JP3449751B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザーに関
し、特に、青色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザ
ーに関するものである。
し、特に、青色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザ
ーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
【０００３】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの作製に用いる材料としては、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体が注目されている。そして、最近になって、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一種であるＺｎＳＳｅ系化
合物半導体をクラッド層の材料として用いて発振波長が
４９０〜５２０ｎｍの青色ないし緑色発光の半導体レー
ザーを実現することができたとの報告がなされている
（例えば、日経エレクトロニクス、１９９２年４月２７
日号、ｎｏ．５５２、第９０頁〜第９１頁）。
レーザーの作製に用いる材料としては、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体が注目されている。そして、最近になって、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一種であるＺｎＳＳｅ系化
合物半導体をクラッド層の材料として用いて発振波長が
４９０〜５２０ｎｍの青色ないし緑色発光の半導体レー
ザーを実現することができたとの報告がなされている
（例えば、日経エレクトロニクス、１９９２年４月２７
日号、ｎｏ．５５２、第９０頁〜第９１頁）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＺｎＳ
Ｓｅ系化合物半導体をクラッド層の材料として用いて青
色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザーは実現され
ているが、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層
の材料として用いて青色ないし緑色で発光が可能な半導
体レーザーを実現することは困難であった。
Ｓｅ系化合物半導体をクラッド層の材料として用いて青
色ないし緑色で発光が可能な半導体レーザーは実現され
ているが、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層
の材料として用いて青色ないし緑色で発光が可能な半導
体レーザーを実現することは困難であった。
【０００５】従って、この発明の目的は、ＺｎＭｇＳＳ
ｅ系化合物半導体をクラッド層の材料として用いた、青
色ないし緑色で発光が可能でしかも低しきい値電流の半
導体レーザーを提供することにある。
ｅ系化合物半導体をクラッド層の材料として用いた、青
色ないし緑色で発光が可能でしかも低しきい値電流の半
導体レーザーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ＺｎＳｅ活性層の上下を
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とｐ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層とで挟んだＤＨ構造（Double Heterostructur
e）を有する半導体レーザーと、ＺｎＣｄＳｅ活性層の
上下をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層とｐ型ＺｎＭｇＳＳ
ｅ光導波層とで挟み、さらにその上下をｎ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅクラッド層とｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とで挟
んだＳＣＨ構造（Separated ConfinementHeterostructu
re)を有する半導体レーザーとについてしきい値電流密
度（Ｊth）の活性層の厚さ依存性を計算により求めた結
果を図１３に示す。ただし、ＤＨ構造を有する半導体レ
ーザーおよびＳＣＨ構造を有する半導体レーザーとも共
振器長Ｌは５００μｍ、内部損失αinは１０ｃｍ-1とし
た。また、ＤＨ構造を有する半導体レーザーについて
は、ＺｎＳｅ活性層とｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層お
よびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層との間の屈折率差Δ
ｎが０．１３である場合と０．２である場合との二通り
について計算を行った。一方、ＳＣＨ構造を有する半導
体レーザーについては、ＺｎＣｄＳｅ活性層とｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ光導波層およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層
との間の屈折率差Δｎg は０．１、ＺｎＣｄＳｅ活性層
とｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層およびｐ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅクラッド層との間の屈折率差Δｎc は０．２、ｎ型
ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導
波層のそれぞれの厚さＷg は７５ｎｍとした。
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とｐ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層とで挟んだＤＨ構造（Double Heterostructur
e）を有する半導体レーザーと、ＺｎＣｄＳｅ活性層の
上下をｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層とｐ型ＺｎＭｇＳＳ
ｅ光導波層とで挟み、さらにその上下をｎ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅクラッド層とｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とで挟
んだＳＣＨ構造（Separated ConfinementHeterostructu
re)を有する半導体レーザーとについてしきい値電流密
度（Ｊth）の活性層の厚さ依存性を計算により求めた結
果を図１３に示す。ただし、ＤＨ構造を有する半導体レ
ーザーおよびＳＣＨ構造を有する半導体レーザーとも共
振器長Ｌは５００μｍ、内部損失αinは１０ｃｍ-1とし
た。また、ＤＨ構造を有する半導体レーザーについて
は、ＺｎＳｅ活性層とｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層お
よびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層との間の屈折率差Δ
ｎが０．１３である場合と０．２である場合との二通り
について計算を行った。一方、ＳＣＨ構造を有する半導
体レーザーについては、ＺｎＣｄＳｅ活性層とｎ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ光導波層およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層
との間の屈折率差Δｎg は０．１、ＺｎＣｄＳｅ活性層
とｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層およびｐ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅクラッド層との間の屈折率差Δｎc は０．２、ｎ型
ＺｎＭｇＳＳｅ光導波層およびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ光導
波層のそれぞれの厚さＷg は７５ｎｍとした。
【０００７】図１３からわかるように、ＤＨ構造を有す
る半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが３０〜４
０ｎｍのときにしきい値電流密度は極小値をとり、活性
層の厚さがこの極小値を与える厚さの近傍にあるとき、
すなわち活性層の厚さが１５〜６０ｎｍのときにはしき
い値電流密度は十分に低くなる。一方、ＳＣＨ構造を有
する半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが約１０
ｎｍになるまでは、活性層の厚さの減少とともにしきい
値電流密度は減少し、活性層の厚さが２〜２０ｎｍのと
きにはしきい値電流密度は十分に低くなる。以上のこと
から、レーザー構造を形成するための材料としてＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体を用いた場合、ＤＨ構造を有する半
導体レーザーにおいても、またＳＣＨ構造を有する半導
体レーザーにおいても、しきい値電流密度を低くするた
めには、活性層の厚さを十分に小さくしてキャリアの注
入効率を高くすることの重要性を理解することができ
る。
る半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが３０〜４
０ｎｍのときにしきい値電流密度は極小値をとり、活性
層の厚さがこの極小値を与える厚さの近傍にあるとき、
すなわち活性層の厚さが１５〜６０ｎｍのときにはしき
い値電流密度は十分に低くなる。一方、ＳＣＨ構造を有
する半導体レーザーにおいては、活性層の厚さが約１０
ｎｍになるまでは、活性層の厚さの減少とともにしきい
値電流密度は減少し、活性層の厚さが２〜２０ｎｍのと
きにはしきい値電流密度は十分に低くなる。以上のこと
から、レーザー構造を形成するための材料としてＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体を用いた場合、ＤＨ構造を有する半
導体レーザーにおいても、またＳＣＨ構造を有する半導
体レーザーにおいても、しきい値電流密度を低くするた
めには、活性層の厚さを十分に小さくしてキャリアの注
入効率を高くすることの重要性を理解することができ
る。
【０００８】このように活性層の厚さを小さくしてキャ
リアの注入効率を高くすることの重要性は、以下の実験
結果からも明らかである。すなわち、図１４はＺｎＳＳ
ｅ活性層の上下をＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層とで挟んだＤＨ構造で厚さ７０ｎｍの
ＺｎＳＳｅ活性層から得られたフォトルミネッセンス
（ＰＬ）強度の減衰曲線を示す。この図１４に示す減衰
曲線の傾きよりＰＬ強度の減衰の時定数を求めると、約
５０ｐｓｅｃとなる。ＺｎＳｅ結晶の発光再結合寿命は
数ｎｓｅｃと予想されるので、この約５０ｐｓｅｃとい
う時定数での非常に速いＰＬ強度の減衰は非発光再結合
過程に支配されていると考えられる。しかしながら、同
一の試料を用いて、光励起によりレーザー発振を実現す
ることもできる。これは、試料中の非発光中心の数がＰ
Ｌ測定における弱励起条件の励起光により励起されるキ
ャリアの数と同程度であるため、強励起条件の光励起時
にはトラップが飽和してレーザー発振が起こるのに十分
なキャリアが蓄積されるためであると説明される。この
ようなトラップを含む結晶を用いて作製される半導体レ
ーザーにおいては、通常にも増して効率良くキャリアを
活性層に注入することが重要になってくる。この点から
も、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザー
のしきい値電流密度を低くするためには、活性層の厚さ
を小さくすることが有効であることがわかる。
リアの注入効率を高くすることの重要性は、以下の実験
結果からも明らかである。すなわち、図１４はＺｎＳＳ
ｅ活性層の上下をＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とＺｎＭｇ
ＳＳｅクラッド層とで挟んだＤＨ構造で厚さ７０ｎｍの
ＺｎＳＳｅ活性層から得られたフォトルミネッセンス
（ＰＬ）強度の減衰曲線を示す。この図１４に示す減衰
曲線の傾きよりＰＬ強度の減衰の時定数を求めると、約
５０ｐｓｅｃとなる。ＺｎＳｅ結晶の発光再結合寿命は
数ｎｓｅｃと予想されるので、この約５０ｐｓｅｃとい
う時定数での非常に速いＰＬ強度の減衰は非発光再結合
過程に支配されていると考えられる。しかしながら、同
一の試料を用いて、光励起によりレーザー発振を実現す
ることもできる。これは、試料中の非発光中心の数がＰ
Ｌ測定における弱励起条件の励起光により励起されるキ
ャリアの数と同程度であるため、強励起条件の光励起時
にはトラップが飽和してレーザー発振が起こるのに十分
なキャリアが蓄積されるためであると説明される。この
ようなトラップを含む結晶を用いて作製される半導体レ
ーザーにおいては、通常にも増して効率良くキャリアを
活性層に注入することが重要になってくる。この点から
も、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザー
のしきい値電流密度を低くするためには、活性層の厚さ
を小さくすることが有効であることがわかる。
【０００９】さらに、本発明者の知見によれば、ＳＣＨ
構造を有する半導体レーザーにおいて活性層を単一量子
井戸構造または二重量子井戸構造とした場合には、活性
層を三重量子井戸構造とした場合に比べて、しきい値電
流密度はほぼ半減する（ただし、量子井戸層の厚さは同
一とする）。従って、ＳＣＨ構造を有する半導体レーザ
ーのしきい値電流密度を低くするためには、活性層を単
一量子井戸構造または二重量子井戸構造とするのが有効
であることがわかる。
構造を有する半導体レーザーにおいて活性層を単一量子
井戸構造または二重量子井戸構造とした場合には、活性
層を三重量子井戸構造とした場合に比べて、しきい値電
流密度はほぼ半減する（ただし、量子井戸層の厚さは同
一とする）。従って、ＳＣＨ構造を有する半導体レーザ
ーのしきい値電流密度を低くするためには、活性層を単
一量子井戸構造または二重量子井戸構造とするのが有効
であることがわかる。
【００１０】この発明は、本発明者の上記知見および検
討に基づき、さらに種々の検討を加えた結果案出された
ものである。
討に基づき、さらに種々の検討を加えた結果案出された
ものである。
【００１１】すなわち、上記目的を達成するため、この
発明の第１の発明による半導体発光素子は、化合物半導
体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体か
ら成る第１導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッ
ド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体またはＺ
ｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の光導波層と、第１
の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体から成る少なくとも一つの量子井戸層を有し、かつ量
子井戸層の厚さが２〜２０ｎｍである活性層と、活性層
上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体またはＺｎＳ
ｅ系化合物半導体から成る第２の光導波層と、第２の光
導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体か
ら成る第２導電型の第２のクラッド層と、第２のクラッ
ド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体から成る
第２導電型の層とを有することを特徴とするものであ
る。
発明の第１の発明による半導体発光素子は、化合物半導
体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体か
ら成る第１導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッ
ド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体またはＺ
ｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の光導波層と、第１
の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体から成る少なくとも一つの量子井戸層を有し、かつ量
子井戸層の厚さが２〜２０ｎｍである活性層と、活性層
上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体またはＺｎＳ
ｅ系化合物半導体から成る第２の光導波層と、第２の光
導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体か
ら成る第２導電型の第２のクラッド層と、第２のクラッ
ド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体から成る
第２導電型の層とを有することを特徴とするものであ
る。
【００１２】この発明の第２の発明による半導体発光素
子は、この発明の第１の発明による半導体発光素子にお
いて、活性層が単一の量子井戸層を有することを特徴と
するものである。
子は、この発明の第１の発明による半導体発光素子にお
いて、活性層が単一の量子井戸層を有することを特徴と
するものである。
【００１３】この発明の第３の発明による半導体発光素
子は、この発明の第１の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、第１の光導波層および第２の光導波層は
０＜ｕ≦０．１のＺｎＳ u Ｓｅ 1-u またはＺｎＳｅから
成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅか
ら成る量子井戸層から成り、第１のクラッド層および第
２のクラッド層と量子井戸層との間のバンドギャップの
差は０．２５ｅＶ以上であり、第１の光導波層および第
２の光導波層と量子井戸層との間のバンドギャップの差
は０．１ｅＶ以上であることを特徴とするものである。
子は、この発明の第１の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、第１の光導波層および第２の光導波層は
０＜ｕ≦０．１のＺｎＳ u Ｓｅ 1-u またはＺｎＳｅから
成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅか
ら成る量子井戸層から成り、第１のクラッド層および第
２のクラッド層と量子井戸層との間のバンドギャップの
差は０．２５ｅＶ以上であり、第１の光導波層および第
２の光導波層と量子井戸層との間のバンドギャップの差
は０．１ｅＶ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】この発明の第４の発明による半導体発光素
子は、化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ
系化合物半導体から成る第１導電型の第１のクラッド層
と、第１のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の
光導波層と、第１の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄ
Ｓｅ系化合物半導体から成る二つの量子井戸層を有し、
かつ二つの量子井戸層の合計の厚さが２〜２０ｎｍであ
る活性層と、活性層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物
半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第２の光
導波層と、第２の光導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳ
ｅ系化合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド
層と、第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の層とを有することを特
徴とするものである。
子は、化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ
系化合物半導体から成る第１導電型の第１のクラッド層
と、第１のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の
光導波層と、第１の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄ
Ｓｅ系化合物半導体から成る二つの量子井戸層を有し、
かつ二つの量子井戸層の合計の厚さが２〜２０ｎｍであ
る活性層と、活性層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物
半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第２の光
導波層と、第２の光導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳ
ｅ系化合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド
層と、第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の層とを有することを特
徴とするものである。
【００１８】この発明の第５の発明による半導体発光素
子は、この発明の第４の発明による半導体発光素子にお
いて、活性層が、ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体から成る
第１の量子井戸層、第１の量子井戸層上に積層されたＺ
ｎＳｅ系化合物半導体から成る障壁層および障壁層上に
積層されたＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体から成る第２の
量子井戸層から成ることを特徴とするものである。
子は、この発明の第４の発明による半導体発光素子にお
いて、活性層が、ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体から成る
第１の量子井戸層、第１の量子井戸層上に積層されたＺ
ｎＳｅ系化合物半導体から成る障壁層および障壁層上に
積層されたＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体から成る第２の
量子井戸層から成ることを特徴とするものである。
【００１９】この発明の第６の発明による半導体発光素
子は、この発明の第４の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、第１の光導波層および第２の光導波層は
０＜ｕ≦０．１のＺｎＳ u Ｓｅ 1-u またはＺｎＳｅから
成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅか
ら成る第１の量子井戸層、第１の量子井戸層上に積層さ
れたＺｎＳｅから成る障壁層および障壁層上に積層され
た０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅから成る第２の
量子井戸層から成り、第１のクラッド層および第２のク
ラッド層と第１の量子井戸層および第２の量子井戸層と
の間のバンドギャップの差は０．２５ｅＶ以上であり、
第１の光導波層および第２の光導波層と第１の量子井戸
層および第２の量子井戸層との間のバンドギャップの差
は０．１ｅＶ以上であることを特徴とするものである。
子は、この発明の第４の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、第１の光導波層および第２の光導波層は
０＜ｕ≦０．１のＺｎＳ u Ｓｅ 1-u またはＺｎＳｅから
成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅか
ら成る第１の量子井戸層、第１の量子井戸層上に積層さ
れたＺｎＳｅから成る障壁層および障壁層上に積層され
た０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ z Ｓｅから成る第２の
量子井戸層から成り、第１のクラッド層および第２のク
ラッド層と第１の量子井戸層および第２の量子井戸層と
の間のバンドギャップの差は０．２５ｅＶ以上であり、
第１の光導波層および第２の光導波層と第１の量子井戸
層および第２の量子井戸層との間のバンドギャップの差
は０．１ｅＶ以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】この発明の第７の発明による半導体発光素
子は、化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ
系化合物半導体から成る第１導電型の第１のクラッド層
と、第１のクラッド層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系
化合物半導体から成り、かつ厚さが１５〜６０ｎｍであ
る活性層と、活性層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド層と、
第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半
導体から成る第２導電型の層とを有することを特徴とす
るものである。
子は、化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ
系化合物半導体から成る第１導電型の第１のクラッド層
と、第１のクラッド層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系
化合物半導体から成り、かつ厚さが１５〜６０ｎｍであ
る活性層と、活性層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド層と、
第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半
導体から成る第２導電型の層とを有することを特徴とす
るものである。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】この発明の第８の発明による半導体発光素
子は、この発明の第７の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ
z Ｓｅから成り、第１のクラッド層および第２のクラッ
ド層と活性層との間のバンドギャップの差は０．２５ｅ
Ｖ以上であることを特徴とするものである。
子は、この発明の第７の発明による半導体発光素子にお
いて、第１のクラッド層および第２のクラッド層は０＜
ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ 1-p Ｍｇ p Ｓ q Ｓｅ
1-q から成り、活性層は０＜ｚ≦０．３のＺｎ 1-z Ｃｄ
z Ｓｅから成り、第１のクラッド層および第２のクラッ
ド層と活性層との間のバンドギャップの差は０．２５ｅ
Ｖ以上であることを特徴とするものである。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【作用】第１〜第６の発明による半導体発光素子によれ
ば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料
として用いた、緑色で発光が可能でしかも低しきい値電
流のＳＣＨ構造を有する半導体発光素子を実現すること
ができる。
ば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料
として用いた、緑色で発光が可能でしかも低しきい値電
流のＳＣＨ構造を有する半導体発光素子を実現すること
ができる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】第７または第８の発明による半導体発光素
子によれば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド
層の材料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能で
しかも低しきい値電流のＤＨ構造を有する半導体発光素
子を実現することができる。
子によれば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド
層の材料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能で
しかも低しきい値電流のＤＨ構造を有する半導体発光素
子を実現することができる。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
【００４１】図１はこの発明の第１実施例による半導体
レーザーを示す。この第１実施例による半導体レーザー
はＳＣＨ構造を有するものである。
レーザーを示す。この第１実施例による半導体レーザー
はＳＣＨ構造を有するものである。
【００４２】図１に示すように、この第１実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層５、例えばｐ型不純物と
してＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、例えば
ｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７および例えばｐ型不純物とし
てＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅキャップ層８が順次積
層されている。
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層５、例えばｐ型不純物と
してＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、例えば
ｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７および例えばｐ型不純物とし
てＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅキャップ層８が順次積
層されている。
【００４３】さらに、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８上に
は、ストライプ状の開口９ａを有する例えばポリイミ
ド、ＳｉＯx 膜、ＳｉＮx 膜などから成る絶縁層９が形
成されている。そして、この開口９ａを通じてｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８に例えばＡｕ／Ｐｄ電極やＡｕ電極の
ようなｐ側電極１０がコンタクトしている。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面には、例えばＩｎ電極のようなｎ
側電極１１がコンタクトしている。
は、ストライプ状の開口９ａを有する例えばポリイミ
ド、ＳｉＯx 膜、ＳｉＮx 膜などから成る絶縁層９が形
成されている。そして、この開口９ａを通じてｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８に例えばＡｕ／Ｐｄ電極やＡｕ電極の
ようなｐ側電極１０がコンタクトしている。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面には、例えばＩｎ電極のようなｎ
側電極１１がコンタクトしている。
【００４４】この第１実施例においては、活性層５は例
えば厚さが６ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６が障壁
層を構成する。
えば厚さが６ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６が障壁
層を構成する。
【００４５】ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７のＭｇ組成比ｐは例えば０．０７、またＳ組成比ｑは
例えば０．１４であり、そのときのバンドギャップＥg
は約２．８７ｅＶである。これらのＭｇ組成比ｐ＝０．
０７およびＳ組成比ｑ＝０．１４を有するｎ型Ｚｎ1-p
Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍ
ｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７はＧａＡｓと格子整合す
る。また、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ
光導波層６のバンドギャップＥg は約２．７２ｅＶであ
る。さらに、活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓ
ｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例えば０．１４であり、
そのときのバンドギャップＥg は約２．５４ｅＶであ
る。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層７と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子
井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３
３ｅＶであり、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型Ｚｎ
Ｓｅ光導波層６と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄ
z Ｓｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥ
g は０．１８ｅＶである。ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層
５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のエネルギーバンド図をｐ＝
０．０７、ｑ＝０．１４、ｚ＝０．１４のときのこれら
の層のバンドギャップＥg の値とともに図２に示す。な
お、図２において、Ｅc は伝導帯の下端のエネルギーで
ある（以下同様）。
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７のＭｇ組成比ｐは例えば０．０７、またＳ組成比ｑは
例えば０．１４であり、そのときのバンドギャップＥg
は約２．８７ｅＶである。これらのＭｇ組成比ｐ＝０．
０７およびＳ組成比ｑ＝０．１４を有するｎ型Ｚｎ1-p
Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍ
ｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７はＧａＡｓと格子整合す
る。また、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ
光導波層６のバンドギャップＥg は約２．７２ｅＶであ
る。さらに、活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓ
ｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例えば０．１４であり、
そのときのバンドギャップＥg は約２．５４ｅＶであ
る。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層７と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子
井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３
３ｅＶであり、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型Ｚｎ
Ｓｅ光導波層６と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄ
z Ｓｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥ
g は０．１８ｅＶである。ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層
５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のエネルギーバンド図をｐ＝
０．０７、ｑ＝０．１４、ｚ＝０．１４のときのこれら
の層のバンドギャップＥg の値とともに図２に示す。な
お、図２において、Ｅc は伝導帯の下端のエネルギーで
ある（以下同様）。
【００４６】ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７の厚さは好適にはそれぞれ０．５μｍ以上に選ばれ、
具体的にはｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層
３の厚さは例えば１μｍ、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７の厚さは例えば０．６μｍに選ばれ
る。また、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ
光導波層６の厚さは好適にはそれぞれ２０〜１００ｎｍ
の範囲に選ばれ、具体的には例えばそれぞれ５０ｎｍに
選ばれる。さらに、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８の厚さは
好適には０．５μｍ以上に選ばれる。
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７の厚さは好適にはそれぞれ０．５μｍ以上に選ばれ、
具体的にはｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層
３の厚さは例えば１μｍ、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７の厚さは例えば０．６μｍに選ばれ
る。また、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ
光導波層６の厚さは好適にはそれぞれ２０〜１００ｎｍ
の範囲に選ばれ、具体的には例えばそれぞれ５０ｎｍに
選ばれる。さらに、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８の厚さは
好適には０．５μｍ以上に選ばれる。
【００４７】また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２の厚さ
は、ＺｎＳｅとＧａＡｓとの間にはわずかではあるが格
子不整合が存在することから、この格子不整合に起因し
てこのｎ型ＺｎＳｅバッファ層２及びその上の各層のエ
ピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止するため
に、ＺｎＳｅの臨界膜厚（〜１００ｎｍ）よりも十分に
小さく選ばれ、具体的には例えば２ｎｍに選ばれる。
は、ＺｎＳｅとＧａＡｓとの間にはわずかではあるが格
子不整合が存在することから、この格子不整合に起因し
てこのｎ型ＺｎＳｅバッファ層２及びその上の各層のエ
ピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止するため
に、ＺｎＳｅの臨界膜厚（〜１００ｎｍ）よりも十分に
小さく選ばれ、具体的には例えば２ｎｍに選ばれる。
【００４８】次に、上述のように構成されたこの第１実
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
【００４９】この第１実施例による半導体レーザーを製
造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、例えば分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により、ｎ型ＺｎＳｅバ
ッファ層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓ
ｅ量子井戸層から成る活性層５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層
６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およ
びｐ型ＺｎＳｅキャップ層８を順次エピタキシャル成長
させる。
造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、例えば分
子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により、ｎ型ＺｎＳｅバ
ッファ層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓ
ｅ量子井戸層から成る活性層５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層
６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およ
びｐ型ＺｎＳｅキャップ層８を順次エピタキシャル成長
させる。
【００５０】上述のＭＢＥ法によるエピタキシャル成長
においては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９
９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％
のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎ
Ｓを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳ
ｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２、ｎ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｎ型Ｚｎ
Ｓｅ光導波層４のｎ型不純物としてのＣｌのドーピング
は例えば純度９９．９９９９％のＺｎＣｌ2 をドーパン
トとして用いて行い、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８のｐ型不純物としてのＮのドーピング
は例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）により発生
されたＮ2 プラズマを照射することにより行う。
においては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９
９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％
のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎ
Ｓを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳ
ｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２、ｎ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｎ型Ｚｎ
Ｓｅ光導波層４のｎ型不純物としてのＣｌのドーピング
は例えば純度９９．９９９９％のＺｎＣｌ2 をドーパン
トとして用いて行い、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８のｐ型不純物としてのＮのドーピング
は例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）により発生
されたＮ2 プラズマを照射することにより行う。
【００５１】次に、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８の全面に
絶縁層９を形成した後、この絶縁層９の所定部分を除去
して開口９ａを形成する。次に、全面にＡｕ／Ｐｄ膜や
Ａｕ膜を真空蒸着してＡｕ／Ｐｄ電極やＡｕ電極のよう
なｐ側電極１０を形成する。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極１１を形成する。
絶縁層９を形成した後、この絶縁層９の所定部分を除去
して開口９ａを形成する。次に、全面にＡｕ／Ｐｄ膜や
Ａｕ膜を真空蒸着してＡｕ／Ｐｄ電極やＡｕ電極のよう
なｐ側電極１０を形成する。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極１１を形成する。
【００５２】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１を例えばバー状に劈開し
て共振器端面を形成し、このバーを劈開してチップ化
し、パッケージングを行う。
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１を例えばバー状に劈開し
て共振器端面を形成し、このバーを劈開してチップ化
し、パッケージングを行う。
【００５３】この第１実施例による半導体レーザーの光
出力−電流特性の測定結果を図３に示す。この測定に用
いた半導体レーザーの単一量子井戸（ＳＱＷ）構造の活
性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層の
厚さは６ｎｍである。図３には、比較のために、活性層
が厚さ６ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層と厚
さ４ｎｍのｉ型ＺｎＳｅ障壁層とを交互に積層した三重
量子井戸（ＴＱＷ）構造となっていることを除いてこの
第１実施例による半導体レーザーと同様な構造を有する
半導体レーザーの光出力−電流特性の測定結果も示して
ある。後者の場合には、活性層における三つの量子井戸
層の合計の厚さは６ｎｍ×３＝１８ｎｍである。
出力−電流特性の測定結果を図３に示す。この測定に用
いた半導体レーザーの単一量子井戸（ＳＱＷ）構造の活
性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層の
厚さは６ｎｍである。図３には、比較のために、活性層
が厚さ６ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層と厚
さ４ｎｍのｉ型ＺｎＳｅ障壁層とを交互に積層した三重
量子井戸（ＴＱＷ）構造となっていることを除いてこの
第１実施例による半導体レーザーと同様な構造を有する
半導体レーザーの光出力−電流特性の測定結果も示して
ある。後者の場合には、活性層における三つの量子井戸
層の合計の厚さは６ｎｍ×３＝１８ｎｍである。
【００５４】図３より明らかなように、単一量子井戸構
造の活性層５を構成する量子井戸層の厚さが６ｎｍであ
るときのこの第１実施例による半導体レーザーのしきい
値電流は、三重量子井戸構造の活性層における三つの量
子井戸層の合計の厚さが１８ｎｍである半導体レーザー
のしきい値電流と比較して、ほぼ１／２に低減されてい
る。
造の活性層５を構成する量子井戸層の厚さが６ｎｍであ
るときのこの第１実施例による半導体レーザーのしきい
値電流は、三重量子井戸構造の活性層における三つの量
子井戸層の合計の厚さが１８ｎｍである半導体レーザー
のしきい値電流と比較して、ほぼ１／２に低減されてい
る。
【００５５】また、この第１実施例による半導体レーザ
ーの発振波長を測定したところ、室温において約４９８
ｎｍであった。
ーの発振波長を測定したところ、室温において約４９８
ｎｍであった。
【００５６】以上のように、この第１実施例によれば、
ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４、単一量子井戸構造の活性層５、ｐ型
ＺｎＳｅ光導波層６およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７によりレーザー構造を形成し、しかも
活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
の厚さを例えば６ｎｍと小さく選んでいることにより、
ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料とし
て用いた、室温において波長約４９８ｎｍで発振可能な
緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構造を有
する半導体レーザーを実現することができる。また、こ
の半導体レーザーは、低しきい値電流密度であることに
より発熱を抑えることができ、寿命特性の向上を図るこ
とができる。さらに、この半導体レーザーは低しきい値
電流であることにより低消費電力である。
ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４、単一量子井戸構造の活性層５、ｐ型
ＺｎＳｅ光導波層６およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７によりレーザー構造を形成し、しかも
活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
の厚さを例えば６ｎｍと小さく選んでいることにより、
ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料とし
て用いた、室温において波長約４９８ｎｍで発振可能な
緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構造を有
する半導体レーザーを実現することができる。また、こ
の半導体レーザーは、低しきい値電流密度であることに
より発熱を抑えることができ、寿命特性の向上を図るこ
とができる。さらに、この半導体レーザーは低しきい値
電流であることにより低消費電力である。
【００５７】次に、この発明の第２実施例による半導体
レーザーについて説明する。
レーザーについて説明する。
【００５８】この第２実施例による半導体レーザーは、
活性層５が図４に示すように二重量子井戸構造を有する
ことを除いて、第１実施例による半導体レーザーと同様
な構造を有する。図４に示すように、この第２実施例に
よる半導体レーザーにおいては、活性層５は、ｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５
ｂおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃが順次
積層された二重量子井戸構造を有する。ここで、ｉ型Ｚ
ｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃの厚さはそれぞれ例えば６ｎｍ
であり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂの厚さは例えば４ｎｍ
である。この場合、活性層５における二つのｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄ
z Ｓｅ量子井戸層５ｃの合計の厚さは６ｎｍ×２＝１２
ｎｍである。この活性層５のエネルギーバンド図を図５
に示す。
活性層５が図４に示すように二重量子井戸構造を有する
ことを除いて、第１実施例による半導体レーザーと同様
な構造を有する。図４に示すように、この第２実施例に
よる半導体レーザーにおいては、活性層５は、ｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５
ｂおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃが順次
積層された二重量子井戸構造を有する。ここで、ｉ型Ｚ
ｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃの厚さはそれぞれ例えば６ｎｍ
であり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂの厚さは例えば４ｎｍ
である。この場合、活性層５における二つのｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄ
z Ｓｅ量子井戸層５ｃの合計の厚さは６ｎｍ×２＝１２
ｎｍである。この活性層５のエネルギーバンド図を図５
に示す。
【００５９】この第２実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
【００６０】この第２実施例によっても、第１実施例に
よる半導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
緑色発光が可能でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構
造を有する半導体レーザーを実現することができる。
よる半導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
緑色発光が可能でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構
造を有する半導体レーザーを実現することができる。
【００６１】次に、この発明の第３実施例による半導体
レーザーについて説明する。
レーザーについて説明する。
【００６２】図６はこの第３実施例による半導体レーザ
ーを示す。この第３実施例による半導体レーザーはＤＨ
構造を有するものである。
ーを示す。この第３実施例による半導体レーザーはＤＨ
構造を有するものである。
【００６３】図６に示すように、この第３実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、活性層５、例えばｐ型不純物としてＮがドープ
されたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７お
よび例えばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８が順次積層されている。
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、活性層５、例えばｐ型不純物としてＮがドープ
されたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７お
よび例えばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ
Ｓｅキャップ層８が順次積層されている。
【００６４】ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８上に絶縁層９が
形成され、この絶縁層９に形成されたストライプ状の開
口９ａを通じてｐ型ＺｎＳｅキャップ層８にｐ側電極１
０がコンタクトしていることやｎ型ＧａＡｓ基板１の裏
面にｎ側電極１１がコンタクトしていることは、第１実
施例による半導体レーザーと同様である。
形成され、この絶縁層９に形成されたストライプ状の開
口９ａを通じてｐ型ＺｎＳｅキャップ層８にｐ側電極１
０がコンタクトしていることやｎ型ＧａＡｓ基板１の裏
面にｎ側電極１１がコンタクトしていることは、第１実
施例による半導体レーザーと同様である。
【００６５】この場合、活性層５は、単層のＺｎＳｅ
層、ＺｎＳu Ｓｅ1-u 層またはＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ層に
より形成される。また、この活性層５の厚さは１５〜６
０ｎｍの範囲に選ばれ、好ましくは２０〜４０ｎｍの範
囲に選ばれる。
層、ＺｎＳu Ｓｅ1-u 層またはＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ層に
より形成される。また、この活性層５の厚さは１５〜６
０ｎｍの範囲に選ばれ、好ましくは２０〜４０ｎｍの範
囲に選ばれる。
【００６６】活性層５をＺｎＳｅ層により形成する場
合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-qクラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ
組成比ｐは例えば０．２３、またＳ組成比ｑは例えば
０．２８である。このときの活性層５のバンドギャップ
Ｅg は約２．７２ｅＶ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-qクラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７のバンドギャップＥg は約３．０５ｅ
Ｖである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q
クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７と活性層５との間のバンドギャップＥg の差
ΔＥg は０．３３ｅＶである。
合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-qクラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ
組成比ｐは例えば０．２３、またＳ組成比ｑは例えば
０．２８である。このときの活性層５のバンドギャップ
Ｅg は約２．７２ｅＶ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-qクラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７のバンドギャップＥg は約３．０５ｅ
Ｖである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q
クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７と活性層５との間のバンドギャップＥg の差
ΔＥg は０．３３ｅＶである。
【００６７】また、活性層５をｕ＝０．０６のＺｎＳu
Ｓｅ1-u 層により形成する場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓ
q Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ組成比ｐは例えば０．２
６、またＳ組成比ｑは例えば０．３１である。このとき
の活性層５のバンドギャップＥg は約２．７６ｅＶ、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のバンドギャ
ップＥg は約３．１０ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７と活性層５との間
のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３４ｅＶであ
る。
Ｓｅ1-u 層により形成する場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓ
q Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ組成比ｐは例えば０．２
６、またＳ組成比ｑは例えば０．３１である。このとき
の活性層５のバンドギャップＥg は約２．７６ｅＶ、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のバンドギャ
ップＥg は約３．１０ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７と活性層５との間
のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３４ｅＶであ
る。
【００６８】さらに、活性層５をｚ＝０．１４のＺｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ層により形成する場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍ
ｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇ
p ＳqＳｅ1-q クラッド層７のＭｇ組成比ｐは例えば
０．０７、またＳ組成比ｑは例えば０．１４である。こ
のときの活性層５のバンドギャップＥg は約２．５４ｅ
Ｖ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層７のバン
ドギャップＥg は約２．８７ｅＶである。この場合、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層７と活性層５と
の間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３３ｅＶで
ある。
1-z Ｃｄz Ｓｅ層により形成する場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍ
ｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇ
p ＳqＳｅ1-q クラッド層７のＭｇ組成比ｐは例えば
０．０７、またＳ組成比ｑは例えば０．１４である。こ
のときの活性層５のバンドギャップＥg は約２．５４ｅ
Ｖ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層７のバン
ドギャップＥg は約２．８７ｅＶである。この場合、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層７と活性層５と
の間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は０．３３ｅＶで
ある。
【００６９】ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２、ｎ型Ｚｎ1-p
Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３、活性層５、ｐ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型ＺｎＳ
ｅキャップ層８の厚さは第１実施例による半導体レーザ
ーと同様の値に選ぶことができる。
Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３、活性層５、ｐ型Ｚｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型ＺｎＳ
ｅキャップ層８の厚さは第１実施例による半導体レーザ
ーと同様の値に選ぶことができる。
【００７０】この第３実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
【００７１】この第３実施例によれば、単層のＺｎＳｅ
層、ＺｎＳu Ｓｅ1-u 層またはＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ層に
より形成される活性層５の厚さが１５〜６０ｎｍと十分
に小さく選ばれていることにより、第１実施例による半
導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体
をクラッド層の材料として用いた、室温において青色な
いし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のＤＨ構造
を有する半導体レーザーを実現することができる。
層、ＺｎＳu Ｓｅ1-u 層またはＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ層に
より形成される活性層５の厚さが１５〜６０ｎｍと十分
に小さく選ばれていることにより、第１実施例による半
導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体
をクラッド層の材料として用いた、室温において青色な
いし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のＤＨ構造
を有する半導体レーザーを実現することができる。
【００７２】次に、この発明の第４実施例による半導体
レーザーについて説明する。
レーザーについて説明する。
【００７３】この第４実施例による半導体レーザーにお
いては、活性層５がＺｎ1-s ＭｇsＳt Ｓｅ1-t から成
る複数の障壁層とＺｎＳｅまたはＺｎＳu Ｓｅ1-u から
成る複数の量子井戸層とを交互に積層した多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造を有することを除いて、第３実施例によ
る半導体レーザーと同様な構造を有する。この場合、こ
の活性層５における複数の量子井戸層の合計の厚さは１
０〜３５ｎｍの範囲に選ばれる。
いては、活性層５がＺｎ1-s ＭｇsＳt Ｓｅ1-t から成
る複数の障壁層とＺｎＳｅまたはＺｎＳu Ｓｅ1-u から
成る複数の量子井戸層とを交互に積層した多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造を有することを除いて、第３実施例によ
る半導体レーザーと同様な構造を有する。この場合、こ
の活性層５における複数の量子井戸層の合計の厚さは１
０〜３５ｎｍの範囲に選ばれる。
【００７４】活性層５における障壁層をＺｎ1-s Ｍｇs
Ｓt Ｓｅ1-t により形成し、量子井戸層をＺｎＳｅによ
り形成する場合、障壁層を形成するＺｎ1-s Ｍｇs Ｓt
Ｓｅ1-t のＭｇ組成比ｓおよびＳ組成比ｔは例えばそれ
ぞれ０．１および０．１６に選ばれるか、例えばそれぞ
れ０．２３および０．２８に選ばれる。また、この場合
のｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３および
ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ組
成比ｐおよびＳ組成比ｑは例えばそれぞれ０．２３およ
び０．２８に選ばれる。このときの活性層５におけるＺ
ｎＳｅ量子井戸層のバンドギャップＥg は約２．７２ｅ
Ｖ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のバン
ドギャップＥg は約３．０５ｅＶである。この場合、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７と活性層５に
おけるＺｎＳｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg
の差ΔＥg は０．３３ｅＶである。
Ｓt Ｓｅ1-t により形成し、量子井戸層をＺｎＳｅによ
り形成する場合、障壁層を形成するＺｎ1-s Ｍｇs Ｓt
Ｓｅ1-t のＭｇ組成比ｓおよびＳ組成比ｔは例えばそれ
ぞれ０．１および０．１６に選ばれるか、例えばそれぞ
れ０．２３および０．２８に選ばれる。また、この場合
のｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３および
ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のＭｇ組
成比ｐおよびＳ組成比ｑは例えばそれぞれ０．２３およ
び０．２８に選ばれる。このときの活性層５におけるＺ
ｎＳｅ量子井戸層のバンドギャップＥg は約２．７２ｅ
Ｖ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およ
びｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７のバン
ドギャップＥg は約３．０５ｅＶである。この場合、ｎ
型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７と活性層５に
おけるＺｎＳｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg
の差ΔＥg は０．３３ｅＶである。
【００７５】また、活性層５における障壁層をＺｎ1-s
Ｍｇs Ｓt Ｓｅ1-t により形成し、量子井戸層をＺｎＳ
u Ｓｅ1-u により形成する場合、障壁層を形成するＺｎ
1-sＭｇs Ｓt Ｓｅ1-t のＭｇ組成比ｓおよびＳ組成比
ｔは例えばそれぞれ０．１３および０．１９に選ばれる
か、例えばそれぞれ０．２６および０．３１に選ばれ
る。また、この場合のｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q
クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７のＭｇ組成比ｐおよびＳ組成比ｑは例えばそ
れぞれ０．２６および０．３１に選ばれる。このときの
活性層５におけるＺｎＳt Ｓｅ1-t 量子井戸層のバンド
ギャップＥg は約２．７６ｅＶ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓ
q Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７のバンドギャップＥg は約３．１
０ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７と活性層５におけるＺｎＳt Ｓｅ1-t
量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は
０．３４ｅＶである。
Ｍｇs Ｓt Ｓｅ1-t により形成し、量子井戸層をＺｎＳ
u Ｓｅ1-u により形成する場合、障壁層を形成するＺｎ
1-sＭｇs Ｓt Ｓｅ1-t のＭｇ組成比ｓおよびＳ組成比
ｔは例えばそれぞれ０．１３および０．１９に選ばれる
か、例えばそれぞれ０．２６および０．３１に選ばれ
る。また、この場合のｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q
クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７のＭｇ組成比ｐおよびＳ組成比ｑは例えばそ
れぞれ０．２６および０．３１に選ばれる。このときの
活性層５におけるＺｎＳt Ｓｅ1-t 量子井戸層のバンド
ギャップＥg は約２．７６ｅＶ、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓ
q Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７のバンドギャップＥg は約３．１
０ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７と活性層５におけるＺｎＳt Ｓｅ1-t
量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差ΔＥg は
０．３４ｅＶである。
【００７６】この第４実施例による半導体レーザーの製
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
造方法は、第１実施例による半導体レーザーの製造方法
と同様であるので説明を省略する。
【００７７】この第４実施例によっても、第１実施例に
よる半導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
青色ないし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のＤ
Ｈ構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
よる半導体レーザーと同様に、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物
半導体をクラッド層の材料として用いた、室温において
青色ないし緑色で発光が可能な低しきい値電流密度のＤ
Ｈ構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
【００７８】次に、この発明の第５実施例による半導体
レーザーについて説明する。
レーザーについて説明する。
【００７９】図７に示すように、この第５実施例による
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層５、例えばｐ型不純物と
してＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、例えば
ｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、例えばｐ型不純物としてＮ
がドープされたｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２および例え
ばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅキャ
ップ層８が順次積層されている。ここで、ｐ型ＺｎＳv
Ｓｅ1-v 層１２は、ｐ型Ｚｎ1-pＭｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７と格子整合をとるための層として用いられる
とともに、補助的なｐ型クラッド層として用いられる。
ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７との格子
整合をとるために、このｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の
Ｓ組成比ｖは好適には０．０６に選ばれる。
半導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳ
ｉがドープされた（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板
１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅバッファ層２、例えばｎ型不純物としてＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、例えばｎ型不純物としてＣｌがドープされたｎ
型ＺｎＳｅ光導波層４、活性層５、例えばｐ型不純物と
してＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、例えば
ｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、例えばｐ型不純物としてＮ
がドープされたｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２および例え
ばｐ型不純物としてＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅキャ
ップ層８が順次積層されている。ここで、ｐ型ＺｎＳv
Ｓｅ1-v 層１２は、ｐ型Ｚｎ1-pＭｇp Ｓq Ｓｅ1-q ク
ラッド層７と格子整合をとるための層として用いられる
とともに、補助的なｐ型クラッド層として用いられる。
ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７との格子
整合をとるために、このｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の
Ｓ組成比ｖは好適には０．０６に選ばれる。
【００８０】この場合、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８およ
びｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の上層部はストライプ形
状にパターニングされている。このストライプ部の幅は
例えば５μｍである。
びｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の上層部はストライプ形
状にパターニングされている。このストライプ部の幅は
例えば５μｍである。
【００８１】さらに、上述のストライプ部以外の部分の
ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２上には、例えば厚さが３０
０ｎｍのアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）膜から成る絶縁層９が
形成されている。そして、ストライプ形状のｐ型ＺｎＳ
ｅキャップ層８および絶縁層９上にｐ側電極１０が形成
されている。このｐ側電極１０がｐ型ＺｎＳｅキャップ
層８とコンタクトした部分が電流の通路となる。ここ
で、このｐ側電極１０としては、例えば、厚さが１０ｎ
ｍのＰｄ膜と厚さが１００ｎｍのＰｔ膜と厚さが３００
ｎｍのＡｕ膜とを順次積層したＡｕ／Ｐｔ／Ｐｄ電極が
用いられる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、例
えばＩｎ電極のようなｎ側電極１１がコンタクトしてい
る。
ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２上には、例えば厚さが３０
０ｎｍのアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）膜から成る絶縁層９が
形成されている。そして、ストライプ形状のｐ型ＺｎＳ
ｅキャップ層８および絶縁層９上にｐ側電極１０が形成
されている。このｐ側電極１０がｐ型ＺｎＳｅキャップ
層８とコンタクトした部分が電流の通路となる。ここ
で、このｐ側電極１０としては、例えば、厚さが１０ｎ
ｍのＰｄ膜と厚さが１００ｎｍのＰｔ膜と厚さが３００
ｎｍのＡｕ膜とを順次積層したＡｕ／Ｐｔ／Ｐｄ電極が
用いられる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、例
えばＩｎ電極のようなｎ側電極１１がコンタクトしてい
る。
【００８２】この第５実施例による半導体レーザーにお
いては、いわゆる端面コーティングが施されている。す
なわち、図８はこの第５実施例による半導体レーザーの
共振器長方向に平行な断面を示す。図８に示すように、
共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のうちレーザー
光が取り出されるフロント側の端面には厚さ７４ｎｍの
Ａｌ2 Ｏ3 膜１３と厚さ３１ｎｍのＳｉ膜１４とから成
る多層膜がコーティングされ、共振器長方向に垂直な一
対の共振器端面のうちレーザー光が取り出されないリア
側の端面には厚さ７４ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 膜１３と厚さ３
１ｎｍのＳｉ膜１４とを２周期積層した多層膜がコーテ
ィングされている。ここで、Ａｌ2 Ｏ3膜１３とＳｉ膜
１４とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をかけた
光学的距離が、レーザー光の発振波長の１／４に等しく
なるように選ばれている。この場合、フロント側の端面
の反射率は７０％であり、リア側の端面の反射率は９５
％である。
いては、いわゆる端面コーティングが施されている。す
なわち、図８はこの第５実施例による半導体レーザーの
共振器長方向に平行な断面を示す。図８に示すように、
共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のうちレーザー
光が取り出されるフロント側の端面には厚さ７４ｎｍの
Ａｌ2 Ｏ3 膜１３と厚さ３１ｎｍのＳｉ膜１４とから成
る多層膜がコーティングされ、共振器長方向に垂直な一
対の共振器端面のうちレーザー光が取り出されないリア
側の端面には厚さ７４ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 膜１３と厚さ３
１ｎｍのＳｉ膜１４とを２周期積層した多層膜がコーテ
ィングされている。ここで、Ａｌ2 Ｏ3膜１３とＳｉ膜
１４とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をかけた
光学的距離が、レーザー光の発振波長の１／４に等しく
なるように選ばれている。この場合、フロント側の端面
の反射率は７０％であり、リア側の端面の反射率は９５
％である。
【００８３】この第５実施例においては、活性層５は例
えば厚さが９ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６が障壁
層を構成することは第１実施例と同様である。
えば厚さが９ｎｍのｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層
から成る単一量子井戸構造を有する。この場合、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６が障壁
層を構成することは第１実施例と同様である。
【００８４】ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７のＭｇ組成比ｐは例えば０．０９、またＳ組成比ｑは
例えば０．１８であり、そのときのバンドギャップＥg
は７７Ｋで約２．９４ｅＶである。これらのＭｇ組成比
ｐ＝０．０９およびＳ組成比ｑ＝０．１８を有するｎ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７はＧａＡｓと格
子整合する。また、活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例えば０．１９で
あり、そのときのバンドギャップＥg は７７Ｋで約２．
５４ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓ
ｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差Δ
Ｅg は０．４０ｅＶである。
層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp ＳqＳｅ1-q クラッド層
７のＭｇ組成比ｐは例えば０．０９、またＳ組成比ｑは
例えば０．１８であり、そのときのバンドギャップＥg
は７７Ｋで約２．９４ｅＶである。これらのＭｇ組成比
ｐ＝０．０９およびＳ組成比ｑ＝０．１８を有するｎ型
Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚ
ｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７はＧａＡｓと格
子整合する。また、活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例えば０．１９で
あり、そのときのバンドギャップＥg は７７Ｋで約２．
５４ｅＶである。この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓ
ｅ1-q クラッド層３およびｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７と活性層５を構成するｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層との間のバンドギャップＥg の差Δ
Ｅg は０．４０ｅＶである。
【００８５】この場合、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層３の厚さは例えば１．５μｍであり、不
純物濃度はＮD −ＮA （ただし、ＮD はドナー濃度、Ｎ
A はアクセプタ濃度）で例えば５×１０17ｃｍ-3であ
る。ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４の厚さは例えば８０ｎｍで
あり、不純物濃度はＮD −ＮA で例えば５×１０17ｃｍ
-3である。また、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６の厚さは例え
ば８０ｎｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば５
×１０17ｃｍ-3である。ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７の厚さは例えば０．８μｍであり、不
純物濃度はＮA −ＮDで例えば２×１０17ｃｍ-3であ
る。ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の厚さは例えば０．８
μｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば８×１０
17ｃｍ-3である。ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８の厚さは例
えば４５ｎｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば
８×１０17ｃｍ-3である。なお、ｎ型ＺｎＳｅバッファ
層２の厚さは、例えば３３ｎｍである。
1-q クラッド層３の厚さは例えば１．５μｍであり、不
純物濃度はＮD −ＮA （ただし、ＮD はドナー濃度、Ｎ
A はアクセプタ濃度）で例えば５×１０17ｃｍ-3であ
る。ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４の厚さは例えば８０ｎｍで
あり、不純物濃度はＮD −ＮA で例えば５×１０17ｃｍ
-3である。また、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６の厚さは例え
ば８０ｎｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば５
×１０17ｃｍ-3である。ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ
1-q クラッド層７の厚さは例えば０．８μｍであり、不
純物濃度はＮA −ＮDで例えば２×１０17ｃｍ-3であ
る。ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の厚さは例えば０．８
μｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば８×１０
17ｃｍ-3である。ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８の厚さは例
えば４５ｎｍであり、不純物濃度はＮA −ＮD で例えば
８×１０17ｃｍ-3である。なお、ｎ型ＺｎＳｅバッファ
層２の厚さは、例えば３３ｎｍである。
【００８６】この第５実施例による半導体レーザーの共
振器長Ｌは例えば６４０μｍに選ばれ、この共振器長方
向に垂直な方向の幅は例えば４００μｍに選ばれる。
振器長Ｌは例えば６４０μｍに選ばれ、この共振器長方
向に垂直な方向の幅は例えば４００μｍに選ばれる。
【００８７】次に、上述のように構成されたこの第５実
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
施例による半導体レーザーの製造方法について説明す
る。
【００８８】この第５実施例による半導体レーザーを製
造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、例えばＭ
ＢＥ法により例えば成長温度２８０℃で、ｎ型ＺｎＳｅ
バッファ層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz
Ｓｅ量子井戸層から成る活性層５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波
層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、
ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v層１２およびｐ型ＺｎＳｅキャッ
プ層８を順次エピタキシャル成長させる。
造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、例えばＭ
ＢＥ法により例えば成長温度２８０℃で、ｎ型ＺｎＳｅ
バッファ層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッ
ド層３、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層４、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz
Ｓｅ量子井戸層から成る活性層５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波
層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、
ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v層１２およびｐ型ＺｎＳｅキャッ
プ層８を順次エピタキシャル成長させる。
【００８９】上述のＭＢＥ法によるエピタキシャル成長
においては、第１実施例と同様に、Ｚｎ原料としては純
度９９．９９９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純
度９９．９％のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９
９９％のＺｎＳを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９
９９９％のＳｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ
層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３お
よびｎ型ＺｎＳｅ光導波層４のｎ型不純物としてのＣｌ
のドーピングは例えば純度９９．９９９９％のＺｎＣｌ
2 をドーパントとして用いて行う。第１実施例と同様
に、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型ＺｎＳｅキャップ層８
のｐ型不純物としてのＮのドーピングは、ＥＣＲにより
発生されたＮ2 プラズマを照射することにより行う。
においては、第１実施例と同様に、Ｚｎ原料としては純
度９９．９９９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純
度９９．９％のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９
９９％のＺｎＳを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９
９９９％のＳｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ
層２、ｎ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層３お
よびｎ型ＺｎＳｅ光導波層４のｎ型不純物としてのＣｌ
のドーピングは例えば純度９９．９９９９％のＺｎＣｌ
2 をドーパントとして用いて行う。第１実施例と同様
に、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp Ｓq
Ｓｅ1-q クラッド層７およびｐ型ＺｎＳｅキャップ層８
のｐ型不純物としてのＮのドーピングは、ＥＣＲにより
発生されたＮ2 プラズマを照射することにより行う。
【００９０】次に、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８上に所定
幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてｐ型
ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の厚さ方向の途中までウエット
エッチング法によりエッチングする。これによって、ｐ
型ＺｎＳｅキャップ層８およびｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v層
１２の上層部がストライプ状にパターニングされる。
幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてｐ型
ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１２の厚さ方向の途中までウエット
エッチング法によりエッチングする。これによって、ｐ
型ＺｎＳｅキャップ層８およびｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v層
１２の上層部がストライプ状にパターニングされる。
【００９１】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面にＡｌ2Ｏ3 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ2Ｏ3 膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v
層１２上にのみＡｌ2 Ｏ3 膜から成る絶縁層９が形成さ
れる。
パターンを残したまま全面にＡｌ2Ｏ3 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ2Ｏ3 膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v
層１２上にのみＡｌ2 Ｏ3 膜から成る絶縁層９が形成さ
れる。
【００９２】次に、ストライプ形状のｐ型ＺｎＳｅキャ
ップ層８および絶縁層９の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜を順次真空蒸着してＡｕ／Ｐｔ／Ｐｄ電極から成
るｐ側電極１０を形成する。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極１１を形成する。
ップ層８および絶縁層９の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜を順次真空蒸着してＡｕ／Ｐｔ／Ｐｄ電極から成
るｐ側電極１０を形成する。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極１１を形成する。
【００９３】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１を例えば幅６４０μｍの
バー状に劈開して両共振器端面を形成した後、真空蒸着
法により、フロント側の端面にＡｌ2 Ｏ3 膜１３とＳｉ
膜１４とから成る多層膜を形成するとともに、リア側の
端面にＡｌ2 Ｏ3 膜１３とＳｉ膜１４とを２周期繰り返
した多層膜を形成する。このように端面コーティングを
施した後、このバーを例えば幅４００μｍに劈開してチ
ップ化し、パッケージングを行う。
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１を例えば幅６４０μｍの
バー状に劈開して両共振器端面を形成した後、真空蒸着
法により、フロント側の端面にＡｌ2 Ｏ3 膜１３とＳｉ
膜１４とから成る多層膜を形成するとともに、リア側の
端面にＡｌ2 Ｏ3 膜１３とＳｉ膜１４とを２周期繰り返
した多層膜を形成する。このように端面コーティングを
施した後、このバーを例えば幅４００μｍに劈開してチ
ップ化し、パッケージングを行う。
【００９４】この第５実施例による半導体レーザーの室
温（２９６Ｋ）における光出力−電流特性を注入電流を
連続的に流した場合とパルス的に流した場合とについて
測定した結果を図９に示す。測定は、レーザーチップを
例えば銅製のヒートシンク上に、ｐ側電極１０が下側に
なるように、すなわちｐサイド・ダウンでマウントして
行った。図９からわかるように、注入電流を連続的に流
した場合のしきい値電流Ｉthは約４５ｍＡであり、これ
は約１．４ｋＡ／ｃｍ2 のしきい値電流密度Ｊthに対応
する。一方、注入電流をパルス的に流した場合のしきい
値電流Ｉthは約４２ｍＡである。注入電流をパルス的に
流した場合の光出力−電流特性の測定は、注入電流のパ
ルス幅２μｓ、繰り返し速度１ｍｓで行った。図９から
わかるように、注入電流をパルス的に流した場合および
連続的に流した場合のスロープ効率Ｓd はそれぞれ０．
３４Ｗ／Ａおよび０．３１Ｗ／Ａである。
温（２９６Ｋ）における光出力−電流特性を注入電流を
連続的に流した場合とパルス的に流した場合とについて
測定した結果を図９に示す。測定は、レーザーチップを
例えば銅製のヒートシンク上に、ｐ側電極１０が下側に
なるように、すなわちｐサイド・ダウンでマウントして
行った。図９からわかるように、注入電流を連続的に流
した場合のしきい値電流Ｉthは約４５ｍＡであり、これ
は約１．４ｋＡ／ｃｍ2 のしきい値電流密度Ｊthに対応
する。一方、注入電流をパルス的に流した場合のしきい
値電流Ｉthは約４２ｍＡである。注入電流をパルス的に
流した場合の光出力−電流特性の測定は、注入電流のパ
ルス幅２μｓ、繰り返し速度１ｍｓで行った。図９から
わかるように、注入電流をパルス的に流した場合および
連続的に流した場合のスロープ効率Ｓd はそれぞれ０．
３４Ｗ／Ａおよび０．３１Ｗ／Ａである。
【００９５】図１０はこの第５実施例による半導体レー
ザーを室温（２９６Ｋ）で発振させたときの発光スペク
トルの測定結果を示す。図１０からわかるように、パル
ス動作させた場合および連続動作させた場合においてそ
れぞれ５２１．６ｎｍおよび５２３．５ｎｍの波長で誘
導放出が観測される。
ザーを室温（２９６Ｋ）で発振させたときの発光スペク
トルの測定結果を示す。図１０からわかるように、パル
ス動作させた場合および連続動作させた場合においてそ
れぞれ５２１．６ｎｍおよび５２３．５ｎｍの波長で誘
導放出が観測される。
【００９６】以上のことからわかるように、この第５実
施例によれば、室温において波長５２３．５ｎｍで連続
発振可能な緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣ
Ｈ構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
施例によれば、室温において波長５２３．５ｎｍで連続
発振可能な緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣ
Ｈ構造を有する半導体レーザーを実現することができ
る。
【００９７】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
【００９８】例えば、上述の第１実施例、第２実施例お
よび第５実施例において用いられているｎ型ＺｎＳｅ光
導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６の代わりにｉ型
ＺｎＳｅ光導波層を用いてもよい。
よび第５実施例において用いられているｎ型ＺｎＳｅ光
導波層４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層６の代わりにｉ型
ＺｎＳｅ光導波層を用いてもよい。
【００９９】また、上述の第１実施例においては、活性
層５はｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層だけにより構
成されているが、この活性層５は、場合によっては、図
１１に示すように、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂ、ｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁
層５ｄを順次積層した単一量子井戸構造としてもよい。
ここで、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａの厚さ
は例えば６ｎｍであり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂおよび
ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｄの厚さは例えばそれぞれ４ｎｍ
である。
層５はｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層だけにより構
成されているが、この活性層５は、場合によっては、図
１１に示すように、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂ、ｉ型Ｚｎ
1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁
層５ｄを順次積層した単一量子井戸構造としてもよい。
ここで、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａの厚さ
は例えば６ｎｍであり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂおよび
ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｄの厚さは例えばそれぞれ４ｎｍ
である。
【０１００】同様に、上述の第２実施例における活性層
５は、場合によっては、図１２に示すように、ｉ型Ｚｎ
Ｓｅ障壁層５ｂ、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５
ａ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｄ、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ
量子井戸層５ｃおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｅを順次積
層した二重量子井戸構造としてもよい。ここで、ｉ型Ｚ
ｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃの厚さはそれぞれ例えば６ｎｍ
であり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層
５ｄおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｅの厚さは例えばそれ
ぞれ４ｎｍである。
５は、場合によっては、図１２に示すように、ｉ型Ｚｎ
Ｓｅ障壁層５ｂ、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５
ａ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｄ、ｉ型Ｚｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ
量子井戸層５ｃおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｅを順次積
層した二重量子井戸構造としてもよい。ここで、ｉ型Ｚ
ｎ1-z Ｃｄz Ｓｅ量子井戸層５ａおよびｉ型Ｚｎ1-z Ｃ
ｄz Ｓｅ量子井戸層５ｃの厚さはそれぞれ例えば６ｎｍ
であり、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｂ、ｉ型ＺｎＳｅ障壁層
５ｄおよびｉ型ＺｎＳｅ障壁層５ｅの厚さは例えばそれ
ぞれ４ｎｍである。
【０１０１】また、上述の第１実施例〜第５実施例にお
いて、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８上にこのｐ型ＺｎＳｅ
キャップ層８よりも高不純物濃度のものが容易に得られ
るｐ型ＺｎＴｅキャップ層を形成し、このｐ型ＺｎＴｅ
キャップ層にｐ側電極１０をコンタクトさせるようにし
てもよい。さらに、このｐ型ＺｎＴｅキャップ層とｐ型
ＺｎＳｅキャップ層８との接合部においてｐ型ＺｎＳｅ
キャップ層８側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅ
から成る量子井戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを
交互に積層した構造の多重量子井戸（ＭＱＷ）層を設
け、このＭＱＷ層のそれぞれの量子井戸層の厚さをその
量子準位がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価電子帯
の頂上のエネルギーとほぼ等しくなるように選び、これ
らの量子準位を介して正孔を共鳴トンネリングにより伝
導させるようにしてもよい。このようにすれば、ｐ側電
極１０のコンタクト特性の向上を図ることが可能であ
る。
いて、ｐ型ＺｎＳｅキャップ層８上にこのｐ型ＺｎＳｅ
キャップ層８よりも高不純物濃度のものが容易に得られ
るｐ型ＺｎＴｅキャップ層を形成し、このｐ型ＺｎＴｅ
キャップ層にｐ側電極１０をコンタクトさせるようにし
てもよい。さらに、このｐ型ＺｎＴｅキャップ層とｐ型
ＺｎＳｅキャップ層８との接合部においてｐ型ＺｎＳｅ
キャップ層８側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅ
から成る量子井戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを
交互に積層した構造の多重量子井戸（ＭＱＷ）層を設
け、このＭＱＷ層のそれぞれの量子井戸層の厚さをその
量子準位がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価電子帯
の頂上のエネルギーとほぼ等しくなるように選び、これ
らの量子準位を介して正孔を共鳴トンネリングにより伝
導させるようにしてもよい。このようにすれば、ｐ側電
極１０のコンタクト特性の向上を図ることが可能であ
る。
【０１０２】また、上述の第１実施例〜第５実施例にお
いては、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１
２およびｐ型ＺｎＳｅキャップ層８のｐ型不純物として
のＮのドーピングはＥＣＲにより発生されたＮ2 プラズ
マを照射することにより行っているが、このＮのドーピ
ングは、例えば、高周波プラズマにより励起されたＮ2
を照射することにより行うようにしてもよい。
いては、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層６、ｐ型Ｚｎ1-p Ｍｇp
Ｓq Ｓｅ1-q クラッド層７、ｐ型ＺｎＳv Ｓｅ1-v 層１
２およびｐ型ＺｎＳｅキャップ層８のｐ型不純物として
のＮのドーピングはＥＣＲにより発生されたＮ2 プラズ
マを照射することにより行っているが、このＮのドーピ
ングは、例えば、高周波プラズマにより励起されたＮ2
を照射することにより行うようにしてもよい。
【０１０３】さらに、上述の第１実施例〜第５実施例に
おいては、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を用い
ているが、この化合物半導体基板としては、例えばＧａ
Ｐ基板などを用いてもよい。
おいては、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を用い
ているが、この化合物半導体基板としては、例えばＧａ
Ｐ基板などを用いてもよい。
【０１０４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料
として用いた、青色ないし緑色で発光が可能な低しきい
値電流の半導体発光素子を実現することができる。
ば、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の材料
として用いた、青色ないし緑色で発光が可能な低しきい
値電流の半導体発光素子を実現することができる。
【図１】この発明の第１実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】この発明の第１実施例による半導体レーザーの
エネルギーバンド図である。
エネルギーバンド図である。
【図３】この発明の第１実施例による半導体レーザーの
光出力−電流特性の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
光出力−電流特性の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
【図４】この発明の第２実施例による半導体レーザーに
おける活性層の詳細構造を示す断面図である。
おける活性層の詳細構造を示す断面図である。
【図５】この発明の第２実施例による半導体レーザーの
活性層のエネルギーバンド図である。
活性層のエネルギーバンド図である。
【図６】この発明の第３実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】この発明の第５実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図８】この発明の第５実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。
示す断面図である。
【図９】この発明の第５実施例による半導体レーザーの
室温における光出力−電流特性の測定結果の一例を示す
グラフである。
室温における光出力−電流特性の測定結果の一例を示す
グラフである。
【図１０】この発明の第５実施例による半導体レーザー
の室温における発光スペクトルの測定結果の一例を示す
グラフである。
の室温における発光スペクトルの測定結果の一例を示す
グラフである。
【図１１】この発明の第１実施例の変形例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図１２】この発明の第２実施例の変形例を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図１３】ＤＨ構造を有する半導体レーザーおよびＳＣ
Ｈ構造を有する半導体レーザーのしきい値電流密度の活
性層の厚さ依存性を計算により求めた結果を示すグラフ
である。
Ｈ構造を有する半導体レーザーのしきい値電流密度の活
性層の厚さ依存性を計算により求めた結果を示すグラフ
である。
【図１４】ＤＨ構造における厚さ７０ｎｍのＺｎＳＳｅ
活性層からのフォトルミネッセンス強度の減衰曲線を示
すグラフである。
活性層からのフォトルミネッセンス強度の減衰曲線を示
すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 哲
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(72)発明者 中山 典一
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭ
ｇＳＳｅ系化合物半導体から成る第１導電型の第１のク
ラッド層と、 上記第１のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の
光導波層と、 上記第１の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系化
合物半導体から成る少なくとも一つの量子井戸層を有
し、かつ上記量子井戸層の厚さが２〜２０ｎｍである活
性層と、 上記活性層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体ま
たはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第２の光導波層
と、 上記第２の光導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド層と、 上記第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体から成る第２導電型の層と を有することを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記活性層は単一の上記量子井戸層を有
する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】 上記第１のクラッド層および上記第２の
クラッド層は０＜ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q から成り、上記第１の光導波層
および上記第２の光導波層は０＜ｕ≦０．１のＺｎＳu
Ｓｅ1-u またはＺｎＳｅから成り、上記活性層は０＜ｚ
≦０．３のＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅから成る上記量子井戸層
から成り、上記第１のクラッド層および上記第２のクラ
ッド層と上記量子井戸層との間のバンドギャップの差は
０．２５ｅＶ以上であり、上記第１の光導波層および上
記第２の光導波層と上記量子井戸層との間のバンドギャ
ップの差は０．１ｅＶ以上である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４】 化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭ
ｇＳＳｅ系化合物半導体から成る第１導電型の第１のク
ラッド層と、 上記第１のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体またはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第１の
光導波層と、 上記第１の光導波層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系化
合物半導体から成る二つの量子井戸層を有し、かつ上記
二つの量子井戸層の合計の厚さが２〜２０ｎｍである活
性層と、 上記活性層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合物半導体ま
たはＺｎＳｅ系化合物半導体から成る第２の光導波層
と、 上記第２の光導波層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化
合物半導体から成る第２導電型の第２のクラッド層と、 上記第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体から成る第２導電型の層と を有することを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記活性層は、ＺｎＣｄＳｅ系化合物半
導体から成る第１の量子井戸層、上記第１の量子井戸層
上に積層されたＺｎＳｅ系化合物半導体から成る障壁層
および上記障壁層上に積層されたＺｎＣｄＳｅ系化合物
半導体から成る第２の量子井戸層を有することを特徴と
する請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記第１のクラッド層および上記第２の
クラッド層は０＜ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q から成り、上記第１の光導波層
および上記第２の光導波層は０＜ｕ≦０．１のＺｎＳu
Ｓｅ1-u またはＺｎＳｅから成り、上記活性層は０＜ｚ
≦０．３のＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅから成る第１の量子井戸
層、上記第１の量子井戸層上に積層されたＺｎＳｅから
成る障壁層および上記障壁層上に積層された０＜ｚ≦
０．３のＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅから成る第２の量子井戸層
から成り、上記第１のクラッド層および上記第２のクラ
ッド層と上記第１の量子井戸層および上記第２の量子井
戸層との間のバンドギャップの差は０．２５ｅＶ以上で
あり、上記第１の光導波層および上記第２の光導波層と
上記第１の量子井戸層および上記第２の量子井戸層との
間のバンドギャップの差は０．１ｅＶ以上であることを
特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 化合物半導体基板上に積層されたＺｎＭ
ｇＳＳｅ系化合物半導体から成る第１導電型の第１のク
ラッド層と、 上記第１のクラッド層上に積層された、ＺｎＣｄＳｅ系
化合物半導体から成り、かつ厚さが１５〜６０ｎｍであ
る活性層と、 上記活性層上に積層されたＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導
体から成る第２導電型の第２のクラッド層と、 上記第２のクラッド層上に積層されたＺｎＳＳｅ系化合
物半導体から成る第２導電型の層と を有することを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項８】 上記第１のクラッド層および上記第２の
クラッド層は０＜ｐ≦０．２、０＜ｑ≦０．３のＺｎ
1-p Ｍｇp Ｓq Ｓｅ1-q から成り、上記活性層は０＜ｚ
≦０．３のＺｎ1-z Ｃｄz Ｓｅから成り、上記第１のク
ラッド層および上記第２のクラッド層と上記活性層との
間のバンドギャップの差は０．２５ｅＶ以上であること
を特徴とする請求項７記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18443693A JP3449751B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-06-29 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8672193 | 1993-03-22 | ||
| JP5-86721 | 1993-03-22 | ||
| JP18443693A JP3449751B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-06-29 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334272A JPH06334272A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3449751B2 true JP3449751B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=26427812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18443693A Expired - Lifetime JP3449751B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-06-29 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449751B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3414033B2 (ja) * | 1995-03-13 | 2003-06-09 | トヨタ自動車株式会社 | ブレーキシステム |
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| US6683175B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Porphyrin compound, and electrophotographic photosensitive member, process-cartridge and apparatus using the compound |
| JP2004102273A (ja) | 2002-08-22 | 2004-04-02 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| JP4807848B2 (ja) | 2005-12-15 | 2011-11-02 | 株式会社リコー | 画像形成装置及び画像形成方法 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP18443693A patent/JP3449751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06334272A (ja) | 1994-12-02 |
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