても同様の効
果が得られる。以上述べたすべてのことは、MBE法によ
り成長して製作したAlGaInP系可視光半導体レーザに対
しても普遍的に同様の効果が得られる。
(発明の効果) 本方法により、成長温度およびV/III比に依存しな
い、常にその混晶がとりうるEgの最大値をもつ(AlxGa
1-x)0.5In0.5P結晶を得ることができる。これを可視光
半導体レーザに用いることにより、ある組成の活性層か
ら得られる最短波長で発振するレーザが、成長条件によ
らず、常に安定して得られる。
い、常にその混晶がとりうるEgの最大値をもつ(AlxGa
1-x)0.5In0.5P結晶を得ることができる。これを可視光
半導体レーザに用いることにより、ある組成の活性層か
ら得られる最短波長で発振するレーザが、成長条件によ
らず、常に安定して得られる。
第1図は(001)面、(110)面および(111)面GaAs基
板上に格子整合したGa0.5In0.5Pの成長温度およびV/III
比およびエネルギーギャップの関係を示す図、第2図
は、本発明を半導体レーザに適用した実施例を第3図は
従来例をそれぞれ示す図。図中、1……(111)Ga面を
主面とするn-GaAs、2,102……n-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層、3,103……アンドープGa0.5In0.5P活性層、
4,104……p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層、5……
p-Ga0.5In0.5P層、6,105……n-GaAs電流ブロック層、7,
106……p-GaAs層、8,108……p電極、9,109……n電
極、101……(001)ジャストGaAs基板、107……ストラ
イプ状電流注入領域をそれぞれ示す。
板上に格子整合したGa0.5In0.5Pの成長温度およびV/III
比およびエネルギーギャップの関係を示す図、第2図
は、本発明を半導体レーザに適用した実施例を第3図は
従来例をそれぞれ示す図。図中、1……(111)Ga面を
主面とするn-GaAs、2,102……n-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P
クラッド層、3,103……アンドープGa0.5In0.5P活性層、
4,104……p-(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層、5……
p-Ga0.5In0.5P層、6,105……n-GaAs電流ブロック層、7,
106……p-GaAs層、8,108……p電極、9,109……n電
極、101……(001)ジャストGaAs基板、107……ストラ
イプ状電流注入領域をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/18 H01S 3/18
Claims (3)
- 【請求項1】GaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5
P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<x≦1)を
有機金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャ
ル成長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う
前記GaAs基板表面方位がほぼ(110)面に等価な面方位
である基板上に成長することを特徴とする結晶成長方
法。 - 【請求項2】GaAs基板上にほぼ格子整合したGa0.5In0.5
P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P結晶(0<x≦1)を
有機金属熱分解気相成長または分子ビームエピタキシャ
ル成長法で形成する結晶成長方法において、成長を行う
前記GaAs基板表面方位がほぼ(111)Ga面に等価な面方
位である基板上に成長することを特徴とする結晶成長方
法。 - 【請求項3】GaAs基板とし、この基板とほぼ格子整合す
るGa0.5In0.5P結晶或いは(AlxGa1-x)0.5In0.5P(0<x
<1)を活性層とする半導体レーザに於いて、前記GaAs
基板表面の方位をほぼ(110)面に等価あるいはほぼ(1
11)Ga面に等価な面方位としたことを特徴とする可視光
半導体レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1112888 | 1988-01-20 | ||
JP63-11128 | 1988-01-20 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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US5146466A (en) * | 1988-09-29 | 1992-09-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
US5235194A (en) * | 1989-09-28 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
US5157679A (en) * | 1989-10-11 | 1992-10-20 | Hitachi-Ltd. | Optoelectronic devices |
US5278857A (en) * | 1989-10-16 | 1994-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Indium gallium aluminum phosphide silicon doped to prevent zinc disordering |
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JP2553731B2 (ja) * | 1990-04-13 | 1996-11-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
NL9001193A (nl) * | 1990-05-23 | 1991-12-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
DE69104650T2 (de) * | 1990-06-05 | 1995-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers. |
US5161167A (en) * | 1990-06-21 | 1992-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
JPH04144185A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
US5223723A (en) * | 1990-10-19 | 1993-06-29 | At&T Bell Laboratories | Light emitting device |
US5274656A (en) * | 1991-06-12 | 1993-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor laser |
DE69201283T2 (de) * | 1991-08-21 | 1995-09-28 | Nippon Electric Co | Halbleiterlaser. |
DE69213403T2 (de) * | 1991-11-26 | 1997-03-20 | Philips Electronics Nv | Strahlung emittierende Halbleiterdiode |
JPH05160515A (ja) * | 1991-12-04 | 1993-06-25 | Eastman Kodak Japan Kk | 量子井戸型レーザダイオード |
JPH05343790A (ja) * | 1992-06-04 | 1993-12-24 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製法 |
EP0642154B1 (en) * | 1993-09-03 | 1998-03-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing group III-V compound semiconductor and group III-V compound semiconductor |
JP2003332692A (ja) * | 2002-05-13 | 2003-11-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
US20040001521A1 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-01 | Ashish Tandon | Laser having active region formed above substrate |
JP2005236024A (ja) | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
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---|---|---|---|---|
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JPS5637687A (en) * | 1979-09-04 | 1981-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
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JP2674043B2 (ja) * | 1987-12-11 | 1997-11-05 | ソニー株式会社 | エピタキシャル成長法 |
-
1989
- 1989-01-20 DE DE68917941T patent/DE68917941T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-20 EP EP89100963A patent/EP0325275B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-20 JP JP1011349A patent/JP2555881B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-23 US US07/299,389 patent/US4974231A/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
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US4974231A (en) | 1990-11-27 |
JPH01282197A (ja) | 1989-11-14 |
DE68917941D1 (de) | 1994-10-13 |
EP0325275B1 (en) | 1994-09-07 |
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EP0325275A3 (en) | 1990-06-20 |
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