JP3209266B2 - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素
子、特に光通信用の半導体レ−ザ素子に関する。
子、特に光通信用の半導体レ−ザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】高度情報処理社会において、映像情報な
どの大容量の情報を高速伝送し、記録媒体に記録する技
術は必須のものである。近年の光通信ネットワ−クや光
ディスク等の光情報処理技術の発展は目覚ましく、２１
世紀のマルチメディア社会に向けてさらなる発展が期待
されている。半導体発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）や半導体
レ−ザダイオ−ド（ＬＤ）などの半導体発光素子は、こ
れらの光技術における光源として優れた特性を有するた
め、これまでに様々のタイプのものが研究開発されてき
た。
どの大容量の情報を高速伝送し、記録媒体に記録する技
術は必須のものである。近年の光通信ネットワ−クや光
ディスク等の光情報処理技術の発展は目覚ましく、２１
世紀のマルチメディア社会に向けてさらなる発展が期待
されている。半導体発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）や半導体
レ−ザダイオ−ド（ＬＤ）などの半導体発光素子は、こ
れらの光技術における光源として優れた特性を有するた
め、これまでに様々のタイプのものが研究開発されてき
た。
【０００３】光通信用ＬＤの普及のためには、低価格で
かつ高い環境温度でも使用できることが望ましい。しか
し、高い環境温度では活性層に注入された電子キャリア
が活性層からクラッド層に溢れ出やすくなり、発光効率
が著しく低下する。このようなキャリアのオ−バ−フロ
−を抑制するためには、クラッド層としてバンドギャッ
プ（禁制帯幅）の大きい半導体混晶を用いるのが効果的
である。しかしながら、クラッド層に用いられる半導体
混晶の種類と組成は、クラッド層と基板の格子整合条件
を満たす範囲に制限され、高い環境温度でも使用できる
ＬＤを得ることは容易ではない。
かつ高い環境温度でも使用できることが望ましい。しか
し、高い環境温度では活性層に注入された電子キャリア
が活性層からクラッド層に溢れ出やすくなり、発光効率
が著しく低下する。このようなキャリアのオ−バ−フロ
−を抑制するためには、クラッド層としてバンドギャッ
プ（禁制帯幅）の大きい半導体混晶を用いるのが効果的
である。しかしながら、クラッド層に用いられる半導体
混晶の種類と組成は、クラッド層と基板の格子整合条件
を満たす範囲に制限され、高い環境温度でも使用できる
ＬＤを得ることは容易ではない。
【０００４】光通信用ＬＤは、通常ＩｎＰ基板上にＩｎ
Ｐクラッド層を用いて形成される。ＧａＡｓ基板上に
は、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰといったＩｎＰより
禁制帯幅の大きい材料を格子整合させることができるの
で、この様な材料をＬＤのクラッド層に用いれば温度特
性の優れた光通信用ＬＤが得られる可能性がある。しか
し禁制帯幅の小さいＩｎＧａＡｓを活性層に用いて、光
通信に必要な１．３μｍ帯で発光するＬＤをＧａＡｓ基
板上に形成する場合は、ＩｎＧａＡｓ活性層に強い歪が
かかり、結晶品質が劣化して、高性能のＬＤを形成でき
ないという問題がある。あるいは活性層の多重量子井戸
化による発光効率の増大を図れないという問題がある。
Ｐクラッド層を用いて形成される。ＧａＡｓ基板上に
は、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰといったＩｎＰより
禁制帯幅の大きい材料を格子整合させることができるの
で、この様な材料をＬＤのクラッド層に用いれば温度特
性の優れた光通信用ＬＤが得られる可能性がある。しか
し禁制帯幅の小さいＩｎＧａＡｓを活性層に用いて、光
通信に必要な１．３μｍ帯で発光するＬＤをＧａＡｓ基
板上に形成する場合は、ＩｎＧａＡｓ活性層に強い歪が
かかり、結晶品質が劣化して、高性能のＬＤを形成でき
ないという問題がある。あるいは活性層の多重量子井戸
化による発光効率の増大を図れないという問題がある。
【０００５】この様な問題を解決するために、様々な材
料が研究されている。例えば、１９９７年のＩＥＥＥジ
ャ−ナル オブ セレクティッド トピックス イン
クアンタム エレクトロニクスの３巻の３番の７１９ペ
−ジに「長波長半導体レ−ザの新しい材料：ＧａＩｎＮ
Ａｓ」（従来例１）と題した報告がある。図８にこの従
来例のＧａＩｎＮＡｓ半導体レ−ザの断面層構造を示
す。この従来例は、ＧａＡｓ基板上の半導体レ−ザで、
その活性層にＧａＩｎＮＡｓ（４元半導体混晶。Ｇａは
ガリウム、Ｉｎはインジウム、Ａｓは砒素、Ｎは窒素を
表す）をウエル層とする量子井戸を１つ設けたものであ
る。ＧａＩｎＮＡｓの層厚は１０ｎｍ、Ｉｎ組成は約３
０％、Ｎ組成は０．４％程度であり、１．１８μｍの発
光が得られている。しかしながら、光通信に必要な１．
３μｍの発振は得られていない。
料が研究されている。例えば、１９９７年のＩＥＥＥジ
ャ−ナル オブ セレクティッド トピックス イン
クアンタム エレクトロニクスの３巻の３番の７１９ペ
−ジに「長波長半導体レ−ザの新しい材料：ＧａＩｎＮ
Ａｓ」（従来例１）と題した報告がある。図８にこの従
来例のＧａＩｎＮＡｓ半導体レ−ザの断面層構造を示
す。この従来例は、ＧａＡｓ基板上の半導体レ−ザで、
その活性層にＧａＩｎＮＡｓ（４元半導体混晶。Ｇａは
ガリウム、Ｉｎはインジウム、Ａｓは砒素、Ｎは窒素を
表す）をウエル層とする量子井戸を１つ設けたものであ
る。ＧａＩｎＮＡｓの層厚は１０ｎｍ、Ｉｎ組成は約３
０％、Ｎ組成は０．４％程度であり、１．１８μｍの発
光が得られている。しかしながら、光通信に必要な１．
３μｍの発振は得られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＡｓ基板上の半導
体レ−ザで、優れた温度特性を有する１．３μｍ帯ＬＤ
を実現するための新しい材料とＬＤ構造を提供すること
が課題である。
体レ−ザで、優れた温度特性を有する１．３μｍ帯ＬＤ
を実現するための新しい材料とＬＤ構造を提供すること
が課題である。
【０００７】１９９７年のアプライド・フィジックス・
レタ−誌の７０巻の１６０８ペ−ジに、室温におけるＧ
ａＡｓ1-YＮYのバンドギャップのＮ組成Ｙに対する依存
性の実験結果が記されている。図９にＧａＡｓ1-YＮYの
バンドギャップのＮ組成Ｙに対する依存性を示す。図９
から、Ｎ組成が０．５％以内ではバンドギャップはＮ組
成に比例して大きく減少するが、Ｎ組成が０．５％を超
えると飽和傾向を示しはじめ、Ｎ組成が１％を超えると
飽和することが分かる。これらの結果から、ＧａＩｎＮ
Ａｓをウエル層とする従来の半導体レ−ザでは、１．３
μｍの発振を得るのは困難であることが分かってきた。
レタ−誌の７０巻の１６０８ペ−ジに、室温におけるＧ
ａＡｓ1-YＮYのバンドギャップのＮ組成Ｙに対する依存
性の実験結果が記されている。図９にＧａＡｓ1-YＮYの
バンドギャップのＮ組成Ｙに対する依存性を示す。図９
から、Ｎ組成が０．５％以内ではバンドギャップはＮ組
成に比例して大きく減少するが、Ｎ組成が０．５％を超
えると飽和傾向を示しはじめ、Ｎ組成が１％を超えると
飽和することが分かる。これらの結果から、ＧａＩｎＮ
Ａｓをウエル層とする従来の半導体レ−ザでは、１．３
μｍの発振を得るのは困難であることが分かってきた。
【０００８】また、実用化されている通常の半導体ＬＤ
ではウエル層の歪量は１．８％以内のものが用いられて
いるが、ＧａＩｎＮＡｓをウエル層とする従来の半導体
レ−ザでは、ＧａＩｎＮＡｓが強歪（歪量２％程度）で
あり、その歪量では、Ｎ組成が０．５％を超えると、結
晶品質の低下が著しいという問題点があった。
ではウエル層の歪量は１．８％以内のものが用いられて
いるが、ＧａＩｎＮＡｓをウエル層とする従来の半導体
レ−ザでは、ＧａＩｎＮＡｓが強歪（歪量２％程度）で
あり、その歪量では、Ｎ組成が０．５％を超えると、結
晶品質の低下が著しいという問題点があった。
【０００９】特開平８−１９５５２２号公報（従来例
２）には、ＧａＡｓ基板上に光を発生する活性層と光を
閉じ込めるクラッド層と発生した光からレーザ光を得る
ための共振器構造を有する半導体レーザにおいて、活性
層の少なくとも一部にＮを含むIII−Ｖ族半導体を用い
た１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯発振可能な半導体レ
ーザが開示されている。該公報には、 Ｎを含むIII−Ｖ
族半導体の例としてＧａＮＡｓＳｂの例示があり、ま
た、実施例７には具体的にＧａＮ(0.03)Ａｓ(0.82)Ｓｂ
(0.15)無歪活性層（層厚５０ｎｍ）を有する１．３μｍ
帯分布帰還型半導体レーザが示されている。
２）には、ＧａＡｓ基板上に光を発生する活性層と光を
閉じ込めるクラッド層と発生した光からレーザ光を得る
ための共振器構造を有する半導体レーザにおいて、活性
層の少なくとも一部にＮを含むIII−Ｖ族半導体を用い
た１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯発振可能な半導体レ
ーザが開示されている。該公報には、 Ｎを含むIII−Ｖ
族半導体の例としてＧａＮＡｓＳｂの例示があり、ま
た、実施例７には具体的にＧａＮ(0.03)Ａｓ(0.82)Ｓｂ
(0.15)無歪活性層（層厚５０ｎｍ）を有する１．３μｍ
帯分布帰還型半導体レーザが示されている。
【００１０】しかしながら、前記したように、III−Ｖ
族半導体では、Ｎ組成が０．５％を越えると結晶品質の
低下が著しいという問題が明らかとなってきたことか
ら、この従来例２の実施例７に記載された活性層でもＮ
組成は１．５％もあり、また、層厚も５０ｎｍと臨界膜
厚を大きく越えているために結晶性は極めて低下してい
ると予想される。つまり、この従来例２に示された半導
体レーザでは１．３μｍ帯発振は不可能である。
族半導体では、Ｎ組成が０．５％を越えると結晶品質の
低下が著しいという問題が明らかとなってきたことか
ら、この従来例２の実施例７に記載された活性層でもＮ
組成は１．５％もあり、また、層厚も５０ｎｍと臨界膜
厚を大きく越えているために結晶性は極めて低下してい
ると予想される。つまり、この従来例２に示された半導
体レーザでは１．３μｍ帯発振は不可能である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＧａＡｓ
1-X-YＳｂXＮY材料をＬＤの活性層に用いた優れた温度
特性を有する１．３μｍ帯ＬＤを提供するものである。
具体的に、本発明は、 活性層を構成する少なくとも１つの半導体層がＧａＡ
ｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０＜Ｙ≦０．０
１５）であることを特徴とするＧａＡｓ基板上に形成さ
れた半導体レ−ザ素子であり、 キャリアを注入するクラッド層がＡｌＧａＡｓ、Ｇａ
ＩｎＰ、ＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰなどのＧａ
Ａｓに格子整合する半導体、 もしくは、その活性層を構成する半導体層の内でバン
ドギャップが最小の半導体層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY
（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．０
１２）である、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａＡｓバリア層を交互に隣接させ
て形成した量子井戸構造である、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａＡｓ1-pＰp（０＜ｐ≦０．２）
バリア層を交互に隣接させて形成した量子井戸構造であ
る、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａqＩｎ1-qＰ（０．５０＜ｑ≦
０．７）バリア層を交互に隣接させて形成した量子井戸
構造である、 もしくは、前記又はの半導体レ−ザ素子におい
て、その量子井戸活性層のウエル層とバリア層の間に１
〜５分子層厚のＧａＡｓもしくはＧａＡｓに格子整合す
る半導体層が設けられている、ことを特徴とする半導体
レ−ザ素子である。
1-X-YＳｂXＮY材料をＬＤの活性層に用いた優れた温度
特性を有する１．３μｍ帯ＬＤを提供するものである。
具体的に、本発明は、 活性層を構成する少なくとも１つの半導体層がＧａＡ
ｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０＜Ｙ≦０．０
１５）であることを特徴とするＧａＡｓ基板上に形成さ
れた半導体レ−ザ素子であり、 キャリアを注入するクラッド層がＡｌＧａＡｓ、Ｇａ
ＩｎＰ、ＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰなどのＧａ
Ａｓに格子整合する半導体、 もしくは、その活性層を構成する半導体層の内でバン
ドギャップが最小の半導体層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY
（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．０
１２）である、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａＡｓバリア層を交互に隣接させ
て形成した量子井戸構造である、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａＡｓ1-pＰp（０＜ｐ≦０．２）
バリア層を交互に隣接させて形成した量子井戸構造であ
る、 もしくは、その活性層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）ウエル層とＧａqＩｎ1-qＰ（０．５０＜ｑ≦
０．７）バリア層を交互に隣接させて形成した量子井戸
構造である、 もしくは、前記又はの半導体レ−ザ素子におい
て、その量子井戸活性層のウエル層とバリア層の間に１
〜５分子層厚のＧａＡｓもしくはＧａＡｓに格子整合す
る半導体層が設けられている、ことを特徴とする半導体
レ−ザ素子である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、例えば、ＬＤの量子井
戸活性層のウエル層にＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ Y（０．１
６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．０１２）、
バリア層にＧａＡｓを用いることを特徴とする。ＧａＡ
ｓ1-X-YＳｂXＮYウエル層のＳｂ組成とＮ組成を所定の
値の領域に制限し、ウエル層厚を適切に設定すること
で、優れた結晶品質と高い温度特性を有する１．３μｍ
帯ＬＤを実現する作用があることを以下に説明する。
戸活性層のウエル層にＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ Y（０．１
６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．０１２）、
バリア層にＧａＡｓを用いることを特徴とする。ＧａＡ
ｓ1-X-YＳｂXＮYウエル層のＳｂ組成とＮ組成を所定の
値の領域に制限し、ウエル層厚を適切に設定すること
で、優れた結晶品質と高い温度特性を有する１．３μｍ
帯ＬＤを実現する作用があることを以下に説明する。
【００１３】図１０に、ＧａＡｓ1-XＳｂX（０≦Ｘ≦
０．５）のＧａＡｓに対する格子不整合度のＳｂ組成Ｘ
による依存性を示す。図１０から、格子不整合度が１．
８％以内というＬＤに適用可能な条件を満たすＳｂ組成
の領域は０＜Ｘ≦０．２３であることがわかる。
０．５）のＧａＡｓに対する格子不整合度のＳｂ組成Ｘ
による依存性を示す。図１０から、格子不整合度が１．
８％以内というＬＤに適用可能な条件を満たすＳｂ組成
の領域は０＜Ｘ≦０．２３であることがわかる。
【００１４】図１１に、ＧａＡｓ1-XＳｂX、ＧａＡｓ
1-YＮY、ＩｎZＧａ1-ZＡｓ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦０．５）
のバンド端エネルギーのＳｂ組成Ｘ、Ｎ組成Ｙ、Ｉｎ組
成Ｚに対する依存性を示す。但しＧａＡｓの価電子帯の
エネルギー準位（Ｅｖ）を０とした。図１１において、
ＧａＡｓ1-YＮYはＮ組成の増大とともに急激に伝導帯エ
ネルギーが低下する。しかし伝導帯エネルギーの低下は
Ｎ組成１％で飽和してしまう。
1-YＮY、ＩｎZＧａ1-ZＡｓ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦０．５）
のバンド端エネルギーのＳｂ組成Ｘ、Ｎ組成Ｙ、Ｉｎ組
成Ｚに対する依存性を示す。但しＧａＡｓの価電子帯の
エネルギー準位（Ｅｖ）を０とした。図１１において、
ＧａＡｓ1-YＮYはＮ組成の増大とともに急激に伝導帯エ
ネルギーが低下する。しかし伝導帯エネルギーの低下は
Ｎ組成１％で飽和してしまう。
【００１５】一方、ＧａＡｓ1-XＳｂX（０≦Ｘ≦０．
５）は、Ｓｂ組成Ｘの増大とともに価電子帯エネルギー
が大きく増大する。しかし、伝導帯エネルギーの変化は
小さいため、ＧａＡｓ1-XＳｂX／ＧａＡｓ量子井戸はウ
エル層とバリア層界面での伝導帯のヘテロ障壁が小さ
く、電子を有効にウエル内に閉じこめることができな
い。図１１で、Ｓｂ組成Ｘ＝０．２３のときＧａＡｓ
1-XＳｂXのバンドギャップは１ｅＶ以上あり、１．３μ
ｍの発振に必要なバンドギャップ（０．９５ｅＶ以下）
が得られない。１．３μｍ発光を実現するＳｂ組成は、
図１１からわかるようにＸ＝０．３の時であるが、この
時の格子不整合度は２．４％と大きくなってしまい、高
い結晶品質が得られない。
５）は、Ｓｂ組成Ｘの増大とともに価電子帯エネルギー
が大きく増大する。しかし、伝導帯エネルギーの変化は
小さいため、ＧａＡｓ1-XＳｂX／ＧａＡｓ量子井戸はウ
エル層とバリア層界面での伝導帯のヘテロ障壁が小さ
く、電子を有効にウエル内に閉じこめることができな
い。図１１で、Ｓｂ組成Ｘ＝０．２３のときＧａＡｓ
1-XＳｂXのバンドギャップは１ｅＶ以上あり、１．３μ
ｍの発振に必要なバンドギャップ（０．９５ｅＶ以下）
が得られない。１．３μｍ発光を実現するＳｂ組成は、
図１１からわかるようにＸ＝０．３の時であるが、この
時の格子不整合度は２．４％と大きくなってしまい、高
い結晶品質が得られない。
【００１６】ところが、これらの材料を組み合わせた本
発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０
＜Ｙ≦０．１２）は両者の特性を併せ持つことができ
る。すなわち、ＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY／ＧａＡｓの量
子井戸では、ウエル層とバリア層界面での価電子帯と伝
導帯のヘテロ障壁が同程度に大きくなる。従って電子と
ホ−ルを深いエネルギーポテンシャルに閉じこめること
ができるので、高いＬＤの温度特性が実現できる。
発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０
＜Ｙ≦０．１２）は両者の特性を併せ持つことができ
る。すなわち、ＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY／ＧａＡｓの量
子井戸では、ウエル層とバリア層界面での価電子帯と伝
導帯のヘテロ障壁が同程度に大きくなる。従って電子と
ホ−ルを深いエネルギーポテンシャルに閉じこめること
ができるので、高いＬＤの温度特性が実現できる。
【００１７】図１２に、本発明のＧａＡｓ0.8-YＳｂ0.2
ＮY（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸のバンド端エネル
ギーのＮ組成Ｙに対する依存性を示す。ＧａＡｓ1-YＮY
ウエルの場合のバンド端エネルギーのＮ組成依存性も同
時に示した。ＧａＡｓ1-YＮYウエル層にＳｂを加えるこ
とによって、価電子帯のエネルギ準位が増大する。Ｇａ
Ａｓ0.8-YＳｂ0.2ＮY（１０ｎｍ）はＮ組成の増大とと
もに急激に伝導帯エネルギーが低下する。その結果、Ｎ
組成０．５％で１．３μｍの発光が実現する。この時の
ウエル層とバリア層界面での価電子帯のヘテロ障壁は２
５０ｍｅＶ、伝導帯のヘテロ障壁は３６０ｍｅＶという
大きな値が得られる。従って電子とホ−ルを効率よく閉
じこめることができるので、高い温度特性が実現でき
る。
ＮY（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸のバンド端エネル
ギーのＮ組成Ｙに対する依存性を示す。ＧａＡｓ1-YＮY
ウエルの場合のバンド端エネルギーのＮ組成依存性も同
時に示した。ＧａＡｓ1-YＮYウエル層にＳｂを加えるこ
とによって、価電子帯のエネルギ準位が増大する。Ｇａ
Ａｓ0.8-YＳｂ0.2ＮY（１０ｎｍ）はＮ組成の増大とと
もに急激に伝導帯エネルギーが低下する。その結果、Ｎ
組成０．５％で１．３μｍの発光が実現する。この時の
ウエル層とバリア層界面での価電子帯のヘテロ障壁は２
５０ｍｅＶ、伝導帯のヘテロ障壁は３６０ｍｅＶという
大きな値が得られる。従って電子とホ−ルを効率よく閉
じこめることができるので、高い温度特性が実現でき
る。
【００１８】以上が、本発明の作用の基本的な説明であ
る。本発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ Yウエル層のＳｂ組
成ＸとＮ組成Ｙは、例えば、０．１６≦Ｘ≦０．２３か
つ０．００３≦Ｙ≦０．０１２の領域に制限されたもの
である。以下に、その組成領域が効果を有する根拠を、
ウエル層厚１０ｎｍの場合を用いて説明する。
る。本発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ Yウエル層のＳｂ組
成ＸとＮ組成Ｙは、例えば、０．１６≦Ｘ≦０．２３か
つ０．００３≦Ｙ≦０．０１２の領域に制限されたもの
である。以下に、その組成領域が効果を有する根拠を、
ウエル層厚１０ｎｍの場合を用いて説明する。
【００１９】図１３に、本発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（層厚１０ｎｍ）／ＧａＡｓ（Ｘ＝０．１４５、０．
１６、０．２０、０．２３）の量子井戸構造の遷移波長
のＮ組成Ｙ依存性を示す。ウエル層厚１０ｎｍは量子井
戸の典型的な厚さである。このとき、図１３から遷移波
長１．３μｍを実現するためには、少なくともＮ組成Ｙ
が０＜Ｙ≦０．１５の範囲では、Ｓｂ組成ＸについてＸ
≧０．１６が必要である事が分かる。しかも図１０から
格子不整合度が１．８％以内のＳｂ組成Ｘの領域は０＜
Ｘ≦０．２３が必要であった。従って、本発明のＳｂ組
成Ｘの領域は０．１６≦Ｘ≦０．２３と定めた。
Y（層厚１０ｎｍ）／ＧａＡｓ（Ｘ＝０．１４５、０．
１６、０．２０、０．２３）の量子井戸構造の遷移波長
のＮ組成Ｙ依存性を示す。ウエル層厚１０ｎｍは量子井
戸の典型的な厚さである。このとき、図１３から遷移波
長１．３μｍを実現するためには、少なくともＮ組成Ｙ
が０＜Ｙ≦０．１５の範囲では、Ｓｂ組成ＸについてＸ
≧０．１６が必要である事が分かる。しかも図１０から
格子不整合度が１．８％以内のＳｂ組成Ｘの領域は０＜
Ｘ≦０．２３が必要であった。従って、本発明のＳｂ組
成Ｘの領域は０．１６≦Ｘ≦０．２３と定めた。
【００２０】図１４に、本発明のＬＤの活性層のウエル
層のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３
かつ０．００３≦Ｙ≦０．０１２）の（Ｘ、Ｙ）組成領
域を示す。領域内の曲線は、ウエル幅が１０ｎｍの時の
発振波長が１．３μｍとなるＸとＹの関係を示す。例え
ば、曲線上の点である、Ｘ＝０．２、Ｙ＝０．００５
（０．５％）のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮYをウエル層に用
いたＬＤの場合、１．３μｍの発光が得られる。この時
の格子不整合度は１．５％以内であり、多重量子井戸を
形成するのが可能な歪量である。またＮ組成は０．５％
であり、高品質の結晶が得られる値である。従って、本
発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY結晶はＬＤに適用可能で
かつ優れた品質である。
層のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３
かつ０．００３≦Ｙ≦０．０１２）の（Ｘ、Ｙ）組成領
域を示す。領域内の曲線は、ウエル幅が１０ｎｍの時の
発振波長が１．３μｍとなるＸとＹの関係を示す。例え
ば、曲線上の点である、Ｘ＝０．２、Ｙ＝０．００５
（０．５％）のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮYをウエル層に用
いたＬＤの場合、１．３μｍの発光が得られる。この時
の格子不整合度は１．５％以内であり、多重量子井戸を
形成するのが可能な歪量である。またＮ組成は０．５％
であり、高品質の結晶が得られる値である。従って、本
発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY結晶はＬＤに適用可能で
かつ優れた品質である。
【００２１】図１５に本発明のＬＤのＧａＡｓ0.8-YＳ
ｂ0.2ＮY（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸の遷移波長の
Ｎ組成Ｙに対する依存性を示す。本発明のＬＤの量子井
戸のＮ組成が０．５％のとき、１．３μｍの発光が実現
する。一方、同程度の格子不整合を有する従来のＬＤの
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ1-YＮY量子井戸では、１．３μｍの
発光が実現しない。
ｂ0.2ＮY（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸の遷移波長の
Ｎ組成Ｙに対する依存性を示す。本発明のＬＤの量子井
戸のＮ組成が０．５％のとき、１．３μｍの発光が実現
する。一方、同程度の格子不整合を有する従来のＬＤの
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ1-YＮY量子井戸では、１．３μｍの
発光が実現しない。
【００２２】ＧａＡｓ1-XＳｂX／ＧａＡｓ量子井戸は、
伝導帯のヘテロ障壁が非常に小さいので電子を閉じこめ
られず、注入した電子がオ−バ−フロ−してしまうた
め、ＬＤの温度特性が低い。本発明のＧａＡｓ1-X-YＳ
ｂXＮY／ＧａＡｓ量子井戸はウエル層とバリア層界面で
の価電子帯と伝導帯のヘテロ障壁が同程度に大きくなる
特徴を有する。従って電子とホ−ルを効率よく閉じこめ
ることができるので、高いＬＤの温度特性が実現でき
る。
伝導帯のヘテロ障壁が非常に小さいので電子を閉じこめ
られず、注入した電子がオ−バ−フロ−してしまうた
め、ＬＤの温度特性が低い。本発明のＧａＡｓ1-X-YＳ
ｂXＮY／ＧａＡｓ量子井戸はウエル層とバリア層界面で
の価電子帯と伝導帯のヘテロ障壁が同程度に大きくなる
特徴を有する。従って電子とホ−ルを効率よく閉じこめ
ることができるので、高いＬＤの温度特性が実現でき
る。
【００２３】
【実施例】本発明の半導体レ−ザは、基本的には、ＭＢ
Ｅ（分子線エピタキシ）法、ガスソ−スＭＢＥ法、ＭＯ
ＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシ）法、ＭＯＶＰＥ
（有機金属気相エピタキシ）法等の気相成長法を用いて
作製できる。
Ｅ（分子線エピタキシ）法、ガスソ−スＭＢＥ法、ＭＯ
ＭＢＥ（有機金属分子線エピタキシ）法、ＭＯＶＰＥ
（有機金属気相エピタキシ）法等の気相成長法を用いて
作製できる。
【００２４】ここではガスソ−スＭＢＥ法を用いてＬＤ
を成長する方法を説明する。本発明はＡｓ、Ｐ、Ｓｂの
３種類のＶ族元素が必要である。Ａｓ、ＰはＡｓＨ3、
ＰＨ3を熱分解（クラッキング温度は１０００℃）し
て、ＧａＡｓ基板に供給する。Ｓｂは固体原料を用い、
ルツボに入れて加熱して蒸発させて供給する。Ｎ源は、
窒素ガスを高周波で分解し、Ｎラジカルで供給する。Ｎ
源の詳細は従来例１の文献等に記載されている。III族
原料は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属原料を用い、同様に
ルツボに入れて加熱して蒸発させて供給する。ガスソ−
スＭＢＥ法は、比較的高いＶ族原料の供給量制御が可能
であり、本発明のＬＤを作製するのに適している。
を成長する方法を説明する。本発明はＡｓ、Ｐ、Ｓｂの
３種類のＶ族元素が必要である。Ａｓ、ＰはＡｓＨ3、
ＰＨ3を熱分解（クラッキング温度は１０００℃）し
て、ＧａＡｓ基板に供給する。Ｓｂは固体原料を用い、
ルツボに入れて加熱して蒸発させて供給する。Ｎ源は、
窒素ガスを高周波で分解し、Ｎラジカルで供給する。Ｎ
源の詳細は従来例１の文献等に記載されている。III族
原料は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属原料を用い、同様に
ルツボに入れて加熱して蒸発させて供給する。ガスソ−
スＭＢＥ法は、比較的高いＶ族原料の供給量制御が可能
であり、本発明のＬＤを作製するのに適している。
【００２５】以下の発明のＬＤでは、ｎ型ド−パントに
はＳｉ、ｐ型ド−パントにはＢｅを用いる。ｎ型、ｐ
型、共に、ＬＤのクラッド層のド−ピング濃度は４×１
０17〜１×１０18ｃｍ-3、光閉じこめ層は２×１０17〜
８×１０17ｃｍ-3程度とする。ｐ型コンタクト層のド−
ピング濃度は５×１０18〜１×１０19ｃｍ-3とする。但
し量子井戸活性層はアンド−プとする。ＧａＡｓ基板の
導電型や面方位特に限定しないが、通常はｎ型（００
１）面を用いる。ｎのド−ピング濃度は８×１０17〜３
×１０18ｃｍ-3とする。
はＳｉ、ｐ型ド−パントにはＢｅを用いる。ｎ型、ｐ
型、共に、ＬＤのクラッド層のド−ピング濃度は４×１
０17〜１×１０18ｃｍ-3、光閉じこめ層は２×１０17〜
８×１０17ｃｍ-3程度とする。ｐ型コンタクト層のド−
ピング濃度は５×１０18〜１×１０19ｃｍ-3とする。但
し量子井戸活性層はアンド−プとする。ＧａＡｓ基板の
導電型や面方位特に限定しないが、通常はｎ型（００
１）面を用いる。ｎのド−ピング濃度は８×１０17〜３
×１０18ｃｍ-3とする。
【００２６】成長条件は成長層の種類によって変える。
成長装置にも依るが、ガスソ−スＭＢＥ法では、成長速
度は約１μｍ／ｈで、ｎ−ＧａＡｓ層、ｎ−Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層、ｎ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層は成長温度を
６００〜６８０℃で成長する。ＧａＩｎＰの成長温度は
５００〜５６０℃、ＧａＡｓＳｂＮは４６０〜５２０℃
で成長する。ＡｓＨ3、ＰＨ3の流量は３〜８ｓｃｃｍで
ある。基板表面の酸化膜を蒸発させてから成長を行う。
成長装置にも依るが、ガスソ−スＭＢＥ法では、成長速
度は約１μｍ／ｈで、ｎ−ＧａＡｓ層、ｎ−Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層、ｎ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層は成長温度を
６００〜６８０℃で成長する。ＧａＩｎＰの成長温度は
５００〜５６０℃、ＧａＡｓＳｂＮは４６０〜５２０℃
で成長する。ＡｓＨ3、ＰＨ3の流量は３〜８ｓｃｃｍで
ある。基板表面の酸化膜を蒸発させてから成長を行う。
【００２７】Ｖ族元素は、ＭＢＥ成長装置等の成長室内
に供給されると、成長室のＶ族圧を著しく高め、供給を
停止した後も、成長室内に残留し背景圧を形成する。背
景圧が高いと背景から基板表面に供給されるＶ族原子が
無視できなくなる。従って、Ｖ族組成を制御し、急峻な
ヘテロ界面を有する半導体層を成長させるためには、残
留Ｖ族圧を十分低下させてから、Ｖ族原料を切り替える
ことが必要である。
に供給されると、成長室のＶ族圧を著しく高め、供給を
停止した後も、成長室内に残留し背景圧を形成する。背
景圧が高いと背景から基板表面に供給されるＶ族原子が
無視できなくなる。従って、Ｖ族組成を制御し、急峻な
ヘテロ界面を有する半導体層を成長させるためには、残
留Ｖ族圧を十分低下させてから、Ｖ族原料を切り替える
ことが必要である。
【００２８】本実施例は、主にＬＤの層構造に関するも
のであるが、さらに、ＬＤの電極のストライプ幅を小さ
くしたり、埋め込み構造やリッジ構造にしたり、回折格
子を形成したり、光出射端面を誘電体膜でコ−トして反
射率を制御したりして、レ−ザ光を単一波長化して安定
に得ることができる。
のであるが、さらに、ＬＤの電極のストライプ幅を小さ
くしたり、埋め込み構造やリッジ構造にしたり、回折格
子を形成したり、光出射端面を誘電体膜でコ−トして反
射率を制御したりして、レ−ザ光を単一波長化して安定
に得ることができる。
【００２９】本発明の半導体レ−ザは、基本的に、１．
３μｍ帯で発光する特徴と、優れた温度特性を有し高温
でも安定動作する特徴を有する。本発明のＬＤの活性層
にはＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮYをウエル層とする量子井戸
構造を用いるが、そのウエル層厚とＳｂ組成ＸとＮ組成
Ｙは、請求項に定められた領域の範囲で、バリア層バン
ドギャップに応じて、ＬＤの発振波長が１．３μｍにな
るように、調節されたものとする。
３μｍ帯で発光する特徴と、優れた温度特性を有し高温
でも安定動作する特徴を有する。本発明のＬＤの活性層
にはＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮYをウエル層とする量子井戸
構造を用いるが、そのウエル層厚とＳｂ組成ＸとＮ組成
Ｙは、請求項に定められた領域の範囲で、バリア層バン
ドギャップに応じて、ＬＤの発振波長が１．３μｍにな
るように、調節されたものとする。
【００３０】実施例１ 図１は本発明の第１の実施例である半導体レ−ザの断面
層構造図である。第１の実施例は、ｎ型電極１０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板１０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層１０３、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層１０４、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓ層クラッド層１０５、層厚０．１５μｍのｎ−
ＧａＡｓ光閉じ込め層１０６、多重量子井戸活性層１０
７、層厚０．１５μｍのｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層１０
８、層厚１．５μｍのｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層クラッ
ド層１０９、層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
層１１０、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１１、ｐ型電極１１２からなる光通信用の半導体レ−
ザ素子である。
層構造図である。第１の実施例は、ｎ型電極１０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板１０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層１０３、層厚０．２μｍのｎ−Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層１０４、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.7Ｇａ
0.3Ａｓ層クラッド層１０５、層厚０．１５μｍのｎ−
ＧａＡｓ光閉じ込め層１０６、多重量子井戸活性層１０
７、層厚０．１５μｍのｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層１０
８、層厚１．５μｍのｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層クラッ
ド層１０９、層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
層１１０、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１１、ｐ型電極１１２からなる光通信用の半導体レ−
ザ素子である。
【００３１】図２は多重量子井戸活性層１０７の断面層
構造図である。多重量子井戸活性層１０７は、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０１、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0. 795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層２０２、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０３、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層２０４、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０５からなる。
構造図である。多重量子井戸活性層１０７は、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０１、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0. 795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層２０２、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０３、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層２０４、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層２０５からなる。
【００３２】第１の実施例である半導体レ−ザはＶ族元
素にＰを用いていないため、通常のＭＢＥ装置で比較的
容易に作製できるという特徴を有する。ＧａＡｓ0.795
Ｓｂ0 .20Ｎ0.005Ａｓウエル層とＧａＡｓバリア層の量
子井戸構造において、ウエル層とバリア層でIII族元素
（Ｇａ）が１種類で共通しているため、比較的急峻な界
面が実現できる。ウエル層とバリア層にＡｌを含む材料
を用いていないため発光効率と動作寿命の大きいＬＤが
得られる。第１の実施例は、以下の実施例と同様に、
１．３μｍ帯で発光する特徴と、優れた温度特性を有し
高温でも安定動作する特徴を有する。
素にＰを用いていないため、通常のＭＢＥ装置で比較的
容易に作製できるという特徴を有する。ＧａＡｓ0.795
Ｓｂ0 .20Ｎ0.005Ａｓウエル層とＧａＡｓバリア層の量
子井戸構造において、ウエル層とバリア層でIII族元素
（Ｇａ）が１種類で共通しているため、比較的急峻な界
面が実現できる。ウエル層とバリア層にＡｌを含む材料
を用いていないため発光効率と動作寿命の大きいＬＤが
得られる。第１の実施例は、以下の実施例と同様に、
１．３μｍ帯で発光する特徴と、優れた温度特性を有し
高温でも安定動作する特徴を有する。
【００３３】実施例２ 図３は本発明の第２の実施例である半導体レ−ザの断面
層構造図である。第２の実施例は、ｎ型電極３０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板３０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層３０３、層厚１．５μｍのｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層３０４、層厚０．１５μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ光閉じ込め層３０５、多重量子井戸活性層３０
６、層厚０．１５μｍのｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層３０
７、層厚１．５μｍのｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
３０８、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層３
０９、ｐ型電極３１０からなる光通信用の半導体レ−ザ
素子である。
層構造図である。第２の実施例は、ｎ型電極３０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板３０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層３０３、層厚１．５μｍのｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層３０４、層厚０．１５μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ光閉じ込め層３０５、多重量子井戸活性層３０
６、層厚０．１５μｍのｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層３０
７、層厚１．５μｍのｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
３０８、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層３
０９、ｐ型電極３１０からなる光通信用の半導体レ−ザ
素子である。
【００３４】図４は多重量子井戸活性層３０６の断面層
構造図である。多重量子井戸活性層３０６は、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層４０１、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0. 9Ｐ0.1バリア層４０２、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ
0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４０３、層厚１０ｎ
ｍのＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層４０４、層厚１０ｎｍの
ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４０５、層
厚１０ｎｍのＧａＡｓ0. 9Ｐ0.1バリア層４０６、層厚１
０ｎｍのＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４
０７、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層４０
８、層厚１５ｎｍのＧａＡｓバリア層４０９からなる。
構造図である。多重量子井戸活性層３０６は、層厚１５
ｎｍのＧａＡｓバリア層４０１、層厚１０ｎｍのＧａＡ
ｓ0. 9Ｐ0.1バリア層４０２、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ
0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４０３、層厚１０ｎ
ｍのＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層４０４、層厚１０ｎｍの
ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４０５、層
厚１０ｎｍのＧａＡｓ0. 9Ｐ0.1バリア層４０６、層厚１
０ｎｍのＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層４
０７、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層４０
８、層厚１５ｎｍのＧａＡｓバリア層４０９からなる。
【００３５】第２の実施例である半導体レ−ザは、Ａｌ
を含む材料を全く用いていないため、リッジ構造を形成
したあと再成長で埋め込み構造が容易にできる。従っ
て、高い発光効率と１００Ｗ以上の高光出力動作でも寿
命の大きいＬＤが得られる。多重量子井戸活性層に引張
歪のＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層を用いることにより、多
重量子井戸活性層の全体の格子歪量を、無歪のバリア層
を用いた場合より小さくできる。ウエル層とバリア層で
III族元素（Ｇａ）が１種類で共通しているため、比較
的急峻な界面が実現できる。従って本実施例のＬＤは、
高い結晶品質を保ったままで量子井戸数を増やすことが
できるため、発光効率が増大するという特徴を有する。
尚、バリア層としては、ＧａＡｓ1-pＰpとして、０＜ｐ
≦０．２の範囲にあることが好ましい。この時、ＧａＡ
ｓに対する格子不整合度が１．８％以内となるので、通
常用いられるバリア層の厚さでは、良質の結晶が得られ
るからである。
を含む材料を全く用いていないため、リッジ構造を形成
したあと再成長で埋め込み構造が容易にできる。従っ
て、高い発光効率と１００Ｗ以上の高光出力動作でも寿
命の大きいＬＤが得られる。多重量子井戸活性層に引張
歪のＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層を用いることにより、多
重量子井戸活性層の全体の格子歪量を、無歪のバリア層
を用いた場合より小さくできる。ウエル層とバリア層で
III族元素（Ｇａ）が１種類で共通しているため、比較
的急峻な界面が実現できる。従って本実施例のＬＤは、
高い結晶品質を保ったままで量子井戸数を増やすことが
できるため、発光効率が増大するという特徴を有する。
尚、バリア層としては、ＧａＡｓ1-pＰpとして、０＜ｐ
≦０．２の範囲にあることが好ましい。この時、ＧａＡ
ｓに対する格子不整合度が１．８％以内となるので、通
常用いられるバリア層の厚さでは、良質の結晶が得られ
るからである。
【００３６】実施例３ 図５は本発明の第３の実施例である半導体レ−ザの断面
層構造図である。第３の実施例は、ｎ型電極５０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板５０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層５０３、層厚０．２μｍのｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層５０４、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層クラッド層５０５、層厚０．１５μｍのｎ−Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じこめ層５０６、多重量子井戸活性
層５０７、層厚０．１５μｍのｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光
閉じこめ層５０８、層厚１．５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層クラッド層５０９、層厚０．２μｍのｐ−Ｇａ
0.5Ｉｎ0 .5Ｐ層５１０、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層５１１、ｐ型電極５１２からなる光通信用
の半導体レ−ザ素子である。但しＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層はＧａＡｓ基板に格子整合してい
る。
層構造図である。第３の実施例は、ｎ型電極５０１、ｎ
−ＧａＡｓ（００１）基板５０２、層厚０．３μｍのｎ
−ＧａＡｓ層５０３、層厚０．２μｍのｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層５０４、層厚１．５μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層クラッド層５０５、層厚０．１５μｍのｎ−Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じこめ層５０６、多重量子井戸活性
層５０７、層厚０．１５μｍのｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光
閉じこめ層５０８、層厚１．５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層クラッド層５０９、層厚０．２μｍのｐ−Ｇａ
0.5Ｉｎ0 .5Ｐ層５１０、層厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層５１１、ｐ型電極５１２からなる光通信用
の半導体レ−ザ素子である。但しＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層はＧａＡｓ基板に格子整合してい
る。
【００３７】図６は多重量子井戸活性層５０７の断面層
構造図である。多重量子井戸活性層５０７は、層厚１０
ｎｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６０１、層厚１０ｎｍのＧａ
0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０２、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ
0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６０３、層厚１０ｎ
ｍのＧａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０４、層厚１０ｎｍの
ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６０５、層
厚１０ｎｍのＧａ0. 6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０６、層厚１
０ｎｍのＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６
０７、層厚１０ｎｍのＧａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０
８、層厚１０ｎｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６０９からな
る。
構造図である。多重量子井戸活性層５０７は、層厚１０
ｎｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６０１、層厚１０ｎｍのＧａ
0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０２、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ
0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６０３、層厚１０ｎ
ｍのＧａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０４、層厚１０ｎｍの
ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６０５、層
厚１０ｎｍのＧａ0. 6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０６、層厚１
０ｎｍのＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層６
０７、層厚１０ｎｍのＧａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層６０
８、層厚１０ｎｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６０９からな
る。
【００３８】多重量子井戸活性層に引張歪のＧａ0.6Ｉ
ｎ0.4Ｐバリア層を用いることにより、多重量子井戸活
性層の全体の格子歪量を、無歪のバリア層を用いた場合
より小さくできる。Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層のＩｎ組
成は、上記実施例２におけるＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層
のＰ組成より、精密な制御が容易であるため、歪量をよ
り正確に制御できる。従って本実施例のＬＤは、高い結
晶品質を保ったままで量子井戸数を増やすことができる
ため、発光効率が増大するという特徴を有する。尚、本
実施例におけるバリア層としては、ＧａqＩｎ1-qＰとし
て０．５０＜ｑ≦０．７の範囲であることが望ましい。
この時、ＧａＡｓに対する格子不整合度が１．８％以内
となるので、通常用いられるバリア層の厚さでは、良質
の結晶が得られるからである。
ｎ0.4Ｐバリア層を用いることにより、多重量子井戸活
性層の全体の格子歪量を、無歪のバリア層を用いた場合
より小さくできる。Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層のＩｎ組
成は、上記実施例２におけるＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層
のＰ組成より、精密な制御が容易であるため、歪量をよ
り正確に制御できる。従って本実施例のＬＤは、高い結
晶品質を保ったままで量子井戸数を増やすことができる
ため、発光効率が増大するという特徴を有する。尚、本
実施例におけるバリア層としては、ＧａqＩｎ1-qＰとし
て０．５０＜ｑ≦０．７の範囲であることが望ましい。
この時、ＧａＡｓに対する格子不整合度が１．８％以内
となるので、通常用いられるバリア層の厚さでは、良質
の結晶が得られるからである。
【００３９】第３の実施例である半導体レ−ザは、多重
量子井戸活性層にＡｌを含む材料を用いていないため発
光効率と動作寿命の大きいＬＤが得られる。Ａｌ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層はＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層よりも伝導帯のヘテロ
障壁が１８０ｍｅＶ大きいため、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層ク
ラッド層を用いた本実施例のＬＤは、この材料系では高
温で最も安定な動作が可能であるという特徴を有する。
量子井戸活性層にＡｌを含む材料を用いていないため発
光効率と動作寿命の大きいＬＤが得られる。Ａｌ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層はＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層よりも伝導帯のヘテロ
障壁が１８０ｍｅＶ大きいため、Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層ク
ラッド層を用いた本実施例のＬＤは、この材料系では高
温で最も安定な動作が可能であるという特徴を有する。
【００４０】実施例４ 第４の実施例である半導体レ−ザは、第３の実施例の半
導体レ−ザの多重量子井戸活性層５０７を以下に示す多
重量子井戸活性層７１０で置き換えた構造で、それ以外
は第３の実施例の半導体レ−ザと同様の構造を有する。
導体レ−ザの多重量子井戸活性層５０７を以下に示す多
重量子井戸活性層７１０で置き換えた構造で、それ以外
は第３の実施例の半導体レ−ザと同様の構造を有する。
【００４１】図７は本発明の第４の実施例である半導体
レ−ザの多重量子井戸活性層７１０の断面層構造図であ
る。多重量子井戸活性層７１０は、層厚１０ｎｍのＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層７０１、量子井戸層７０６、量子井戸層
７０７、量子井戸層７０８、層厚１０ｎｍのＧａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層７０９からなる。量子井戸層７０６、量子井
戸層７０７、量子井戸層７０８は同じ順番でかつ同じ層
構造を有する。量子井戸層７０６は、層厚１０ｎｍのＧ
ａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層７０２、３分子層厚のＧａＡｓ
層７０３、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ
0.005Ａｓウエル層７０４、３分子層厚のＧａＡｓ層７
０５からなる。多重量子井戸活性層７１０は、ウエル層
とバリア層の間に３分子層厚のＧａＡｓ層がある点で多
重量子井戸活性層５０７と異なる特徴を有する。３分子
層厚のＧａＡｓ層がウエル層とバリア層の間の歪量の差
を緩和する働きがある。これによって、結晶品質の優れ
た多重量子井戸が実現できる。尚、本実施例ではバリア
層とウエル層との間に３分子層厚のＧａＡｓ層を設けた
が、これに限定されず、ウエル層とバリア層との間の歪
量の差を緩和できれば良く、１〜５分子層厚のＧａＡｓ
層或いはＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓ，ＧａＩ
ｎＰ，ＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰなどの半導体
層を設けることができる。なおここでは、量子井戸ウエ
ル層厚の上限１５ｎｍの１割程度の厚さを層厚の上限と
した。また、前述の実施例２で示したＧａＡｓ0.9Ｐ0.1
バリア層とＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層
との間にも、１〜５分子層厚のＧａＡｓ層或いはＧａＡ
ｓに格子整合する半導体層を設けることで、同様に歪量
緩和の効果が得られる。
レ−ザの多重量子井戸活性層７１０の断面層構造図であ
る。多重量子井戸活性層７１０は、層厚１０ｎｍのＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層７０１、量子井戸層７０６、量子井戸層
７０７、量子井戸層７０８、層厚１０ｎｍのＧａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層７０９からなる。量子井戸層７０６、量子井
戸層７０７、量子井戸層７０８は同じ順番でかつ同じ層
構造を有する。量子井戸層７０６は、層厚１０ｎｍのＧ
ａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層７０２、３分子層厚のＧａＡｓ
層７０３、層厚１０ｎｍのＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ
0.005Ａｓウエル層７０４、３分子層厚のＧａＡｓ層７
０５からなる。多重量子井戸活性層７１０は、ウエル層
とバリア層の間に３分子層厚のＧａＡｓ層がある点で多
重量子井戸活性層５０７と異なる特徴を有する。３分子
層厚のＧａＡｓ層がウエル層とバリア層の間の歪量の差
を緩和する働きがある。これによって、結晶品質の優れ
た多重量子井戸が実現できる。尚、本実施例ではバリア
層とウエル層との間に３分子層厚のＧａＡｓ層を設けた
が、これに限定されず、ウエル層とバリア層との間の歪
量の差を緩和できれば良く、１〜５分子層厚のＧａＡｓ
層或いはＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓ，ＧａＩ
ｎＰ，ＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰなどの半導体
層を設けることができる。なおここでは、量子井戸ウエ
ル層厚の上限１５ｎｍの１割程度の厚さを層厚の上限と
した。また、前述の実施例２で示したＧａＡｓ0.9Ｐ0.1
バリア層とＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層
との間にも、１〜５分子層厚のＧａＡｓ層或いはＧａＡ
ｓに格子整合する半導体層を設けることで、同様に歪量
緩和の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の光通信用の半導体レ−ザは、高
品質のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０
＜Ｙ≦０．０１５）を用いている。このため、ＧａＡｓ
基板上にはじめて１．３μｍ帯のＬＤが実現できる。例
えば量子井戸のウエル層にＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.2Ｎ
0.005を用いた場合、バリア層にＧａＡｓ、Ｇａ0.52Ｉ
ｎ0.4 8Ｐ、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐを用いれば、ウエル層と
バリア層の伝導帯のヘテロ障壁はそれぞれ、３６０ｍｅ
Ｖ、５７０ｍｅＶ、７５０ｍｅＶという大きな値が得ら
れる。同様に、価電子帯のヘテロ障壁はそれぞれ、２５
０ｍｅＶ、５１５ｍｅＶ、７７０ｍｅＶとなり、伝導帯
のヘテロ障壁と同程度の値が得られる。
品質のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０
＜Ｙ≦０．０１５）を用いている。このため、ＧａＡｓ
基板上にはじめて１．３μｍ帯のＬＤが実現できる。例
えば量子井戸のウエル層にＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.2Ｎ
0.005を用いた場合、バリア層にＧａＡｓ、Ｇａ0.52Ｉ
ｎ0.4 8Ｐ、Ａｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐを用いれば、ウエル層と
バリア層の伝導帯のヘテロ障壁はそれぞれ、３６０ｍｅ
Ｖ、５７０ｍｅＶ、７５０ｍｅＶという大きな値が得ら
れる。同様に、価電子帯のヘテロ障壁はそれぞれ、２５
０ｍｅＶ、５１５ｍｅＶ、７７０ｍｅＶとなり、伝導帯
のヘテロ障壁と同程度の値が得られる。
【００４３】従来のＩｎＰ基板上のＬＤでは、ウエル層
とバリア層の伝導帯のヘテロ障壁は２００ｍｅＶ程度で
ある。従って本発明のＬＤでは、従来のＩｎＰ基板上の
ＬＤの２倍から４倍弱の伝導帯のヘテロ障壁が得られ
る。その結果、量子井戸層に電子とホ−ルを効率よく閉
じこめることができるので、ＬＤの環境温度が変化して
も閾値が変わらず安定した光出力が得られる。
とバリア層の伝導帯のヘテロ障壁は２００ｍｅＶ程度で
ある。従って本発明のＬＤでは、従来のＩｎＰ基板上の
ＬＤの２倍から４倍弱の伝導帯のヘテロ障壁が得られ
る。その結果、量子井戸層に電子とホ−ルを効率よく閉
じこめることができるので、ＬＤの環境温度が変化して
も閾値が変わらず安定した光出力が得られる。
【００４４】つまり本発明の光通信用の半導体レ−ザ
は、温度変化に対するＬＤの発振閾電流値の変化の小さ
い優れた温度特性を有する。また環境温度が１００℃程
度に高くなっても安定して動作する。したがって、ＬＤ
の温度を一定に保つための装置や、光出力を一定に保つ
装置が不要となるため、レ−ザ装置のコストが大幅に削
減できる。
は、温度変化に対するＬＤの発振閾電流値の変化の小さ
い優れた温度特性を有する。また環境温度が１００℃程
度に高くなっても安定して動作する。したがって、ＬＤ
の温度を一定に保つための装置や、光出力を一定に保つ
装置が不要となるため、レ−ザ装置のコストが大幅に削
減できる。
【００４５】本発明のＬＤは、Ｓｂ原料とＮ源を投入す
れば、従来の結晶成長装置を用いて作製できるので、新
たに大きな設備投資が不要である利点を有する。
れば、従来の結晶成長装置を用いて作製できるので、新
たに大きな設備投資が不要である利点を有する。
【図１】第１の実施例である光通信用半導体レ−ザの断
面層構造図である。
面層構造図である。
【図２】多重量子井戸活性層１０７の断面層構造図であ
る。
る。
【図３】第２の実施例である光通信用半導体レ−ザの断
面層構造図である。
面層構造図である。
【図４】多重量子井戸活性層３０６の断面層構造図であ
る。
る。
【図５】第３の実施例である光通信用半導体レ−ザの断
面層構造図である。
面層構造図である。
【図６】多重量子井戸活性層５０７の断面層構造図であ
る。
る。
【図７】第４の実施例である多重量子井戸活性層７１０
の断面層構造図である。
の断面層構造図である。
【図８】従来例であるＧａＩｎＮＡｓ半導体レ−ザの断
面層構造図である。
面層構造図である。
【図９】ＧａＡｓ1-YＮYのバンドギャップのＮ組成Ｙに
対する依存性を示すグラフである。
対する依存性を示すグラフである。
【図１０】ＧａＡｓ1-XＳｂX（０≦Ｘ≦０．５）のＧａ
Ａｓに対する格子不整合度のＳｂ組成Ｘ依存性を示すグ
ラフである。
Ａｓに対する格子不整合度のＳｂ組成Ｘ依存性を示すグ
ラフである。
【図１１】ＧａＡｓ1-XＳｂX、ＧａＡｓ1-YＮY、ＩｎZ
Ｇａ1-ZＡｓ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦０．５）のバンド端エ
ネルギ−のＳｂ組成Ｘ、Ｎ組成Ｙ、Ｉｎ組成Ｚに対する
依存性を示すグラフである。
Ｇａ1-ZＡｓ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦０．５）のバンド端エ
ネルギ−のＳｂ組成Ｘ、Ｎ組成Ｙ、Ｉｎ組成Ｚに対する
依存性を示すグラフである。
【図１２】本発明のＧａＡｓ0.8-YＳｂ0.2ＮY（１０ｎ
ｍ）／ＧａＡｓ量子井戸のバンド端エネルギのＮ組成Ｙ
に対する依存性を示すグラフである。
ｍ）／ＧａＡｓ量子井戸のバンド端エネルギのＮ組成Ｙ
に対する依存性を示すグラフである。
【図１３】本発明のＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮY（層厚１０
ｎｍ）／ＧａＡｓ（Ｓｂ組成Ｘ＝０．１４５、０．１
６、０．２０、０．２３）の量子井戸構造の遷移波長の
Ｎ組成Ｙに対する依存性を示すグラフである。
ｎｍ）／ＧａＡｓ（Ｓｂ組成Ｘ＝０．１４５、０．１
６、０．２０、０．２３）の量子井戸構造の遷移波長の
Ｎ組成Ｙに対する依存性を示すグラフである。
【図１４】本発明のＬＤの活性層のウエル層のＧａＡｓ
1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００
３≦Ｙ≦０．０１２）の（Ｘ、Ｙ）組成領域を規定する
グラフである。
1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００
３≦Ｙ≦０．０１２）の（Ｘ、Ｙ）組成領域を規定する
グラフである。
【図１５】本発明のＬＤのＧａＡｓ0.8-YＳｂ0.2Ｎ
Y（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸の遷移波長のＮ組成
Ｙに対する依存性を示すグラフである。
Y（１０ｎｍ）／ＧａＡｓ量子井戸の遷移波長のＮ組成
Ｙに対する依存性を示すグラフである。
１０１ ｎ型電極 １０２ ｎ−ＧａＡｓ（００１）基板 １０３ ｎ−ＧａＡｓ層 １０４ ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層 １０５ ｎ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層クラッド層 １０６ ｎ−ＧａＡｓ光閉じ込め層 １０７ 多重量子井戸活性層 １０８ ｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層 １０９ ｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層クラッド層 １１０ ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層 １１１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １１２ ｐ型電極 ２０１ ＧａＡｓバリア層 ２０２ ＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層 ２０３ ＧａＡｓバリア層 ２０４ ＧａＡｓ0.795Ｓｂ0.20Ｎ0.005Ａｓウエル層 ２０５ ＧａＡｓバリア層 ３０１ ｎ型電極 ３０２ ｎ−ＧａＡｓ（００１）基板 ３０３ ｎ−ＧａＡｓ層 ３０４ ｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０５ ｎ−ＧａＡｓ光閉じ込め層 ３０６ 多重量子井戸活性層 ３０７ ｐ−ＧａＡｓ光閉じ込め層 ３０８ ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０９ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ３１０ ｐ型電極 ４０１ ＧａＡｓバリア層 ４０２ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層 ４０３ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ４０４ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層 ４０５ ＧａＡｓ0.793ｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ４０６ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層 ４０７ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ４０８ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層 ４０９ ＧａＡｓバリア層 ５０１ ｎ型電極 ５０２ ｎ−ＧａＡｓ（００１）基板 ５０３ ｎ−ＧａＡｓ層 ５０４ ｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ５０５ ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層クラッド層 ５０６ ｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じこめ層 ５０７ 多重量子井戸活性層 ５０８ ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じこめ層 ５０９ ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層クラッド層 ５１０ ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ５１１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ５１２ ｐ型電極 ６０１ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ６０２ Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層 ６０３ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ６０４ Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層 ６０５ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ６０６ Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層 ６０７ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ６０８ Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層 ６０９ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ７０１ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ７０２ Ｇａ0.6Ｉｎ0.4Ｐバリア層 ７０３ ＧａＡｓ層 ７０４ ＧａＡｓ0.793Ｓｂ0.20Ｎ0.007Ａｓウエル層 ７０５ ＧａＡｓ層 ７０６ 量子井戸層 ７０７ 量子井戸層 ７０８ 量子井戸層 ７０９ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ７１０ 多重量子井戸活性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−195522（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263744（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−283857（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267773（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−270804（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．62 ［12］（1933）ｐ．1396−1398 Ｒｉｃｏｈ．Ｔｅｃｈ．Ｒｅｐｏｒｔ ［23］（1997）ｐ．11−18 ＩＥＥＥ．Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｔ ｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ．Ｅ ｌｅｃｔｒｏｎ．３［３］（1997）ｐ. 719−729 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 活性層を構成する少なくとも１つの半導
体層がＧａＡｓ1-X- YＳｂXＮY（０＜Ｘ≦０．３かつ０
＜Ｙ≦０．０１５）であることを特徴とするＧａＡｓ基
板上に形成された半導体レ−ザ素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レ−ザ素子におい
て、キャリアを注入するクラッド層がＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰからなる
群から選ばれるＧａＡｓに格子整合する半導体であるこ
とを特徴とする半導体レ−ザ素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体レ−ザ素子
において、その活性層を構成する半導体層の内でバンド
ギャップが最小の半導体層がＧａＡｓ1-X-YＳｂXＮ
Y（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００３≦Ｙ≦０．
０１２）であることを特徴とする半導体レ−ザ素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
半導体レ−ザ素子において、その活性層がＧａＡｓ
1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００
３≦Ｙ≦０．０１２）ウエル層とＧａＡｓバリア層を交
互に隣接させて形成した量子井戸構造であることを特徴
とする半導体レ−ザ素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
半導体レ−ザ素子において、その活性層がＧａＡｓ
1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００
３≦Ｙ≦０．０１２）ウエル層とＧａＡｓ1-pＰp（０＜
ｐ≦０．２）バリア層を交互に隣接させて形成した量子
井戸構造であることを特徴とする半導体レ−ザ素子。 - 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
半導体レ−ザ素子において、その活性層がＧａＡｓ
1-X-YＳｂXＮY（０．１６≦Ｘ≦０．２３かつ０．００
３≦Ｙ≦０．０１２）ウエル層とＧａqＩｎ1-qＰ（０．
５０＜ｑ≦０．７）バリア層を交互に隣接させて形成し
た量子井戸構造であることを特徴とする半導体レ−ザ素
子。 - 【請求項７】 請求項５又は６に記載の半導体レ−ザ素
子において、その量子井戸活性層のウエル層とバリア層
の間に１〜５分子層厚のＧａＡｓもしくはＧａＡｓに格
子整合する半導体層が設けられたことを特徴とする半導
体レ−ザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06141898A JP3209266B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06141898A JP3209266B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261155A JPH11261155A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3209266B2 true JP3209266B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13170545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06141898A Expired - Fee Related JP3209266B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209266B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6365314B1 (en) | 1994-05-13 | 2002-04-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing electrostatic image, image forming method and process cartridge |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4259709B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2009-04-30 | シャープ株式会社 | 量子井戸型活性層 |
| US6898224B2 (en) | 2001-08-22 | 2005-05-24 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| US6927412B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
| JP2004289112A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-10-14 | Ricoh Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法および光送信モジュールおよび光送受信モジュールおよび光通信システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3033333B2 (ja) * | 1992-03-18 | 2000-04-17 | 株式会社日立製作所 | 半導体レーザ素子 |
| JP3445653B2 (ja) * | 1994-03-23 | 2003-09-08 | 士郎 酒井 | 発光素子 |
| JPH08195522A (ja) * | 1994-11-16 | 1996-07-30 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JPH09283857A (ja) * | 1996-04-11 | 1997-10-31 | Ricoh Co Ltd | 半導体の製造方法及び半導体素子 |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP06141898A patent/JP3209266B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６２［１２］（１９３３）ｐ．１３９６−１３９８ |
| ＩＥＥＥ．Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．３［３］（１９９７）ｐ．７１９−７２９ |
| Ｒｉｃｏｈ．Ｔｅｃｈ．Ｒｅｐｏｒｔ［２３］（１９９７）ｐ．１１−１８ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6365314B1 (en) | 1994-05-13 | 2002-04-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing electrostatic image, image forming method and process cartridge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11261155A (ja) | 1999-09-24 |
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