JP3222652B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体発光装置に係わり、特に基板の面方位を利用
して電流狭窄を行った半導体発光装置に関する。
いた半導体発光装置に係わり、特に基板の面方位を利用
して電流狭窄を行った半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色の発光素子材料として、Ｚｎ
Ｓｅ，ＺｎＣｄＳｅ，ＺｎＳＳｅなどのII−VI族化合物
半導体が注目されている。図８に、この種の化合物半導
体材料を用いた青色レーザの構造の一例を示す（M.A.Ha
sse, Appl.phys,Letter No.59p1272(1991) ）。
Ｓｅ，ＺｎＣｄＳｅ，ＺｎＳＳｅなどのII−VI族化合物
半導体が注目されている。図８に、この種の化合物半導
体材料を用いた青色レーザの構造の一例を示す（M.A.Ha
sse, Appl.phys,Letter No.59p1272(1991) ）。
【０００３】図８において、８１はｎ−ＧａＡｓ基板で
あり、この基板８１上にはｎ−ＧａＡｓバッファ層８
２，ｎ−ＺｎＳｅ層８３，ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層８
４，ｎ−ＺｎＳｅガイド層８５，ＣｄＺｎＳｅ量子井戸
活性層８６，ｐ−ＺｎＳｅガイド層８７，ｐ−ＺｎＳＳ
ｅクラッド層８８及びｐ−ＺｎＳｅ層８９が順次成長形
成されている。ｐ−ＺｎＳｅ層８９上には、ストライプ
状の開口部を有するポリイミド膜９０を介してＡｕを蒸
着することにより、ストライプ状のＡｕ電極９１が被着
されている。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板８１の裏面には
Ｉｎ電極８０が形成されている。
あり、この基板８１上にはｎ−ＧａＡｓバッファ層８
２，ｎ−ＺｎＳｅ層８３，ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層８
４，ｎ−ＺｎＳｅガイド層８５，ＣｄＺｎＳｅ量子井戸
活性層８６，ｐ−ＺｎＳｅガイド層８７，ｐ−ＺｎＳＳ
ｅクラッド層８８及びｐ−ＺｎＳｅ層８９が順次成長形
成されている。ｐ−ＺｎＳｅ層８９上には、ストライプ
状の開口部を有するポリイミド膜９０を介してＡｕを蒸
着することにより、ストライプ状のＡｕ電極９１が被着
されている。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板８１の裏面には
Ｉｎ電極８０が形成されている。
【０００４】このようなレーザ構造においては、Ａｕ電
極９１から電流を注入することにより、７７Ｋにおいて
連続レーザ発振が得られる。しかし、Ａｕ電極９１から
注入された電流が、ｐ−ＺｎＳｅ層８９，ｐ−ＺｎＳＳ
ｅクラッド層８８及びｐ−ＺｎＳｅガイド層８７で拡散
されてしまい、電流を十分に狭窄できないという問題が
ある。この問題は、レーザ発振のしきい値電流を上昇さ
せ、また室温以上での動作を困難ならしめる。なお、発
振しきい値電流を低減させることは、動作電流の低減や
寿命特性の向上等の観点から非常に重要なことである。
極９１から電流を注入することにより、７７Ｋにおいて
連続レーザ発振が得られる。しかし、Ａｕ電極９１から
注入された電流が、ｐ−ＺｎＳｅ層８９，ｐ−ＺｎＳＳ
ｅクラッド層８８及びｐ−ＺｎＳｅガイド層８７で拡散
されてしまい、電流を十分に狭窄できないという問題が
ある。この問題は、レーザ発振のしきい値電流を上昇さ
せ、また室温以上での動作を困難ならしめる。なお、発
振しきい値電流を低減させることは、動作電流の低減や
寿命特性の向上等の観点から非常に重要なことである。
【０００５】この問題を解決するために、例えばＧａＡ
ｌＡｓなどの III−Ｖ族化合物半導体を用いたレーザに
おいては、ｐ−クラッド層にリッジを形成し、その上に
ｎ型層を再成長して電流狭窄のための構造を形成し、電
流の狭窄を実現している。しかしながら、II−VI族化合
物半導体を用いたレーザにおいては、リッジを形成する
プロセスが確立されていないこと、またリッジ上への再
成長が困難であることから、 III−Ｖ族化合物半導体レ
ーザで用いられているような電流狭窄のための構造を作
成することは困難である。
ｌＡｓなどの III−Ｖ族化合物半導体を用いたレーザに
おいては、ｐ−クラッド層にリッジを形成し、その上に
ｎ型層を再成長して電流狭窄のための構造を形成し、電
流の狭窄を実現している。しかしながら、II−VI族化合
物半導体を用いたレーザにおいては、リッジを形成する
プロセスが確立されていないこと、またリッジ上への再
成長が困難であることから、 III−Ｖ族化合物半導体レ
ーザで用いられているような電流狭窄のための構造を作
成することは困難である。
【０００６】また、図８に示したレーザ構造において
は、動作電圧が高く、実用的な半導体レーザとして不可
欠な室温での連続発振やＬＥＤの高発光効率はこれまで
実現されていなかった。II−VI族化合物半導体を用いた
半導体発光装置で動作電圧が著しく高い要因は、以下に
述べるように従来の III−Ｖ族半導体では問題とならな
かったＺｎＳｅなどワイドギャップII−VI族半導体を用
いた発光素子に特有の問題があるためである。即ち、ｐ
型ＺｎＳｅなど特にｐ型の導電型を有するものに対し、
金属電極や他の半導体とのヘテロ接合を介して電流注入
を行う場合、大きな電圧降下を強いられるということで
ある。
は、動作電圧が高く、実用的な半導体レーザとして不可
欠な室温での連続発振やＬＥＤの高発光効率はこれまで
実現されていなかった。II−VI族化合物半導体を用いた
半導体発光装置で動作電圧が著しく高い要因は、以下に
述べるように従来の III−Ｖ族半導体では問題とならな
かったＺｎＳｅなどワイドギャップII−VI族半導体を用
いた発光素子に特有の問題があるためである。即ち、ｐ
型ＺｎＳｅなど特にｐ型の導電型を有するものに対し、
金属電極や他の半導体とのヘテロ接合を介して電流注入
を行う場合、大きな電圧降下を強いられるということで
ある。
【０００７】これは、図９（ａ）（ｂ）に示すように、
金属とのショットキーバリアや他の半導体とのヘテロバ
リアが大きくなってしまうというＺｎＳｅなどワイドギ
ャップII−VI族化合物半導体に本質的な問題である。特
に、ｐ−ＧａＡｓ基板上にｐ−ＺｎＳｅを直接形成した
場合には、図９（ｂ）に示すようにヘテロバリアが大き
くなり、大きな電圧降下を生じていた。このようなヘテ
ロバリアを低減するために、図９（ｃ）に示すようにＧ
ａＡｓとＺｎＳｅの中間的なバンドギャップを持つＩｎ
ＧａＰ層などを用いることが提案されているが（特願平
４−１６２５８号）、ＩｎＧａＰとＺｎＳｅの各々のキ
ャリア濃度がヘテロバリアにどのような影響を与えるか
について検討されていなかった。
金属とのショットキーバリアや他の半導体とのヘテロバ
リアが大きくなってしまうというＺｎＳｅなどワイドギ
ャップII−VI族化合物半導体に本質的な問題である。特
に、ｐ−ＧａＡｓ基板上にｐ−ＺｎＳｅを直接形成した
場合には、図９（ｂ）に示すようにヘテロバリアが大き
くなり、大きな電圧降下を生じていた。このようなヘテ
ロバリアを低減するために、図９（ｃ）に示すようにＧ
ａＡｓとＺｎＳｅの中間的なバンドギャップを持つＩｎ
ＧａＰ層などを用いることが提案されているが（特願平
４−１６２５８号）、ＩｎＧａＰとＺｎＳｅの各々のキ
ャリア濃度がヘテロバリアにどのような影響を与えるか
について検討されていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、II−
VI族化合物半導体を用いたレーザにおいては、電流の狭
窄が十分に行われず、発振しきい値電流が上昇するとい
う問題があった。また、ヘテロバリアが存在するために
電圧降下が大きく、レーザの室温連続発振や高信頼性が
達成されていなかった。
VI族化合物半導体を用いたレーザにおいては、電流の狭
窄が十分に行われず、発振しきい値電流が上昇するとい
う問題があった。また、ヘテロバリアが存在するために
電圧降下が大きく、レーザの室温連続発振や高信頼性が
達成されていなかった。
【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、注入した電流を効果的
に狭窄し得る電流狭窄構造を実現することができ、動作
電圧が低く、高信頼性，高発光効率を有するワイドギャ
ップII−VI族化合物半導体による半導体発光装置を提供
することにある。
ので、その目的とするところは、注入した電流を効果的
に狭窄し得る電流狭窄構造を実現することができ、動作
電圧が低く、高信頼性，高発光効率を有するワイドギャ
ップII−VI族化合物半導体による半導体発光装置を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、バッフ
ァ層に接するII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度を
変化させることにより、ヘテロバリアによる電圧降下を
制御して電流狭窄を行うことにある。
ァ層に接するII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度を
変化させることにより、ヘテロバリアによる電圧降下を
制御して電流狭窄を行うことにある。
【００１１】即ち本発明は、単結晶基板上に成長形成さ
れたバッファ層と、このバッファ層上に積層形成された
該層とヘテロ接合をなすII−VI族化合物半導体層とを具
備してなる半導体発光装置であって、バッファ層に接す
るII−VI族化合物半導体層のうち、電流狭窄を行う部分
を除く部分のキャリア濃度を電流狭窄を行う部分よりも
大きくすることにより、バッファ層とII−VI族化合物半
導体層間のヘテロバリアを低くしてなることを特徴とす
る。
れたバッファ層と、このバッファ層上に積層形成された
該層とヘテロ接合をなすII−VI族化合物半導体層とを具
備してなる半導体発光装置であって、バッファ層に接す
るII−VI族化合物半導体層のうち、電流狭窄を行う部分
を除く部分のキャリア濃度を電流狭窄を行う部分よりも
大きくすることにより、バッファ層とII−VI族化合物半
導体層間のヘテロバリアを低くしてなることを特徴とす
る。
【００１２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) バッファ層は、構成元素として少なくともＩｎ又は
Ｇａを含むものであり、基板とII−VI族化合物半導体層
との中間のバンドギャップを有すること。基板として例
えばＧａＡｓを用いた場合、バッファ層はＩｎＧａＰや
ＩｎＧａＡｌＰ，ＩｎＡｌＰであること。 (2) 基板は、（１００）面と（１００）面から［０１
１］又は［０１-1］方向に１０〜４０度の範囲内に傾斜
した面とを有し、この傾斜した面で電流狭窄を行うもの
であり、（１００）面から傾斜させた面上の化合物半導
体層のキャリア濃度を（１００）面上の化合物半導体層
のそれよりも大きくしたこと。 (3) II−VI族化合物半導体層として、ＺｎＳｅ，ＺｎＣ
ｄＳｅ，ＺｎＳＳｅを用いたこと。 (4) バッファ層はｐ型であり、バッファ層側のII−VI族
化合物半導体層は、不純物としてＮ（窒素）をドープし
たｐ型であること。
は、次のものがあげられる。 (1) バッファ層は、構成元素として少なくともＩｎ又は
Ｇａを含むものであり、基板とII−VI族化合物半導体層
との中間のバンドギャップを有すること。基板として例
えばＧａＡｓを用いた場合、バッファ層はＩｎＧａＰや
ＩｎＧａＡｌＰ，ＩｎＡｌＰであること。 (2) 基板は、（１００）面と（１００）面から［０１
１］又は［０１-1］方向に１０〜４０度の範囲内に傾斜
した面とを有し、この傾斜した面で電流狭窄を行うもの
であり、（１００）面から傾斜させた面上の化合物半導
体層のキャリア濃度を（１００）面上の化合物半導体層
のそれよりも大きくしたこと。 (3) II−VI族化合物半導体層として、ＺｎＳｅ，ＺｎＣ
ｄＳｅ，ＺｎＳＳｅを用いたこと。 (4) バッファ層はｐ型であり、バッファ層側のII−VI族
化合物半導体層は、不純物としてＮ（窒素）をドープし
たｐ型であること。
【００１３】
【作用】ＺｎやＢｅをドーパントとして用いたＩｎＧａ
ＡｌＰ層の成長では、（１００）の面方位を持つＧａＡ
ｓ基板上に成長したときと、（１００）面から［０１
１］又は［０１-1］方向に傾斜した面方位を持つＧａＡ
ｓ基板上に成長したときではキャリア濃度が異なる。例
えば、Ｚｎをドーパントとして用い、（１００）面から
［０１１］方向に１５°傾斜した面方位を持つ基板上に
成長したＩｎＧａＡｌＰでは、（１００）ＧａＡｓ基板
上に成長したときと比べ、約４倍のキャリア濃度が得ら
れることが知られている（J.Crystal Growth 113（199
1）pp.127〜 130）。
ＡｌＰ層の成長では、（１００）の面方位を持つＧａＡ
ｓ基板上に成長したときと、（１００）面から［０１
１］又は［０１-1］方向に傾斜した面方位を持つＧａＡ
ｓ基板上に成長したときではキャリア濃度が異なる。例
えば、Ｚｎをドーパントとして用い、（１００）面から
［０１１］方向に１５°傾斜した面方位を持つ基板上に
成長したＩｎＧａＡｌＰでは、（１００）ＧａＡｓ基板
上に成長したときと比べ、約４倍のキャリア濃度が得ら
れることが知られている（J.Crystal Growth 113（199
1）pp.127〜 130）。
【００１４】本発明者らは、このような現象をII−VI族
化合物半導体でも生じさせることができるかを検討した
結果、Ｎドープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が単結晶
基板の面方位により大きく異なること、さらにＩｎやＧ
ａを含むバッファ層とII−VI族化合物半導体の間のヘテ
ロバリアが特にII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度
に依存して大きく変化することを見出した。つまり、Ｎ
ドープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度は、（１００）面
上に形成した場合よりも（１００）から［０１１］方向
或いは「０１-1］方向に傾斜させた面上に形成した場合
の方が高くなり、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が高い方
がバッファ層との間のヘテロバリアが小さくなることが
判明した。
化合物半導体でも生じさせることができるかを検討した
結果、Ｎドープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が単結晶
基板の面方位により大きく異なること、さらにＩｎやＧ
ａを含むバッファ層とII−VI族化合物半導体の間のヘテ
ロバリアが特にII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度
に依存して大きく変化することを見出した。つまり、Ｎ
ドープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度は、（１００）面
上に形成した場合よりも（１００）から［０１１］方向
或いは「０１-1］方向に傾斜させた面上に形成した場合
の方が高くなり、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が高い方
がバッファ層との間のヘテロバリアが小さくなることが
判明した。
【００１５】本発明においてはこの現象を利用し、II−
VI族化合物半導体層のキャリア濃度を変化させるために
単結晶基板の面方位を部分的に変化させて、それ以外の
部分よりキャリア濃度が高くヘテロバリアを低減した領
域を設けることにより、効果的に電流を狭窄することが
可能になり、しきい値電流の低減や信頼性，発光効率の
向上をはかることができる。
VI族化合物半導体層のキャリア濃度を変化させるために
単結晶基板の面方位を部分的に変化させて、それ以外の
部分よりキャリア濃度が高くヘテロバリアを低減した領
域を設けることにより、効果的に電流を狭窄することが
可能になり、しきい値電流の低減や信頼性，発光効率の
向上をはかることができる。
【００１６】
【実施例】まず、実施例を説明する前に、本発明の基本
原理について説明する。前述したように本発明は、本発
明者らの鋭意研究及び実験により新規に見い出したＮド
ープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が単結晶基板の面方
位により大きく異なることと、Ｉｎ及びＧａを含むバッ
ファ層とII−VI族化合物半導体の間のヘテロバリアが特
にII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度に依存して大
きく変化することに着目してなされたものである。
原理について説明する。前述したように本発明は、本発
明者らの鋭意研究及び実験により新規に見い出したＮド
ープのｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が単結晶基板の面方
位により大きく異なることと、Ｉｎ及びＧａを含むバッ
ファ層とII−VI族化合物半導体の間のヘテロバリアが特
にII−VI族化合物半導体層のキャリア濃度に依存して大
きく変化することに着目してなされたものである。
【００１７】図４に、Ｎドープのｐ型ＺｎＳｅのキャリ
ア濃度の面方位による違いを示す。ＮドープＺｎＳｅ
は、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて成長
した。Ｎのドーピング源としてはＮ2 を用いたが、高周
波（ＲＦ）による放電を利用して励起状態にしている。
Ｎ2 流量は０．１sccmとした。ＲＦ電源の出力の増加に
伴い、励起状態になった窒素が増加する。ＲＦ電源の出
力の増加に伴いキャリア濃度は高くなるが、同じＲＦ出
力では、（１００）ＧａＡｓ基板上に成長したときに比
べ、（１００）から［０１１］方向に１５°傾斜したＧ
ａＡｓ基板上にＺｎＳｅを成長したときの方が高いキャ
リア濃度が得られる。これは、（１００）面より１５°
傾斜した面において、Ｎの取り込まれ率が高くなるため
である。
ア濃度の面方位による違いを示す。ＮドープＺｎＳｅ
は、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて成長
した。Ｎのドーピング源としてはＮ2 を用いたが、高周
波（ＲＦ）による放電を利用して励起状態にしている。
Ｎ2 流量は０．１sccmとした。ＲＦ電源の出力の増加に
伴い、励起状態になった窒素が増加する。ＲＦ電源の出
力の増加に伴いキャリア濃度は高くなるが、同じＲＦ出
力では、（１００）ＧａＡｓ基板上に成長したときに比
べ、（１００）から［０１１］方向に１５°傾斜したＧ
ａＡｓ基板上にＺｎＳｅを成長したときの方が高いキャ
リア濃度が得られる。これは、（１００）面より１５°
傾斜した面において、Ｎの取り込まれ率が高くなるため
である。
【００１８】図４から分かるように、例えばＲＦ出力が
１５０Ｗのとき、（１００）ＧａＡｓ基板上のＺｎＳｅ
のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であるが、［０１
１］方向に１５°傾斜した基板上では、１×１０18ｃｍ
-3以上のキャリア濃度が得られる。面方位によるキャリ
ア濃度の違いは、ＺｎＳｅだけでなくＺｎＳＳｅでも同
様であった。また、Ｎの取り込まれ率の増加は、図５に
示すように、［０１１］方向に１０°から４０°傾斜し
た面方位を持つ基板で顕著に見られた。さらに、［０１
-1］方向でも、Ｎの取り込まれ率の増加が同様に見られ
た。
１５０Ｗのとき、（１００）ＧａＡｓ基板上のＺｎＳｅ
のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であるが、［０１
１］方向に１５°傾斜した基板上では、１×１０18ｃｍ
-3以上のキャリア濃度が得られる。面方位によるキャリ
ア濃度の違いは、ＺｎＳｅだけでなくＺｎＳＳｅでも同
様であった。また、Ｎの取り込まれ率の増加は、図５に
示すように、［０１１］方向に１０°から４０°傾斜し
た面方位を持つ基板で顕著に見られた。さらに、［０１
-1］方向でも、Ｎの取り込まれ率の増加が同様に見られ
た。
【００１９】次に、バッファ層とＺｎＳｅの間のヘテロ
バリアが各々の層のキャリア濃度により変化し、電流−
電圧（Ｉ−Ｖ）特性に与える影響について述べる。図６
に、ｐ型ＩｎＡｌＰをバッファ層としたＺｎＳｅのｐｎ
接合におけるＩ−Ｖ特性を示す。ｐ型ＩｎＡｌＰのキャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3と一定にし、ｐ型ＺｎＳｅ
のキャリア濃度を１×１０17，２×１０17，５×１
０17，１×１０18ｃｍ-3に変化させた。ｐ型ＺｎＳｅの
キャリア濃度の低下と共に、ヘテロバリアによる電圧降
下が大きくなるために、Ｉ−Ｖ特性は劣化する。
バリアが各々の層のキャリア濃度により変化し、電流−
電圧（Ｉ−Ｖ）特性に与える影響について述べる。図６
に、ｐ型ＩｎＡｌＰをバッファ層としたＺｎＳｅのｐｎ
接合におけるＩ−Ｖ特性を示す。ｐ型ＩｎＡｌＰのキャ
リア濃度を１×１０18ｃｍ-3と一定にし、ｐ型ＺｎＳｅ
のキャリア濃度を１×１０17，２×１０17，５×１
０17，１×１０18ｃｍ-3に変化させた。ｐ型ＺｎＳｅの
キャリア濃度の低下と共に、ヘテロバリアによる電圧降
下が大きくなるために、Ｉ−Ｖ特性は劣化する。
【００２０】例えば３Ｖの電圧をかけたとき、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅの濃度が１×１０18ｃｍ-3の場合は、２〜３×１０
3 Ａ／ｃｍ3 の電流密度が得られる。これは、レーザの
発振を得るのに十分な電流密度である。一方、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3の場合、電流密
度は５×１０Ａ／ｃｍ2 であり、１×１０18ｃｍ-3の場
合の１／４０〜１／６０以下である。
Ｓｅの濃度が１×１０18ｃｍ-3の場合は、２〜３×１０
3 Ａ／ｃｍ3 の電流密度が得られる。これは、レーザの
発振を得るのに十分な電流密度である。一方、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅのキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3の場合、電流密
度は５×１０Ａ／ｃｍ2 であり、１×１０18ｃｍ-3の場
合の１／４０〜１／６０以下である。
【００２１】図７に、ｐ型ＺｎＳｅの濃度を１×１０18
ｃｍ-3と一定にし、ｐ型ＩｎＡｌＰのキャリア濃度を１
×１０17，２×１０17，５×１０17，１×１０18ｃｍ-3
に変化させたときの、ＺｎＳｅのｐｎ接合におけるＩ−
Ｖ特性を示す。電圧が３Ｖの場合、ｐ型ＩｎＡｌＰのキ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のときは電流密度は２〜
３×１０3 Ａ／ｃｍ2 である。１×１０17ｃｍ-3のとき
は７×１０2 Ａ／ｃｍ2 であり、１×１０18ｃｍ-3のと
きに比べ１／４程度である。
ｃｍ-3と一定にし、ｐ型ＩｎＡｌＰのキャリア濃度を１
×１０17，２×１０17，５×１０17，１×１０18ｃｍ-3
に変化させたときの、ＺｎＳｅのｐｎ接合におけるＩ−
Ｖ特性を示す。電圧が３Ｖの場合、ｐ型ＩｎＡｌＰのキ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のときは電流密度は２〜
３×１０3 Ａ／ｃｍ2 である。１×１０17ｃｍ-3のとき
は７×１０2 Ａ／ｃｍ2 であり、１×１０18ｃｍ-3のと
きに比べ１／４程度である。
【００２２】図６と図７を比較して、ｐ型ＩｎＡｌＰと
ｐ型ＺｎＳｅのヘテロ接合におけるヘテロバリアの大き
さは、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度により大きく依存す
ることが明らかになった。そして、ｐ型ＺｎＳｅのキャ
リア濃度が高い場合はレーザ発振に必要な電流密度が得
られるが、キャリア濃度が低いときはヘテロバリアによ
る電圧降下が大きく得られる電流密度は非常に低い。
ｐ型ＺｎＳｅのヘテロ接合におけるヘテロバリアの大き
さは、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度により大きく依存す
ることが明らかになった。そして、ｐ型ＺｎＳｅのキャ
リア濃度が高い場合はレーザ発振に必要な電流密度が得
られるが、キャリア濃度が低いときはヘテロバリアによ
る電圧降下が大きく得られる電流密度は非常に低い。
【００２３】本発明は、このような新しい知見に着目し
てなされたものであり、II−VI族化合物半導体のキャリ
ア濃度を変化させるために基板結晶の面方位を部分的に
変化させ、ヘテロバリアを制御し、電流狭窄を行うこと
を要旨とする。以下、本発明の実施例を図面を参照して
説明する。
てなされたものであり、II−VI族化合物半導体のキャリ
ア濃度を変化させるために基板結晶の面方位を部分的に
変化させ、ヘテロバリアを制御し、電流狭窄を行うこと
を要旨とする。以下、本発明の実施例を図面を参照して
説明する。
【００２４】図１は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体レーザの素子構造を示す断面図である。図中１１は
ｐ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１上にはＢｅドー
プｐ−ＧａＡｓ層１２（例えば厚さ０．５μｍ，キャリ
ア濃度２×１０18ｃｍ-3），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5Ｇ
ａ 0.5Ｐバッファ層１３（厚さ０．２μｍ），Ｂｅドー
プｐ−Ｉｎ 0.5（Ｇａ 0.5Ａｌ 0.5） 0.5Ｐバッファ層
１４（厚さ０．２μｍ），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5Ａｌ
0.5Ｐバッファ層１５（厚さ０．２μｍ），Ｎドープｐ
−ＺｎＳＳｅクラッド層１６（厚さ２μｍ），Ｎドープ
ｐ−ＺｎＳｅガイド層１７（厚さ０．５μｍ），アンド
ープＣｄＺｎＳｅ多重量子井戸活性層１８（井戸幅７．
５ｎｍ，ウェル数３），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅガイド
層１９（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ
-3），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層２０（厚さ
２μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）及びＣｌドー
プｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層２１（厚さ０．２μｍ，
キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3）が順次形成されてい
る。そして、ｐ−ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＡｕ／Ａ
ｕＺｎ電極１０が、ｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層２１上
にはＡｕ／Ｔｉ電極２２が各々被着されている。
導体レーザの素子構造を示す断面図である。図中１１は
ｐ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１上にはＢｅドー
プｐ−ＧａＡｓ層１２（例えば厚さ０．５μｍ，キャリ
ア濃度２×１０18ｃｍ-3），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5Ｇ
ａ 0.5Ｐバッファ層１３（厚さ０．２μｍ），Ｂｅドー
プｐ−Ｉｎ 0.5（Ｇａ 0.5Ａｌ 0.5） 0.5Ｐバッファ層
１４（厚さ０．２μｍ），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5Ａｌ
0.5Ｐバッファ層１５（厚さ０．２μｍ），Ｎドープｐ
−ＺｎＳＳｅクラッド層１６（厚さ２μｍ），Ｎドープ
ｐ−ＺｎＳｅガイド層１７（厚さ０．５μｍ），アンド
ープＣｄＺｎＳｅ多重量子井戸活性層１８（井戸幅７．
５ｎｍ，ウェル数３），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅガイド
層１９（厚さ０．５μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ
-3），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層２０（厚さ
２μｍ，キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）及びＣｌドー
プｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層２１（厚さ０．２μｍ，
キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3）が順次形成されてい
る。そして、ｐ−ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＡｕ／Ａ
ｕＺｎ電極１０が、ｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層２１上
にはＡｕ／Ｔｉ電極２２が各々被着されている。
【００２５】ｐ−ＧａＡｓ基板１１には、幅７μｍのス
トライプ状に基板面方位を変化させた部分Ａが形成され
ており、この部分Ａの面方位は（１００）面から［０１
１］方向に１５°傾斜している。その他の部分Ｂにおけ
る面方位は（１００）面である。図１に示したような積
層構造は、ＭＢＥ法を用いて形成され、１２〜１５の各
層を III−Ｖ族化合物半導体成長用チャンバで成長した
後、超高真空搬送室を介してII−VI族化合物半導体成長
用チャンバに移して１６〜２１の各層を成長した。
トライプ状に基板面方位を変化させた部分Ａが形成され
ており、この部分Ａの面方位は（１００）面から［０１
１］方向に１５°傾斜している。その他の部分Ｂにおけ
る面方位は（１００）面である。図１に示したような積
層構造は、ＭＢＥ法を用いて形成され、１２〜１５の各
層を III−Ｖ族化合物半導体成長用チャンバで成長した
後、超高真空搬送室を介してII−VI族化合物半導体成長
用チャンバに移して１６〜２１の各層を成長した。
【００２６】通常、ＩｎＡｌＰのようなＡｌを含む半導
体層では、Ａｌが酸化されやすいため大気中に取り出し
た後では酸化膜が形成され、従ってＺｎＳｅの再成長は
困難である。しかし、真空一貫プロセスを用いることに
より、Ａｌを含む半導体層上へも前処理や熱処理なしに
II−VI族化合物半導体層の成長が可能になり、再現性良
く成長ができるようになった。
体層では、Ａｌが酸化されやすいため大気中に取り出し
た後では酸化膜が形成され、従ってＺｎＳｅの再成長は
困難である。しかし、真空一貫プロセスを用いることに
より、Ａｌを含む半導体層上へも前処理や熱処理なしに
II−VI族化合物半導体層の成長が可能になり、再現性良
く成長ができるようになった。
【００２７】ｐ−ＺｎＳＳｅ層１６，ｐ−ＺｎＳｅ層１
７を成長するときの成長条件は、ＲＦ出力１５０Ｗ，Ｎ
2 流量０．１sccmとした。このとき、（１００）面から
［０１１］方向に１５°傾斜した面Ａ上におけるｐ−Ｚ
ｎＳＳｅ層１６，ｐ−ＺｎＳｅ層１７のキャリア濃度は
共に１×１０18ｃｍ-3であった。一方、（１００）面を
持つＢ上でのｐ−ＺｎＳＳｅ層１６，ｐ−ＺｎＳｅ層１
７のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。
７を成長するときの成長条件は、ＲＦ出力１５０Ｗ，Ｎ
2 流量０．１sccmとした。このとき、（１００）面から
［０１１］方向に１５°傾斜した面Ａ上におけるｐ−Ｚ
ｎＳＳｅ層１６，ｐ−ＺｎＳｅ層１７のキャリア濃度は
共に１×１０18ｃｍ-3であった。一方、（１００）面を
持つＢ上でのｐ−ＺｎＳＳｅ層１６，ｐ−ＺｎＳｅ層１
７のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。
【００２８】また、Ａ面上におけるバッファ層であるｐ
−ＩｎＧａＰ層１３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層１４，ｐ−
ＩｎＡｌＰ層１５のキャリア濃度は、各々２×１０18，
２×１０18，１×１０18ｃｍ-3であった。Ｂ面上では、
各々５×１０17，５×１０17，２．５×１０18ｃｍ-3で
あった。なお、Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅ層１９，ｎ−Ｚ
ｎＳＳｅ層２０のキャリア濃度は面方位に依存せず、Ａ
面上もＢ面上も同じであった。
−ＩｎＧａＰ層１３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層１４，ｐ−
ＩｎＡｌＰ層１５のキャリア濃度は、各々２×１０18，
２×１０18，１×１０18ｃｍ-3であった。Ｂ面上では、
各々５×１０17，５×１０17，２．５×１０18ｃｍ-3で
あった。なお、Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅ層１９，ｎ−Ｚ
ｎＳＳｅ層２０のキャリア濃度は面方位に依存せず、Ａ
面上もＢ面上も同じであった。
【００２９】このような構成のレーザ素子に電圧をかけ
て電流を注入した。Ａ面上の部分においては、ｐ−Ｚｎ
ＳＳｅ層１６及びｐ−ＺｎＳｅ層１７のキャリア濃度が
高くヘテロバリアが低減されているために高い電流密度
が得られるが、Ｂ面上ではヘテロバリアによる電圧降下
が大きくＡ面上にくらべ１／５０以下の電流しか流れな
い。つまり、ＧａＡｓ基板１１にストライプ状に面方位
を変化させた部分Ａを設けることにより、ストライプ部
分Ａに効果的に電流が狭窄され、室温での連続発振が達
成された。室温でのしきい値電流は４０ｍＡであり、さ
らに８０℃までの連続発振が確認され、実用性を著しく
向上させることができた。
て電流を注入した。Ａ面上の部分においては、ｐ−Ｚｎ
ＳＳｅ層１６及びｐ−ＺｎＳｅ層１７のキャリア濃度が
高くヘテロバリアが低減されているために高い電流密度
が得られるが、Ｂ面上ではヘテロバリアによる電圧降下
が大きくＡ面上にくらべ１／５０以下の電流しか流れな
い。つまり、ＧａＡｓ基板１１にストライプ状に面方位
を変化させた部分Ａを設けることにより、ストライプ部
分Ａに効果的に電流が狭窄され、室温での連続発振が達
成された。室温でのしきい値電流は４０ｍＡであり、さ
らに８０℃までの連続発振が確認され、実用性を著しく
向上させることができた。
【００３０】また、このレーザにおいて図２に示すよう
に、端面の部分ではＧａＡｓ基板１１上に段差を持つ
（１００）面を形成し、端面以外の部分では［０１１］
方向に１５°傾斜した面をストライプ状に形成した。な
お、図２において、（ａ）は各層１２〜２１を形成する
前の基板表面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−
Ｘ′断面図、（ｃ）は（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ′断面図であ
る。
に、端面の部分ではＧａＡｓ基板１１上に段差を持つ
（１００）面を形成し、端面以外の部分では［０１１］
方向に１５°傾斜した面をストライプ状に形成した。な
お、図２において、（ａ）は各層１２〜２１を形成する
前の基板表面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−
Ｘ′断面図、（ｃ）は（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ′断面図であ
る。
【００３１】このようなレーザでは、（１００）面を持
つ端面には、殆ど電流が注入されない。従って、図２の
ような端面非注入の構造を用いることにより、端面部分
に電流が流れることによって端面が劣化し、寿命特性が
著しく劣化するという問題がなくなり、信頼性向上をは
かることができる。実際の動作試験において、５０℃で
１０００Ｈ以上の発振動作が確認され、高信頼性を達成
できた。
つ端面には、殆ど電流が注入されない。従って、図２の
ような端面非注入の構造を用いることにより、端面部分
に電流が流れることによって端面が劣化し、寿命特性が
著しく劣化するという問題がなくなり、信頼性向上をは
かることができる。実際の動作試験において、５０℃で
１０００Ｈ以上の発振動作が確認され、高信頼性を達成
できた。
【００３２】このように本実施例によれば、ｐ−ＧａＡ
ｓ基板１１の面方位を部分的に変化させておくことによ
り、バッファ層１２〜１５上に形成するII−VI族化合物
半導体、特にｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層１６，ｐ−Ｚｎ
Ｓｅガイド層１７のキャリア濃度を部分的に変化させる
ことができ、これにより効果的な電流狭窄を行うことが
できる。従って、発振しきい値電流の低減や長寿命化を
はかることができる。また、本実施例による方法では、
予めＧａＡｓ基板１１に面方位を変化させた部分を作っ
ておけば、真空一貫プロセスを用いて III−Ｖ族とII−
VI族化合物半導体を連続成長して電流狭窄ができる。こ
れは、リッジを形成するプロセスや酸化膜が形成された
面上への再成長が困難であるII−VI族化合物半導体を用
いた半導体発光装置においては大きな利点となる。
ｓ基板１１の面方位を部分的に変化させておくことによ
り、バッファ層１２〜１５上に形成するII−VI族化合物
半導体、特にｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層１６，ｐ−Ｚｎ
Ｓｅガイド層１７のキャリア濃度を部分的に変化させる
ことができ、これにより効果的な電流狭窄を行うことが
できる。従って、発振しきい値電流の低減や長寿命化を
はかることができる。また、本実施例による方法では、
予めＧａＡｓ基板１１に面方位を変化させた部分を作っ
ておけば、真空一貫プロセスを用いて III−Ｖ族とII−
VI族化合物半導体を連続成長して電流狭窄ができる。こ
れは、リッジを形成するプロセスや酸化膜が形成された
面上への再成長が困難であるII−VI族化合物半導体を用
いた半導体発光装置においては大きな利点となる。
【００３３】図３は、本発明の第２の実施例に係わる面
発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）の素子構造を示す断面
図である。図中３１はｐ−ＧａＡｓ基板であり、この基
板３１上には、Ｂｅドープｐ−ＧａＡｓ層３２（厚さ
０．５μｍ，キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3），Ｂｅド
ープｐ−Ｉｎ 0.5Ｇａ 0.5Ｐバッファ層３３（厚さ０．
２μｍ），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5（Ｇａ 0.5Ａｌ
0.5） 0.5Ｐバッファ層３４（厚さ０．２μｍ），Ｂｅ
ドープｐ−Ｉｎ 0.5Ａｌ 0.5Ｐバッファ層３５（厚さ
０．２μｍ），Ｎドープｐ−ＺｎＳｅクラッド層３６
（厚さ０．２μｍ），アンドープＣｄＺｎＳｅ量子井戸
活性層３８（厚さ１０ｎｍ），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅ
クラッド層４０（厚さ２μｍ，キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3），Ｃｌドープｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層４１
（厚さ０．２μｍ，キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3）が
ＭＢＥ法を用いて順次形成されている。
発光型発光ダイオード（ＬＥＤ）の素子構造を示す断面
図である。図中３１はｐ−ＧａＡｓ基板であり、この基
板３１上には、Ｂｅドープｐ−ＧａＡｓ層３２（厚さ
０．５μｍ，キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3），Ｂｅド
ープｐ−Ｉｎ 0.5Ｇａ 0.5Ｐバッファ層３３（厚さ０．
２μｍ），Ｂｅドープｐ−Ｉｎ 0.5（Ｇａ 0.5Ａｌ
0.5） 0.5Ｐバッファ層３４（厚さ０．２μｍ），Ｂｅ
ドープｐ−Ｉｎ 0.5Ａｌ 0.5Ｐバッファ層３５（厚さ
０．２μｍ），Ｎドープｐ−ＺｎＳｅクラッド層３６
（厚さ０．２μｍ），アンドープＣｄＺｎＳｅ量子井戸
活性層３８（厚さ１０ｎｍ），Ｃｌドープｎ−ＺｎＳｅ
クラッド層４０（厚さ２μｍ，キャリア濃度１×１０18
ｃｍ-3），Ｃｌドープｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層４１
（厚さ０．２μｍ，キャリア濃度１×１０19ｃｍ-3）が
ＭＢＥ法を用いて順次形成されている。
【００３４】ｐ−ＧａＡｓ基板３１には、φ５０μｍの
部分Ｃに（１００）面が形成され、その他の部分Ｄは
［０１１］方向に１５°傾斜した面方位になっている。
ｐ−ＧａＡｓ基板３１の裏面にはＡｕ／ＡｕＺｎ電極３
０が被着されている。ｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層４１
はＣの部分の直上でφ５０μｍに加工されており、その
上にＴｉ／Ａｕ電極４２が被着されている。ｐ−ＺｎＳ
ｅクラッド層３６を成長するときの成長条件は、ＲＦ出
力１５０Ｗ，Ｎ2 流量０．１sccmとした。このとき、Ｄ
面上でのｐ−ＺｎＳｅの濃度は１×１０18ｃｍ-3であっ
たが、Ｃ面上では１×１０17ｃｍ-3であった。Ｄ面上で
のバッファ層３３〜３５としてのｐ−ＩｎＧａＰ，ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ−ＩｎＡｌＰのキャリア濃度は、各
々２×１０18，２×１０18，１×１０18ｃｍ-3であっ
た。Ｃ面上では各々５×１０17，５×１０17，２．５×
１０17ｃｍ-3であった。
部分Ｃに（１００）面が形成され、その他の部分Ｄは
［０１１］方向に１５°傾斜した面方位になっている。
ｐ−ＧａＡｓ基板３１の裏面にはＡｕ／ＡｕＺｎ電極３
０が被着されている。ｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層４１
はＣの部分の直上でφ５０μｍに加工されており、その
上にＴｉ／Ａｕ電極４２が被着されている。ｐ−ＺｎＳ
ｅクラッド層３６を成長するときの成長条件は、ＲＦ出
力１５０Ｗ，Ｎ2 流量０．１sccmとした。このとき、Ｄ
面上でのｐ−ＺｎＳｅの濃度は１×１０18ｃｍ-3であっ
たが、Ｃ面上では１×１０17ｃｍ-3であった。Ｄ面上で
のバッファ層３３〜３５としてのｐ−ＩｎＧａＰ，ｐ−
ＩｎＧａＡｌＰ，ｐ−ＩｎＡｌＰのキャリア濃度は、各
々２×１０18，２×１０18，１×１０18ｃｍ-3であっ
た。Ｃ面上では各々５×１０17，５×１０17，２．５×
１０17ｃｍ-3であった。
【００３５】このような構成の面発光型ＬＥＤに電流を
流すと、図３に矢印で示すように、電流は光の取り出す
ことのできないＴｉ／Ａｕ電極４２の下方を回避して流
れるため効率良く光が取り出される。これは、Ｃ面上に
おけるｐ−ＩｎＡｌＰとｐ−ＺｎＳｅのヘテロバリアが
大きく、電流が流れにくくなっているためである。この
ＬＥＤでは、実験によると２０ｍＡの電流で波長５６０
ｎｍにおいて、５ｃｄの明るさが得られた。なお、面方
位を変化させた部分を設けていないときのＬＥＤの明る
さは１ｃｄ以下である。従って本実施例では、発光効率
の著しい改善を達成することができた。
流すと、図３に矢印で示すように、電流は光の取り出す
ことのできないＴｉ／Ａｕ電極４２の下方を回避して流
れるため効率良く光が取り出される。これは、Ｃ面上に
おけるｐ−ＩｎＡｌＰとｐ−ＺｎＳｅのヘテロバリアが
大きく、電流が流れにくくなっているためである。この
ＬＥＤでは、実験によると２０ｍＡの電流で波長５６０
ｎｍにおいて、５ｃｄの明るさが得られた。なお、面方
位を変化させた部分を設けていないときのＬＥＤの明る
さは１ｃｄ以下である。従って本実施例では、発光効率
の著しい改善を達成することができた。
【００３６】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では各層の成長にＭＢＥ法を
用いたが、これに限らず有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）を用いてもよい。また、II−VI族化合物半導体層
として、ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＺｎＳｅ，Ｚ
ｎＭｇＣｄＳｅなど他の材料を用いることができる。さ
らに、実施例ではドーパントとしてＮを用いたが、Ｏ，
Ｐ，Ａｓ，Ｌｉなど他のドーパントを用いても同様の効
果が得られる。
れるものではない。実施例では各層の成長にＭＢＥ法を
用いたが、これに限らず有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）を用いてもよい。また、II−VI族化合物半導体層
として、ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＺｎＳｅ，Ｚ
ｎＭｇＣｄＳｅなど他の材料を用いることができる。さ
らに、実施例ではドーパントとしてＮを用いたが、Ｏ，
Ｐ，Ａｓ，Ｌｉなど他のドーパントを用いても同様の効
果が得られる。
【００３７】また、キャリア濃度を部分的に変える手段
として、基板の面方位を部分的に変える代わりに、II−
VI族化合物半導体層を部分的に加熱するようにしてもよ
い。例えば半導体レーザの場合は、II−VI族化合物半導
体層上にストライプ状にマスクを設けておき、マスク上
面からレーザ光を照射してマスクで覆われていない部分
を選択的に加熱することにより、この部分のキャリア濃
度を低くすることができる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
として、基板の面方位を部分的に変える代わりに、II−
VI族化合物半導体層を部分的に加熱するようにしてもよ
い。例えば半導体レーザの場合は、II−VI族化合物半導
体層上にストライプ状にマスクを設けておき、マスク上
面からレーザ光を照射してマスクで覆われていない部分
を選択的に加熱することにより、この部分のキャリア濃
度を低くすることができる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、バ
ッファ層に接するII−VI族化合物半導体層のキャリア濃
度を部分的に変化させることにより、注入した電流を効
果的に狭窄し得る電流狭窄構造を実現することができ、
動作電圧が低く、高信頼性，高発光効率を有するワイド
ギャップII−VI族化合物半導体による半導体発光装置を
実現することが可能となる。
ッファ層に接するII−VI族化合物半導体層のキャリア濃
度を部分的に変化させることにより、注入した電流を効
果的に狭窄し得る電流狭窄構造を実現することができ、
動作電圧が低く、高信頼性，高発光効率を有するワイド
ギャップII−VI族化合物半導体による半導体発光装置を
実現することが可能となる。
【図１】第１の実施例に係わる半導体レーザの素子構造
を示す断面図。
を示す断面図。
【図２】第１の実施例のレーザの端面部構成を説明する
ための平面図と断面図。
ための平面図と断面図。
【図３】第２の実施例に係わる面発光型ＬＥＤの素子構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図４】Ｎドープｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度の面方位
による違いを示す特性図。
による違いを示す特性図。
【図５】基板表面の傾きに対するＮの取り込まれ率の変
化を示す特性図。
化を示す特性図。
【図６】ｐ型ＩｎＡｌＰ上のＺｎＳｅのｐｎ接合におけ
るＩ−Ｖ特性のｐ−ＺｎＳｅのキャリア濃度依存性を示
す特性図。
るＩ−Ｖ特性のｐ−ＺｎＳｅのキャリア濃度依存性を示
す特性図。
【図７】ｐ型ＩｎＡｌＰ上のＺｎＳｅのｐｎ接合におけ
るＩ−Ｖ特性のｐ−ＩｎＡｌＰのキャリア濃度依存性を
示す特性図。
るＩ−Ｖ特性のｐ−ＩｎＡｌＰのキャリア濃度依存性を
示す特性図。
【図８】化合物半導体材料を用いた従来の青色レーザの
素子構造を示す断面図。
素子構造を示す断面図。
【図９】ｐ−ＺｎＳｅと金属及び半導体の接合部におけ
るバンド構造を示す模式図。
るバンド構造を示す模式図。
１０，３０…Ａｕ／ＡｕＺｎ電極 １１，３１…ｐ−ＧａＡｓ基板 １２，３２…ｐ−ＧａＡｓ層１２ １３，３３…ｐ−ＩｎＧａＰバッファ層 １４，３４…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰバッファ層 １５，３５…ｐ−ＩｎＡｌＰバッファ層 １６…ｐ−ＺｎＳＳｅクラッド層 １７…ｐ−ＺｎＳｅガイド層 １８…ＣｄＺｎＳｅ多重量子井戸活性層 １９…ｎ−ＺｎＳｅガイド層 ２０…ｎ−ＺｎＳＳｅクラッド層 ２１，４１…ｎ+ −ＺｎＳｅコンタクト層 ２２，４０…Ａｕ／Ｔｉ電極 ３６…ｐ−ＺｎＳｅクラッド層 ３８…ＣｄＺｎＳｅ量子井戸活性層 ４０…ｎ−ＺｎＳｅクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−218565（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275803（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−184972（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−74424（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−7049（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−280483（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−220488（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ 107 ［１−４］（1991）ｐ．772−778 Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ 113 ［１／２］（1991）ｐ．127−130 (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 (10)
- 【請求項１】単結晶基板上に成長形成されたバッファ層
と、このバッファ層上に積層形成された該層とヘテロ接
合をなすII−VI族化合物半導体層とを具備してなる半導
体発光装置であって、 前記バッファ層に接するII−VI族化合物半導体層のう
ち、電流狭窄を行う部分を除く部分のキャリア濃度を電
流狭窄を行う部分よりも大きくすることにより、前記バ
ッファ層とII−VI族化合物半導体層間のヘテロバリアを
低くしてなることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】前記基板は、（１００）面と（１００）面
から［０１１］又は［０１-1］方向に１０〜４０度の範
囲内に傾斜した面とを有し、この傾斜した面で電流狭窄
を行うものであり、（１００）面から傾斜した面上の化
合物半導体層のキャリア濃度を（１００）面上の化合物
半導体層のそれよりも大きくしたことを特徴とする請求
項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】単結晶基板と、前記半導体基板上の少なく
とも一部に直接形成され、少なくともＩｎおよびＰを含
有する化合物半導体からなる第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に直接形成され、II−VI族
化合物半導体からなる第２の化合物半導体層とを具備し
てなる半導体発光装置であって、 前記第２の化合物半導体層において、電流狭窄を行う部
分を除く部分のキャリア濃度を電流狭窄を行う部分のキ
ャリア濃度より大きくすることにより、前記第１の化合
物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間のヘテロ
バリアを低くしてなることを特徴とする半導体発光装
置。 - 【請求項４】前記単結晶基板は、III−Ｖ族化合物半導
体からなることを特徴とする請求項３記載の半導体発光
装置。 - 【請求項５】前記基板は、（１００）面と（１００）面
から［０１１］又は［０１-1］方向 に１０〜４０度の範
囲内に傾斜した面とを有し、この傾斜した面で電流狭窄
を行うものであり、（１００）面から傾斜した面上の前
記第１の化合物半導体層のキャリア濃度を（１００）面
上の前記第１の化合物半導体層のそれよりも大きくした
ことを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。 - 【請求項６】前記第１の化合物半導体層は、前記基板の
バンドギャップと前記第２の化合物半導体のバンドギャ
ップとの間のバンドギャップを有することを特徴とする
請求項３記載の半導体発光装置。 - 【請求項７】前記基板はＧａＡｓからなり、前記第１の
化合物半導体層はＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、および
ＩｎＡｌＰからなる群から選択される一種の化合物半導
体からなることを特徴とする請求項３記載の半導体発光
装置。 - 【請求項８】前記基板は、（１００）面と（１００）面
から［０１１］又は［０１-1］方向に１０〜４０度の範
囲内に傾斜した面とを有し、この傾斜した面で電流狭窄
を行うものであり、（１００）面から傾斜した面上の前
記第２の化合物半導体層のキャリア濃度を（１００）面
上の前記第２の化合物半導体層のそれよりも大きくした
ことを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】前記II−VI族化合物半導体は、ＺｎＳｅ、
ＺｎＣｄＳｅ、およびＺｎＳＳｅからなる群から選択さ
れる一種の化合物半導体であることを特徴とする請求項
３記載の半導体発光装置。 - 【請求項１０】前記第１の化合物半導体層の導電型はｐ
型であり、前記第２の化合物半導体層の導電型は不純物
として窒素をドープしたｐ型であることを特徴とする請
求項３記載の半導体発光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22536293A JP3222652B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 半導体発光装置 |
| US08/208,850 US5488233A (en) | 1993-03-11 | 1994-03-11 | Semiconductor light-emitting device with compound semiconductor layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22536293A JP3222652B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786683A JPH0786683A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3222652B2 true JP3222652B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=16828159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22536293A Expired - Fee Related JP3222652B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-09-10 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222652B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9494145B2 (en) | 2011-07-08 | 2016-11-15 | Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg | Electric motor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5879962A (en) * | 1995-12-13 | 1999-03-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | III-V/II-VI Semiconductor interface fabrication method |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP22536293A patent/JP3222652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ １０７［１−４］（１９９１）ｐ．７７２−７７８ |
| Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ １１３［１／２］（１９９１）ｐ．１２７−１３０ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9494145B2 (en) | 2011-07-08 | 2016-11-15 | Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg | Electric motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786683A (ja) | 1995-03-31 |
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