JP2877063B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device

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JP2877063B2
JP2877063B2 JP2752296A JP2752296A JP2877063B2 JP 2877063 B2 JP2877063 B2 JP 2877063B2 JP 2752296 A JP2752296 A JP 2752296A JP 2752296 A JP2752296 A JP 2752296A JP 2877063 B2 JP2877063 B2 JP 2877063B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクシステ
ムの光源などに用いられる自励発振型の半導体発光素子
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-excited oscillation type semiconductor light emitting device used for a light source of an optical disk system or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光情報処理分野においては、特に
波長が780nmのAlGaAs系半導体レーザの光に
よる情報の記録・再生を行う方式が実用化され、コンパ
クトディスク等で広く普及するに至り、さらに最近にな
って、これらの光ディスク装置に益々記憶容量の増加が
求められるようになってきており、それに伴い短波長の
レーザの要望が強まってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of optical information processing, a system for recording / reproducing information using light of an AlGaAs-based semiconductor laser having a wavelength of 780 nm has been put to practical use, and has been widely used in compact discs and the like. Recently, an increase in the storage capacity of these optical disk devices has been increasingly required, and accordingly, a demand for a laser having a short wavelength has been increasing.

【0003】ところで、半導体レーザは光ディスクの再
生時に、ディスク面からの反射光の帰還や温度の変化に
より強度雑音を発生し、信号の読取エラーを誘発する。
したがって光ディスクの光源用には強度雑音の少ないレ
ーザが不可欠となる。そのために、縦モードをマルチ化
することで、雑音を低減することが図られている。レー
ザが縦単一モードで発振しているときには、光の帰還や
温度変化等の外乱が入ると利得ピークの微少な変化によ
って、近接する縦モードが発振を開始し、元の発振モー
ドとの間で競合を起こし、これが雑音の原因となるから
である。そこで、縦モードをマルチ化すると、各モード
の強度変化が平均化され、しかも外乱によって変化しな
いので安定な低雑音特性を得ることができるようにな
る。
Meanwhile, a semiconductor laser generates intensity noise due to feedback of reflected light from the disk surface or a change in temperature when reproducing an optical disk, thereby inducing a signal reading error.
Therefore, a laser with low intensity noise is indispensable for the light source of the optical disk. Therefore, it is attempted to reduce noise by multiplying the vertical mode. When the laser oscillates in single longitudinal mode, when a disturbance such as feedback of light or temperature change enters, the adjacent longitudinal mode starts to oscillate due to a small change in the gain peak, and the laser oscillates with the original oscillation mode. This causes a conflict, which causes noise. Therefore, when the longitudinal modes are multiplied, the intensity change of each mode is averaged, and since it does not change due to disturbance, stable low noise characteristics can be obtained.

【0004】従来の自励発振型の半導体レーザとして
は、特開平6−260716号公報に示されるものがあ
る。このレーザは、活性層のエネルギ−ギャップと吸収
層のエネルギ−ギャップをほぼ等しくすることによって
特性を改善したと報告がなされている。特に、歪量子井
戸活性層のエネルギ−ギャップと歪量子井戸可飽和吸収
層のそれがほぼ等しくなっている。この構成によって良
好な自励発振特性を得ようとしている。
A conventional self-sustained pulsation type semiconductor laser is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-260716. It has been reported that this laser has improved characteristics by making the energy gap of the active layer and the energy gap of the absorbing layer approximately equal. In particular, the energy gap of the strained quantum well active layer is almost equal to that of the strained quantum well saturable absorption layer. With this configuration, an attempt is made to obtain good self-excited oscillation characteristics.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】光ディスクにさらに高
密度記録をするには、半導体レーザの短波長化が望まれ
る。それは波長を半分にすれば記録密度が4倍にもなる
からである。しかし、現在の青色の波長域を有する発光
素子(例えば、特開平4ー242985号公報、特開平
7−162038号公報)では、前述したように、低雑
音化の対策がなされておらず、このような半導体発光素
子を、光ディスクの再生に用いても、ディスク面からの
反射光の帰還や温度の変化により強度雑音を発生し、信
号の読取エラーを誘発し、実用に耐えないものでしかな
い。
In order to perform high-density recording on an optical disk, it is desired to shorten the wavelength of a semiconductor laser. The reason for this is that if the wavelength is halved, the recording density is quadrupled. However, current light emitting devices having a blue wavelength band (for example, JP-A-4-242895 and JP-A-7-162038) do not take measures to reduce noise as described above. Even when such a semiconductor light emitting device is used for reproducing an optical disk, the intensity noise is generated due to the feedback of the reflected light from the disk surface or a change in temperature, which induces a signal reading error and is not practical. .

【0006】そこで本発明は、バンドギャップの大きい
窒化ガリウム系化合物半導体を用いて短波長化を図り、
さらに可飽和吸収層を設けることで、低雑音特性に有効
な自励発振特性をもつ半導体発光素子を提供することを
目的とする。
Accordingly, the present invention aims to shorten the wavelength by using a gallium nitride-based compound semiconductor having a large band gap,
It is another object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having self-sustained pulsation characteristics effective for low noise characteristics by providing a saturable absorption layer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体発光素子は、活性層に窒化ガリウム系
化合物半導体を用い、自励発振特性を有するものであ
る。また、可飽和吸収層と活性層との基底準位間のエネ
ルギ−ギャップを制御することにより、安定した自励発
振特性を有するものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device of the present invention uses a gallium nitride-based compound semiconductor for an active layer and has self-excited oscillation characteristics. Further, by controlling the energy gap between the ground levels of the saturable absorption layer and the active layer, the device has stable self-sustained pulsation characteristics.

【0008】[0008]

【0009】本発明では、活性層に窒化ガリウム系化合
物半導体を用いることにより、発振波長を短波長化す
る。そして、可飽和吸収層を光ガイド層中またはクラッ
ド層中に配置することで、活性層からの光をこの可飽和
吸収層で吸収させることができ、さらに光の吸収も飽和
させることにより、自励発振を起こさせることができ
る。ここで「可飽和」とは、光を多く吸収すると、ある
量以上の光を吸収しなくなる、ということである。
In the present invention, the oscillation wavelength is shortened by using a gallium nitride compound semiconductor for the active layer. By arranging the saturable absorbing layer in the light guide layer or the cladding layer, light from the active layer can be absorbed by the saturable absorbing layer. Excitation oscillation can be caused. Here, "saturable" means that when a large amount of light is absorbed, a certain amount or more of light is not absorbed.

【0010】さらに、可飽和吸収層と活性層とのエネル
ギ−ギャップ差を、20meVから180meVとする
ことで、可飽和吸収層がレーザ光を効率よく吸収すると
ともに、光の吸収も飽和するため、安定した自励発振が
得られることが明らかとなった。20meVより小さけ
れば自励発振は得られない。これはエネルギ−ギャップ
の差が小さいため、可飽和吸収層があまりレーザ光を吸
収しないためであると考えられる。また、エネルギ−ギ
ャップ差が180meVを越えると、可飽和吸収層での
光吸収が大きくなりすぎ、可飽和吸収層が飽和特性を示
さなくなるので、自励発振が起こらない。したがって、
エネルギ−ギャップ差は20〜180meVがよいこと
がわかった。
Further, by setting the energy gap difference between the saturable absorbing layer and the active layer from 20 meV to 180 meV, the saturable absorbing layer efficiently absorbs laser light and saturates the light absorption. It became clear that stable self-excited oscillation was obtained. If it is lower than 20 meV, self-excited oscillation cannot be obtained. This is probably because the difference in energy gap is small and the saturable absorbing layer does not absorb much laser light. On the other hand, if the energy gap difference exceeds 180 meV, light absorption in the saturable absorption layer becomes too large, and the saturable absorption layer does not exhibit saturation characteristics, so that self-pulsation does not occur. Therefore,
It has been found that the energy gap difference is preferably 20 to 180 meV.

【0011】さらに詳しい検討では、エネルギ−ギャッ
プが、特に50meV〜100meVの範囲では、可飽
和吸収層の飽和条件が最適となる。エネルギ−ギャップ
の差が100meVを越えると、可飽和吸収層での光吸
収がだんだん大きくなり、動作電流もやや大きくなる。
よってエネルギ−ギャップ差は100meV以下であれ
ば好ましいといえる。50〜100meVの範囲では、
半導体レーザの動作電流が大きくならない上に、温度変
化に対して安定な自励発振特性が得られる。
According to a more detailed study, the saturation condition of the saturable absorbing layer is optimal when the energy gap is in the range of 50 meV to 100 meV. When the energy gap difference exceeds 100 meV, the light absorption in the saturable absorbing layer gradually increases, and the operating current also slightly increases.
Therefore, it can be said that the energy gap difference is preferably 100 meV or less. In the range of 50 to 100 meV,
Not only does the operating current of the semiconductor laser not increase, but also a self-sustained pulsation characteristic stable against temperature changes can be obtained.

【0012】また、可飽和吸収層の体積を小さくする
と、可飽和吸収層でのキャリア密度を容易に上げられ
る。活性層が放出したレーザ光を可飽和吸収層が吸収
し、電子とホールのペアを生じるが、可飽和吸収層の体
積が小さいと、単位体積あたりの光の吸収量が増加し、
このキャリア密度を容易に上げることができる。そして
飽和状態になりやすく、可飽和吸収の効果が顕著とな
る。したがって、強くて安定な自励発振特性を得ること
ができる。
Further, when the volume of the saturable absorbing layer is reduced, the carrier density in the saturable absorbing layer can be easily increased. The saturable absorption layer absorbs the laser light emitted by the active layer, and generates a pair of electrons and holes.If the volume of the saturable absorption layer is small, the amount of light absorbed per unit volume increases,
This carrier density can be easily increased. Then, the state easily becomes saturated, and the effect of saturable absorption becomes remarkable. Therefore, strong and stable self-excited oscillation characteristics can be obtained.

【0013】さらに半導体レーザは、この体積の小さい
可飽和吸収層を光ガイド層中に配置した構成にもでき
る。光ガイド層中に設ける理由は、可飽和吸収層を量子
井戸層のように体積を小さくした場合、膜厚が薄くなる
ため光の閉じ込め率が極端に減少し、その結果、安定な
自励発振でなくなる可能性もあるからである。そこで、
可飽和吸収層を光ガイド層中に配置して閉じ込め率を増
加させる。この構造を用いると、活性層への光閉じ込め
率が、0.5%以上の場合、可飽和吸収層への閉じ込め
率を、少なくとも1.2%程度以上にすると自励発振を
生じることが可能となる。可飽和吸収層を量子井戸にし
た場合、その膜厚が薄く、体積が小さくとも、光ガイド
層中に配置することにより、可飽和吸収層へ有効な光閉
じ込めができるので、この構造を導入することにより安
定した自励発振を実現できる。
Further, the semiconductor laser can have a configuration in which the small-volume saturable absorbing layer is arranged in the light guide layer. The reason for providing the light guide layer in the light guide layer is that, when the volume of the saturable absorption layer is reduced like a quantum well layer, the thickness becomes thinner, and the light confinement ratio is extremely reduced. As a result, stable self-pulsation It is because there is a possibility that it will not be. Therefore,
A saturable absorbing layer is arranged in the light guide layer to increase the confinement ratio. With this structure, when the light confinement ratio in the active layer is 0.5% or more, self-excited oscillation can occur when the confinement ratio in the saturable absorption layer is at least 1.2% or more. Becomes If the saturable absorption layer is a quantum well, even if its thickness is small and its volume is small, it can be effectively confined to the saturable absorption layer by arranging it in the light guide layer. Thereby, stable self-excited oscillation can be realized.

【0014】このように可飽和吸収層は光ガイド層中に
形成してもよいし、当然、クラッド層中に形成してもよ
い。どの位置に可飽和吸収層を設定するかは、可飽和吸
収層の体積および光閉じ込めを考慮して決めればよい。
As described above, the saturable absorption layer may be formed in the light guide layer, or may be formed in the cladding layer. The position of the saturable absorbing layer to be set may be determined in consideration of the volume of the saturable absorbing layer and light confinement.

【0015】また、可飽和吸収層は、p型光ガイド層、
p型クラッド層、さらにはn型光ガイド層、n型クラッ
ド層中に形成してもよい。
Further, the saturable absorption layer is a p-type light guide layer,
It may be formed in a p-type clad layer, furthermore, an n-type light guide layer or an n-type clad layer.

【0016】本発明の説明で使用している「エネルギ−
ギャップ差」とは、基底準位間のエネルギー差をとって
いる。活性層が量子井戸層を含む場合は、伝導帯と価電
子帯の底ではなく、量子準位間のエネルギー差を言うの
で、バンドギャップの差よりも大きい。
In the description of the present invention, "energy
The “gap difference” is an energy difference between ground levels. When the active layer includes a quantum well layer, it refers to the energy difference between the quantum levels, not the bottom of the conduction band and the valence band, and is larger than the difference in the band gap.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below.

【0018】(実施の形態1)図1は本発明の半導体レ
ーザの構成断面図である。本実施例の半導体レーザの構
成は、(100)面のn型SiC基板101上に、シリ
コンをドーピングしたn型のAlNバッファ層102、
n型AlGaNクラッド層103n、n型GaN光ガイ
ド層104n、In0.05Ga0.95N量子井戸活性層10
5(厚み100A)、p型GaN光ガイド層104p、
p型Al0.1Ga0.9Nクラッド層103p、p型GaN
コンタクト層106が順次形成されている。AlGaN
層のn型のドーパントはSiであり、p型のドーパント
はMgである。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the present invention. The configuration of the semiconductor laser of this embodiment is such that an n-type AlN buffer layer 102 doped with silicon is formed on a (100) plane n-type SiC substrate 101.
n-type AlGaN cladding layer 103n, n-type GaN light guide layer 104n, In0.05Ga0.95N quantum well active layer 10
5 (thickness 100A), p-type GaN light guide layer 104p,
p-type Al0.1Ga0.9N cladding layer 103p, p-type GaN
Contact layers 106 are sequentially formed. AlGaN
The n-type dopant of the layer is Si and the p-type dopant is Mg.

【0019】さらに、p型クラッド層103p中には、
p型In0.1Ga0.9N可飽和吸収層100が50A形成
されている。可飽和吸収層の格子定数はクラッド層より
も大きいが臨界膜厚以下に設定されているので、転位の
発生はない。コンタクト層上にはp型電極111として
Ptが、SiC基板101側にはn型電極110として
Inがそれぞれ形成されている。
Further, in the p-type cladding layer 103p,
A p-type In0.1Ga0.9N saturable absorption layer 100 is formed at 50A. Although the lattice constant of the saturable absorption layer is larger than that of the cladding layer but is set to be equal to or less than the critical thickness, no dislocation occurs. Pt is formed as a p-type electrode 111 on the contact layer, and In is formed as an n-type electrode 110 on the SiC substrate 101 side.

【0020】図1示すこのレーザ構造は、厚さ500μ
mの(100)SiC基板上に、MOCVD法により作
製する。n型AlNバッファ層はSiドープで3μm成
長し、n型クラッドもSiドープで0.5μm、n型光
ガイド層もSiドープで0.1μmの膜厚である。p型
クラッド層およびp型光ガイド層もそれぞれ0.5μ
m、0.1μmの厚さであり、ドーパントはMgを用い
ている。
The laser structure shown in FIG.
It is fabricated by MOCVD on m (100) SiC substrate. The n-type AlN buffer layer has a thickness of 3 μm with Si doping, the n-type cladding has a thickness of 0.5 μm with Si doping, and the n-type optical guide layer has a thickness of 0.1 μm with Si doping. Each of the p-type cladding layer and the p-type light guide layer is also 0.5 μm.
m, the thickness is 0.1 μm, and Mg is used as a dopant.

【0021】可飽和吸収層は、p型クラッド層中に形成
されている。活性層からのレーザ光は、活性層よりも4
0meVエネルギーギャップの小さいこの可飽和吸収層
により、吸収される。可飽和吸収層は、レーザ光を効率
よく吸収するとともに、光の吸収も飽和するため、安定
した自励発振が得られるようになる。
The saturable absorption layer is formed in the p-type cladding layer. The laser light from the active layer is 4
It is absorbed by this saturable absorbing layer having a small energy gap of 0 meV. The saturable absorption layer efficiently absorbs laser light and saturates the absorption of light, so that stable self-pulsation can be obtained.

【0022】自励発振を安定に起こさせるための要点
は、活性層の量子井戸層と可飽和吸収層とのエネルギ−
ギャップ差である。図2にこのレーザ構造のバンドダイ
アグラムを示す。実施例1では、活性層より可飽和吸収
層のエネルギ−ギャップ差が40meV小さく、安定し
た自励発振が得られる。p型クラッド層103p中に可
飽和吸収層100がある。
The point for stably causing self-pulsation is that the energy between the quantum well layer of the active layer and the saturable absorption layer is high.
Gap difference. FIG. 2 shows a band diagram of this laser structure. In the first embodiment, the energy gap difference of the saturable absorption layer is smaller than that of the active layer by 40 meV, and stable self-pulsation can be obtained. The saturable absorption layer 100 is provided in the p-type cladding layer 103p.

【0023】ここで活性層の量子井戸層と可飽和吸収層
とのエネルギ−ギャップ差とは、活性層に量子井戸層を
用い、可飽和吸収層も量子井戸構造となっているので、
その差は、レーザ発振前の基底準位のエネルギ−ギャッ
プ差としている。
Here, the energy gap difference between the quantum well layer of the active layer and the saturable absorbing layer is because the quantum well layer is used as the active layer and the saturable absorbing layer also has a quantum well structure.
The difference is defined as the energy gap difference of the ground level before laser oscillation.

【0024】本発明の半導体レーザでは、可飽和吸収層
のドーピングレベルを5×1017(cm-3)として、キ
ャリアの寿命時間を低減している。その結果、キャリア
の時間変化率に対する自然放出の寄与が増大し、自励発
振を容易に生じることができる。ドーピングは、5×1
017(cm-3)以上あれば、キャリアの寿命時間を低減
する効果がある。
In the semiconductor laser according to the present invention, the doping level of the saturable absorbing layer is set at 5.times.10@17 (cm @ -3) to reduce the carrier lifetime. As a result, the contribution of spontaneous emission to the time change rate of carriers increases, and self-sustained pulsation can be easily generated. Doping is 5 × 1
017 (cm −3) or more has the effect of reducing the carrier lifetime.

【0025】さらに不純物濃度を上げ、1×1018(c
mー3)以上にすれば、キャリアの寿命がさらに短くな
り、安定した自励発振特性を得ることができる。可飽和
吸収層の不純物濃度を1×1018(cm-3)以上にすれ
ば、可飽和吸収層と活性層とのエネルギーギャップ差
は、ゼロか、または、可飽和吸収層の方が小さければよ
い。
The impurity concentration is further increased to 1 × 10 18 (c
If m-3) or more, the life of carriers is further shortened, and stable self-sustained pulsation characteristics can be obtained. If the impurity concentration of the saturable absorbing layer is 1 × 10 18 (cm −3) or more, the energy gap difference between the saturable absorbing layer and the active layer should be zero or the saturable absorbing layer should be smaller. .

【0026】さらに基板をシリコンカーバイドからサフ
ァイアにしたときの構造を図3に示す。サファイア基板
1000を用いた場合は、n型GaNバッファ層102
からp型GaNコンタクト層106までをMOCVD法
により成長させたあと、p型GaNコンタクト層106
表面の所定の位置にマスクを形成してエッチングし、n
型電極を形成するためのn型GaNコンタクト層109
を露出させる。
FIG. 3 shows a structure when the substrate is changed from silicon carbide to sapphire. When the sapphire substrate 1000 is used, the n-type GaN buffer layer 102
To the p-type GaN contact layer 106 are grown by MOCVD.
A mask is formed at a predetermined position on the surface and etched, and n
N-type GaN contact layer 109 for forming type electrode
To expose.

【0027】その後、p型GaNコンタクト層106に
はp型電極111、n型GaNコンタクト層109には
n型電極を形成してレーザが完成する。
Thereafter, a p-type electrode 111 is formed on the p-type GaN contact layer 106 and an n-type electrode is formed on the n-type GaN contact layer 109, thereby completing the laser.

【0028】(実施の形態2)実施の形態1では、可飽
和吸収層をp型クラッド層中に形成していたが、この実
施例では、p型光ガイド層104p中に量子井戸の可飽
和吸収層200を形成している。その構成とバンドギャ
ップエネルギー図とを図4、5に示す。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, the saturable absorbing layer is formed in the p-type cladding layer. In this embodiment, however, the saturable absorption of the quantum well is formed in the p-type optical guiding layer 104p. An absorption layer 200 is formed. The structure and band gap energy diagrams are shown in FIGS.

【0029】図のように、この半導体レーザは、この体
積の小さい量子井戸の可飽和吸収層200を、光ガイド
層104p中に配置した構成にしている。光ガイド層中
に設ける理由は、前述した通りである。可飽和吸収層を
量子井戸にした場合、その膜厚が薄く、体積が小さくと
も、光ガイド層中に可飽和吸収層を設けることにより、
可飽和吸収層へ有効な光閉じ込めができるので、この構
造を導入することにより安定した自励発振を実現でき
る。
As shown in the figure, the semiconductor laser has a configuration in which the saturable absorption layer 200 of the small quantum well is arranged in the light guide layer 104p. The reason for providing in the light guide layer is as described above. When the saturable absorption layer is a quantum well, even if its thickness is small and its volume is small, by providing the saturable absorption layer in the light guide layer,
Since effective light confinement can be achieved in the saturable absorption layer, stable self-pulsation can be realized by introducing this structure.

【0030】実施の形態1、2では、活性層は単一の量
子井戸構造としたが、図6に示すように、GaNからな
る障壁層と、In0.05Ga0.95Nからなる井戸層との多
重量子井戸構造としてもよい。この方が活性層での発光
効率が大きくなり、高光出力のレーザとなる。井戸層に
は、障壁層には、また活性層にはInxGa1-xN(0≦
x≦1)、クラッド層にはAlxGa1-xN(0≦x≦
1)を用いたが、一般に窒化ガリウム系化合物半導体と
して、AlxGayInzN(x+y+z=1、0≦x≦
1、0≦y≦1、0≦z≦1)を用いることができる。
In the first and second embodiments, the active layer has a single quantum well structure. However, as shown in FIG. 6, a multiplexed barrier layer made of GaN and a well layer made of In0.05Ga0.95N are used. It may be a quantum well structure. In this case, the luminous efficiency in the active layer is increased, and the laser has a high light output. The well layer, the barrier layer, and the active layer include InxGa1-xN (0 ≦
x ≦ 1), and AlxGa1-xN (0 ≦ x ≦
Although 1) was used, generally, as a gallium nitride-based compound semiconductor, AlxGayInzN (x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) can be used.

【0031】(実施の形態3)本実施の形態は、窒素ド
ープのn型SiC基板上に、リッジ構造のレーザを形成
したものである。基板には、炭化珪素(SiC)基板を
用いてい、SiCは、窒素ドーピングによりn型となっ
ているので、基板裏面に電極を形成できる。よって、電
極形成のために、基板上にエピタキシャル成長させた半
導体層をエッチングする必要はない。以下、SiC基板
を用いたGaN系半導体発光素子について説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, a laser having a ridge structure is formed on a nitrogen-doped n-type SiC substrate. As the substrate, a silicon carbide (SiC) substrate is used. Since SiC is n-type by nitrogen doping, an electrode can be formed on the back surface of the substrate. Therefore, it is not necessary to etch the semiconductor layer epitaxially grown on the substrate to form an electrode. Hereinafter, a GaN-based semiconductor light emitting device using a SiC substrate will be described.

【0032】図8に示すように、n型SiC基板702
上に、有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて半導体層
の気相成長を行う。まず気相成長に先立ち、6HSiC
基板701を反応炉内のサセプター上に設置し、真空排
気した後、70Torrの水素雰囲気において1050℃で
15分間加熱し、基板表面のクリーニングを行う。ここ
で用いたSiC基板は(0001)面の面方位から3.
5度、[11−20]方向に傾斜した基板である。
As shown in FIG. 8, an n-type SiC substrate 702
A semiconductor layer is vapor-phase grown using metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). First, prior to vapor phase growth, 6HSiC
The substrate 701 is placed on a susceptor in a reaction furnace, evacuated, and then heated at 1050 ° C. for 15 minutes in a 70 Torr hydrogen atmosphere to clean the substrate surface. The SiC substrate used here was 3.
The substrate is inclined at 5 degrees in the [11-20] direction.

【0033】次に基板温度を1000℃に降温した後、
アンモニアを2.5L/分の流量で1分供給し、基板表
面を窒化した後、トリメチルアルミニウム(TMA)を1
0μモル/分、アンモニアを2.5L/分、モノシラン
(水素ベース50ppm)を10cc/分、キャリア水素を2L
/分それぞれ流してn型AlNバッファ層703を20
0nm堆積する。バッファ層をn型としたのも、基板に
n型電極を形成しても、電気抵抗が高くならないように
するためである。n型AlNバッファ層は、1000℃
の高温で堆積しているので、結晶欠陥が少なくほぼ単結
晶となっている。
Next, after lowering the substrate temperature to 1000 ° C.,
Ammonia was supplied at a flow rate of 2.5 L / min for 1 minute, and after nitriding the substrate surface, trimethyl aluminum (TMA) was
0 μmol / min, ammonia 2.5 L / min, monosilane (50 ppm based on hydrogen) 10 cc / min, carrier hydrogen 2 L
/ Minute each and the n-type AlN buffer layer
Deposit 0 nm. The reason why the buffer layer is made n-type is to prevent the electric resistance from increasing even if an n-type electrode is formed on the substrate. 1000 ° C. n-type AlN buffer layer
Since it is deposited at a high temperature, it is almost single crystal with few crystal defects.

【0034】次に、トリメチルアルミニウム(TMA)の
流量を2μモル/分に変更すると同時に、さらにトリメ
チルガリウム(TMG)を20μモル/分、モノシラン
(水素ベース50ppm)を10cc/分、追加して供給し、n
-Al0.1Ga0.9Nクラッド層704を堆積する。
Next, while changing the flow rate of trimethylaluminum (TMA) to 2 μmol / min, 20 μmol / min of trimethylgallium (TMG) and 10 cc / min of monosilane (50 ppm on a hydrogen basis) were additionally supplied. Then n
-Deposit an Al0.1Ga0.9N cladding layer 704.

【0035】次に、TMAの供給のみを停止し、n-GaNガイ
ド層705nを堆積した後、TMG及びモノシランの供給
のみを停止し、アンモニアと水素の混合雰囲気中で70
0℃に降温して一定温度になった後、トリメチルインジ
ウム(TMI)を200μモル/分、TMGを20μモル/分
供給して、アンドープIn0.05Ga0.95N井戸層705wを
3nm堆積する。n―GaNガイド層と同じ条件で、アン
ドープGaN障壁層705bを3nm成長し、井戸層と
障壁層との繰り返しにより、GaN障壁層とInGaN
井戸層との多重量子井戸構造とする。
Next, only the supply of TMA is stopped, and after the n-GaN guide layer 705n is deposited, only the supply of TMG and monosilane is stopped.
After the temperature is lowered to 0 ° C. to reach a constant temperature, trimethylindium (TMI) is supplied at 200 μmol / min and TMG is supplied at 20 μmol / min to deposit an undoped In0.05Ga0.95N well layer 705w of 3 nm. Under the same conditions as the n-GaN guide layer, an undoped GaN barrier layer 705b is grown to a thickness of 3 nm, and the GaN barrier layer and the InGaN
It has a multiple quantum well structure with a well layer.

【0036】多重量子井戸構造の最後の井戸層を形成し
たあと、TMGを20μモル/分さらにシクロペンタジエ
ニルマグネシウム(Cp2Mg)を0.1μモル/分供給し
てp-GaNガイド層705pを堆積する。
After forming the last well layer of the multiple quantum well structure, p-GaN guide layer 705p is deposited by supplying TMG at 20 μmol / min and cyclopentadienyl magnesium (Cp2Mg) at 0.1 μmol / min. I do.

【0037】次に、さらにTMAを前記n-Al0.1Ga0.9Nクラ
ッド層と同流量で追加し、p-AlGaN第1のクラッド層70
6aを堆積し、基板温度を600℃に下げ再びTMG、TMI
及びCp2Mgを供給してp-In0.1Ga0.9N可飽和吸収層700
を成長させる。さらに、第1のクラッド層と同条件で、
pーAl0.1Ga0.9N第2のクラッド層706bを成長
させる。
Next, TMA was further added at the same flow rate as the n-Al0.1Ga0.9N cladding layer, and the p-AlGaN first cladding layer 70 was added.
6a is deposited, the substrate temperature is lowered to 600 ° C., and TMG and TMI are again
And Cp2Mg to supply p-In0.1Ga0.9N saturable absorption layer 700
Grow. Furthermore, under the same conditions as the first cladding layer,
A second cladding layer 706b of p-Al0.1Ga0.9N is grown.

【0038】その後、pーAlGaNクラッド層上に、
SiO2マスクを形成し、塩素ガスおよび水素ガスの混
合ガスをエッチングガスとして、ドライエッチングを行
う。pーAlGaN第2のクラッド層706bは、p−
InGaN可飽和吸収層700までエッチングするが、
ドライエッチングで第2のクラッド層706bをすべて
エッチング除去するのではなく、のこり0.2ミクロン
までで一旦ドライエッチングを停止し、ウエハをドライ
エッチング装置から取り出して、100度に温めた濃り
ん酸に浸し、ドライエッチングで生じたダメージ層を含
む、残りの0.2ミクロンを除去する。このようにし
て、pーAlGaN第2のクラッド層を、まずはドライ
エッチングで除去したあと、引き続いてウエットエッチ
ングで除去することで、リッジの両側の可飽和吸収層の
ダメージを防止できる。
Then, on the p-AlGaN cladding layer,
An SiO2 mask is formed, and dry etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and hydrogen gas as an etching gas. The p-AlGaN second cladding layer 706b is formed of p-
Etching to the InGaN saturable absorption layer 700,
Instead of completely removing the second cladding layer 706b by dry etching, the dry etching is temporarily stopped at a time of 0.2 μm after the removal, the wafer is taken out of the dry etching apparatus, and the concentrated phosphoric acid is heated to 100 ° C. Soak and remove the remaining 0.2 microns, including the damaged layer created by dry etching. In this manner, the p-AlGaN second cladding layer is first removed by dry etching, and subsequently removed by wet etching, thereby preventing damage to the saturable absorption layers on both sides of the ridge.

【0039】この可飽和吸収層700はエッチングスト
ッパ層としても機能する。この層は、Alを含んでいな
いので、濃りん酸にはエッチングされにくく、第2のク
ラッド層706bと可飽和吸収層700との選択比をと
ることはできる。
This saturable absorption layer 700 also functions as an etching stopper layer. Since this layer does not contain Al, it is hard to be etched by concentrated phosphoric acid, and the selectivity between the second cladding layer 706b and the saturable absorption layer 700 can be obtained.

【0040】この後、SiO2マスクをそのまま用い
て、nーAl0.2Ga0.8N電流ブロック層707を、第2の
クラッド層706bからなるリッジの両側に選択成長す
る。nーAl0.2Ga0.8N電流ブロック層は、pーAl
0.1Ga0.9N第2のクラッド層、第1のクラッド層より
も、Alの組成が大きく、屈折率は小さい。したがっ
て、よって、光は、屈折率の高いpーAlGaN第2ク
ラッド層706bの下に閉じこもりやすく、屈折率導波
となり、安定した横モードが実現できる。また、レーザ
光は電流ブロック層での吸収もほとんどないため、高い
出力のレーザとしても有望である。
Thereafter, the n-Al0.2Ga0.8N current blocking layer 707 is selectively grown on both sides of the ridge made of the second cladding layer 706b using the SiO2 mask as it is. The n-Al0.2Ga0.8N current block layer is composed of p-Al
The composition of Al is larger and the refractive index is smaller than that of the second cladding layer and the first cladding layer. Therefore, the light is easily confined under the p-AlGaN second cladding layer 706b having a high refractive index, becomes a refractive index waveguide, and a stable transverse mode can be realized. In addition, since laser light hardly absorbs in the current blocking layer, it is also promising as a high-output laser.

【0041】SiO2マスクを除去し、p型GaNガイ
ド層705pと同じ条件で、p型GaNキャップ層70
8を成長し、さらに、p型GaNコンタクト層709を堆
積する。p型コンタクト層は、p型キャップ層よりも、
高濃度に不純物をドーピングしており、その濃度は、1
×1018cm-3である。
The SiO 2 mask is removed, and the p-type GaN cap layer 70 is formed under the same conditions as the p-type GaN guide layer 705p.
Then, a p-type GaN contact layer 709 is deposited. The p-type contact layer is more
Highly doped with impurities, the concentration is 1
× 10 18 cm -3.

【0042】ここでは、p型コンタクト層709をp型
GaNとしたが、GaNよりバンドギャップの小さいI
nGaNを用いて、p型電極とのオーミック接触を取り
易くすることもできる。そうするには、基板温度を60
0℃にして、TMG、TMI及びCp2Mgを供給して、p-InGaNを
堆積する。p-GaNキャップ層708の堆積後に、バンド
ギャップの小さいp-InGaN709を堆積することによ
り、p型電極(Pt)とのショットキー障壁を低減させ
ることができ、抵抗の低減が実現できる。
Here, the p-type contact layer 709 is made of p-type GaN.
Ohmic contact with the p-type electrode can be easily obtained by using nGaN. To do so, set the substrate temperature to 60
At 0 ° C., TMG, TMI and Cp2Mg are supplied to deposit p-InGaN. By depositing p-InGaN 709 having a small band gap after depositing the p-GaN cap layer 708, the Schottky barrier with the p-type electrode (Pt) can be reduced, and the resistance can be reduced.

【0043】p-InGaNは、p−InGaNを堆積後、5
00℃の70Torr減圧水素雰囲気中で熱処理を行う
ことにより実現できる。熱処理効果としては、減圧の水
素雰囲気であれば400℃以上の熱処理でp型の活性化
ができ、窒素原子の解離を抑制することを考慮すると熱
処理温度は、好ましくは500℃の低温がよい。最後に
アンモニアと水素の混合雰囲気で500℃まで冷却し、
この温度でアンモニアの供給を停止し、水素雰囲気中で
5分間熱処理を行う。
After depositing p-InGaN,
This can be realized by performing heat treatment in a reduced pressure hydrogen atmosphere at 70 ° Torr at 00 ° C. As a heat treatment effect, in a hydrogen atmosphere under reduced pressure, p-type activation can be performed by heat treatment at 400 ° C. or higher, and considering the suppression of dissociation of nitrogen atoms, the heat treatment temperature is preferably as low as 500 ° C. Finally, it is cooled to 500 ° C in a mixed atmosphere of ammonia and hydrogen,
At this temperature, the supply of ammonia is stopped, and heat treatment is performed for 5 minutes in a hydrogen atmosphere.

【0044】最後に、n型SiC基板702側にTiを用
いてn型電極701を、p型コンタクト層709側に、
Pt電極を用いてp型電極1412を形成する。Ptを
選んだ理由は、Ptは仕事関数が大きく、p型GaNや
p−InGaNのp型コンタクト層709との障壁を小
さくするためである。Ptのほか、NiとPtの組み合
わせでもよい。Niは剥がれにくく、密着性の高い金属
なので、この層を介してPtを積んだ方が電極の信頼性
も高くなる。
Finally, on the n-type SiC substrate 702 side, an n-type electrode 701 is formed using Ti, and on the p-type contact layer 709 side,
A p-type electrode 1412 is formed using a Pt electrode. The reason for choosing Pt is that Pt has a large work function and reduces the barrier to the p-type contact layer 709 of p-type GaN or p-InGaN. In addition to Pt, a combination of Ni and Pt may be used. Since Ni is difficult to peel off and has high adhesiveness, the reliability of the electrode is increased by stacking Pt through this layer.

【0045】以上のようにして完成したレーザ構造のウ
エハを、レーザバーにへきかいする。へき開前に、Si
C基板はあらかじめ裏面から研磨され、200ミクロン
になっている。へきかいするためには、SiC基板は、
200〜300ミクロン程度にしておくのが好ましい。
300ミクロンより大きいとへきかいのために大きな応
力が必要となり、また200ミクロンより小さいと、へ
きかいする場所以外のところも割れてしまう可能性があ
るからである。
The wafer having the laser structure completed as described above is transferred to a laser bar. Before cleavage, Si
The C substrate has been previously polished from the back surface and has a thickness of 200 microns. In order to work, the SiC substrate
It is preferable to keep it at about 200 to 300 microns.
If it is larger than 300 microns, a large stress is required for cleavage, and if it is smaller than 200 microns, there is a possibility that a portion other than the place to be cracked may be cracked.

【0046】へきかい時のへきかいの方向は、SiC基
板はジャスト基板ではなく、傾斜基板を用いているの
で、応力をかける方向に注意する必要がある。
As for the direction of the cleavage at the time of the cleavage, it is necessary to pay attention to the direction in which the stress is applied because the SiC substrate is not a just substrate but an inclined substrate.

【0047】図9において、共振器端面の結晶構造を模
式的にあらわした図である。A−Bは基板表面であり、
階段状になっているのは原子ステップである。この基板
は、(0001)面の面方位から3.5度、[11−2
0]方向に傾斜していることがわかる。図10は、この
レーザの構成斜視図であり、基板が面方位が(000
1)面の面方位から3.5度、[11−20]方向に傾
斜している。すなわち、この基板は、図9、図10に示
すように(0001)面の面方位から[11ー20]方向
へ3.5度傾いているので、B方向からA方向に応力を
かけて結晶をへきかいする。その理由は、Aから応力を
かけると、図9のようにB方向に向かっていた割れが途
中から(0001)面方向に進んでしまい、へきかいに
よる不良となり、歩留まりを落とすからである。したが
って、へきかいはBの方向からA方向に向かって行うの
である。これは、SiC基板に限らず、GaAs等の半
導体基板についての傾斜基板にいえることである。ジャ
スト面(ここでは、(0001)面)と傾斜基板面との
角度が小さくなる方向(ここではB)から、傾斜してい
る方向に向かって応力をかけてへき開するのである。
FIG. 9 is a diagram schematically showing the crystal structure of the end face of the resonator. AB is the substrate surface,
The steps are atomic steps. This substrate is 3.5 [deg.] From the plane orientation of the (0001) plane, [11-2].
0] direction. FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of this laser.
1) It is inclined 3.5 degrees from the plane orientation of the plane in the [11-20] direction. That is, as shown in FIGS. 9 and 10, this substrate is inclined by 3.5 degrees from the (0001) plane direction to the [11-20] direction. To change. The reason for this is that when stress is applied from A, the cracks in the direction B as shown in FIG. 9 progress from the middle to the (0001) plane direction, resulting in cracking failures and lowering the yield. Therefore, the cleavage is performed from the direction B to the direction A. This is true not only for the SiC substrate but also for a tilted substrate for a semiconductor substrate such as GaAs. From the direction in which the angle between the just surface (here, the (0001) plane) and the inclined substrate surface becomes smaller (here, B), stress is applied toward the inclined direction to cleave.

【0048】へきかいして端面を形成した後、共振器端
面をコーティングする。端面側から、λ/4の膜厚のS
iO2膜とλ/4の膜厚のSiN膜を1周期として、3
周期積層し、反射率を70パーセントとした。SiO膜
およびSiN膜の積層には、ECRスパッタ法を用い
た。
After forming the end face by cleavage, the end face of the resonator is coated. From the end face side, S with a film thickness of λ / 4
With one cycle of the SiO 2 film and the SiN film having a thickness of λ / 4, 3
The layers were periodically stacked, and the reflectance was set to 70%. ECR sputtering was used for laminating the SiO film and the SiN film.

【0049】完成したレーザ素子に電流注入を行いレー
ザ発振させると従来30V程度であった動作電圧が5V
まで低減できた。
When current is injected into the completed laser element and laser oscillation is performed, the operating voltage, which was about 30 V in the past, becomes 5 V
Could be reduced to

【0050】本実施の形態のように、n型SiC基板7
02上に、高温で堆積した低抵抗なn型AlNバッファ
層703を用いることによって、従来のようなp型コン
タクト層側からエッチングを行ってn側電極を形成する
必要がなく、導電型の基板裏面に電極を形成すればよ
い。
As in the present embodiment, n-type SiC substrate 7
By using a low-resistance n-type AlN buffer layer 703 deposited at a high temperature on the substrate 02, there is no need to form an n-side electrode by etching from the p-type contact layer side as in the related art. An electrode may be formed on the back surface.

【0051】基板としてSiC傾斜基板を用いた理由に
ついて説明する。本実施の形態では、n型SiC基板
を、(0001)から[11−20]方向に3.5度傾
斜した研磨した基板を用いている。これは、SiC上
に、特にAlGaN混晶を堆積する場合に、その表面の平坦
性を良好にするためである。図11は、横軸にAlGa
NのAlの組成、縦軸にAlGaNの表面ラフネスをと
った結果である。点線は、(0001)ジャスト基板を
用いた場合であり、実線は、3.5度の傾斜基板を用い
た場合である。縦軸の値が大きくなるほど、ラフネスが
大きくなり、表面の平坦性に欠けることになる。この実
験結果の比較により、傾斜基板を用いるとAl組成が30
%程度に大きくなっても良好な表面が得られることがわ
かった。
The reason for using the inclined SiC substrate as the substrate will be described. In the present embodiment, an n-type SiC substrate is used which is polished by 3.5 degrees from (0001) in the [11-20] direction. This is to improve the flatness of the surface when AlGaN mixed crystal is deposited on SiC. FIG. 11 shows that the horizontal axis represents AlGa.
It is the result of taking the Al composition of N and the surface roughness of AlGaN on the vertical axis. The dotted line shows the case where a (0001) just substrate is used, and the solid line shows the case where a 3.5-degree inclined substrate is used. As the value on the vertical axis increases, the roughness increases and the surface becomes less flat. A comparison of the experimental results shows that the use of a tilted substrate results in an Al composition of 30%.
%, It was found that a good surface could be obtained.

【0052】つぎに、傾斜角度を横軸に、表面ラフネス
を縦軸にとった結果を図12に示す。表面ラフネスは、
傾斜角度がつくにしたがい小さくなり、1度から18度
程度までは平坦性を保つことがわかった。特に傾斜角度
が、5度から15度までが、次に示すp型ドーパントの
取り込まれ率もよいことがわかっている。
Next, FIG. 12 shows the results obtained by plotting the inclination angle on the horizontal axis and the surface roughness on the vertical axis. Surface roughness is
It was found that the smaller the inclination angle was, the smaller the angle was, and the flatness was maintained from about 1 degree to about 18 degrees. In particular, it has been found that when the inclination angle is from 5 degrees to 15 degrees, the incorporation rate of the following p-type dopant is good.

【0053】さらに、p型AlGaN層を作製する場
合、(0001)ジャスト基板を用いるとAl組成の増
加にともないp型ドーパントであるMgの取り込まれ率が
低下し、素子の抵抗が高くなるということがわかった。
本実施の形態のように、傾斜基板を用いると図13に示
すように、Mgの取り込まれ率がジャスト基板より高く
なる。縦軸は、ドーパントであるMgのAlGaNへの
取り込まれ率を示し、横軸は、AlGaNのAl組成を
示している。この図より、Al組成が増加するにしたが
い、ジャスト基板では、Mgの取り込まれ率が低下する
が、傾斜基板を用いた場合は、取り込まれ率が低下しな
いことがわかった。この傾向は、ドーパントにMgを用
いた場合に限らず、Zn、C、Caを用いても同様であ
る。
Further, when a p-type AlGaN layer is produced, the use of a (0001) just substrate reduces the rate of incorporation of Mg, which is a p-type dopant, with an increase in Al composition, and increases the resistance of the device. I understood.
When an inclined substrate is used as in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the rate of incorporation of Mg is higher than that of a just substrate. The vertical axis indicates the incorporation rate of Mg as a dopant into AlGaN, and the horizontal axis indicates the Al composition of AlGaN. From this figure, it was found that as the Al composition was increased, the incorporation rate of Mg decreased in the just substrate, but the incorporation rate did not decrease when the inclined substrate was used. This tendency is not limited to the case where Mg is used as the dopant, and is the same when Zn, C, and Ca are used.

【0054】これによりp型ドーパントの濃度を大きく
できるので、発光素子の動作電圧の低減が可能となる。
As a result, the concentration of the p-type dopant can be increased, so that the operating voltage of the light emitting device can be reduced.

【0055】なお、本実施例では、傾斜基板を用いてい
るが、もちろん(0001)ジャスト基板を用いても、
n型AlNバッファ層を用いることによって、抵抗を小
さくできるので、発光素子の動作電圧の低減には効果が
ある。
In this embodiment, an inclined substrate is used. Of course, even if a (0001) just substrate is used,
Since the resistance can be reduced by using the n-type AlN buffer layer, it is effective in reducing the operating voltage of the light emitting element.

【0056】この実施の形態では、可飽和吸収層とし
て、p型InGaN層を用いているが、n型InGaN
層を用いてもよい。この時の構造断面は、図14に示す
ようになる。つまり、pーAlGaNクラッド層中に可
飽和吸収層が挿入されている。
In this embodiment, the p-type InGaN layer is used as the saturable absorbing layer, but the n-type InGaN
Layers may be used. The structure cross section at this time is as shown in FIG. That is, the saturable absorption layer is inserted in the p-AlGaN cladding layer.

【0057】p型可飽和吸収層に比べて、n型可飽和吸
収層は、不純物濃度を1×1020程度まで高くできるの
で、可飽和吸収層で吸収した光によるキャリアの寿命を
短くできるので、安定した自励発振特性を実現できる。
n型可飽和吸収層に、1×1018cm-3程度以上の不純
物をドーピングしたときは、可飽和吸収層と活性層のエ
ネルギーギャップ差は、0〜180meVであればよい。
このエネルギーギャップ量だけ、可飽和吸収層のエネル
ギーギャップが小さければよい。
As compared with the p-type saturable absorption layer, the n-type saturable absorption layer can increase the impurity concentration to about 1 × 10 20, and can shorten the life of carriers caused by light absorbed by the saturable absorption layer. Stable self-excited oscillation characteristics can be realized.
When the n-type saturable absorption layer is doped with an impurity of about 1 × 10 18 cm −3 or more, the energy gap difference between the saturable absorption layer and the active layer may be 0 to 180 meV.
It is sufficient that the energy gap of the saturable absorbing layer is small by the amount of the energy gap.

【0058】また、n型のための不純物はシリコンを用
いるが、シリコンは、拡散度が小さく、不純物濃度の急
峻性を保ったままであり、長時間の使用にも十分耐えら
れる信頼性の高いデバイスとなる。
Although silicon is used as an impurity for the n-type, silicon has a low degree of diffusion, maintains a steep impurity concentration, and has a highly reliable device that can withstand long-term use. Becomes

【0059】さらにこの実施の形態では、第1のp型ク
ラッド層の屈折率が電流ブロック層よりも大きいという
屈折率導波型をとっているが、逆に、電流ブロック層を
屈折率が高い材料としたり、電流ブロック層にたとえ
ば、ZnOのように380〜450nmの光を吸収する
層を用いて、活性層の横方向に実効的に屈折率差を設け
て、リッジ直下の活性層に光を閉じ込める構造も考えら
れる。
Further, in this embodiment, the first p-type cladding layer has a refractive index waveguide type in which the refractive index is larger than that of the current blocking layer. On the contrary, the current blocking layer has a higher refractive index. By using a material or a current blocking layer, for example, a layer that absorbs light of 380 to 450 nm such as ZnO, an effective refractive index difference is provided in the lateral direction of the active layer, and light is applied to the active layer immediately below the ridge. It is also conceivable to have a structure that traps

【0060】(実施の形態4)第4の実施の形態による
半導体レーザの構造断面を図15(a)に示す。
(Embodiment 4) FIG. 15A shows a structural section of a semiconductor laser according to a fourth embodiment.

【0061】「0001」から[11−20]方向に
3.5度傾斜したn型SiC基板1502上に、n型A
lNバッファ層1503(厚さ100nm)、n型Al
xGa1−xNクラッド層1504(厚さ1μm)があ
る。AlNの組成比xが大きくなる程AlGaNのエネ
ルギーギャップは大きくなり、屈折率は小さくなる。
On an n-type SiC substrate 1502 inclined 3.5 degrees from “0001” in the [11-20] direction, an n-type A
1N buffer layer 1503 (100 nm thick), n-type Al
There is an xGa1-xN cladding layer 1504 (1 μm thickness). As the composition ratio x of AlN increases, the energy gap of AlGaN increases and the refractive index decreases.

【0062】発振波長を決めると活性層1505(厚さ
50nm)のInzGa1-zNのInNの組成比zが決ま
り、それに対してxの値を決めることになる。発振波長
を410nm(紫色)にするとz=0.15となり、x
は0.1から0.2程度を用いることになる。
[0062] determines the In z Ga 1-z N InN composition ratio z of the oscillation when determining the wavelength active layer 1505 (thickness 50 nm), it will determine the value of x to it. When the oscillation wavelength is 410 nm (purple), z = 0.15, and x
Is about 0.1 to 0.2.

【0063】活性層105の上にはp型AlyGa1−
yN第1のクラッド層1506(厚さ0.2μm)、p
型In0.2Ga0.8N可飽和吸収層1500およびn型A
luGa1−uN電流ブロック層1507があり、15
07には1から10μmの幅で可飽和吸収層1500に
達する開口部が形成されている。n型電流ブロック層1
507の厚さは0.7μmである。電流はこのn型電流
ブロック層1507に阻まれて開口部のみに流れ、開口
部直下の活性層1505のみに流れるようにしている。
On the active layer 105, p-type AlyGa1-
yN first cladding layer 1506 (0.2 μm thickness), p
-Type In0.2Ga0.8N saturable absorption layer 1500 and n-type A
luGa1-uN current block layer 1507, 15
In 07, an opening is formed to reach the saturable absorption layer 1500 with a width of 1 to 10 μm. n-type current block layer 1
The thickness of 507 is 0.7 μm. The current is blocked by the n-type current blocking layer 1507 and flows only through the opening, and flows only through the active layer 1505 immediately below the opening.

【0064】開口部内とn型電流ブロック層上にはp型
AlvGa1−vN第2のクラッド層(狭窄層上の厚さ
0.5μm)がある。ここで、u>y、vになるように
することによりブロック層1507の屈折率が、第1の
クラッド層106、第2クラッド層108の屈折率より
小さくなるので、活性層に平行方向に光が閉じ込められ
て屈折率差による光導波となり、収差のないレーザー光
が得られる。
In the opening and on the n-type current blocking layer, there is a p-type AlvGa1-vN second cladding layer (0.5 μm thick on the constriction layer). Here, by setting u> y, v, the refractive index of the block layer 1507 becomes smaller than the refractive indexes of the first cladding layer 106 and the second cladding layer 108. Is confined to form optical waveguide due to the difference in refractive index, and laser light without aberration is obtained.

【0065】屈折率差は、開口部の幅も考慮して決定す
るが、本実施の形態のように、開口部幅が1〜8μmで
あれば、開口部直下の活性層と、狭窄層下の活性層との
屈折率差(活性層の実効屈折率差)は、0.003〜
0.02の範囲にあることが好ましい。その理由は、屈
折率差が大きすぎると、高次のモードが立つようにな
り、また、屈折率差が小さすぎると、光が広がってしま
うからである。
The difference in refractive index is determined in consideration of the width of the opening, but if the width of the opening is 1 to 8 μm as in the present embodiment, the active layer immediately below the opening and the active layer immediately below the constriction layer are formed. Of the active layer (effective refractive index difference of the active layer) is 0.003 to
It is preferably in the range of 0.02. The reason for this is that if the refractive index difference is too large, higher-order modes will be established, and if the refractive index difference is too small, light will spread.

【0066】第2のp型クラッド層1508の上には、
p型GaNキャップ層1509(厚さ0.5μm)、1
×1018/cm3以上の不純物濃度のp型GaNコンタ
クト層1510(厚さ0.5μm)があり、電極101
と111がn側とp側に各々形成されている。電極材料
はn側がTiとAuで、p側がNiとAuである。また
n型層の不純物はSi、p型層の不純物はMgである。
On the second p-type cladding layer 1508,
p-type GaN cap layer 1509 (0.5 μm thickness), 1
There is a p-type GaN contact layer 1510 (0.5 μm thick) having an impurity concentration of × 10 18 / cm 3 or more.
And 111 are formed on the n side and the p side, respectively. The electrode material is Ti and Au on the n side, and Ni and Au on the p side. The impurity of the n-type layer is Si, and the impurity of the p-type layer is Mg.

【0067】開口部の幅とp型クラッド層と狭窄層の屈
折率差が、活性層に閉じ込められる光の強度分布を決定
するので、適当な値に設定する必要がある。本実施例で
は開口部の幅は2μmで狭窄層のAlN組成比はu=
0.25とした。また、yとvの値はxと同じ0.15
である。
Since the width of the opening and the difference in the refractive index between the p-type cladding layer and the constriction layer determine the intensity distribution of light confined in the active layer, they must be set to appropriate values. In this embodiment, the width of the opening is 2 μm and the AlN composition ratio of the constriction layer is u =
0.25. The values of y and v are the same as x, ie, 0.15.
It is.

【0068】このようにすることで、pクラッド層15
06、1508(Al0.15Ga0.85N)と、ブロック層
1507(Al0.25Ga0.75N)により、活性層に平行
方向のレーザ光が、屈折率分布で活性層に閉じ込められ
シングルモードとなり、しきい値電流が低く、収差のな
いレーザ光が得られるGaN系半導体レーザー装置を実
現できる。
By doing so, the p clad layer 15
06, 1508 (Al0.15Ga0.85N) and the block layer 1507 (Al0.25Ga0.75N), the laser light in the direction parallel to the active layer is confined in the active layer by a refractive index distribution to be in a single mode, A GaN-based semiconductor laser device with low current and capable of obtaining laser light without aberration can be realized.

【0069】本実施例では、(0001)から[11−
20]方向に3.5度傾斜基板を用いている。これは、
SiC上に、特にAlGaN混晶を堆積する場合に、その表
面の平坦性を良好にするためである。(0001)ジャ
スト基板を用いた場合に比べて、傾斜基板を用いた場合
の方が、結晶表面の平坦性がよくなるからである。特に
傾斜角度が、3度から12度までが、平坦性が格段によ
くなる。
In this embodiment, (0001) to [11-
20] direction is used. this is,
This is because when AlGaN mixed crystal is deposited on SiC, the surface flatness is improved. This is because the flatness of the crystal surface is better when the inclined substrate is used than when the just substrate is used. Particularly, when the inclination angle is from 3 degrees to 12 degrees, the flatness is remarkably improved.

【0070】なお、本実施例では、傾斜基板を用いてい
るが、もちろん(0001)ジャスト基板を用いてもよ
い。
In this embodiment, an inclined substrate is used, but a (0001) just substrate may be used.

【0071】本発明の別の実施例ではブロック層150
7にZnOを用いる。ZnOはGaNと格子定数が近い
ので結晶成長を行うことが出来る。またZnOは絶縁体
であること、さらに、活性層で発生する青色レーザー光
を吸収するので、活性層の平行方向に実効的に屈折率差
をつけることが出来る。この場合も、リッジ直下の活性
層とリッジの外側の活性層との屈折率差は、0.003
〜0.02の範囲にあることが好ましい。ZnO以外で
も、レーザー光を吸収して、活性層の平行方向に屈折率
差がつき、かつ、電流をブロックしてリッジに電流を流
すことのできるものであれば、狭窄層に用いることがで
きる。
In another embodiment of the present invention, the blocking layer 150
7, ZnO is used. Since ZnO has a lattice constant close to that of GaN, crystal growth can be performed. Further, ZnO is an insulator, and further absorbs blue laser light generated in the active layer, so that a refractive index difference can be effectively provided in a direction parallel to the active layer. Also in this case, the refractive index difference between the active layer immediately below the ridge and the active layer outside the ridge is 0.003.
It is preferably in the range of 0.02. Other than ZnO, any material that absorbs laser light, has a refractive index difference in a direction parallel to the active layer, and can block current and allow current to flow through the ridge can be used for the constriction layer. .

【0072】さらに、活性層のレーザ光を吸収するよう
に、活性層よりもバンドギャップの小さい層をブロック
層に用いて、活性層に平行方向に実効的に屈折率差をつ
けることもできる。例えば、活性層にInaGa1-aN
(0<a<1)を用いたときに、この層よりもバンドギ
ャップの小さい層である、InbGa1-bN(0<a<b
<1)をブロック層に用いることにより、活性層の光を
吸収する層が実現できる。しかも、このブロック層の導
電型をn型とすることで、電流をリッジ部に集中させ、
活性層での電流広がりがないようにもすることができ
る。
Further, a layer having a smaller band gap than the active layer may be used as the block layer so as to absorb the laser beam of the active layer, so that a refractive index difference can be effectively provided in a direction parallel to the active layer. For example, if the active layer is InaGa1-aN
When (0 <a <1) is used, In b Ga 1-b N (0 <a <b), which is a layer having a smaller band gap than this layer.
By using <1) for the block layer, a layer of the active layer that absorbs light can be realized. Moreover, by setting the conductivity type of the block layer to n-type, the current is concentrated on the ridge portion,
Current spreading in the active layer can be prevented.

【0073】また活性層は、InGaNを用いた場合に
ついて説明しているが、図15(b)のように、n型ク
ラッド層1504とp型第1のクラッド層1506との
間は、活性層1505として、n型GaN光ガイド層1
505n、InGaN井戸層1505n、GaN障壁層
1505bとp型GaN層1505pとにより構成され
る多重量子井戸構造であってもよい。
Although the case where InGaN is used for the active layer is described, as shown in FIG. 15B, an active layer is provided between the n-type cladding layer 1504 and the p-type first cladding layer 1506. As 1505, the n-type GaN light guide layer 1
505n, an InGaN well layer 1505n, a multiple quantum well structure composed of a GaN barrier layer 1505b and a p-type GaN layer 1505p.

【0074】(実施の形態5)有機金属気相成長(MOVP
E)法を用いて結晶成長を行う。すなわち、まず気相成
長に先立ち、サファイアC面基板を反応炉内のサセプタ
ー上に設置し、真空排気した後70Torrの水素雰囲気に
おいて1050℃で15分間加熱し基板表面クリーニン
グを行う。
(Embodiment 5) Metal organic chemical vapor deposition (MOVP)
The crystal is grown using the method E). That is, prior to vapor phase growth, a sapphire C-plane substrate is placed on a susceptor in a reaction furnace, evacuated, and then heated at 1050 ° C. for 15 minutes in a 70 Torr hydrogen atmosphere to clean the substrate surface.

【0075】次に600℃まで冷却した後、アンモニア
を2.5L/分の流量で1分供給し、基板表面を窒化し
た後、トリメチルガリウム(TMG)を20μモル/分、
アンモニアを2.5L/分、キャリア水素を2L/分流し
て多結晶状態のGaNバッファ層を50nm堆積する。
Next, after cooling to 600 ° C., ammonia was supplied at a flow rate of 2.5 L / min for 1 minute, and after nitriding the substrate surface, trimethylgallium (TMG) was added at 20 μmol / min.
By flowing ammonia at 2.5 L / min and carrier hydrogen at 2 L / min, a polycrystalline GaN buffer layer is deposited to a thickness of 50 nm.

【0076】次にTMGの供給のみを停止し、温度を95
0℃まで昇温した後、TMGを20μモル/分供給してGaN
単結晶の核層を形成する。
Next, only the supply of TMG was stopped, and the temperature was lowered to 95%.
After the temperature was raised to 0 ° C, GaN was supplied by supplying 20 μmol / min of TMG.
A single crystal nucleus layer is formed.

【0077】次にTMGを供給しながら基板温度を105
0℃、1090℃に段階的に昇温してGaN単結晶層を形
成する。次に、さらにモノシラン(水素ベース50ppm)
を10cc/分、トリメチルアルミニウム(TMA)を2μモ
ル/分追加して供給し、n-AlGaNクラッド層を堆積す
る。
Next, while the TMG is being supplied, the substrate temperature is set at 105.
The temperature is gradually increased to 0 ° C. and 1090 ° C. to form a GaN single crystal layer. Next, monosilane (50 ppm based on hydrogen)
Is supplied at an additional rate of 10 cc / min, and 2 μmol / min of trimethylaluminum (TMA) to deposit an n-AlGaN cladding layer.

【0078】次に、TMG、TMA及びモノシランの供給のみ
を停止し、アンモニアと水素の混合雰囲気中で700℃
に降温して一定温度になった後、トリメチルインジウム
(TMI)を200μモル/分、TMGを20μモル/分供給
して、InGaN混晶の活性層1605を10nm堆積する。
Next, only the supply of TMG, TMA and monosilane was stopped, and 700 ° C. in a mixed atmosphere of ammonia and hydrogen.
After the temperature is lowered to a constant temperature, 200 μmol / min of trimethylindium (TMI) and 20 μmol / min of TMG are supplied to deposit an active layer 1605 of InGaN mixed crystal with a thickness of 10 nm.

【0079】次に、TMA、TMGを前記と同流量で、さらに
シクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を0.1
μモル/分供給してp-AlGaN第1のp型クラッド層160
6aを堆積した後、また活性層を堆積したのと同じ条件
で、次に、TMG及びCp2Mgの供給を停止し、基板温度を6
00℃に下げ再びTMG、TMI及びCp2Mgを供給してp-InGaN
可飽和吸収層を堆積する。p型InGaN可飽和吸収層
1600を堆積する。In組成は、活性層よりも大きく
している。
Next, TMA and TMG were added at the same flow rate as above, and cyclopentadienyl magnesium (Cp2Mg) was added at 0.1%.
p-AlGaN first p-type cladding layer 160 by supplying μmol / min
After depositing 6a, again under the same conditions as those for depositing the active layer, the supply of TMG and Cp2Mg was stopped, and the substrate temperature was lowered to 6 ° C.
P-InGaN by supplying TMG, TMI and Cp2Mg again
Deposit a saturable absorbing layer. A p-type InGaN saturable absorption layer 1600 is deposited. The In composition is larger than that of the active layer.

【0080】さらにこの可飽和吸収層の上に、第1のp
型クラッド層と同じ条件で、pーAlGaNクラッド層
1606bを堆積する。この後は、実施の形態3で述べ
たように、SiO2マスクを形成してpーAlGaNク
ラッド層からなるリッジ構造を形成する。エッチングに
ついては、実施の形態3で説明したのと同様である。
Further, on this saturable absorption layer, the first p
A p-AlGaN cladding layer 1606b is deposited under the same conditions as the mold cladding layer. Thereafter, as described in the third embodiment, an SiO2 mask is formed to form a ridge structure composed of a p-AlGaN cladding layer. The etching is the same as that described in the third embodiment.

【0081】このようにしてリッジを形成し、電流ブロ
ック層1607で埋め込んだあと、SiOマスクを除去
して、p-GaNキャップ層1608、p型GaNコンタク
ト層1609を堆積する。これにより、サファイア基板
を用いても、電流狭窄型のレーザ構造を作製することが
できる。
After forming a ridge in this way and filling the ridge with the current blocking layer 1607, the SiO mask is removed and a p-GaN cap layer 1608 and a p-type GaN contact layer 1609 are deposited. Thus, a current-confined-type laser structure can be manufactured even when a sapphire substrate is used.

【0082】(実施の形態6)サファイア基板を用い
て、第2のp型クラッド層に電流を通す開口部を設けた
レーザは図17のようになる。
(Embodiment 6) FIG. 17 shows a laser using a sapphire substrate and having an opening for passing a current through the second p-type cladding layer.

【0083】基板1702としてAl2O3(サファイ
ア)を用い、バッファ層1703にはGaN層(厚さ1
00nm)を用いている。後の構成は、図15を同じで
ある。
Al 2 O 3 (sapphire) was used as the substrate 1702, and a GaN layer (thickness: 1) was used as the buffer layer 1703.
00 nm). The subsequent configuration is the same as that of FIG.

【0084】n型クラッド層1704を2μmと厚く
し、リッジのない部分をn型クラッド層1704が厚さ
1μmになるまでエッチングして露出させ、n型電極1
701を形成している。活性層1705に平行方向の屈
折率差も、開口部の下が高くなっている。活性層に平行
方向の屈折率差は、0.003〜0.02の範囲にある
ことが好ましい。
The n-type cladding layer 1704 is thickened to 2 μm, and the ridge-free portion is etched and exposed until the n-type cladding layer 1704 has a thickness of 1 μm.
701 are formed. The refractive index difference in the direction parallel to the active layer 1705 is also high below the opening. The difference in the refractive index in the direction parallel to the active layer is preferably in the range of 0.003 to 0.02.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、窒化ガリ
ウム系化合物半導体を用いることにより、短波長の領域
で安定した自励発振特性を有する半導体発光素子を得る
ことができる。さらに可飽和吸収層を用いることによ
り、短波長の領域で、安定した自励発振特性を得ること
ができる。また可飽和吸収層と活性層とのエネルギーギ
ャップを制御することにより、確実に短波長域で自励発
振特性のレーザを実現できる。その結果、相対雑音強度
の低い半導体レーザを実現できる。
As described above, according to the present invention, a semiconductor light emitting device having stable self-sustained pulsation characteristics in a short wavelength region can be obtained by using a gallium nitride compound semiconductor. Further, by using the saturable absorption layer, stable self-sustained pulsation characteristics can be obtained in a short wavelength region. Further, by controlling the energy gap between the saturable absorption layer and the active layer, a laser having self-pulsation characteristics in a short wavelength region can be reliably realized. As a result, a semiconductor laser having a low relative noise intensity can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施例の半導体レーザの構造断面図FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to a first embodiment.

【図2】第1の実施例のバンドギャップエネルギー図FIG. 2 is a band gap energy diagram of the first embodiment.

【図3】第1の実施例で基板をサファイアにした場合の
構造断面図
FIG. 3 is a structural sectional view when the substrate is sapphire in the first embodiment.

【図4】第2の実施例の半導体レーザの構造断面図FIG. 4 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment.

【図5】第2の実施例のバンドギャップエネルギー図FIG. 5 is a band gap energy diagram of a second embodiment.

【図6】他の実施例の半導体レーザの構造断面図FIG. 6 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to another embodiment.

【図7】本発明の実施の形態の半導体レーザの構造断面
FIG. 7 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態の半導体レーザの製造工程
断面図
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the embodiment of the present invention;

【図9】へき開方向を説明する断面図FIG. 9 is a sectional view illustrating a cleavage direction.

【図10】へき開方向を説明する断面図FIG. 10 is a sectional view illustrating a cleavage direction.

【図11】炭化珪素基板を用いた場合のAlGaN表面
ラフネスとAl組成との関係を示す図
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between AlGaN surface roughness and Al composition when a silicon carbide substrate is used.

【図12】炭化珪素基板の傾斜角度とAlGaN表面ラ
フネスとの関係を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a tilt angle of a silicon carbide substrate and AlGaN surface roughness.

【図13】炭化珪素基板を用いた場合のAlGaN中の
Mgの取り込まれ率とAl組成との関係を示す図
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the incorporation rate of Mg in AlGaN and the Al composition when a silicon carbide substrate is used.

【図14】本発明の実施の形態の半導体レーザの構造断
面図
FIG. 14 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention;

【図15】本発明の実施の形態の半導体レーザの構造断
面図
FIG. 15 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention;

【図16】本発明の実施の形態の半導体レーザの構造断
面図
FIG. 16 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態の半導体レーザの構造断
面図
FIG. 17 is a structural sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 可飽和吸収層 101 n型SiC基板 102 n型GaNバッファ層 103n n型AlGaNクラッド層 103p p型AlGaNクラッド層 104n n型GaN光ガイド層 104p p型GaN光ガイド層 105 InGaN活性層 106 GaNコンタクト層 200 可飽和吸収層 REFERENCE SIGNS LIST 100 saturable absorption layer 101 n-type SiC substrate 102 n-type GaN buffer layer 103 n n-type AlGaN cladding layer 103 p p-type AlGaN cladding layer 104 n n-type GaN light guide layer 104 p p-type GaN light guide layer 105 InGaN active layer 106 GaN contact layer 200 Saturable absorption layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 石橋 明彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−196810(JP,A) 特開 平6−260716(JP,A) 特開 平7−176826(JP,A) 特開 昭58−159349(JP,A) 特開 平7−302951(JP,A) 特開 平9−129961(JP,A) 1994年(平成6年)春季応物学会予稿 集 28p−K−9 p.990 信学技報 LQE95−2 (1995) p.7−12 IEEE Photonics Te ch.Lett.7[12](1995)p. 1406−1408 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 H01L 33/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Masahiro Kume, 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Akihiko Ishibashi 1006 Kadoma, Kadoma, Kadoma, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd (56) References JP-A-6-196810 (JP, A) JP-A-6-260716 (JP, A) JP-A-7-176826 (JP, A) JP-A-58-159349 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-302951 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-129951 (JP, A) Proceedings of the Spring Society of Materials Science, 1994 (Heisei 6) 28p-K-9 p. 990 IEICE Technical Report LQE95-2 (1995) p. 7-12 IEEE Photonics Tech. Lett. 7 [12] (1995) p. 1406-1408 (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/18 H01L 33/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも活性層と、可飽和吸収層とを備
えた半導体発光素子であって、前記活性層が窒化ガリウ
ム系化合物半導体により構成され、前記可飽和吸収層の
基底準位間のエネルギーギャップが、前記活性層の基底
準位間のエネルギーギャップよりも、20〜180me
V小さく、自励発振特性を有する、半導体発光素子。
1. A semiconductor light emitting device comprising at least an active layer and a saturable absorbing layer, wherein the active layer is made of a gallium nitride-based compound semiconductor, and an energy between ground levels of the saturable absorbing layer. The gap is larger than the energy gap between ground levels of the active layer by 20 to 180 me.
A semiconductor light emitting device having a small V and having self-excited oscillation characteristics.
【請求項2】可飽和吸収層が窒化ガリウム系化合物半導
体により構成された請求項1に記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the saturable absorption layer is formed of a gallium nitride compound semiconductor.
【請求項3】可飽和吸収層が量子井戸である請求項1ま
たは2に記載の半導体発光素子。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the saturable absorption layer is a quantum well .
【請求項4】活性層が多重量子井戸構造である請求項1
または2に記載の半導体発光素子。
4. The active layer has a multiple quantum well structure.
Or the semiconductor light emitting device according to 2.
【請求項5】少なくとも活性層と、前記活性層に隣接し
た光ガイド層と、前記活性層および前記光ガイド層を挟
む1対のクラッド層と、可飽和吸収層とを備えた半導体
発光素子であって、前記可飽和吸収層は、前記少なくと
も1つのクラッド層中、または前記光ガイド層中に形成
され、さらに前記活性層が窒化ガリウム系化合物半導体
により構成され、前記可飽和吸収層の基底準位間のエネ
ルギーギャップが、前記活性層の基底準位間のエネルギ
ーギャップよりも、20〜180meV小さく、自励発
振特性を有する半導体発光素子。
5. A semiconductor light emitting device comprising at least an active layer, a light guide layer adjacent to the active layer, a pair of cladding layers sandwiching the active layer and the light guide layer, and a saturable absorption layer. The saturable absorbing layer is formed in the at least one cladding layer or in the light guide layer, and the active layer is formed of a gallium nitride-based compound semiconductor, and a ground standard of the saturable absorbing layer. A semiconductor light emitting device having a self-oscillation characteristic in which an energy gap between potentials is smaller than an energy gap between ground levels of the active layer by 20 to 180 meV.
【請求項6】可飽和吸収層が窒化ガリウム系化合物半導
体により構成された請求項5に記載の半導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the saturable absorption layer is made of a gallium nitride compound semiconductor.
【請求項7】可飽和吸収層が量子井戸である請求項5ま
たは6に記載の半導体発光素子。
7. The saturable absorption layer is a quantum well.
7. The semiconductor light emitting device according to item 6.
【請求項8】性層が多重量子井戸構造である請求項5
または6に記載の半導体発光素子。
8. The active layer is a multiple quantum well structure according to claim 5
Or a semiconductor light emitting device according to 6.
【請求項9】(0001)面を<11−20>方向へ傾
けた面を表面とする基板において、前記基板表面および
(11−20)面に垂直な面でへき開する方法であっ
て、前記基板の<11−20>方向へ向けてへき開す
る、基板のへき開方法。
9. The (0001) plane is tilted in the <11-20> direction.
In a substrate having a beam surface, the substrate surface and
This is a method of cleaving on a plane perpendicular to the (11-20) plane.
To cleave in the <11-20> direction of the substrate
The method of cleaving the substrate.
【請求項10】基板がSiCである請求項9に記載のへ
き開方法。
10. The cleavage method according to claim 9, wherein the substrate is made of SiC.
【請求項11】(0001)面を<11−20>方向へ
傾けた表面上に、半導体多層膜が形成された基板におい
て、前記基板の前記表面および(11−20)面に垂直
な面でへき開する方法であって、前記基板表面の<11
−20>方向へ向けてへき開する工程を有する、半導体
発光素子の製造方法。
11. The (0001) plane in the <11-20> direction
On a substrate with a semiconductor multilayer film formed on an inclined surface
Perpendicular to the surface and the (11-20) plane of the substrate
And cleaving on the surface of the substrate.
Semiconductor having a step of cleaving in the direction of -20>
A method for manufacturing a light-emitting element.
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