JP2641484B2 - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
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- JP2641484B2 JP2641484B2 JP6571288A JP6571288A JP2641484B2 JP 2641484 B2 JP2641484 B2 JP 2641484B2 JP 6571288 A JP6571288 A JP 6571288A JP 6571288 A JP6571288 A JP 6571288A JP 2641484 B2 JP2641484 B2 JP 2641484B2
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- crystal
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体材料に係り、特に可視光半導体レーザ
装置の性能向上に関する。
装置の性能向上に関する。
AlGaInP四元混晶半導体は可視光半導体レーザの材料
である。まず最初にGaInPを活性層に、AlGaInPをクラッ
ド層に用いた半導体レーザが実用化されようとしてい
る。しかし、その発振波長は680nm程度であり、理論的
に予測された650nmよりも波長が長い。（電子情通信学
会技術研究報告OQE87−45.10の頁） 〔発明が解決しようとする課題〕 AlGaInP系半導体レーザの発振波長が長くなる理由と
して、III族原子の格子点上で原子の配列に規則性が生
じ、結晶構造が無秩序混晶半導体構造から超格子半導体
構造に変化したものと考えられている。ここで云う無秩
序半導体構造及び超構格子半導体構造は、両者とも原子
は正規の結晶構造（ここでは閃亜鉛鉱型）の格子点上に
有るが、その配列が異っている。すなわち、無秩序混晶
半導体構造は複数種の同族原子の配列が全くランダムで
あり、超格子半導体構造は例えば原子が１列に交互に並
んでいる様に規則性がある。この結晶成長中に自然発生
する超格子（自然超格子）は転位や欠陥等とは異なり本
来のIII族原子の位置からのずれを生じさせる事がない
ので、結晶性を損う事はない。発振波長が長い事を除け
ば、特性的に劣った所は見られない。しかし、半導体レ
ーザはより波長の短かいものが求められており、その見
地から自然超格子の発生は望ましくない。
である。まず最初にGaInPを活性層に、AlGaInPをクラッ
ド層に用いた半導体レーザが実用化されようとしてい
る。しかし、その発振波長は680nm程度であり、理論的
に予測された650nmよりも波長が長い。（電子情通信学
会技術研究報告OQE87−45.10の頁） 〔発明が解決しようとする課題〕 AlGaInP系半導体レーザの発振波長が長くなる理由と
して、III族原子の格子点上で原子の配列に規則性が生
じ、結晶構造が無秩序混晶半導体構造から超格子半導体
構造に変化したものと考えられている。ここで云う無秩
序半導体構造及び超構格子半導体構造は、両者とも原子
は正規の結晶構造（ここでは閃亜鉛鉱型）の格子点上に
有るが、その配列が異っている。すなわち、無秩序混晶
半導体構造は複数種の同族原子の配列が全くランダムで
あり、超格子半導体構造は例えば原子が１列に交互に並
んでいる様に規則性がある。この結晶成長中に自然発生
する超格子（自然超格子）は転位や欠陥等とは異なり本
来のIII族原子の位置からのずれを生じさせる事がない
ので、結晶性を損う事はない。発振波長が長い事を除け
ば、特性的に劣った所は見られない。しかし、半導体レ
ーザはより波長の短かいものが求められており、その見
地から自然超格子の発生は望ましくない。
本発明の目的は自然超格子の発生を抑えAlGaInP系レ
ーザの短波長化を計る事である。
ーザの短波長化を計る事である。
尚、自然超格子が半導体素子の特性に影響する例は現
在のところAlGaInP系半導体レーザのみにおいて問題に
されているが、自然超格子の発生は混晶半導体において
普遍的に起こる現象であるらしく、本発明はAlGaInP系
以外の混晶系においても適用できる。
在のところAlGaInP系半導体レーザのみにおいて問題に
されているが、自然超格子の発生は混晶半導体において
普遍的に起こる現象であるらしく、本発明はAlGaInP系
以外の混晶系においても適用できる。
エピタキシャル成長させる混晶半導体層を格子定数が
ほぼ等しく、かつ面方位が（n11）〔ただし、１≦ｎ≦
５〕である結晶体をエピタキシャル成長の基板として用
いる事により、上記目的は達成される。
ほぼ等しく、かつ面方位が（n11）〔ただし、１≦ｎ≦
５〕である結晶体をエピタキシャル成長の基板として用
いる事により、上記目的は達成される。
ただし、基板結晶の面方位は上記方位から５度以内の
ずれであっても良い。
ずれであっても良い。
第１図を用いて作用を説明する。（111）の面方位を
有しＶ族原子が結晶表面に出ている（111）Ｂ面GaAs基
板と（100）面GaAs基板上に有機金属相成長法を用いて
エピタキシャル成長させたGa0.5In0.5Ｐのフォトルミネ
ッセンスのスペクトルを示す。（100）上の試料のピー
ク波長は670nmと長く、超格子が発生している事が判
る。これに対して（111）Ｂ上の試料のピーク波長は、6
50nmとIII族原子が不規則に配置している通常の混晶半
導体と同じ値をとり、超格子半導体が発生していない事
が判る。
有しＶ族原子が結晶表面に出ている（111）Ｂ面GaAs基
板と（100）面GaAs基板上に有機金属相成長法を用いて
エピタキシャル成長させたGa0.5In0.5Ｐのフォトルミネ
ッセンスのスペクトルを示す。（100）上の試料のピー
ク波長は670nmと長く、超格子が発生している事が判
る。これに対して（111）Ｂ上の試料のピーク波長は、6
50nmとIII族原子が不規則に配置している通常の混晶半
導体と同じ値をとり、超格子半導体が発生していない事
が判る。
（111）面と（100）面では結晶成長界面でのボンドの
出方が異なり、（111）面上では超格子構造の自然発生
が抑えられる。超格子発生の抑制は、（111）面と（10
0）面の間の面方位を持つ基板、つまり（n11）面の基板
においても成され、ｎの値は範囲は１≦ｎ≦５である。
出方が異なり、（111）面上では超格子構造の自然発生
が抑えられる。超格子発生の抑制は、（111）面と（10
0）面の間の面方位を持つ基板、つまり（n11）面の基板
においても成され、ｎの値は範囲は１≦ｎ≦５である。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
実施例1. 第２図に本発明の実施例１の半導体レーザの断面図を
示す。第２図において、１は（111）Ｂから（100）方向
に３度傾いた面方位を有するSiドープGaAs基板（ｎ＝１
×1018cm-3、ｄ＝150μｍ）、２はSeドープAl0.25Ga
0.25In0.5Ｐクラッド層（ｎ＝７×1017cm-3、ｄ＝１μ
ｍ）、３はノンドープGa0.5In0.5Ｐ活性層（ｄ＝0.07μ
ｍ）、４はZnドープAl0.25Ga0.25In0.5Ｐクラッド層
（ｐ＝３×1017cm-3、ｄ＝１μｍ）である。２〜４の層
は、有機金属気相成長法により１の上に順次エピタキシ
ャル成長する。そうして得られたダブルヘテロウェハに
SiO2電流阻止膜5,P電極６、ｎ電極７を施した後、200×
300μｍのチップに劈開する。このレーザは室温におい
て100mAの電流を流すと650nmで発振する。
示す。第２図において、１は（111）Ｂから（100）方向
に３度傾いた面方位を有するSiドープGaAs基板（ｎ＝１
×1018cm-3、ｄ＝150μｍ）、２はSeドープAl0.25Ga
0.25In0.5Ｐクラッド層（ｎ＝７×1017cm-3、ｄ＝１μ
ｍ）、３はノンドープGa0.5In0.5Ｐ活性層（ｄ＝0.07μ
ｍ）、４はZnドープAl0.25Ga0.25In0.5Ｐクラッド層
（ｐ＝３×1017cm-3、ｄ＝１μｍ）である。２〜４の層
は、有機金属気相成長法により１の上に順次エピタキシ
ャル成長する。そうして得られたダブルヘテロウェハに
SiO2電流阻止膜5,P電極６、ｎ電極７を施した後、200×
300μｍのチップに劈開する。このレーザは室温におい
て100mAの電流を流すと650nmで発振する。
尚、同じ構造で（100）GaAs基板を用いたものは680nm
で発振する。
で発振する。
実施例2. 第３図に本発明の実施例２の半導体レーザの断面図を
示す。第３図において、８は（211）Ａの面方位を有す
るZnドープGaAs基板（Ｐ＝７×1017cm-3、ｄ＝150μ
ｍ）、９はMgドープAl0.5In0.5Ｐクラッド層（ｐ＝３×
1017cm-3、ｄ＝１μｍ）、10はノンドープAl0.15Ga0.35
In0.5Ｐ活性層（ｄ＝0.06μｍ）、11はSiドープAl0.5In
0.5Ｐクラッド層（ｎ＝７×1017cm-3、ｄ＝１μｍ）で
ある。９〜11は、分子線エピタキシャル法により８の上
に順次成長する。そうして得られたダブルヘテロウェハ
にSiO2電流阻止膜５、ｎ電極７、ｐ電極６を施した後、
200×300μｍのチップに劈開する。このレーサは室温に
おいて150mAの電流を流すと580nm（黄色）で発振する。
示す。第３図において、８は（211）Ａの面方位を有す
るZnドープGaAs基板（Ｐ＝７×1017cm-3、ｄ＝150μ
ｍ）、９はMgドープAl0.5In0.5Ｐクラッド層（ｐ＝３×
1017cm-3、ｄ＝１μｍ）、10はノンドープAl0.15Ga0.35
In0.5Ｐ活性層（ｄ＝0.06μｍ）、11はSiドープAl0.5In
0.5Ｐクラッド層（ｎ＝７×1017cm-3、ｄ＝１μｍ）で
ある。９〜11は、分子線エピタキシャル法により８の上
に順次成長する。そうして得られたダブルヘテロウェハ
にSiO2電流阻止膜５、ｎ電極７、ｐ電極６を施した後、
200×300μｍのチップに劈開する。このレーサは室温に
おいて150mAの電流を流すと580nm（黄色）で発振する。
尚、同じ構造で（100）GaAs基板を用いたものは600nm
（橙色）で発振する。
（橙色）で発振する。
本発明によれば、混晶半導体の自然跡格子の発生を抑
える事が出来るので、特にAlGaInP系半導体レーザにお
いては短波長化の効果がある。
える事が出来るので、特にAlGaInP系半導体レーザにお
いては短波長化の効果がある。
第１図は（111）Ｂ及び（100）の面方域を有するGaAs基
上にエピタキシャル成長したGaInPのフォトルミネッセ
ンス・スペクトル、 第２図は本発明の実施例１における半導体レーザの断面
図、 第３図は本発明の実施例２における半導体レーザの断面
図である。 符号の説明 １……（111）Ｂから（100）方向に３度傾いた面方向を
有するGaAs基板、２……AlGaInPクラッド層、３……GaI
nP活性層、４……AlGaInPクラッド層、８……（211）Ａ
の面方向を有するGaAs基板、９……AlInPクラッド層、1
0……Al0.15Ga0.35In0.5Ｐ活性層、11……AlInPクラッ
ド層。
上にエピタキシャル成長したGaInPのフォトルミネッセ
ンス・スペクトル、 第２図は本発明の実施例１における半導体レーザの断面
図、 第３図は本発明の実施例２における半導体レーザの断面
図である。 符号の説明 １……（111）Ｂから（100）方向に３度傾いた面方向を
有するGaAs基板、２……AlGaInPクラッド層、３……GaI
nP活性層、４……AlGaInPクラッド層、８……（211）Ａ
の面方向を有するGaAs基板、９……AlInPクラッド層、1
0……Al0.15Ga0.35In0.5Ｐ活性層、11……AlInPクラッ
ド層。
Claims (4)
- 【請求項１】（n11）の面方位（但し、１≦ｎ≦５）又
は上記面方位から５度以内のずれを有する面方位の結晶
基板と、上記結晶基板上部に形成されたAlGaInP層を有
する発光領域とを含めて構成されることを特徴とする半
導体素子。 - 【請求項２】（n11）の面方位（但し、１＜ｎ≦５）又
は上記面方位から５度以内のずれを有する面方位の結晶
基板と、上記結晶基板上部に形成されたGaInP層を有す
る発光領域とを含めて構成されることを特徴とする半導
体素子。 - 【請求項３】結晶基板と、該結晶基板の結晶面上部に形
成された混晶半導体層を含めて構成され、上記結晶面は
上記混晶半導体層中の自然超格子の発生を抑制する（n1
1）の面方位（但し、１≦ｎ≦５）又は上記面方位から
５度以内のずれを有する面方位を有することを特徴とす
る半導体素子。 - 【請求項４】（n11）の面方位（但し、１≦ｎ≦５）又
は上記面方位から５度以内のずれを有する面方位を有す
る結晶基板と、該結晶基板の上部に混晶半導体で形成さ
れた光を発生する活性層を含めて構成され、上記活性層
からの光の波長は上記結晶基板の面方位を（100）とし
たときよりも短波長化していることを特徴とする半導体
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6571288A JP2641484B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6571288A JP2641484B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239891A JPH01239891A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2641484B2 true JP2641484B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=13294906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6571288A Expired - Lifetime JP2641484B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641484B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286480A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Toshiba Corp | 可視光発光素子 |
| JP2804714B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1998-09-30 | 三洋電機株式会社 | 可視光半導体レーザ装置の製造方法 |
| JPH08213714A (ja) * | 1988-09-29 | 1996-08-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置 |
| JP2804736B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1998-09-30 | 三洋電機株式会社 | 可視光半導体レーザ装置 |
| CN114447551B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-04-21 | 成都第三象限未来科技有限公司 | 一种波前可控的太赫兹线偏振超构起偏器件 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP6571288A patent/JP2641484B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01239891A (ja) | 1989-09-25 |
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Legal Events
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