JP3373975B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JP3373975B2 JP3373975B2 JP12464295A JP12464295A JP3373975B2 JP 3373975 B2 JP3373975 B2 JP 3373975B2 JP 12464295 A JP12464295 A JP 12464295A JP 12464295 A JP12464295 A JP 12464295A JP 3373975 B2 JP3373975 B2 JP 3373975B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- holes
- active layer
- energy
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の井戸層および複
数の障壁層が交互に積層されてなる多重量子井戸構造の
活性層を有する半導体レーザ素子、発光ダイオード等の
半導体発光素子に関する。
数の障壁層が交互に積層されてなる多重量子井戸構造の
活性層を有する半導体レーザ素子、発光ダイオード等の
半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、発振しきい値電流の低減、温度特
性の改善、発振波長の短波長化等の目的で多重量子井戸
構造の活性層を有する半導体レーザ素子が開発されてい
る。特に、発光効率の向上および動作電流の低減のため
に、例えば、14th IE3 Intl. Semiconductor Laser Con
f. W3.5, p.206, Hiroyama et al. に歪補償多重量子井
戸構造の活性層を有する半導体レーザ素子が報告されて
いる。
性の改善、発振波長の短波長化等の目的で多重量子井戸
構造の活性層を有する半導体レーザ素子が開発されてい
る。特に、発光効率の向上および動作電流の低減のため
に、例えば、14th IE3 Intl. Semiconductor Laser Con
f. W3.5, p.206, Hiroyama et al. に歪補償多重量子井
戸構造の活性層を有する半導体レーザ素子が報告されて
いる。
【０００３】図１１従来の半導体レーザ素子における主
要部の歪補償型多重量子井戸構造の活性層（以下、ＭＱ
Ｗ活性層と呼ぶ）のエネルギーバンド図である。図１１
に示すように、ＭＱＷ活性層４は、４つの障壁層４１お
よび３つの井戸層４２が交互に積層されてなる。両側の
障壁層４１の外側には光ガイド層４３を介してそれぞれ
ｎ−クラッド層３およびｐ−クラッド層７が設けられて
いる。
要部の歪補償型多重量子井戸構造の活性層（以下、ＭＱ
Ｗ活性層と呼ぶ）のエネルギーバンド図である。図１１
に示すように、ＭＱＷ活性層４は、４つの障壁層４１お
よび３つの井戸層４２が交互に積層されてなる。両側の
障壁層４１の外側には光ガイド層４３を介してそれぞれ
ｎ−クラッド層３およびｐ−クラッド層７が設けられて
いる。
【０００４】障壁層４１は井戸層４２よりも大きなバン
ドギャップを有する。また、障壁層４１の格子定数は基
板の格子定数よりも大きく設定されており、井戸層４２
の格子定数は基板の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、障壁層４１は基板に対して圧縮歪を有
し、井戸層４２は基板に対して引張り歪を有する。図１
１において、圧縮歪を”／”で示し、引張り歪を”×”
で示す。
ドギャップを有する。また、障壁層４１の格子定数は基
板の格子定数よりも大きく設定されており、井戸層４２
の格子定数は基板の格子定数よりも小さく設定されてい
る。それにより、障壁層４１は基板に対して圧縮歪を有
し、井戸層４２は基板に対して引張り歪を有する。図１
１において、圧縮歪を”／”で示し、引張り歪を”×”
で示す。
【０００５】図１２は図１１の半導体レーザ素子におけ
るＭＱＷ活性層４の価電子帯の詳細なエネルギーバンド
図である。図１２において、ＨＨは重い正孔の準位を示
し、ＬＨは軽い正孔の準位を示す。重い正孔は軽い正孔
に比べて有効質量が大きく、移動度は小さい。ここで、
図１３〜図１５を参照しながら、重い正孔および軽い正
孔のエネルギーバンドを説明する。
るＭＱＷ活性層４の価電子帯の詳細なエネルギーバンド
図である。図１２において、ＨＨは重い正孔の準位を示
し、ＬＨは軽い正孔の準位を示す。重い正孔は軽い正孔
に比べて有効質量が大きく、移動度は小さい。ここで、
図１３〜図１５を参照しながら、重い正孔および軽い正
孔のエネルギーバンドを説明する。
【０００６】図１３は無歪の半導体層のエネルギーバン
ド構造を示す図、図１４は引張り歪を有する半導体層の
エネルギーバンド構造を示す図、図１５は圧縮歪を有す
る半導体層のエネルギーバンド構造を示す図である。こ
こで、無歪の半導体層とは基板と格子整合している半導
体層を意味する。図１３〜図１５において、横軸は波数
ｋを表わす。
ド構造を示す図、図１４は引張り歪を有する半導体層の
エネルギーバンド構造を示す図、図１５は圧縮歪を有す
る半導体層のエネルギーバンド構造を示す図である。こ
こで、無歪の半導体層とは基板と格子整合している半導
体層を意味する。図１３〜図１５において、横軸は波数
ｋを表わす。
【０００７】図１３に示すように、無歪の半導体層で
は、重い正孔のエネルギーバンドｈｈの頂上と軽い正孔
のエネルギーバンドｌｈの頂上とが一致している。一
方、図１４に示すように、引張り歪を有する半導体層で
は、軽い正孔のエネルギーバンドｌｈの頂上が重い正孔
のエネルギーバンドｈｈの頂上よりも高くなっている。
したがって、正孔の基底状態は軽い正孔である。また、
図１５に示すように、圧縮歪を有する半導体層では、重
い正孔のエネルギーバンドｈｈの頂上が軽い正孔のエネ
ルギーバンドｌｈの頂上よりも高くなっている。したが
って、正孔の基底状態は重い正孔である。
は、重い正孔のエネルギーバンドｈｈの頂上と軽い正孔
のエネルギーバンドｌｈの頂上とが一致している。一
方、図１４に示すように、引張り歪を有する半導体層で
は、軽い正孔のエネルギーバンドｌｈの頂上が重い正孔
のエネルギーバンドｈｈの頂上よりも高くなっている。
したがって、正孔の基底状態は軽い正孔である。また、
図１５に示すように、圧縮歪を有する半導体層では、重
い正孔のエネルギーバンドｈｈの頂上が軽い正孔のエネ
ルギーバンドｌｈの頂上よりも高くなっている。したが
って、正孔の基底状態は重い正孔である。
【０００８】再び図１２において、障壁層４１は圧縮歪
を有するので、重い正孔の準位ＨＨが軽い正孔の準位よ
りもエネルギーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重
い正孔となる。一方、井戸層４２は引張り歪を有するの
で、軽い正孔の準位ＬＨが重い正孔の準位よりもエネル
ギーの高い位置にあり，正孔の基底状態は軽い正孔とな
る。重い正孔のエネルギーは軽い正孔エネルギーよりも
１０〜２０ｍｅＶ低い。 このようなＭＱＷ活性層４で
は、重い正孔の連続準位（連続状態）ＨＣが軽い正孔の
連続準位（連続状態）ＬＣよりもエネルギーの高い位置
より始まる。また、両側の障壁層４１に接する光ガイド
層４３は基板と格子整合し、すなわち無歪である。
を有するので、重い正孔の準位ＨＨが軽い正孔の準位よ
りもエネルギーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重
い正孔となる。一方、井戸層４２は引張り歪を有するの
で、軽い正孔の準位ＬＨが重い正孔の準位よりもエネル
ギーの高い位置にあり，正孔の基底状態は軽い正孔とな
る。重い正孔のエネルギーは軽い正孔エネルギーよりも
１０〜２０ｍｅＶ低い。 このようなＭＱＷ活性層４で
は、重い正孔の連続準位（連続状態）ＨＣが軽い正孔の
連続準位（連続状態）ＬＣよりもエネルギーの高い位置
より始まる。また、両側の障壁層４１に接する光ガイド
層４３は基板と格子整合し、すなわち無歪である。
【０００９】したがって、ＭＱＷ活性層４へは、ｐ−ク
ラッド層７から光ガイド層４３を介して主に重い正孔が
注入される。この場合、重い正孔は大きな有効質量を有
し、移動度が小さいので、ＭＱＷ活性層４中でｐ−クラ
ッド層７側の井戸層４２に多くの正孔が注入され易くな
る。なお、応用物理学会９３年春季全国大会予稿集３１
ｐ−Ｃ−６，ｐ．１０８８および同３１ｐ−Ｃ−８，
ｐ．１０８９に報告されているように、有効質量が小さ
く、移動度が大きいキャリアほどＭＱＷ活性層内に均一
に注入され易いことが知られている。
ラッド層７から光ガイド層４３を介して主に重い正孔が
注入される。この場合、重い正孔は大きな有効質量を有
し、移動度が小さいので、ＭＱＷ活性層４中でｐ−クラ
ッド層７側の井戸層４２に多くの正孔が注入され易くな
る。なお、応用物理学会９３年春季全国大会予稿集３１
ｐ−Ｃ−６，ｐ．１０８８および同３１ｐ−Ｃ−８，
ｐ．１０８９に報告されているように、有効質量が小さ
く、移動度が大きいキャリアほどＭＱＷ活性層内に均一
に注入され易いことが知られている。
【００１０】また、ＭＱＷ活性層の障壁層が無歪の場合
には、図１３に示したように、重い正孔のエネルギー準
位と軽い正孔のエネルギー準位とが一致している。この
場合、重い正孔の状態密度が軽い正孔の状態密度よりも
大きいため、ｐ−クラッド層からＭＱＷ活性層ヘは軽い
正孔より重い正孔の方が多く注入される。この場合にお
いても、ＭＱＷ活性層中でｐ−クラッド層側の井戸層に
多くの正孔が注入され易くなる。
には、図１３に示したように、重い正孔のエネルギー準
位と軽い正孔のエネルギー準位とが一致している。この
場合、重い正孔の状態密度が軽い正孔の状態密度よりも
大きいため、ｐ−クラッド層からＭＱＷ活性層ヘは軽い
正孔より重い正孔の方が多く注入される。この場合にお
いても、ＭＱＷ活性層中でｐ−クラッド層側の井戸層に
多くの正孔が注入され易くなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のＭＱＷ活性層４
においては、ｐ−クラッド層７側の井戸層４２に多くの
正孔が注入され、ＭＱＷ活性層４の全体に均一に正孔が
注入されにくくなる。この結果、半導体レーザ素子のし
きい値電流および動作電流が増大することになる。ま
た、ＭＱＷ活性層４に正孔が不均一に注入されると、キ
ャリアの再結合時間が長くなり、緩和時間が増大する。
ここで、緩和時間とは、半導体レーザ素子に供給する電
流をオフしてから実際に出射レーザ光がオフするまでの
時間である。緩和時間が増大すると、半導体レーザ素子
の高速変調が困難となる。
においては、ｐ−クラッド層７側の井戸層４２に多くの
正孔が注入され、ＭＱＷ活性層４の全体に均一に正孔が
注入されにくくなる。この結果、半導体レーザ素子のし
きい値電流および動作電流が増大することになる。ま
た、ＭＱＷ活性層４に正孔が不均一に注入されると、キ
ャリアの再結合時間が長くなり、緩和時間が増大する。
ここで、緩和時間とは、半導体レーザ素子に供給する電
流をオフしてから実際に出射レーザ光がオフするまでの
時間である。緩和時間が増大すると、半導体レーザ素子
の高速変調が困難となる。
【００１２】本発明の目的は、歪補償多重量子井戸構造
を有する活性層の全体に正孔を均一に注入することがで
きる半導体発光素子を提供することである。
を有する活性層の全体に正孔を均一に注入することがで
きる半導体発光素子を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体発光
素子は、複数の井戸層および圧縮歪を有するかまたは歪
を有さない複数の障壁層が交互に積層されてなる多重量
子井戸構造の活性層をｎ型クラッド層およびｐ型クラッ
ド層の間に配置してなる半導体発光素子において、ｐ型
クラッド層と活性層との間に、ｐ型クラッド層よりも小
さいバンドギャップを有しかつ引張り歪を有する引張り
歪層を設けたものである。
素子は、複数の井戸層および圧縮歪を有するかまたは歪
を有さない複数の障壁層が交互に積層されてなる多重量
子井戸構造の活性層をｎ型クラッド層およびｐ型クラッ
ド層の間に配置してなる半導体発光素子において、ｐ型
クラッド層と活性層との間に、ｐ型クラッド層よりも小
さいバンドギャップを有しかつ引張り歪を有する引張り
歪層を設けたものである。
【００１４】特に、引張り歪層の正孔の基底状態のエネ
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低いことが好ましい。
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低いことが好ましい。
【００１５】また、多重量子井戸構造の複数の障壁層が
圧縮歪を有していてもよい。さらに、多重量子井戸構造
の複数の井戸層が引張り歪を有していてもよい。さら
に、複数の障壁層の各々は、圧縮歪を有する層および引
張り歪を有する層が積層されてなり、圧縮歪を有する層
の正孔のエネルギーが引張り歪を有する層の正孔のエネ
ルギーよりも高いことが好ましい。
圧縮歪を有していてもよい。さらに、多重量子井戸構造
の複数の井戸層が引張り歪を有していてもよい。さら
に、複数の障壁層の各々は、圧縮歪を有する層および引
張り歪を有する層が積層されてなり、圧縮歪を有する層
の正孔のエネルギーが引張り歪を有する層の正孔のエネ
ルギーよりも高いことが好ましい。
【００１６】
【作用】本発明に係る半導体発光素子においては、活性
層とｐ型クラッド層との間にｐ型クラッド層よりも小さ
いバンドギャップを有しかつ引張り歪を有する引張り歪
層が設けられている。この引張り歪層では、軽い正孔の
準位が重い正孔の準位よりもエネルギーの高い位置にあ
り、正孔の基底状態は軽い正孔となる。したがって、ｐ
型クラッド層から注入された正孔は、まず引張り歪層中
で主として軽い正孔となり、その軽い正孔が活性層に注
入される。
層とｐ型クラッド層との間にｐ型クラッド層よりも小さ
いバンドギャップを有しかつ引張り歪を有する引張り歪
層が設けられている。この引張り歪層では、軽い正孔の
準位が重い正孔の準位よりもエネルギーの高い位置にあ
り、正孔の基底状態は軽い正孔となる。したがって、ｐ
型クラッド層から注入された正孔は、まず引張り歪層中
で主として軽い正孔となり、その軽い正孔が活性層に注
入される。
【００１７】このとき、軽い正孔は、重い正孔と比較し
て活性層の厚み方向の有効質量が小さく、移動度が大き
い。したがって、活性層に注入された軽い正孔の大部分
は、重い正孔に緩和せずに軽い正孔のままで活性層中の
全ての井戸層に均一に注入され易くなる。その結果、半
導体発光素子のしきい値電流および動作電流が低減され
る。また、緩和時間も短くなり、半導体発光素子の高速
変調が可能となる。
て活性層の厚み方向の有効質量が小さく、移動度が大き
い。したがって、活性層に注入された軽い正孔の大部分
は、重い正孔に緩和せずに軽い正孔のままで活性層中の
全ての井戸層に均一に注入され易くなる。その結果、半
導体発光素子のしきい値電流および動作電流が低減され
る。また、緩和時間も短くなり、半導体発光素子の高速
変調が可能となる。
【００１８】特に、引張り歪層の正孔の基底状態のエネ
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低い場合には、より多くの正孔が活性層に軽
い正孔として注入される。
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低い場合には、より多くの正孔が活性層に軽
い正孔として注入される。
【００１９】また、多重量子井戸構造の複数の障壁層が
圧縮歪を有する場合には、それらの圧縮歪を有する障壁
層では、重い正孔の準位が軽い正孔の準位よりもエネル
ギーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重い正孔とな
る。このような活性層では、最もエネルギーの高い連続
状態は重い正孔の連続準位となる。この場合には、活性
層への正孔の注入の均一性を改善する効果がより大きく
なる。
圧縮歪を有する場合には、それらの圧縮歪を有する障壁
層では、重い正孔の準位が軽い正孔の準位よりもエネル
ギーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重い正孔とな
る。このような活性層では、最もエネルギーの高い連続
状態は重い正孔の連続準位となる。この場合には、活性
層への正孔の注入の均一性を改善する効果がより大きく
なる。
【００２０】さらに、多重量子井戸構造の複数の井戸層
が引張り歪を有する場合には、引張り歪を有する井戸層
では、軽い正孔の準位が重い正孔の準位よりもエネルギ
ーの高い位置にあり、正孔の基底状態は軽い正孔とな
る。この場合にも、活性層への正孔の注入の均一性を改
善する効果がより大きくなる。
が引張り歪を有する場合には、引張り歪を有する井戸層
では、軽い正孔の準位が重い正孔の準位よりもエネルギ
ーの高い位置にあり、正孔の基底状態は軽い正孔とな
る。この場合にも、活性層への正孔の注入の均一性を改
善する効果がより大きくなる。
【００２１】特に、多重量子井戸構造の複数の井戸層が
引張り歪を有し、複数の障壁層が圧縮歪を有する場合に
は、活性層への正孔の注入の均一性を改善する効果が特
に大きくなる。
引張り歪を有し、複数の障壁層が圧縮歪を有する場合に
は、活性層への正孔の注入の均一性を改善する効果が特
に大きくなる。
【００２２】また、複数の障壁層の各々が圧縮歪を有す
る層および引張り歪を有する層からなる場合には、活性
層中で軽い正孔が重い正孔へ緩和することが抑制され
る。その結果、活性層への正孔の注入の不均一性がさら
に改善される。
る層および引張り歪を有する層からなる場合には、活性
層中で軽い正孔が重い正孔へ緩和することが抑制され
る。その結果、活性層への正孔の注入の不均一性がさら
に改善される。
【００２３】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例における埋め込
みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構
造を示す断面図である。
みリッジ構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構
造を示す断面図である。
【００２４】図１において、ｎ−ＧａＡｓ基板１は、面
方位が（１００）面から［０１１］方向に９°傾斜した
結晶成長面を有する。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ｇａ
0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−バッファ層２、ｎ−（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−クラッド層
３、およびＭＱＷ活性層４が順に形成されている。ＭＱ
Ｗ活性層４は、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐか
らなる光ガイド層４３上に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉ
ｎ0.55Ｐからなる４層の圧縮歪障壁層４１およびＧａ
0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなる３層の引張り歪井戸層４２が交
互に積層されてなる。
方位が（１００）面から［０１１］方向に９°傾斜した
結晶成長面を有する。ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ｇａ
0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−バッファ層２、ｎ−（Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｎ−クラッド層
３、およびＭＱＷ活性層４が順に形成されている。ＭＱ
Ｗ活性層４は、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐか
らなる光ガイド層４３上に（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉ
ｎ0.55Ｐからなる４層の圧縮歪障壁層４１およびＧａ
0.6 Ｉｎ0.4 Ｐからなる３層の引張り歪井戸層４２が交
互に積層されてなる。
【００２５】ＭＱＷ活性層４上には、（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）0.56Ｉｎ0.44Ｐからなる引張り歪層５、（Ａｌ
0.57Ｇａ0.43）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド層６お
よび多重量子障壁層７が順に形成されている。多重量子
障壁層７は、Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる１０層の井戸
層７１および（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐから
なる１０層の障壁層７２が交互に積層されてなる。この
多重量子障壁層７は、温度特性の改善のために設けられ
ている。
0.5 ）0.56Ｉｎ0.44Ｐからなる引張り歪層５、（Ａｌ
0.57Ｇａ0.43）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる光ガイド層６お
よび多重量子障壁層７が順に形成されている。多重量子
障壁層７は、Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなる１０層の井戸
層７１および（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐから
なる１０層の障壁層７２が交互に積層されてなる。この
多重量子障壁層７は、温度特性の改善のために設けられ
ている。
【００２６】多重量子障壁層７上には、ｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−クラッド層８が
形成されている。ｐ−クラッド層８の上部領域はメサエ
ッチング等によりストライプ状のリッジ部に形成されて
いる。リッジ部の幅は５μｍである。ｐ−クラッド層８
のリッジ部上にはｐ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−
コンタクト層９が形成されている。
Ｇａ0.3 ）0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−クラッド層８が
形成されている。ｐ−クラッド層８の上部領域はメサエ
ッチング等によりストライプ状のリッジ部に形成されて
いる。リッジ部の幅は５μｍである。ｐ−クラッド層８
のリッジ部上にはｐ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐからなるｐ−
コンタクト層９が形成されている。
【００２７】ｐ−クラッド層８の両側には、ｎ−ＧａＡ
ｓからなるｎ−電流ブロック層１０が形成され、ｐ−コ
ンタクト層９上およびｎ−電流ブロック層１０上にはｐ
−ＧａＡｓからなるｐ−キャップ層１１が形成されてい
る。ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極１２が形成さ
れ、ｐ−キャップ層１１の上面にｐ電極１３が形成され
ている。
ｓからなるｎ−電流ブロック層１０が形成され、ｐ−コ
ンタクト層９上およびｎ−電流ブロック層１０上にはｐ
−ＧａＡｓからなるｐ−キャップ層１１が形成されてい
る。ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ電極１２が形成さ
れ、ｐ−キャップ層１１の上面にｐ電極１３が形成され
ている。
【００２８】表１に図１の半導体レーザ素子における各
層の材料および膜厚を示す。
層の材料および膜厚を示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】この半導体レーザ素子において、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上の各層２〜１１はＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）等により形成される。図２に図１の
半導体レーザ素子の主要部のエネルギーバンド図を示
す。図２において”／”は圧縮歪を表わし、”×”は引
張り歪を表わす。
Ａｓ基板１上の各層２〜１１はＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）等により形成される。図２に図１の
半導体レーザ素子の主要部のエネルギーバンド図を示
す。図２において”／”は圧縮歪を表わし、”×”は引
張り歪を表わす。
【００３１】図２に示すように、圧縮歪障壁層４１は引
張り歪井戸層４２よりも大きなバンドギャップを有す
る。光ガイド層４３は圧縮歪障壁層４１と同じ大きさの
バンドギャップを有する。圧縮歪障壁層４１の格子定数
はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定され
ている。それにより、圧縮歪障壁層４１はｎ−ＧａＡｓ
基板１に対して圧縮歪を有する。引張り歪井戸層４２の
格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく
設定されている。それにより、引張り歪井戸層４２はｎ
−ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
張り歪井戸層４２よりも大きなバンドギャップを有す
る。光ガイド層４３は圧縮歪障壁層４１と同じ大きさの
バンドギャップを有する。圧縮歪障壁層４１の格子定数
はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも大きく設定され
ている。それにより、圧縮歪障壁層４１はｎ−ＧａＡｓ
基板１に対して圧縮歪を有する。引張り歪井戸層４２の
格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも小さく
設定されている。それにより、引張り歪井戸層４２はｎ
−ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
【００３２】一方、圧縮歪障壁層４１より大きいバンド
ギャップを有する。また、光ガイド層６は引張り歪５と
ほぼ等しい大きさのバンドギャップを有する。引張り歪
層５の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも
小さく設定されている。それにより、引張り歪層５はｎ
−ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
ギャップを有する。また、光ガイド層６は引張り歪５と
ほぼ等しい大きさのバンドギャップを有する。引張り歪
層５の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１の格子定数よりも
小さく設定されている。それにより、引張り歪層５はｎ
−ＧａＡｓ基板１に対して引張り歪を有する。
【００３３】図３および図４は図１の半導体レーザ素子
におけるＭＱＷ活性層４の価電子帯のさらに詳細なエネ
ルギーバンド図である。図３および図４において、ＨＨ
は重い正孔の準位を示し、ＬＨは軽い正孔の準位を示
す。
におけるＭＱＷ活性層４の価電子帯のさらに詳細なエネ
ルギーバンド図である。図３および図４において、ＨＨ
は重い正孔の準位を示し、ＬＨは軽い正孔の準位を示
す。
【００３４】図３において、圧縮歪障壁層４１では、重
い正孔の準位ＨＨが軽い正孔の準位ＬＨよりもエネルギ
ーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重い正孔とな
る。一方、引張り歪井戸層４２では、軽い正孔の準位Ｌ
Ｈが重い正孔の準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置に
あり、正孔の基底状態は軽い正孔となる。
い正孔の準位ＨＨが軽い正孔の準位ＬＨよりもエネルギ
ーの高い位置にあり、正孔の基底状態は重い正孔とな
る。一方、引張り歪井戸層４２では、軽い正孔の準位Ｌ
Ｈが重い正孔の準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置に
あり、正孔の基底状態は軽い正孔となる。
【００３５】このようなＭＱＷ活性層４では、図４に示
すように、重い正孔の連続準位（連続状態）ＨＣのエネ
ルギーが軽い正孔の連続準位（連続状態）ＬＣのエネル
ギーよりも高い位置で始まる。
すように、重い正孔の連続準位（連続状態）ＨＣのエネ
ルギーが軽い正孔の連続準位（連続状態）ＬＣのエネル
ギーよりも高い位置で始まる。
【００３６】一方、引張り歪層５では、軽い正孔の準位
ＬＨが重い正孔の準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置
にあり、正孔の基底状態は軽い正孔となる。本実施例に
おいては、引張り歪層５の基底状態である軽い正孔の準
位ＬＨのエネルギーがＭＱＷ活性層４の軽い正孔の連続
準位ＬＣのエネルギーとほぼ等しくなるように引張り歪
層５の組成が設定されている。
ＬＨが重い正孔の準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置
にあり、正孔の基底状態は軽い正孔となる。本実施例に
おいては、引張り歪層５の基底状態である軽い正孔の準
位ＬＨのエネルギーがＭＱＷ活性層４の軽い正孔の連続
準位ＬＣのエネルギーとほぼ等しくなるように引張り歪
層５の組成が設定されている。
【００３７】したがって、ｐ−クラッド層８から注入さ
れた正孔は、まず引張り歪層５中で主として軽い正孔と
なり、その軽い正孔がＭＱＷ活性層４に注入される。こ
のとき、軽い正孔がＭＱＷ活性層４を通過するのに要す
る時間τは１００ｐｓｅｃ（ピコ秒）程度である。ＭＱ
Ｗ活性層４に軽い正孔が注入された後、軽い正孔が重い
正孔へ緩和するのに、上記の時間τよりも長い時間を要
する。
れた正孔は、まず引張り歪層５中で主として軽い正孔と
なり、その軽い正孔がＭＱＷ活性層４に注入される。こ
のとき、軽い正孔がＭＱＷ活性層４を通過するのに要す
る時間τは１００ｐｓｅｃ（ピコ秒）程度である。ＭＱ
Ｗ活性層４に軽い正孔が注入された後、軽い正孔が重い
正孔へ緩和するのに、上記の時間τよりも長い時間を要
する。
【００３８】したがって、ＭＱＷ活性層４に注入された
軽い正孔のかなりの部分は、重い正孔に緩和せずに軽い
正孔のままで存在する。軽い正孔は、重い正孔と比較し
てＭＱＷ活性層４の厚み方向の有効質量が小さく、移動
度が大きい。このため、ＭＱＷ活性層４中の全ての引張
り歪井戸層４２に正孔が均一に注入され易くなる。その
結果、半導体レーザ素子のしきい値電流および動作電流
が低減される。また、緩和時間も短くなり、半導体レー
ザ素子の高速変調が可能となる。
軽い正孔のかなりの部分は、重い正孔に緩和せずに軽い
正孔のままで存在する。軽い正孔は、重い正孔と比較し
てＭＱＷ活性層４の厚み方向の有効質量が小さく、移動
度が大きい。このため、ＭＱＷ活性層４中の全ての引張
り歪井戸層４２に正孔が均一に注入され易くなる。その
結果、半導体レーザ素子のしきい値電流および動作電流
が低減される。また、緩和時間も短くなり、半導体レー
ザ素子の高速変調が可能となる。
【００３９】図３に示した例では、引張り歪井戸層４２
の重い正孔の準位ＨＨが圧縮歪障壁層４１の重い正孔の
準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置にあるが、図５に
示すように、引張り歪井戸層４２の重い正孔の準位ＨＨ
が圧縮歪障壁層４１の重い正孔の準位ＨＨと軽い正孔の
準位ＬＨとの間のエネルギー位置にあってもよい。
の重い正孔の準位ＨＨが圧縮歪障壁層４１の重い正孔の
準位ＨＨよりもエネルギーの高い位置にあるが、図５に
示すように、引張り歪井戸層４２の重い正孔の準位ＨＨ
が圧縮歪障壁層４１の重い正孔の準位ＨＨと軽い正孔の
準位ＬＨとの間のエネルギー位置にあってもよい。
【００４０】また、図６に示すように、引張り歪井戸層
４２の重い正孔の準位ＨＨが圧縮歪障壁層４１の軽い正
孔の準位ＬＨよりもエネルギーの低い位置にあってもよ
い。なお、図７に示すように、引張り歪層５の基底状態
である正孔の準位ＬＨのエネルギーがＭＱＷ活性層４の
軽い正孔の連続準位ＬＣのエネルギーよりも低くなるよ
うに、引張り歪層５の組成を設定してもよい。
４２の重い正孔の準位ＨＨが圧縮歪障壁層４１の軽い正
孔の準位ＬＨよりもエネルギーの低い位置にあってもよ
い。なお、図７に示すように、引張り歪層５の基底状態
である正孔の準位ＬＨのエネルギーがＭＱＷ活性層４の
軽い正孔の連続準位ＬＣのエネルギーよりも低くなるよ
うに、引張り歪層５の組成を設定してもよい。
【００４１】また、図８に示すように、ＭＱＷ活性層４
の圧縮歪障壁層４１を（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉｎ
0.55Ｐからなる圧縮歪層４１ａおよび（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）0. 56Ｉｎ0.44からなる引張り歪層４１ｂの積層構
造により構成してもよい。この場合、引張り歪層４１ｂ
の価電子帯の頂上のエネルギーは圧縮歪層４１ａの価電
子帯の頂上のエネルギーよりも低い。この構造によれ
ば、ＭＱＷ活性層４中で軽い正孔が重い正孔へ緩和する
ことをさらに抑制することができる。その結果、ＭＱＷ
活性層４への正孔の注入の不均一性をさらに改善するこ
とが可能となる。
の圧縮歪障壁層４１を（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.45Ｉｎ
0.55Ｐからなる圧縮歪層４１ａおよび（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）0. 56Ｉｎ0.44からなる引張り歪層４１ｂの積層構
造により構成してもよい。この場合、引張り歪層４１ｂ
の価電子帯の頂上のエネルギーは圧縮歪層４１ａの価電
子帯の頂上のエネルギーよりも低い。この構造によれ
ば、ＭＱＷ活性層４中で軽い正孔が重い正孔へ緩和する
ことをさらに抑制することができる。その結果、ＭＱＷ
活性層４への正孔の注入の不均一性をさらに改善するこ
とが可能となる。
【００４２】なお、図８の例では、圧縮歪障壁層４１の
圧縮歪層４１ａがｎ−クラッド層の側に設けられ、引張
り歪層４１ｂがｐ−クラッド層の側に設けられている
が、圧縮歪障壁層４１の引張り歪層４１ｂがｎ−クラッ
ド層の側に設けられ、圧縮歪層４１ａがｐ−クラッド層
の側に設けられてもよい。
圧縮歪層４１ａがｎ−クラッド層の側に設けられ、引張
り歪層４１ｂがｐ−クラッド層の側に設けられている
が、圧縮歪障壁層４１の引張り歪層４１ｂがｎ−クラッ
ド層の側に設けられ、圧縮歪層４１ａがｐ−クラッド層
の側に設けられてもよい。
【００４３】図９は本発明の第２の実施例におけるＺｎ
Ｓｅ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図
９において、ｎ−ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ−ＧａＡｓ
からなるｎ−第１バッッファ層２２、ｎ−ＺｎＳｅから
なるｎ−第２バッファ層２３、ｎ−Ｍｇ0.4Ｚｎ0.6 Ｓ
0.3 Ｓｅ0.7 からなるｎ−クラッド層２４、およびＭＱ
Ｗ活性層２５が順に形成されている。ＭＱＷ活性層２５
は、Ｍｇ0.3 Ｚｎ0.7 Ｓ0.1 Ｓｅ0.9からなる５層の圧
縮歪障壁層およびＺｎＳ0.2 Ｓｅ0.8 からなる４層の引
張り歪井戸層が交互に積層されてなる。
Ｓｅ系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図
９において、ｎ−ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ−ＧａＡｓ
からなるｎ−第１バッッファ層２２、ｎ−ＺｎＳｅから
なるｎ−第２バッファ層２３、ｎ−Ｍｇ0.4Ｚｎ0.6 Ｓ
0.3 Ｓｅ0.7 からなるｎ−クラッド層２４、およびＭＱ
Ｗ活性層２５が順に形成されている。ＭＱＷ活性層２５
は、Ｍｇ0.3 Ｚｎ0.7 Ｓ0.1 Ｓｅ0.9からなる５層の圧
縮歪障壁層およびＺｎＳ0.2 Ｓｅ0.8 からなる４層の引
張り歪井戸層が交互に積層されてなる。
【００４４】ＭＱＷ活性層２５上には、Ｍｇ0.3 Ｚｎ
0.7 Ｓ0.3 Ｓｅ0.7 からなる引張り歪層２６およびｐ−
Ｍｇ0.4 Ｚｎ0.6 Ｓ0.3 Ｓｅ0.7 からなるｐ−クラッド
層２７が順に形成されている。ｐ−クラッド層２７の上
部領域はストライプ状のリッジ部となっている。
0.7 Ｓ0.3 Ｓｅ0.7 からなる引張り歪層２６およびｐ−
Ｍｇ0.4 Ｚｎ0.6 Ｓ0.3 Ｓｅ0.7 からなるｐ−クラッド
層２７が順に形成されている。ｐ−クラッド層２７の上
部領域はストライプ状のリッジ部となっている。
【００４５】ｐ−クラッド層２７のリッジ部上には、ｐ
−ＺｎＳｅからなるｐ−コンタクト層２８が形成され、
ｐ−クラッド層２７のリッジ部およびｐ−コンタクト層
２８の両側にはＳｉＯ2 膜２９が形成されている。ｎ−
ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ電極３０が形成され、ｐ−
コンタクト層２８上およびＳｉＯ2 層２９上にｐ電極３
１が形成されている。
−ＺｎＳｅからなるｐ−コンタクト層２８が形成され、
ｐ−クラッド層２７のリッジ部およびｐ−コンタクト層
２８の両側にはＳｉＯ2 膜２９が形成されている。ｎ−
ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ電極３０が形成され、ｐ−
コンタクト層２８上およびＳｉＯ2 層２９上にｐ電極３
１が形成されている。
【００４６】表２に図９の半導体レーザ素子における各
層の材料および膜厚を示す。
層の材料および膜厚を示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】第２の実施例の半導体レーザ素子において
は、ＭＱＷ活性層２５とｐ−クラッド層２７との間に引
張り歪層２６が設けられているので、第１の実施例の半
導体レーザ素子と同様に、ＭＱＷ活性層２５の全体に均
一に正孔が注入され易くなる。その結果、半導体レーザ
素子のしきい値電流および動作電流が低減される。ま
た、半導体レーザ素子の緩和時間が高くなり、高速変調
が可能となる。
は、ＭＱＷ活性層２５とｐ−クラッド層２７との間に引
張り歪層２６が設けられているので、第１の実施例の半
導体レーザ素子と同様に、ＭＱＷ活性層２５の全体に均
一に正孔が注入され易くなる。その結果、半導体レーザ
素子のしきい値電流および動作電流が低減される。ま
た、半導体レーザ素子の緩和時間が高くなり、高速変調
が可能となる。
【００４９】図１０は本発明の第３の実施例におけるＧ
ａＮ系発光ダイオードの構造を示す断面図である。図１
０において、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板５１上に、
ＧａＮバッファ層５２、ｎ−ＧａＮ層５３、ｎ−Ａｌ
0.42Ｇａ0.48Ｉｎ0.1 Ｎからなるｎ−クラッド層５４、
およびＭＱＷ活性層５５が順に形成されている。ＭＱＷ
活性層５５は、Ａｌ0.35Ｇａ0.53Ｉｎ0.12Ｎからなる８
層の圧縮歪障壁層およびＡｌ0.2 Ｇａ 0.8 Ｎからなる７
層の引張り歪井戸層が交互に積層されてなる。
ａＮ系発光ダイオードの構造を示す断面図である。図１
０において、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板５１上に、
ＧａＮバッファ層５２、ｎ−ＧａＮ層５３、ｎ−Ａｌ
0.42Ｇａ0.48Ｉｎ0.1 Ｎからなるｎ−クラッド層５４、
およびＭＱＷ活性層５５が順に形成されている。ＭＱＷ
活性層５５は、Ａｌ0.35Ｇａ0.53Ｉｎ0.12Ｎからなる８
層の圧縮歪障壁層およびＡｌ0.2 Ｇａ 0.8 Ｎからなる７
層の引張り歪井戸層が交互に積層されてなる。
【００５０】ＭＱＷ活性層５５上には、Ａｌ0.36Ｇａ
0.6 Ｉｎ0.04Ｎからなる引張り歪層５６、ｐ−Ａｌ0.42
Ｇａ0.48Ｉｎ0.1 Ｎからなるｐ−クラッド層５７、およ
びｐ−ＧａＮコンタクト層５８が順に形成されている。
ｐ−ＧａＮコンタクト層５８からｎ−ＧａＮ層５３の上
部領域までがエッチングされ、ｎ−ＧａＮ層５３の上面
にｎ電極５９が形成され、ｐ−ＧａＮコンタクト層５８
の上面にｐ電極６０が形成されている。
0.6 Ｉｎ0.04Ｎからなる引張り歪層５６、ｐ−Ａｌ0.42
Ｇａ0.48Ｉｎ0.1 Ｎからなるｐ−クラッド層５７、およ
びｐ−ＧａＮコンタクト層５８が順に形成されている。
ｐ−ＧａＮコンタクト層５８からｎ−ＧａＮ層５３の上
部領域までがエッチングされ、ｎ−ＧａＮ層５３の上面
にｎ電極５９が形成され、ｐ−ＧａＮコンタクト層５８
の上面にｐ電極６０が形成されている。
【００５１】表３に図１０の発光ダイオードにおける各
層の材料および膜厚を示す。
層の材料および膜厚を示す。
【００５２】
【表３】
【００５３】第３の実施例の発光ダイオードにおいて
は、ＭＱＷ活性層５５とｐ−クラッド層５７との間に引
張り歪層５６が設けられている。したがって、ＭＱＷ活
性層５の全体に均一に正孔が注入され易くなる。その結
果、発光ダイオードの動作電流が低減され、高速変調も
可能となる。
は、ＭＱＷ活性層５５とｐ−クラッド層５７との間に引
張り歪層５６が設けられている。したがって、ＭＱＷ活
性層５の全体に均一に正孔が注入され易くなる。その結
果、発光ダイオードの動作電流が低減され、高速変調も
可能となる。
【００５４】なお、第１の実施例の半導体レーザ素子に
おいては、ＭＱＷ活性層４内のｎ−クラッド層３側の圧
縮歪障壁層４１とｎ−クラッド層３との間に光ガイド層
４３が設けられているが、光ガイド層４３を設けなくて
もよい。
おいては、ＭＱＷ活性層４内のｎ−クラッド層３側の圧
縮歪障壁層４１とｎ−クラッド層３との間に光ガイド層
４３が設けられているが、光ガイド層４３を設けなくて
もよい。
【００５５】また、本発明は、ＭＱＷ活性層内の障壁層
が無歪である場合にも適用することができ、ＭＱＷ活性
層内の井戸層が圧縮歪を有する場合または無歪の場合に
も適用することができる。この場合にも、ＭＱＷ活性層
の全体に均一に正孔が注入され易くなる。
が無歪である場合にも適用することができ、ＭＱＷ活性
層内の井戸層が圧縮歪を有する場合または無歪の場合に
も適用することができる。この場合にも、ＭＱＷ活性層
の全体に均一に正孔が注入され易くなる。
【００５６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、多重量子
井戸構造の活性層とｐ型クラッド層との間にｐ型クラッ
ド層よりも小さいバンドギャップを有しかつ引張り歪を
有する引張り歪層が設けられているので、ｐ型クラッド
層から活性層に主として軽い正孔が注入される。したが
って、活性層の全体に均一に正孔が注入され易くなり、
半導体発光素子のしきい値電流および動作電流が低減さ
れるとともに、高速変調が可能となる。
井戸構造の活性層とｐ型クラッド層との間にｐ型クラッ
ド層よりも小さいバンドギャップを有しかつ引張り歪を
有する引張り歪層が設けられているので、ｐ型クラッド
層から活性層に主として軽い正孔が注入される。したが
って、活性層の全体に均一に正孔が注入され易くなり、
半導体発光素子のしきい値電流および動作電流が低減さ
れるとともに、高速変調が可能となる。
【００５７】特に、引張り歪層の正孔の基底状態のエネ
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低い場合には、より多くの正孔が活性層に軽
い正孔として注入されるので、活性層への正孔の注入の
均一性がさらに高くなる。
ルギーが活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギーとほ
ぼ等しいかまたは活性層の軽い正孔の連続状態のエネル
ギーよりも低い場合には、より多くの正孔が活性層に軽
い正孔として注入されるので、活性層への正孔の注入の
均一性がさらに高くなる。
【００５８】また、多重量子井戸構造の複数の障壁層が
圧縮歪を有する場合には、活性層への正孔の注入の不均
一性を改善する効果がより大きくなる。さらに、多重量
子井戸構造の複数の井戸層が引張り歪を有する場合に
も、活性層への正孔の注入の均一性を改善する効果がよ
り大きくなる。
圧縮歪を有する場合には、活性層への正孔の注入の不均
一性を改善する効果がより大きくなる。さらに、多重量
子井戸構造の複数の井戸層が引張り歪を有する場合に
も、活性層への正孔の注入の均一性を改善する効果がよ
り大きくなる。
【００５９】また、障壁層の各々が圧縮歪を有する層お
よび引張り歪を有する層からなる場合には、活性層中で
軽い正孔が重い正孔へ緩和することがさらに抑制され
る。したがって、正孔が活性層の全体にさらに均一に注
入される。
よび引張り歪を有する層からなる場合には、活性層中で
軽い正孔が重い正孔へ緩和することがさらに抑制され
る。したがって、正孔が活性層の全体にさらに均一に注
入される。
【図１】本発明の第１の実施例における埋め込みリッジ
構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示す
断面図である。
構造のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造を示す
断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の主要部のエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
【図３】図１の半導体レーザ素子における主としてＭＱ
Ｗ活性層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図であ
る。
Ｗ活性層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図であ
る。
【図４】図１の半導体レーザ素子における主としてＭＱ
Ｗ活性層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図であ
る。
Ｗ活性層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図であ
る。
【図５】図１の半導体レーザ素子における主としてＭＱ
Ｗ活性層の価電子帯の他の例を示すエネルギーバンド図
である。
Ｗ活性層の価電子帯の他の例を示すエネルギーバンド図
である。
【図６】図１の半導体レーザ素子における主としてＭＱ
Ｗ活性層の価電子帯のさらに他の例を示すエネルギーバ
ンド図である。
Ｗ活性層の価電子帯のさらに他の例を示すエネルギーバ
ンド図である。
【図７】第１の実施例の半導体レーザ素子における他の
構成例を示すエネルギーバンド図である。
構成例を示すエネルギーバンド図である。
【図８】第１の実施例の半導体レーザ素子におけるさら
に他の構成例を示すエネルギーバンド図である。
に他の構成例を示すエネルギーバンド図である。
【図９】本発明の第２の実施例におけるＺｎＳｅ系半導
体レーザ素子の構造を示す断面図である。
体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例におけるＧａＮ系発光
ダイオードの構造を示す断面図である。
ダイオードの構造を示す断面図である。
【図１１】従来の半導体レーザ素子の主要部のエネルギ
ーバンド図である。
ーバンド図である。
【図１２】従来の半導体レーザ素子におけるＭＱＷ活性
層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図である。
層の価電子帯の詳細なエネルギーバンド図である。
【図１３】無歪の半導体層のエネルギーバンド構造を示
す概念図である。
す概念図である。
【図１４】引張り歪を有する半導体層のエネルギーバン
ド構造を示す概念図である。
ド構造を示す概念図である。
【図１５】圧縮歪を有する半導体層のエネルギーバンド
構造を示す概念図である。
構造を示す概念図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板
３，２４，５４ ｎ−クラッド層
４，２５，５５ ＭＱＷ活性層
５，２６，５６ 引張り歪層
８，２７，５７ ｐ−クラッド層
４１ 圧縮歪障壁層
４２ 引張り歪井戸層
ＨＨ 重い正孔の準位
ＬＨ 軽い正孔の準位
ＬＣ 軽い正孔の連続準位
ＨＣ 重い正孔の連続準位
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−152050（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−106711（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−166785（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−295685（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−29716（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−249828（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−97586（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−334266（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−21511（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−268257（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−56045（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−63290（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−259571（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−180405（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−296061（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−235730（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
H01L 33/00
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の井戸層および圧縮歪を有するかま
たは歪を有さない複数の障壁層が交互に積層されてなる
多重量子井戸構造の活性層をｎ型クラッド層およびｐ型
クラッド層の間に配置してなる半導体発光素子におい
て、前記ｐ型クラッド層と前記活性層との間に、前記ｐ
型クラッド層よりも小さいバンドギャップを有しかつ引
張り歪を有する引張り歪層を設けたことを特徴とする半
導体発光素子。 - 【請求項２】 前記引張り歪層の正孔の基底状態のエネ
ルギーは前記活性層の軽い正孔の連続状態のエネルギー
とほぼ等しいかまたは前記活性層の軽い正孔の連続状態
のエネルギーよりも低いことを特徴とする請求項１記載
の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記多重量子井戸構造の前記複数の障壁
層は圧縮歪を有することを特徴とする請求項１または２
記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記多重量子井戸構造の前記複数の井戸
層は引張り歪を有することを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記複数の障壁層の各々は、圧縮歪を有
する層および引張り歪を有する層が積層されてなり、前
記圧縮歪を有する層の正孔のエネルギーは前記引張り歪
を有する層のエネルギーよりも高いことを特徴とする請
求項１、２、３または４記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12464295A JP3373975B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12464295A JP3373975B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316585A JPH08316585A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3373975B2 true JP3373975B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=14890464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12464295A Expired - Fee Related JP3373975B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3373975B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389051B1 (en) * | 1999-04-09 | 2002-05-14 | Xerox Corporation | Structure and method for asymmetric waveguide nitride laser diode |
| JP2010245559A (ja) * | 2000-12-28 | 2010-10-28 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| US6958497B2 (en) * | 2001-05-30 | 2005-10-25 | Cree, Inc. | Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures |
| JP2008177624A (ja) * | 2008-04-14 | 2008-07-31 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子 |
| JP5332451B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2013-11-06 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP5684501B2 (ja) * | 2010-07-06 | 2015-03-11 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP12464295A patent/JP3373975B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316585A (ja) | 1996-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1022825B1 (en) | Gallium nitride semiconductor light emitting element with active layer having multiplex quantum well structure and semiconductor laser light source device | |
| US6803596B2 (en) | Light emitting device | |
| US6853663B2 (en) | Efficiency GaN-based light emitting devices | |
| WO2018003551A1 (ja) | 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム | |
| JPH0143472B2 (ja) | ||
| JPH10261838A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及び半導体レーザ光源装置 | |
| CN1118119C (zh) | 自激脉冲半导体激光器 | |
| JP2000091708A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US6654397B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
| JP3429446B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2000031533A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4061040B2 (ja) | 多重量子井戸半導体素子 | |
| JP3373975B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2000101142A (ja) | 化合物半導体素子 | |
| JP2003506877A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物４元材料系を用いた半導体構造体 | |
| US20110085579A1 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
| JP3711020B2 (ja) | 発光素子 | |
| JP2002368342A (ja) | 多重量子井戸半導体素子 | |
| JPH05267797A (ja) | 発光半導体ダイオード | |
| JPH10256657A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子、及び半導体レーザ光源装置 | |
| JPH11307880A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2006324690A (ja) | 半導体レーザ、半導体発光素子、及び、その製造方法 | |
| JPH1117277A (ja) | 窒化物系半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP3644446B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2003519930A (ja) | 相分離が抑制されたｉｉｉ族窒化物半導体構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |