JP2586349B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2586349B2 JP2586349B2 JP30707594A JP30707594A JP2586349B2 JP 2586349 B2 JP2586349 B2 JP 2586349B2 JP 30707594 A JP30707594 A JP 30707594A JP 30707594 A JP30707594 A JP 30707594A JP 2586349 B2 JP2586349 B2 JP 2586349B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子に関し、
特にII−VI族化合物半導体を用いた緑青色半導体レーザ
および発光ダイオードに関するものである。
特にII−VI族化合物半導体を用いた緑青色半導体レーザ
および発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワイドギャップII−VI族化合物半導体は
緑青色半導体レーザや発光ダイオード用材料として広く
研究が行われているが、従来はこれらの半導体発光素子
はＧａＡｓ基板を用いて、ＧａＡｓバッファ層上あるい
は直接基板上に分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ
法）や有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などでＺ
ｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅから構成される２元、
３元、４元化合物をエピタキシャル成長させて形成する
ものであった。
緑青色半導体レーザや発光ダイオード用材料として広く
研究が行われているが、従来はこれらの半導体発光素子
はＧａＡｓ基板を用いて、ＧａＡｓバッファ層上あるい
は直接基板上に分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ
法）や有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などでＺ
ｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅから構成される２元、
３元、４元化合物をエピタキシャル成長させて形成する
ものであった。
【０００３】現在までに、ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法で
エピタキシャル成長されたII−VI族化合物半導体を用い
て実現された半導体レーザの室温でのＣＷ発振が、エレ
クトロニクス・レターズ誌 第２９巻１６号、１９９３
年、１４８８〜１４８９ページ、およびジャパニーズ・
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス誌 第３
３巻７Ａ号、１９９４年、９３８〜９４０ページに報告
されている。
エピタキシャル成長されたII−VI族化合物半導体を用い
て実現された半導体レーザの室温でのＣＷ発振が、エレ
クトロニクス・レターズ誌 第２９巻１６号、１９９３
年、１４８８〜１４８９ページ、およびジャパニーズ・
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス誌 第３
３巻７Ａ号、１９９４年、９３８〜９４０ページに報告
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなII−VI族化合物半導体による半導体発光素子にお
いてはその寿命が極めて短いことが問題点として挙げら
れている。このように寿命が極端に短い原因の１つとし
てＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたＺｎＳｅ
などのII−VI族化合物半導体成長層にはＧａＡｓ基板と
の界面から多数の格子欠陥（貫通転位や積層欠陥）が導
入されているためであることが知られており、欠陥密度
は１０5 cm-3以上の値が報告されている。
ようなII−VI族化合物半導体による半導体発光素子にお
いてはその寿命が極めて短いことが問題点として挙げら
れている。このように寿命が極端に短い原因の１つとし
てＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたＺｎＳｅ
などのII−VI族化合物半導体成長層にはＧａＡｓ基板と
の界面から多数の格子欠陥（貫通転位や積層欠陥）が導
入されているためであることが知られており、欠陥密度
は１０5 cm-3以上の値が報告されている。
【０００５】これらの格子欠陥はこのようなII−VI族化
合物半導体成長層を用いて作製した半導体レーザや発光
ダイオードにおいては非発光再結合中心となって発光効
率を低下させ、かつ通電中に増殖するため素子の寿命を
室温連続発振において９分以下と非常に短いものにして
いる。このような格子欠陥のうち主なものは基板と成長
層との界面付近から発生する積層欠陥であることが知ら
れている。
合物半導体成長層を用いて作製した半導体レーザや発光
ダイオードにおいては非発光再結合中心となって発光効
率を低下させ、かつ通電中に増殖するため素子の寿命を
室温連続発振において９分以下と非常に短いものにして
いる。このような格子欠陥のうち主なものは基板と成長
層との界面付近から発生する積層欠陥であることが知ら
れている。
【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、基板上にII−VI族化合物半導体を
積層して作製する半導体発光素子において、その積層欠
陥を低減し、このことによりII−VI族化合物を用いた半
導体発光素子の寿命を長期化することである。
あって、その目的は、基板上にII−VI族化合物半導体を
積層して作製する半導体発光素子において、その積層欠
陥を低減し、このことによりII−VI族化合物を用いた半
導体発光素子の寿命を長期化することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、II−VI族化合物半導体以外の材料
からなる半導体基板と、該半導体基板上にエピタキシャ
ル成長された複数のII−VI族化合物半導体層とを含み、
該II−VI族化合物半導体層内に発光部を有する半導体発
光素子において、前記半導体基板と前記II−VI族化合物
半導体層との界面、もしくは、前記半導体基板上に形成
された基板と同種の半導体材料からなるバッファ層と前
記II−VI族化合物半導体層との界面にはベリリウムを含
むII−VI族化合物半導体からなるバッファ層が介在して
いることを特徴とする半導体発光素子、が提供される。
め、本発明によれば、II−VI族化合物半導体以外の材料
からなる半導体基板と、該半導体基板上にエピタキシャ
ル成長された複数のII−VI族化合物半導体層とを含み、
該II−VI族化合物半導体層内に発光部を有する半導体発
光素子において、前記半導体基板と前記II−VI族化合物
半導体層との界面、もしくは、前記半導体基板上に形成
された基板と同種の半導体材料からなるバッファ層と前
記II−VI族化合物半導体層との界面にはベリリウムを含
むII−VI族化合物半導体からなるバッファ層が介在して
いることを特徴とする半導体発光素子、が提供される。
【０００８】
【作用】本発明による発光素子は、具体的には例えば図
４に示すように構成される。すなわち、例えばＧａＡｓ
等からなる半導体基板４００上に基板と同種の半導体材
料からなるバッファ層４０１が形成され、その上に第１
導電型のＢｅを含むII−VI族化合物半導体バッファ層４
０２、第１導電型クラッド層４０３、第１導電型光ガイ
ド層４０４、アンドープ（十分不純物濃度の低いｐ型、
ｎ型あるいは真性）活性層４０５、 第２導電型光ガイ
ド層４０６、第２導電型クラッド層４０７、コンタクト
層４０８がエピタキシャル成長される。
４に示すように構成される。すなわち、例えばＧａＡｓ
等からなる半導体基板４００上に基板と同種の半導体材
料からなるバッファ層４０１が形成され、その上に第１
導電型のＢｅを含むII−VI族化合物半導体バッファ層４
０２、第１導電型クラッド層４０３、第１導電型光ガイ
ド層４０４、アンドープ（十分不純物濃度の低いｐ型、
ｎ型あるいは真性）活性層４０５、 第２導電型光ガイ
ド層４０６、第２導電型クラッド層４０７、コンタクト
層４０８がエピタキシャル成長される。
【０００９】II−VI族化合物半導体は一般にイオン結合
性が強いことが知られており、ほとんどの材料において
閃亜鉛鉱型構造とウルツ鉱型構造の両方を取り得ること
が知られている。積層欠陥とは、閃亜鉛鉱型結晶中での
部分的なウルツ鉱型構造の混在する構造と考えることが
できる。
性が強いことが知られており、ほとんどの材料において
閃亜鉛鉱型構造とウルツ鉱型構造の両方を取り得ること
が知られている。積層欠陥とは、閃亜鉛鉱型結晶中での
部分的なウルツ鉱型構造の混在する構造と考えることが
できる。
【００１０】一般に、積層欠陥を発生させるために必要
となるエネルギーを示す積層欠陥エネルギーはその化合
物のイオン性の強さに依存していることが知られてお
り、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅからなるII−VI
族化合物半導体（ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＭｇＳｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＣｄＳ、ＭｇＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅおよびこれら
の３元、４元混晶半導体）は全てイオン性が強い（０．
５００以上）ため、積層欠陥エネルギーが例えばIII −
Ｖ族化合物半導体と比べると極めて小さい。そのため、
III −Ｖ族化合物半導体基板基板上にII−VI族化合物半
導体をエピタキシャル成長させた場合には、特にIII −
Ｖ族化合物半導体／II−VI族化合物半導体界面において
多量に積層欠陥が導入されてしまい、その結果、その上
に形成されるII−VI族化合物半導体層にも積層欠陥が含
まれてしまうものと考えられる。
となるエネルギーを示す積層欠陥エネルギーはその化合
物のイオン性の強さに依存していることが知られてお
り、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅからなるII−VI
族化合物半導体（ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＭｇＳｅ、Ｚｎ
Ｓ、ＣｄＳ、ＭｇＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅおよびこれら
の３元、４元混晶半導体）は全てイオン性が強い（０．
５００以上）ため、積層欠陥エネルギーが例えばIII −
Ｖ族化合物半導体と比べると極めて小さい。そのため、
III −Ｖ族化合物半導体基板基板上にII−VI族化合物半
導体をエピタキシャル成長させた場合には、特にIII −
Ｖ族化合物半導体／II−VI族化合物半導体界面において
多量に積層欠陥が導入されてしまい、その結果、その上
に形成されるII−VI族化合物半導体層にも積層欠陥が含
まれてしまうものと考えられる。
【００１１】一方、IIａ族元素のベリリウム（Ｂｅ）に
ついては、その硫化物、セレン化物およびテルル化物の
イオン性が弱い（ＢｅＳ：０．２８６、ＢｅＳｅ：０．
２６１、ＢｅＴｅ：０．１６９）ため、Ｂｅを含む化合
物の積層欠陥エネルギーは他のII−VI族化合物半導体に
比べて大きいことが予想される。
ついては、その硫化物、セレン化物およびテルル化物の
イオン性が弱い（ＢｅＳ：０．２８６、ＢｅＳｅ：０．
２６１、ＢｅＴｅ：０．１６９）ため、Ｂｅを含む化合
物の積層欠陥エネルギーは他のII−VI族化合物半導体に
比べて大きいことが予想される。
【００１２】本発明による半導体発光素子では、図４に
示されるように、II−VI族化合物半導体とは異なる材
料、例えばＧａＡｓからなるバッファ層４０１と、II−
VI族混晶半導体層４０３〜４０８との間に、Ｂｅを含む
II−VI族化合物半導体、すなわちＢｅＳ、ＢｅＳｅ、Ｂ
ｅＴｅ、およびこれらを含む３元、４元混晶半導体Ｃｄ
ＢｅＳｅ、ＺｎＢｅＳｅ、ＣｄＢｅＳ、ＺｎＢｅＴｅ、
ＣｄＢｅＴｅ、ＺｎＣｄＢｅＴｅなどからなるII−VI族
化合物半導体バッファ層４０２が挿入される。この構造
によれば、積層欠陥の発生しやすいIII −Ｖ族化合物半
導体／II−VI族化合物半導体界面に積層欠陥エネルギー
の大きい半導体層が挿入されるため、この界面における
積層欠陥の発生は抑制される。したがって、その上に成
長されるII−VI族化合物半導体層に導入される積層欠陥
密度も大幅に低減される。
示されるように、II−VI族化合物半導体とは異なる材
料、例えばＧａＡｓからなるバッファ層４０１と、II−
VI族混晶半導体層４０３〜４０８との間に、Ｂｅを含む
II−VI族化合物半導体、すなわちＢｅＳ、ＢｅＳｅ、Ｂ
ｅＴｅ、およびこれらを含む３元、４元混晶半導体Ｃｄ
ＢｅＳｅ、ＺｎＢｅＳｅ、ＣｄＢｅＳ、ＺｎＢｅＴｅ、
ＣｄＢｅＴｅ、ＺｎＣｄＢｅＴｅなどからなるII−VI族
化合物半導体バッファ層４０２が挿入される。この構造
によれば、積層欠陥の発生しやすいIII −Ｖ族化合物半
導体／II−VI族化合物半導体界面に積層欠陥エネルギー
の大きい半導体層が挿入されるため、この界面における
積層欠陥の発生は抑制される。したがって、その上に成
長されるII−VI族化合物半導体層に導入される積層欠陥
密度も大幅に低減される。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［第１の実施例］図１は、本発明の第１の実施例を示す
断面図である。同図に示すように、（１００）面あるい
はこの近傍の面方位を有するＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ
基板１００を用い、その上に、分子線エピタキシー法を
用い、次の各層をエピタキシャル成長させた。
て説明する。 ［第１の実施例］図１は、本発明の第１の実施例を示す
断面図である。同図に示すように、（１００）面あるい
はこの近傍の面方位を有するＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ
基板１００を用い、その上に、分子線エピタキシー法を
用い、次の各層をエピタキシャル成長させた。
【００１４】ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０１： ドーパントＳｉ濃度：１×１０18cm-3、層厚：０．５μ
ｍ ＧａＡｓ基板と格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ
層１０２： 組成：Ｚｎ0.91 Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ ＧａＡｓ基板と格子整合するｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッ
ド層１０３： 組成：Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層１０
４： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１２
５μｍ ＣｄＺｎＳｅ活性層１０５： 組成：Ｃｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ ドーパント濃度：アンドープ、層厚：７０Å ｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層１０６： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１２５
μｍ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１０７： 組成：Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＮ濃度：２×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＳｅ・ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅコンタクト層１０
８： ｐ型ＺｎＳｅ層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：５００Å ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ超格子層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3（ＺｎＳｅ） ：１×１０19cm-3（ＺｎＴｅ） （ＺｎＳｅ：１８Å／ＺｎＴｅ：２Å、ＺｎＳｅ：１７
Å／ＺｎＴｅ：３Å、ＺｎＳｅ：１６Å／ＺｎＴｅ：４
Å、…計１７層）
ｍ ＧａＡｓ基板と格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ
層１０２： 組成：Ｚｎ0.91 Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ ＧａＡｓ基板と格子整合するｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッ
ド層１０３： 組成：Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層１０
４： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１２
５μｍ ＣｄＺｎＳｅ活性層１０５： 組成：Ｃｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ ドーパント濃度：アンドープ、層厚：７０Å ｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層１０６： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１２５
μｍ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１０７： 組成：Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.16Ｓｅ0.84 ドーパントＮ濃度：２×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＳｅ・ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅコンタクト層１０
８： ｐ型ＺｎＳｅ層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：５００Å ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ超格子層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3（ＺｎＳｅ） ：１×１０19cm-3（ＺｎＴｅ） （ＺｎＳｅ：１８Å／ＺｎＴｅ：２Å、ＺｎＳｅ：１７
Å／ＺｎＴｅ：３Å、ＺｎＳｅ：１６Å／ＺｎＴｅ：４
Å、…計１７層）
【００１５】上記のエピタキシャル成長層上にＣＶＤ法
等によりシリコン窒化膜等からなる絶縁膜１０９を堆積
し、ストライプ状に窓開けを行った。そして、この窓を
通してコンタクト層１０８にオーミックに接触するｐ側
電極１１０を形成し、さらに基板裏面にｎ型ＧａＡｓ基
板１００とオーミックに接触するｎ側電極１１１を形成
した。このように形成された発光素子に対し、電極１１
０、１１１間に順方向に電圧を印加したところ、波長５
０８ｎｍで室温連続発振が行われた。またその寿命は従
来例のものよりも大幅に改善された。
等によりシリコン窒化膜等からなる絶縁膜１０９を堆積
し、ストライプ状に窓開けを行った。そして、この窓を
通してコンタクト層１０８にオーミックに接触するｐ側
電極１１０を形成し、さらに基板裏面にｎ型ＧａＡｓ基
板１００とオーミックに接触するｎ側電極１１１を形成
した。このように形成された発光素子に対し、電極１１
０、１１１間に順方向に電圧を印加したところ、波長５
０８ｎｍで室温連続発振が行われた。またその寿命は従
来例のものよりも大幅に改善された。
【００１６】［第２の実施例］図２は、本発明の第２の
実施例を示す断面図である。同図に示すように、（１０
０）面あるいはこの近傍の面方位を有するＳｉドープの
ｎ型ＧａＡｓ基板２００を用い、その上に、分子線エピ
タキシー法を用い、次の各層をエピタキシャル成長させ
た。
実施例を示す断面図である。同図に示すように、（１０
０）面あるいはこの近傍の面方位を有するＳｉドープの
ｎ型ＧａＡｓ基板２００を用い、その上に、分子線エピ
タキシー法を用い、次の各層をエピタキシャル成長させ
た。
【００１７】ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０１： ドーパントＳｉ濃度：１×１０18cm-3、層厚：０．５μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ層２
０２： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層
２０３： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＳＳｅ電子バリア層２
０４： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０９
６μｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＣｄＳＳｅ電子蓄積層
２０５： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０５
μｍ ＣｄＺｎＳｅ活性層２０６： 組成：Ｃｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ ドーパント濃度：アンドープ、層厚：７０Å ｐ型ＺｎＳＳｅホール蓄積層２０７： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１４４
μｍ ｐ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層２０８： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＳｅ・ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅコンタクト層２０
９： ｐ型ＺｎＳｅ層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０５μ
ｍ ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ超格子層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3（ＺｎＳｅ） ：１×１０19cm-3（ＺｎＴｅ） （ＺｎＳｅ：１８Å／ＺｎＴｅ：２Å、ＺｎＳｅ：１７
Å／ＺｎＴｅ：３Å、ＺｎＳｅ：１６Å／ＺｎＴｅ：４
Å、…計１７層）
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ層２
０２： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層
２０３： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＳＳｅ電子バリア層２
０４： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０９
６μｍ ＧａＡｓと格子整合するｎ型ＺｎＣｄＳＳｅ電子蓄積層
２０５： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０５
μｍ ＣｄＺｎＳｅ活性層２０６： 組成：Ｃｄ0.2 Ｚｎ0.8 Ｓｅ ドーパント濃度：アンドープ、層厚：７０Å ｐ型ＺｎＳＳｅホール蓄積層２０７： 組成：ＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１４４
μｍ ｐ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層２０８： 組成：Ｚｎ0.64Ｃｄ0.36Ｓ0.62Ｓｅ0.38 ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＳｅ・ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅコンタクト層２０
９： ｐ型ＺｎＳｅ層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．０５μ
ｍ ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ超格子層： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3（ＺｎＳｅ） ：１×１０19cm-3（ＺｎＴｅ） （ＺｎＳｅ：１８Å／ＺｎＴｅ：２Å、ＺｎＳｅ：１７
Å／ＺｎＴｅ：３Å、ＺｎＳｅ：１６Å／ＺｎＴｅ：４
Å、…計１７層）
【００１８】上記のエピタキシャル成長層上にＣＶＤ法
等により絶縁膜２１０を堆積し、ストライプ状に窓開け
を行った後、この窓を通してコンタクト層２０９にオー
ミックに接触するｐ側電極２１１を形成し、さらに基板
裏面にｎ型ＧａＡｓ基板２００とオーミックに接触する
ｎ側電極２１２を形成した。このように形成された発光
素子に対し、電極２１１、２１２間に順方向に電圧を印
加したところ、波長５１０ｎｍで室温連続発振が行われ
た。またその寿命は第１の実施例の場合と同様に従来例
に対し大幅に改善された。
等により絶縁膜２１０を堆積し、ストライプ状に窓開け
を行った後、この窓を通してコンタクト層２０９にオー
ミックに接触するｐ側電極２１１を形成し、さらに基板
裏面にｎ型ＧａＡｓ基板２００とオーミックに接触する
ｎ側電極２１２を形成した。このように形成された発光
素子に対し、電極２１１、２１２間に順方向に電圧を印
加したところ、波長５１０ｎｍで室温連続発振が行われ
た。またその寿命は第１の実施例の場合と同様に従来例
に対し大幅に改善された。
【００１９】［第３の実施例］図３は、本発明の第３の
実施例を示す断面図である。同図に示すように、（１０
０）面あるいはこの近傍の面方位を有するＳドープのｎ
型ＩｎＰ基板３００を用い、その上に、例えば分子線エ
ピタキシー法（ＭＢＥ法）を用い、次の各層をエピタキ
シャル成長させた。
実施例を示す断面図である。同図に示すように、（１０
０）面あるいはこの近傍の面方位を有するＳドープのｎ
型ＩｎＰ基板３００を用い、その上に、例えば分子線エ
ピタキシー法（ＭＢＥ法）を用い、次の各層をエピタキ
シャル成長させた。
【００２０】基板と格子整合するｎ型ＩｎＧａＡｓバッ
ファ層３０１： ドーパントＳｉ濃度：１×１０18cm-3、層厚：０．５μ
ｍ 基板と格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ層３０
２： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ 基板と格子整合するｎ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層３
０３： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ 基板と格子整合するＺｎＭｇＳｅＴｅ活性層３０４： アンドープ、層厚：７０Å 組成：バンドギャップがクラッド層３０３、３０５より
も狭くなるように組成を決める 基板と格子整合するｐ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層３
０５： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＭｇＳｅＴｅコンタクト層３０６： ドーパントＮ濃度：１×１０18cm-3以上、層厚：０．１
μｍ
ファ層３０１： ドーパントＳｉ濃度：１×１０18cm-3、層厚：０．５μ
ｍ 基板と格子整合するｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ層３０
２： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：０．１μ
ｍ 基板と格子整合するｎ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層３
０３： ドーパントＣｌ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μ
ｍ 基板と格子整合するＺｎＭｇＳｅＴｅ活性層３０４： アンドープ、層厚：７０Å 組成：バンドギャップがクラッド層３０３、３０５より
も狭くなるように組成を決める 基板と格子整合するｐ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層３
０５： ドーパントＮ濃度：５×１０17cm-3、層厚：１．５μｍ ｐ型ＺｎＭｇＳｅＴｅコンタクト層３０６： ドーパントＮ濃度：１×１０18cm-3以上、層厚：０．１
μｍ
【００２１】上記のエピタキシャル成長層上にＣＶＤ法
等により絶縁膜３０７を堆積し、ストライプ状に窓開け
を行った後、この窓を通してコンタクト層３０６にオー
ミックに接触するｐ側電極３０８を形成し、さらに基板
裏面にｎ型ＩｎＰ基板３００とオーミックに接触するｎ
側電極３０９を形成した。このように形成された発光素
子に対し、電極３０８、３０９間に順方向に電圧を印加
したところ、波長５７０ｎｍで室温連続発振が行われ
た。またその寿命は第１、第２の実施例の場合と同様で
あった。
等により絶縁膜３０７を堆積し、ストライプ状に窓開け
を行った後、この窓を通してコンタクト層３０６にオー
ミックに接触するｐ側電極３０８を形成し、さらに基板
裏面にｎ型ＩｎＰ基板３００とオーミックに接触するｎ
側電極３０９を形成した。このように形成された発光素
子に対し、電極３０８、３０９間に順方向に電圧を印加
したところ、波長５７０ｎｍで室温連続発振が行われ
た。またその寿命は第１、第２の実施例の場合と同様で
あった。
【００２２】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において各種の変更が可
能なものである。例えば、上記実施例以外の元素および
組成のII−VI族化合物半導体により発光素子を構成する
ことができる。また、上記実施例では各半導体層の形成
を分子線エピタキシー法により行っていたが、この方法
に代えガスソース分子線エピタキシー法（ガスソースＭ
ＢＥ法）、あるいは有機金属気相エピタキシー法（ＭＯ
ＶＰＥ法）などにより形成するようにしてもよい。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において各種の変更が可
能なものである。例えば、上記実施例以外の元素および
組成のII−VI族化合物半導体により発光素子を構成する
ことができる。また、上記実施例では各半導体層の形成
を分子線エピタキシー法により行っていたが、この方法
に代えガスソース分子線エピタキシー法（ガスソースＭ
ＢＥ法）、あるいは有機金属気相エピタキシー法（ＭＯ
ＶＰＥ法）などにより形成するようにしてもよい。
【００２３】活性層（１０５、２０６、３０４）の中央
部にストライプ状の共振器を形成するように両側部に高
抵抗のアンドープＺｎＳ埋め込み層等で電流狭窄構造を
形成するなど、他の構成の半導体レーザを採用してもよ
い。また、共振器を設けることなく発光ダイオードとし
て動作させるようにしてもよい。さらに、上記実施例に
おいては、基板として（１００）面あるいはその近傍の
面方位を用いたが（１１１）面、（２１１）面、（３１
１）面など他の面方位を用いてもよい。
部にストライプ状の共振器を形成するように両側部に高
抵抗のアンドープＺｎＳ埋め込み層等で電流狭窄構造を
形成するなど、他の構成の半導体レーザを採用してもよ
い。また、共振器を設けることなく発光ダイオードとし
て動作させるようにしてもよい。さらに、上記実施例に
おいては、基板として（１００）面あるいはその近傍の
面方位を用いたが（１１１）面、（２１１）面、（３１
１）面など他の面方位を用いてもよい。
【００２４】上記実施例においては、基板としてＧａＡ
ｓ、ＩｎＰを用いたが、ＧａＰなど他のIII −Ｖ族化合
物半導体やＳｉ、ＧｅなどIV族元素の基板を用いてもよ
い。上記実施例においては、ｎ型ドーパントとしてＣ
ｌ、ｐ型ドーパントとしてＮを用いたが、ｎ型ドーパン
トとしてはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｒ、ｐ型ドーパントと
して、Ａｓ、Ｐ、Ｌｉなど他のドーパントを用いても実
現できる。上記実施例においては、活性層は単一量子井
戸層構造としたが、これを多重量子井戸構造としてもよ
い。上記実施例においては、ｎ型の基板を用いたが、ｐ
型の基板を用いて層の導電型を反対にすることもでき
る。
ｓ、ＩｎＰを用いたが、ＧａＰなど他のIII −Ｖ族化合
物半導体やＳｉ、ＧｅなどIV族元素の基板を用いてもよ
い。上記実施例においては、ｎ型ドーパントとしてＣ
ｌ、ｐ型ドーパントとしてＮを用いたが、ｎ型ドーパン
トとしてはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｒ、ｐ型ドーパントと
して、Ａｓ、Ｐ、Ｌｉなど他のドーパントを用いても実
現できる。上記実施例においては、活性層は単一量子井
戸層構造としたが、これを多重量子井戸構造としてもよ
い。上記実施例においては、ｎ型の基板を用いたが、ｐ
型の基板を用いて層の導電型を反対にすることもでき
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体発光素子は、II−VI族化合物半導体とは異なる種類の
半導体基板と、その上にエピタキシャル成長されるII−
VI族化合物半導体層との間に、イオン性の小さいＢｅを
含むII−VI族化合物半導体層をバッファ層として挿入し
たものであるので、II−VI族化合物半導体成長層と異種
の材料からなる基板との界面において積層欠陥が導入さ
れるのを抑制することができる。したがって、本発明に
よれば、その上に形成されるII−VI族化合物半導体層に
導入される積層欠陥の密度を１×１０5 ｃｍ-2以下に低
減することができ、この成長層を用いた半導体レーザな
どの発光素子の寿命を長期化することができる。
体発光素子は、II−VI族化合物半導体とは異なる種類の
半導体基板と、その上にエピタキシャル成長されるII−
VI族化合物半導体層との間に、イオン性の小さいＢｅを
含むII−VI族化合物半導体層をバッファ層として挿入し
たものであるので、II−VI族化合物半導体成長層と異種
の材料からなる基板との界面において積層欠陥が導入さ
れるのを抑制することができる。したがって、本発明に
よれば、その上に形成されるII−VI族化合物半導体層に
導入される積層欠陥の密度を１×１０5 ｃｍ-2以下に低
減することができ、この成長層を用いた半導体レーザな
どの発光素子の寿命を長期化することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す断面図。
【図４】本発明の作用を説明するための断面図。
１００、２００ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３００ ｎ型ＩｎＰ基板 １０１、２０１ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ３０１ ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層 １０２、２０２、３０２ ｎ型ＣｄＢｅＴｅバッファ層 １０３ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ２０３ ｎ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層 ３０３ ｎ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層 １０４ ｎ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層 ２０４ ｎ型ＺｎＳＳｅ電子バリア層 ３０４ ＺｎＭｇＳｅＴｅ活性層 １０５、２０６ ＣｄＺｎＳｅ活性層 ２０５ ｎ型ＺｎＣｄＳＳｅ電子蓄積層 ３０５ ｐ型ＺｎＭｇＳｅＴｅクラッド層 １０６ ｐ型ＺｎＳＳｅ光ガイド層 ３０６ ＺｎＭｇＳｅＴｅコンタクト層 １０７ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ２０７ ｐ型ＺｎＳＳｅホール蓄積層 １０８、２０９ ｐ型ＺｎＳｅ・ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅコ
ンタクト層 ２０８ ｐ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層 １０９、２１０、３０７ 絶縁膜 １１０、２１１、３０８ ｐ側電極 １１１、２１２、３０９ ｎ側電極 ４００ 半導体基板 ４０１ バッファ層 ４０２ Ｂｅを含むII−VI族化合物半導体バッファ層 ４０３ 第１導電型クラッド層 ４０４ 第１導電型光ガイド層 ４０５ アンドープ活性層 ４０６ 第２導電型光ガイド層 ４０７ 第２導電型クラッド層 ４０８ コンタクト層
ンタクト層 ２０８ ｐ型ＺｎＣｄＳＳｅクラッド層 １０９、２１０、３０７ 絶縁膜 １１０、２１１、３０８ ｐ側電極 １１１、２１２、３０９ ｎ側電極 ４００ 半導体基板 ４０１ バッファ層 ４０２ Ｂｅを含むII−VI族化合物半導体バッファ層 ４０３ 第１導電型クラッド層 ４０４ 第１導電型光ガイド層 ４０５ アンドープ活性層 ４０６ 第２導電型光ガイド層 ４０７ 第２導電型クラッド層 ４０８ コンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Ｊ．ＣＲＹＳＴ．ＧＲＯＷＴＨ．143 〜３／４！（1994）Ｐ．162−171 ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．64〜 16！（1994）Ｐ．2148−2150 ＰＨＹＳ．ＲＥＶ．Ｂ51〜４！ （1995）Ｐ．2570−2571
Claims (5)
- 【請求項１】 II−VI族化合物半導体以外の材料からな
る半導体基板と、該半導体基板上にエピタキシャル成長
された複数のII−VI族化合物半導体層とを含み、該II−
VI族化合物半導体層内に発光部を有する半導体発光素子
において、前記半導体基板と前記II−VI族化合物半導体
層との界面、もしくは、前記半導体基板上に形成された
基板と同種の半導体材料からなるバッファ層と前記II−
VI族化合物半導体層との界面にはベリリウムを含むII−
VI族化合物半導体からなるバッファ層が介在しているこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記ベリリウムを含むII−VI族化合物半
導体が、ＢｅＴｅ、ＢｅＳｅ、ＢｅＳ、およびこれらを
含む３元、４元混晶半導体のなかから選択された材料で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記半導体基板の材料が、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ、ＳｉまたはＧｅであることを特徴とする
請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記ベリリウムを含むII−VI族化合物半
導体からなるバッファ層上には、前記半導体基板と格子
整合するＺｎＭｇＳＳｅ、ＺｎＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＣｄ
ＭｇＳｅまたはＺｎＭｇＳｅＴｅからなるクラッド層が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体
発光素子。 - 【請求項５】 前記複数のII−VI族化合物半導体層に
は、ＣｄＺｎＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅまたはＺｎＭ
ｇＳｅＴｅからなる活性層が含まれていることを特徴と
する請求項１記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30707594A JP2586349B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30707594A JP2586349B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148765A JPH08148765A (ja) | 1996-06-07 |
| JP2586349B2 true JP2586349B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17964743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30707594A Expired - Fee Related JP2586349B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586349B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7656918B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-02-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19542241C2 (de) | 1995-11-13 | 2003-01-09 | Siemens Ag | Optoelektronisches Bauelement in II-VI-Halbleitermaterial |
| US5818859A (en) * | 1996-06-27 | 1998-10-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Be-containing II-VI blue-green laser diodes |
| US6090637A (en) | 1997-02-13 | 2000-07-18 | 3M Innovative Properties Company | Fabrication of II-VI semiconductor device with BeTe buffer layer |
| DE19729186A1 (de) * | 1997-07-08 | 1999-01-14 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen eines II-VI-Halbleiter-Bauelements |
| KR100663043B1 (ko) * | 2005-07-27 | 2007-01-02 | 서울옵토디바이스주식회사 | 에피층 기판 위에 형성된 반절연층을 갖는 발광소자 및 그제조방법 |
| JP4920344B2 (ja) | 2006-08-25 | 2012-04-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体レーザ |
| JP2009059886A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
-
1994
- 1994-11-17 JP JP30707594A patent/JP2586349B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．６４〜１６！（１９９４）Ｐ．２１４８−２１５０ |
| Ｊ．ＣＲＹＳＴ．ＧＲＯＷＴＨ．１４３〜３／４！（１９９４）Ｐ．１６２−１７１ |
| ＰＨＹＳ．ＲＥＶ．Ｂ５１〜４！（１９９５）Ｐ．２５７０−２５７１ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7656918B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-02-02 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08148765A (ja) | 1996-06-07 |
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