JP3486193B2 - 光電半導体素子 - Google Patents
光電半導体素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電磁ビームを発生するために適している半
導体基体を有する光電半導体素子であって、例えばｎ導
電性である半導体サブストレートの上に、活性層列が配
置されており、該活性層列内に、前記半導体基体に電流
が流れる際に電磁ビームが発生されかつ該活性層列に
は、第１の導電形のドーピングし難い半導体層、例えば
ｐドーピングされた、ZnSeを有するII−VI半導体層、ｐ
ドーピングされた、GaNを有するIII−Ｖ半導体層または
ｎドーピングされた、CdTeを有するII−VI半導体層が配
属されている形式のものに関する、 この形式の光電半導体素子は例えば、米国特許第5268
918号明細書から公知である、ここには、ｎまたはｐ導
電性のGaAsまたはGaPから成る半導体サブストレート
に、ZnMgSSeまたはBeZnSTeから成るｎないしｐ導電性の
第１の被覆層が被着されており、その上にここでも、Zn
SSeまたはZnCdSeから成る活性層が配置されている、半
導体レーザ素子の半導体基体が記載されている。活性層
には、ZnMgSSeまたはBeZnSTeから成るｐないしｎ導電性
の第２の被覆層が存在している。米国特許第5268918号
明細書に記載のこの光電素子は所謂“Separate Confine
ment Hetero Structure"（SCH）の原理に基づいてい
る。この層構造では、電気的なキャリアおよび発生され
た光波が相互に無関係にガイドされる。電子および正孔
は、単一量子ウェル（Single Quantum Well,SQW）また
は多重量子ウェル（Multiple Quantum Well,MQW）とし
て実現されており、従って活性層に接している障壁層よ
り僅かなバンドギャップを有している、光を放射する活
性層に注入される。障壁層（導波路層）は、活性層より
小さな屈折率を有しかつ同時に、障壁層に接している被
覆層より大きな屈折率を有している。このような屈折率
差によって、生成された光波は活性層の周りの狭い領域
に制限される。２つの被覆層の反対のドーピングによっ
てpn接合が生じ、そこに適当な電圧の印加によってキャ
リアが注入される。
導体基体を有する光電半導体素子であって、例えばｎ導
電性である半導体サブストレートの上に、活性層列が配
置されており、該活性層列内に、前記半導体基体に電流
が流れる際に電磁ビームが発生されかつ該活性層列に
は、第１の導電形のドーピングし難い半導体層、例えば
ｐドーピングされた、ZnSeを有するII−VI半導体層、ｐ
ドーピングされた、GaNを有するIII−Ｖ半導体層または
ｎドーピングされた、CdTeを有するII−VI半導体層が配
属されている形式のものに関する、 この形式の光電半導体素子は例えば、米国特許第5268
918号明細書から公知である、ここには、ｎまたはｐ導
電性のGaAsまたはGaPから成る半導体サブストレート
に、ZnMgSSeまたはBeZnSTeから成るｎないしｐ導電性の
第１の被覆層が被着されており、その上にここでも、Zn
SSeまたはZnCdSeから成る活性層が配置されている、半
導体レーザ素子の半導体基体が記載されている。活性層
には、ZnMgSSeまたはBeZnSTeから成るｐないしｎ導電性
の第２の被覆層が存在している。米国特許第5268918号
明細書に記載のこの光電素子は所謂“Separate Confine
ment Hetero Structure"（SCH）の原理に基づいてい
る。この層構造では、電気的なキャリアおよび発生され
た光波が相互に無関係にガイドされる。電子および正孔
は、単一量子ウェル（Single Quantum Well,SQW）また
は多重量子ウェル（Multiple Quantum Well,MQW）とし
て実現されており、従って活性層に接している障壁層よ
り僅かなバンドギャップを有している、光を放射する活
性層に注入される。障壁層（導波路層）は、活性層より
小さな屈折率を有しかつ同時に、障壁層に接している被
覆層より大きな屈折率を有している。このような屈折率
差によって、生成された光波は活性層の周りの狭い領域
に制限される。２つの被覆層の反対のドーピングによっ
てpn接合が生じ、そこに適当な電圧の印加によってキャ
リアが注入される。
類似の光電半導体素子は例えば、A.Ishibashi“II−V
I Blue−Green Laser Diodes",IEEE Journal of Select
ed Topics in Quantum Electronics,１,741ないし748
（1995年）および特開平７−066494号公報に記載されて
いる。
I Blue−Green Laser Diodes",IEEE Journal of Select
ed Topics in Quantum Electronics,１,741ないし748
（1995年）および特開平７−066494号公報に記載されて
いる。
SQWおよびMQW半導体レーザおよびSCH構成の基本的な
構造は例えば、W.Buldau,Halbleiter−Optoelektronik,
Hanser社刊、Ｍnchen,Wien,1995年、第182〜187頁に
記載されているので、ここではこれ以上詳しく説明しな
い。
構造は例えば、W.Buldau,Halbleiter−Optoelektronik,
Hanser社刊、Ｍnchen,Wien,1995年、第182〜187頁に
記載されているので、ここではこれ以上詳しく説明しな
い。
半導体技術においてしばしば、所定の半導体材料がｐ
ドーピングまたはｎドーピングし難いという問題が生じ
る。殊に、この点に関して、ZnSe（ｐドーピング能力が
低い；殊にZnMgSSeまたはBeMgZnSe）またはCdTe（ｎド
ーピング能力が低い）を有するII−IV半導体材料、また
はGaN（ｐドーピング能力が低い）を有するIII−Ｖ半導
体材料である。米国特許第5338944号明細書に例えば、
青い光を放射するSiCダイオードが記載されており、そ
こではｐドーピングされたSiCの劣っている透過性の問
題は薄いｐドーピングされたSiC層における縮退pn接合
によって解決される。
ドーピングまたはｎドーピングし難いという問題が生じ
る。殊に、この点に関して、ZnSe（ｐドーピング能力が
低い；殊にZnMgSSeまたはBeMgZnSe）またはCdTe（ｎド
ーピング能力が低い）を有するII−IV半導体材料、また
はGaN（ｐドーピング能力が低い）を有するIII−Ｖ半導
体材料である。米国特許第5338944号明細書に例えば、
青い光を放射するSiCダイオードが記載されており、そ
こではｐドーピングされたSiCの劣っている透過性の問
題は薄いｐドーピングされたSiC層における縮退pn接合
によって解決される。
ZnSeをベースとしている半導体材料、殊にZnMgSSeま
たはBeMgZnSeから成るｐ導電性のカバー層（導波路層ま
たは被覆層）が使用されている、II−VI半導体材料をベ
ースにしたSCH構成を有するSQWおよびMQW半導体レーザ
では特に、この問題がレーザの機能特性に非常に不都合
に作用する。
たはBeMgZnSeから成るｐ導電性のカバー層（導波路層ま
たは被覆層）が使用されている、II−VI半導体材料をベ
ースにしたSCH構成を有するSQWおよびMQW半導体レーザ
では特に、この問題がレーザの機能特性に非常に不都合
に作用する。
MgおよびＳないしBeおよびMgの濃度を変化することに
よって、上述の材料のバンドギャップおよび屈折率も調
整設定することができる。しかしマグネシウムおよび硫
黄ないしベリリウムおよびマグネシウムの成分が増える
に従って、ｐ導電性に対するアクセプタとして上述の組
成において使用されているプラズマ活性化される窒素の
効率が低下する。これにより、比較的高いMgおよびＳ濃
度ないし比較的高いBeおよびMg濃度を有する層は常に大
きな電気抵抗を有している。更にこれによりこれら層に
おける電気的なコンタクトの抵抗が高められ、これによ
りレーザ素子の特性が更に劣化される。このような問題
のために従来のII−VI半導体レーザにおいては、最大
で、約2.95eV（300K）のバンドギャップを有するカバー
層しか使用されないということになる。
よって、上述の材料のバンドギャップおよび屈折率も調
整設定することができる。しかしマグネシウムおよび硫
黄ないしベリリウムおよびマグネシウムの成分が増える
に従って、ｐ導電性に対するアクセプタとして上述の組
成において使用されているプラズマ活性化される窒素の
効率が低下する。これにより、比較的高いMgおよびＳ濃
度ないし比較的高いBeおよびMg濃度を有する層は常に大
きな電気抵抗を有している。更にこれによりこれら層に
おける電気的なコンタクトの抵抗が高められ、これによ
りレーザ素子の特性が更に劣化される。このような問題
のために従来のII−VI半導体レーザにおいては、最大
で、約2.95eV（300K）のバンドギャップを有するカバー
層しか使用されないということになる。
この制限によって、量子ウェル構造（SQWないしMQW）
の半導体材料と被覆層との間のエネルギー障壁の高さは
著しく制限されており、これにより電気的なキャリアは
不十分にしか量子ウェルに閉じ込められない。
の半導体材料と被覆層との間のエネルギー障壁の高さは
著しく制限されており、これにより電気的なキャリアは
不十分にしか量子ウェルに閉じ込められない。
しかし、約500nmより小さい放出波長を実現するため
にはまさに、もっと高い障壁を形成することが重要であ
り、このことはこれまで、ZnMgSSe−SCH半導体レーザに
おいては実現するのが難しい。更に、被覆層におけるMg
およびＳ濃度が低い場合、導波路層と被覆層との間の屈
折率は比較的小さいので、活性層において発生される光
波は弱くしかガイドされない。
にはまさに、もっと高い障壁を形成することが重要であ
り、このことはこれまで、ZnMgSSe−SCH半導体レーザに
おいては実現するのが難しい。更に、被覆層におけるMg
およびＳ濃度が低い場合、導波路層と被覆層との間の屈
折率は比較的小さいので、活性層において発生される光
波は弱くしかガイドされない。
公知のII−VI半導体レーザにおける別の問題は、ｐ導
電性の層に対するオーミックコンタクトの実現である。
半導体レーザのｐ導電性の側におけるこのオーミックコ
ンタクトを改善するために、これまでは通例、ZnSeおよ
びZnTeから成る超格子が使用され、この場合ZnSeおよび
ZnTe間の高い格子不整合に基づいて構造上の品質が非常
に劣っている。その他に、ｐコンタクトとしてBeZnTeSe
グレーディングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーディングも
提案された。これらコンタクト層では、半導体表面での
吸湿性材料BeTeの酸化を阻むことは技術的に難しい。Be
ZnTeSeグレーディングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーディ
ングを、ｐ導電性の被覆層と半導体サブストレートとの
間の電気的に活性の緩衝層として使用する場合には、半
導体サブストレートとしてｐ導電性のGaAsが使用され
る。というのは、BeTeとGaAsとの間の価電子帯不連続性
が小さいからである。この場合、ｐ導電性のGaAsがｎ導
電性のGaAsとして比較的悪い品質においてしか商業的に
入手できないことは不都合であり、これにより被着され
るエピタキシャル層の構造上の特性は著しく悪くなる。
電性の層に対するオーミックコンタクトの実現である。
半導体レーザのｐ導電性の側におけるこのオーミックコ
ンタクトを改善するために、これまでは通例、ZnSeおよ
びZnTeから成る超格子が使用され、この場合ZnSeおよび
ZnTe間の高い格子不整合に基づいて構造上の品質が非常
に劣っている。その他に、ｐコンタクトとしてBeZnTeSe
グレーディングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーディングも
提案された。これらコンタクト層では、半導体表面での
吸湿性材料BeTeの酸化を阻むことは技術的に難しい。Be
ZnTeSeグレーディングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーディ
ングを、ｐ導電性の被覆層と半導体サブストレートとの
間の電気的に活性の緩衝層として使用する場合には、半
導体サブストレートとしてｐ導電性のGaAsが使用され
る。というのは、BeTeとGaAsとの間の価電子帯不連続性
が小さいからである。この場合、ｐ導電性のGaAsがｎ導
電性のGaAsとして比較的悪い品質においてしか商業的に
入手できないことは不都合であり、これにより被着され
るエピタキシャル層の構造上の特性は著しく悪くなる。
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の光電素子を、上
述してきた公知の光電半導体素子に比べて、改善された
機能性を有しているように改良することである。殊に、
680nmおよび300nmの間のスペクトル領域に対して改善さ
れた半導体レーザ素子を使用できるようにしたい。
述してきた公知の光電半導体素子に比べて、改善された
機能性を有しているように改良することである。殊に、
680nmおよび300nmの間のスペクトル領域に対して改善さ
れた半導体レーザ素子を使用できるようにしたい。
この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成によっ
て解決される。別の有利な実施の形態は請求項１に従属
する請求項に記載されているとおりである。
て解決される。別の有利な実施の形態は請求項１に従属
する請求項に記載されているとおりである。
本発明によれば、第１の導電形（ｐまたはｎドーピン
グされた）のドーピングし難い半導体層と、この層に配
属されている、半導体基体のコンタクト層（例えばコン
タクト金属化部）との間に、第１の導電形（p+またはn+
ドーピングされた）の第１の高ドーピングされた縮退接
合層および第１の導電形とは反対の第２の導電形（n+な
いしp+ドーピングされた）の第２の高ドーピングされた
縮退接合層が、第１の高ドーピングされた縮退接合層が
ドーピングし難い半導体層と第２の高ドーピングされた
縮退接合層との間に存在するように配置されている。
グされた）のドーピングし難い半導体層と、この層に配
属されている、半導体基体のコンタクト層（例えばコン
タクト金属化部）との間に、第１の導電形（p+またはn+
ドーピングされた）の第１の高ドーピングされた縮退接
合層および第１の導電形とは反対の第２の導電形（n+な
いしp+ドーピングされた）の第２の高ドーピングされた
縮退接合層が、第１の高ドーピングされた縮退接合層が
ドーピングし難い半導体層と第２の高ドーピングされた
縮退接合層との間に存在するように配置されている。
有利には本発明の解決手段は、量子ウェル構造（SQW
またはMQW）、殊にSCH構成を有する、ZeSeをベースとし
ている半導体レーザ素子に使用される。この場合、活性
層は第１の導波路層と、第２の導波路層との間に配置さ
れている。活性層は、SCH構成に相応して、ここでも、
第１の外側の被覆層と第２の外側の被覆層とのに閉じこ
められている。有利にはこの場合第１の外側の被覆層は
ｎドーピングされており、第２の外側の被覆層はドーピ
ングし難い半導体層とｐドーピングされたZnSeを有して
いるII−VI半導体層とを有しており、かつ第１の高ドー
ピングされた縮退接合層はｐ＋ドーピングされた接合層
であり、かつ第２の高ドーピングされた縮退接合層はｎ
＋ドーピングされた接合層であり、第２の外側の被覆層
とこれに配属されている、半導体基体のコンタクト層と
の間に配置されている。
またはMQW）、殊にSCH構成を有する、ZeSeをベースとし
ている半導体レーザ素子に使用される。この場合、活性
層は第１の導波路層と、第２の導波路層との間に配置さ
れている。活性層は、SCH構成に相応して、ここでも、
第１の外側の被覆層と第２の外側の被覆層とのに閉じこ
められている。有利にはこの場合第１の外側の被覆層は
ｎドーピングされており、第２の外側の被覆層はドーピ
ングし難い半導体層とｐドーピングされたZnSeを有して
いるII−VI半導体層とを有しており、かつ第１の高ドー
ピングされた縮退接合層はｐ＋ドーピングされた接合層
であり、かつ第２の高ドーピングされた縮退接合層はｎ
＋ドーピングされた接合層であり、第２の外側の被覆層
とこれに配属されている、半導体基体のコンタクト層と
の間に配置されている。
このp+n+層列は例えば、ｐ導電性の被覆層とｎ導電性
の半導体サブストレートとの間またはｐ導電性の半導体
サブストレートと半導体基体のコンタクト層との間の電
気的なコンタクトして用いられる。素子に対して相対的
に逆方向に極性付けられているp+n+層列によって、電界
内のキャリアがp+n+層列において加速されかつ高速に活
性層に注入される。p+n+層列において、接合部の周りの
で場胃腸の間隔のところで導電形の真の反転が生じ、即
ちフェルミ準位はダイオードの一方の側におけるｎドー
ピングによって伝導帯に移行しかつ反対の側においてｐ
ドーピングによる正孔はフェルミ準位を価電子帯に引っ
張る（「縮退」）。これら縮退ドーピングされた、ｐ＋
ｎ＋ダイオードの領域間の数オングストロームという非
常に狭い空間電荷帯域によって、ｐドーピングされた半
導体の価電子帯からの電子の、ｎドーピングされた半導
体の伝導帯の状態へのバンド間トンネルが生じ、これに
よりｐドーピングされた領域に正孔が生じる。
の半導体サブストレートとの間またはｐ導電性の半導体
サブストレートと半導体基体のコンタクト層との間の電
気的なコンタクトして用いられる。素子に対して相対的
に逆方向に極性付けられているp+n+層列によって、電界
内のキャリアがp+n+層列において加速されかつ高速に活
性層に注入される。p+n+層列において、接合部の周りの
で場胃腸の間隔のところで導電形の真の反転が生じ、即
ちフェルミ準位はダイオードの一方の側におけるｎドー
ピングによって伝導帯に移行しかつ反対の側においてｐ
ドーピングによる正孔はフェルミ準位を価電子帯に引っ
張る（「縮退」）。これら縮退ドーピングされた、ｐ＋
ｎ＋ダイオードの領域間の数オングストロームという非
常に狭い空間電荷帯域によって、ｐドーピングされた半
導体の価電子帯からの電子の、ｎドーピングされた半導
体の伝導帯の状態へのバンド間トンネルが生じ、これに
よりｐドーピングされた領域に正孔が生じる。
本発明の量子ウェルSCH半導体レーザの別の有利な実
施例において、第１の外側の被覆層および第２の外側の
被覆層はｎドーピングされておりかつ２つの導波路層の
１つと活性層から見てこれに後設されている被覆層との
間に、ドーピングの能力の低い半導体層、例えばｐドー
ピングされたZnSeを有するII−IV半導体層、第１の高ド
ーピングされた縮退接合層、例えばp+導電性の接合層、
および第２の高ドーピングされた縮退接合層、例えばｎ
＋導電性の接合層が配置されている。この場合、p+n+層
列は活性層列近傍の「正孔コンバータ」または「インジ
ェクタ」として作用する。
施例において、第１の外側の被覆層および第２の外側の
被覆層はｎドーピングされておりかつ２つの導波路層の
１つと活性層から見てこれに後設されている被覆層との
間に、ドーピングの能力の低い半導体層、例えばｐドー
ピングされたZnSeを有するII−IV半導体層、第１の高ド
ーピングされた縮退接合層、例えばp+導電性の接合層、
および第２の高ドーピングされた縮退接合層、例えばｎ
＋導電性の接合層が配置されている。この場合、p+n+層
列は活性層列近傍の「正孔コンバータ」または「インジ
ェクタ」として作用する。
本発明の素子、殊に直ぐ上に述べた実施例では、電子
が電荷搬送のために使用され、電子は活性層の直前で正
孔に変換される。この領域は、BeTeによって、殊にBeMg
ZnTeまたはBeZnCdTeによって申し分なく生成することが
できる。その理由は、BeTeは簡単に高ｐ導電性にドーピ
ング可能でありかつ申し分なく格子整合されているから
である。
が電荷搬送のために使用され、電子は活性層の直前で正
孔に変換される。この領域は、BeTeによって、殊にBeMg
ZnTeまたはBeZnCdTeによって申し分なく生成することが
できる。その理由は、BeTeは簡単に高ｐ導電性にドーピ
ング可能でありかつ申し分なく格子整合されているから
である。
本発明の光電素子の特別有利な実施の形態は、活性
層、被覆層（導波路層および外側の被覆層）および接合
層がベリリウム含有カルコゲニドのグループから成る半
導体材料を有しているSCH量子ウェルレーザである。特
別有利な材料は例えば、活性層に対してはBexZnyCd
1-x-ySe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）であり、被覆層に対し
てはBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦
１）またはZn1-xMgxSySe1-y（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦１）で
あり、p+導電性の接合層に対しては高ドーピングされ
た、ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦
１）でありかつn+導電性の接合層に対しては高ドーピン
グされた、ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋
ｙ≦１）である。p+導電性の接合層とこれに隣接配置さ
れている導波路層との間に有利には、整合層が配置され
ている。これは、BeZnTeSeグレーディングまたはBeTe/Z
nSe疑似グレーディングを有している。有利にはこの形
態において公知のように簡単な手法で良好な品質におい
て使用可能なｎ導電性のGaAs半導体サブストレートおよ
び特別簡単に製造可能な従来のｎ形前面コンタクトが使
用されている。
層、被覆層（導波路層および外側の被覆層）および接合
層がベリリウム含有カルコゲニドのグループから成る半
導体材料を有しているSCH量子ウェルレーザである。特
別有利な材料は例えば、活性層に対してはBexZnyCd
1-x-ySe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）であり、被覆層に対し
てはBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦
１）またはZn1-xMgxSySe1-y（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦１）で
あり、p+導電性の接合層に対しては高ドーピングされ
た、ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦
１）でありかつn+導電性の接合層に対しては高ドーピン
グされた、ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋
ｙ≦１）である。p+導電性の接合層とこれに隣接配置さ
れている導波路層との間に有利には、整合層が配置され
ている。これは、BeZnTeSeグレーディングまたはBeTe/Z
nSe疑似グレーディングを有している。有利にはこの形
態において公知のように簡単な手法で良好な品質におい
て使用可能なｎ導電性のGaAs半導体サブストレートおよ
び特別簡単に製造可能な従来のｎ形前面コンタクトが使
用されている。
グレーディングは、構成要素の成分、この例ではBeお
よびTe濃度が、徐々の整合、例えば伝導帯エネルギーを
得るために１つの空間方向において変化される層構造で
ある。疑似グレーディングでは、この変化は、異なった
組成の交番する薄い層の変化する層厚比によって実現さ
れる。その際層厚は、効果的なキャリア搬送が保証され
るように選択されなければならない。
よびTe濃度が、徐々の整合、例えば伝導帯エネルギーを
得るために１つの空間方向において変化される層構造で
ある。疑似グレーディングでは、この変化は、異なった
組成の交番する薄い層の変化する層厚比によって実現さ
れる。その際層厚は、効果的なキャリア搬送が保証され
るように選択されなければならない。
本発明の光電素子の別の特別有利な形態も、活性層、
被覆層（導波路層および外側の被覆層）および接合層が
ベリリウム含有カルコゲニドから成る半導体材料を有し
ているSCH量子ウェルレーザである。個々の層に対する
特別有利な材料として、上に述べた本発明のSCH量子ウ
ェルレーザと関連して挙げるべきである。しかし上述の
構造とは異なって、ここではp+導電性の接合層およびn+
導電性の接合層が導波路層と被覆層との間に配置されて
おりかつ同じ導電形の第１および第２の被覆層を有して
いる。付加的に、有利には、p+導電性の接合層と上述し
た導波路層の間に、例えばBeZnTeSEグレーディングまた
はBeTe/ZnSe疑似グレーディングの形の整合層が存在し
ている。この付加的な整合層により、キャリアの、量子
ウェルへの搬送が可能になる。それは、第１の形のキャ
リアに対して障壁を形成しかつ同時に、相補的な導電形
のキャリアは通れるようにする。有利にはこの実施の形
態でも簡単な手法で良好な品質において使用可能である
ｎ導電性のGaAs半導体サブストレートおよび特別簡単に
製造可能である従来のｎ形前面コンタクトが使用可能で
ある。
被覆層（導波路層および外側の被覆層）および接合層が
ベリリウム含有カルコゲニドから成る半導体材料を有し
ているSCH量子ウェルレーザである。個々の層に対する
特別有利な材料として、上に述べた本発明のSCH量子ウ
ェルレーザと関連して挙げるべきである。しかし上述の
構造とは異なって、ここではp+導電性の接合層およびn+
導電性の接合層が導波路層と被覆層との間に配置されて
おりかつ同じ導電形の第１および第２の被覆層を有して
いる。付加的に、有利には、p+導電性の接合層と上述し
た導波路層の間に、例えばBeZnTeSEグレーディングまた
はBeTe/ZnSe疑似グレーディングの形の整合層が存在し
ている。この付加的な整合層により、キャリアの、量子
ウェルへの搬送が可能になる。それは、第１の形のキャ
リアに対して障壁を形成しかつ同時に、相補的な導電形
のキャリアは通れるようにする。有利にはこの実施の形
態でも簡単な手法で良好な品質において使用可能である
ｎ導電性のGaAs半導体サブストレートおよび特別簡単に
製造可能である従来のｎ形前面コンタクトが使用可能で
ある。
有利には、上述した有利な実施の形態において、２つ
の材料層間の間隔は約100nmと約400nmとの間にありかつ
２つの層はそれぞれ、少なくとも200nmの層厚を有して
いる。
の材料層間の間隔は約100nmと約400nmとの間にありかつ
２つの層はそれぞれ、少なくとも200nmの層厚を有して
いる。
本発明の構成によって、被覆層においてBeおよびMgの
高い濃度をBeMgZnSeにおいてないしＭおよびＳもZnMgSS
eにおいて実現することができる。というのは、これら
の材料のｎドーピングは経験的にｐドーピングより効率
がよいからである。このようにして、被覆層において3.
1eV（300K）以上のバンドギャップを実現することがで
きる。この高い濃度によって、電気的なキャリアの閉じ
込めを改善しかつ光波を一層良好にガイドすることが可
能である。更に、ｐドーピングされたBeMgZnSeまたはZn
MgSSeによって形成される高抵抗の領域が省略される。
高い濃度をBeMgZnSeにおいてないしＭおよびＳもZnMgSS
eにおいて実現することができる。というのは、これら
の材料のｎドーピングは経験的にｐドーピングより効率
がよいからである。このようにして、被覆層において3.
1eV（300K）以上のバンドギャップを実現することがで
きる。この高い濃度によって、電気的なキャリアの閉じ
込めを改善しかつ光波を一層良好にガイドすることが可
能である。更に、ｐドーピングされたBeMgZnSeまたはZn
MgSSeによって形成される高抵抗の領域が省略される。
460nmより短い波長を有する短い波長の光を放出する
素子にBexMgyZn1-x-yTeを使用すれば別の利点が得られ
る。この波長に対して、BexMgyZn1-x-yTeは例えばBexZn
yCd1-x-ySeより小さな屈折率を有しており、これにより
光波はBexZnyCd1-x-ySeを使用してp+導電性の接合層お
よび整合層において一層良好にガイドされる。
素子にBexMgyZn1-x-yTeを使用すれば別の利点が得られ
る。この波長に対して、BexMgyZn1-x-yTeは例えばBexZn
yCd1-x-ySeより小さな屈折率を有しており、これにより
光波はBexZnyCd1-x-ySeを使用してp+導電性の接合層お
よび整合層において一層良好にガイドされる。
BeTeに対するｐドープ剤として、従ってBeMgZnTeおよ
びBeZnCdTeに対しても、プラズマ活性化される窒素の他
に、有利にはAsを使用することができる。Asは窒素に比
べて著しく僅かな拡散度を有しており、このためにドー
ピングの安定性が高められることになる。同様に、グル
ープSb、Ｐから成る１つまたは複数のドープ剤も、Ｋ、
ＲおよびCsのようなグループＩの元素およびC,Si,Geお
よびSnのようなグループIVの元素をドープ剤として使用
することができる。
びBeZnCdTeに対しても、プラズマ活性化される窒素の他
に、有利にはAsを使用することができる。Asは窒素に比
べて著しく僅かな拡散度を有しており、このためにドー
ピングの安定性が高められることになる。同様に、グル
ープSb、Ｐから成る１つまたは複数のドープ剤も、Ｋ、
ＲおよびCsのようなグループＩの元素およびC,Si,Geお
よびSnのようなグループIVの元素をドープ剤として使用
することができる。
次に本発明の光電半導体素子を、第１図ないし第５図
に関連した４つの実施例に基づいて詳細に説明する。そ
の際： 第１図は、第１の実施例の層構造の概略図であり、 第２図は、第２の実施例の層構造の概略図であり、 第３図は、第３の実施例の層構造の概略図であり、 第４図は、第４の実施例の層構造の概略図であり、 第５図は、第３図の実施例に対するエネルギーバンドの
概略図である。
に関連した４つの実施例に基づいて詳細に説明する。そ
の際： 第１図は、第１の実施例の層構造の概略図であり、 第２図は、第２の実施例の層構造の概略図であり、 第３図は、第３の実施例の層構造の概略図であり、 第４図は、第４の実施例の層構造の概略図であり、 第５図は、第３図の実施例に対するエネルギーバンドの
概略図である。
第１図に図示の層構造は、SCH量子ウェル半導体レー
ザの半導体基体12である。例えばｎドーピングされたGa
Asから成る半導体サブストレート８上に、２つの反対の
導電性の、高ドーピングされた縮退接合層（縮退遷移
域）6,7から成る列が被着され、例えばｎ導電性の半導
体サブストレート８に、n+導電性の接合層（縮退遷移
域）７およびその上にP+導電性の接合層（縮退遷移域）
６が被着されている。接合層6,7から成るこの列は、接
合層6,7の上に配置されているSCH量子ウェル構造13に対
するバッファとして用いられる。この量子ウェル構造は
例えば、第１の外側の被覆層５および第２の外側の被覆
層１ような被覆層と、第１の導波路層４と、第２の導波
路層２と、活性層３とから形成されている。
ザの半導体基体12である。例えばｎドーピングされたGa
Asから成る半導体サブストレート８上に、２つの反対の
導電性の、高ドーピングされた縮退接合層（縮退遷移
域）6,7から成る列が被着され、例えばｎ導電性の半導
体サブストレート８に、n+導電性の接合層（縮退遷移
域）７およびその上にP+導電性の接合層（縮退遷移域）
６が被着されている。接合層6,7から成るこの列は、接
合層6,7の上に配置されているSCH量子ウェル構造13に対
するバッファとして用いられる。この量子ウェル構造は
例えば、第１の外側の被覆層５および第２の外側の被覆
層１ような被覆層と、第１の導波路層４と、第２の導波
路層２と、活性層３とから形成されている。
この場合半導体サブストレート８および接合層７は第
１の導電形（例えば正孔または電子伝導）のものであり
かつ接合層６および第１の被覆層５は第１の導電形とは
反対の第２の導電層のものである。第２の被覆層１の導
電形も第１の被覆層５の導電形とは反対である。
１の導電形（例えば正孔または電子伝導）のものであり
かつ接合層６および第１の被覆層５は第１の導電形とは
反対の第２の導電層のものである。第２の被覆層１の導
電形も第１の被覆層５の導電形とは反対である。
接合層７は例えば、高ドーピングされた、ｎ導電性の
InxGa1-xAsまたは高ドーピングされた、ｎ導電形のBexM
gyZn1-x-ySe（０≦ｘ≧1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）から成
っておりかつ接合層６は例えば、高ドーピングされた、
ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）か
ら成っている。
InxGa1-xAsまたは高ドーピングされた、ｎ導電形のBexM
gyZn1-x-ySe（０≦ｘ≧1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）から成
っておりかつ接合層６は例えば、高ドーピングされた、
ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）か
ら成っている。
SCH量子ウェル構造13は例えば、活性層としてのBexZn
yCd1-x-ySe量子ウェル（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）、導波
体層4,2としてのBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ
≦1,x＋ｙ≦１）、被覆層1,5としてのBexMgyZn1-x-ySe
層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有しており、そ
の際第１の被覆層５は例えば、BeZnTeSeグレーティング
またはBeTe/ZnSe疑似グレーティングと、ｐドーピング
されたBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ
≦１）とから成る整合層11から組み合わされて成る。し
かし整合層11は、省略することもできるので、その場合
第１の外側の被覆層５は直接第２の接合層６に被着され
ている。第２の被覆層１は例えば、ｎ導電性のBexMgyZn
1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有する
ことができる。
yCd1-x-ySe量子ウェル（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）、導波
体層4,2としてのBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ
≦1,x＋ｙ≦１）、被覆層1,5としてのBexMgyZn1-x-ySe
層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有しており、そ
の際第１の被覆層５は例えば、BeZnTeSeグレーティング
またはBeTe/ZnSe疑似グレーティングと、ｐドーピング
されたBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ
≦１）とから成る整合層11から組み合わされて成る。し
かし整合層11は、省略することもできるので、その場合
第１の外側の被覆層５は直接第２の接合層６に被着され
ている。第２の被覆層１は例えば、ｎ導電性のBexMgyZn
1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有する
ことができる。
半導体基体12の電気的な接続はオーミック裏面コンタ
クト９およびオーミック表面コンタクト10を形成し、そ
の際オーミック裏面コンタクト９は半導体サブストレー
ト８の下面に配置されておりかつオーミック表面コンタ
クト10は第２の外側の被覆層１に配置されている。ｎ導
電性のGaAsサブストレート８の場合、簡単に製造可能な
従来のｎ形上面コンタクトを使用することができる。第
２のオーミックコンタクト10は例えば、Ti/Pt/Auの列ま
たはアルミニウムから成っていることができる。
クト９およびオーミック表面コンタクト10を形成し、そ
の際オーミック裏面コンタクト９は半導体サブストレー
ト８の下面に配置されておりかつオーミック表面コンタ
クト10は第２の外側の被覆層１に配置されている。ｎ導
電性のGaAsサブストレート８の場合、簡単に製造可能な
従来のｎ形上面コンタクトを使用することができる。第
２のオーミックコンタクト10は例えば、Ti/Pt/Auの列ま
たはアルミニウムから成っていることができる。
第２図の実施例では、第１図の上述した実施例とは異
なって、表面コンタクト10とSCH量子ウェル構造13との
間に高ドーピングされた縮退接合層６および７の列が配
置されている。従って表面コンタクト10はもはや第２の
被覆層１ではなくて、接合層７またはこの上に配置され
ている別の層に被着されている。SCH量子ウェル構造13
および高ドーピングされた縮退接合層6,7は全体で、第
１図の実施例の場合とは逆の順序で半導体サブストレー
ト８上に被着されている。個々の層は例えば、第１図の
実施例の相応の層と同じ材料から成っている。
なって、表面コンタクト10とSCH量子ウェル構造13との
間に高ドーピングされた縮退接合層６および７の列が配
置されている。従って表面コンタクト10はもはや第２の
被覆層１ではなくて、接合層７またはこの上に配置され
ている別の層に被着されている。SCH量子ウェル構造13
および高ドーピングされた縮退接合層6,7は全体で、第
１図の実施例の場合とは逆の順序で半導体サブストレー
ト８上に被着されている。個々の層は例えば、第１図の
実施例の相応の層と同じ材料から成っている。
従って半導体サブストレートは例えば、ここでも、ｎ
導電性のGaAsから成っており、その上にSCH量子ウェル
構造13が被着されており、これは例えば活性層としての
BexZnyCd1-x-ySe量子ウェル（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）、
導波路層4,2としてのBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0
≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）、被覆層1,5としてのBexMgyZn
1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有して
おり、その際第１の被覆層５は例えば、BeZnTeSeグレー
ティングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーティングと、ｐド
ーピングされたBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）とから成る整合層11から組み合わされて
成る。しかし整合層11はここでも省略することもできる
ので、この場合第１の外側の被覆層５は直接第２の接合
層６に接している。
導電性のGaAsから成っており、その上にSCH量子ウェル
構造13が被着されており、これは例えば活性層としての
BexZnyCd1-x-ySe量子ウェル（０≦ｘ≦1,x＋ｙ≦１）、
導波路層4,2としてのBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0
≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）、被覆層1,5としてのBexMgyZn
1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）を有して
おり、その際第１の被覆層５は例えば、BeZnTeSeグレー
ティングまたはBeTe/ZnSe疑似グレーティングと、ｐド
ーピングされたBexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）とから成る整合層11から組み合わされて
成る。しかし整合層11はここでも省略することもできる
ので、この場合第１の外側の被覆層５は直接第２の接合
層６に接している。
SCH量子ウェル構造13の、GaAsサブストレート８とは
反対の側において、例えば、BexMgyZn1-x-yTe層（０≦
ｘ≦1,x＋ｙ≦１）から成る高ドーピングされた。ｐ導
電性の接合層６が配置されており、その上にここでも、
BexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）
から成る高ドーピングされた、ｎ導電性の接合層７が配
置されている。この高ドーピングされた、ｎ導電性の接
合層７の使用により有利にも、BeTeが直接空気に触れる
ことが妨げられ、これにより技術的に著しい利点が得ら
れかつ低オーミックなコンタクトを形成することができ
る。表面コンタクト10は例えば、Ti/Pt/Auの列またはア
ルミニウムから成っていることができる。
反対の側において、例えば、BexMgyZn1-x-yTe層（０≦
ｘ≦1,x＋ｙ≦１）から成る高ドーピングされた。ｐ導
電性の接合層６が配置されており、その上にここでも、
BexMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）
から成る高ドーピングされた、ｎ導電性の接合層７が配
置されている。この高ドーピングされた、ｎ導電性の接
合層７の使用により有利にも、BeTeが直接空気に触れる
ことが妨げられ、これにより技術的に著しい利点が得ら
れかつ低オーミックなコンタクトを形成することができ
る。表面コンタクト10は例えば、Ti/Pt/Auの列またはア
ルミニウムから成っていることができる。
第３図の実施例では、高ドーピングされた縮退接合層
６および７の列は、第１の外側の被覆層５と第１の導波
路層４との間に配置されている。第１の導電形の半導体
サブストレート８〜出発している個々の層の順序は次の
通りである： 第１の導電形の第１の外側の被覆層５、 第１の導電形の第１の縮退接合層７、 第２の導電形の第２の縮退接合層６、 第１の導波路層４、 活性層３、 第２の導波路層２、 第１の導電形の第２の外側の被覆層１および 前面側コンタクト10. 個々の層は例えば、第１図の実施例の対応する層と同
じ材料から成っている。
６および７の列は、第１の外側の被覆層５と第１の導波
路層４との間に配置されている。第１の導電形の半導体
サブストレート８〜出発している個々の層の順序は次の
通りである： 第１の導電形の第１の外側の被覆層５、 第１の導電形の第１の縮退接合層７、 第２の導電形の第２の縮退接合層６、 第１の導波路層４、 活性層３、 第２の導波路層２、 第１の導電形の第２の外側の被覆層１および 前面側コンタクト10. 個々の層は例えば、第１図の実施例の対応する層と同
じ材料から成っている。
更に、第１の導電形の第１の外側の被覆層５と第１の
導波路層４との間に、キャリアの、量子ウェル３への搬
送を可能にする整合層11を挿入することも必要である。
その際この層がキャリアに対して一種の障壁を形成する
ことが注目すべきである。同時に、相補的な種類のキャ
リアに対して搬送が可能になる。
導波路層４との間に、キャリアの、量子ウェル３への搬
送を可能にする整合層11を挿入することも必要である。
その際この層がキャリアに対して一種の障壁を形成する
ことが注目すべきである。同時に、相補的な種類のキャ
リアに対して搬送が可能になる。
第１の縮退接合層7,第２の縮退接合層6,整合層11の屈
折率は有利には、導波路としての機能に整合されてい
る。殊に、外側の被覆層１および５の屈折率はその他の
層（第２の導波路層2,活性層3,第１の導波路層4,第２の
縮退接合層6,第２の縮退接合層7.接合層11）より小さい
ことに注目すべきである。この実施例においても、層1,
2,5,7,8は同じ導電形である。層4,6,11において、これ
とは反対の導電形が優勢である。
折率は有利には、導波路としての機能に整合されてい
る。殊に、外側の被覆層１および５の屈折率はその他の
層（第２の導波路層2,活性層3,第１の導波路層4,第２の
縮退接合層6,第２の縮退接合層7.接合層11）より小さい
ことに注目すべきである。この実施例においても、層1,
2,5,7,8は同じ導電形である。層4,6,11において、これ
とは反対の導電形が優勢である。
この実施例の特殊な実施形態において、半導体サブス
トレート８はｎ導電形のGaサブストレートであり、その
上に、ｎ導電性のBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）層が第１の外側の被覆層５として被着さ
れている。
トレート８はｎ導電形のGaサブストレートであり、その
上に、ｎ導電性のBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）層が第１の外側の被覆層５として被着さ
れている。
接合層７は例えば、高ｎ導電性のBexMgyZn1-x-ySe層
（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）でありかつ接合層６
は例えば、高ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe層（０≦ｘ≦1
x＋ｙ≦１）であり。これはｐ導電性のBeZnTeSeグレー
ディングを用いてまたはBeTe/ZnSeを用いて整合層11と
して導波路層４に電気的に接続されている。活性層３は
例えばBexZnyCd1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦
１）から成る量子ウェルを有している。導波路層2,4はB
exMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）か
ら成っていることができる。第２の外側の被覆層１は例
えば、ｎ導電性のBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）から成利かつコンタクト10は例えば、Ti/
Pt/Auの列またはアルミニウムから成っている。
（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）でありかつ接合層６
は例えば、高ｐ導電性のBexMgyZn1-x-yTe層（０≦ｘ≦1
x＋ｙ≦１）であり。これはｐ導電性のBeZnTeSeグレー
ディングを用いてまたはBeTe/ZnSeを用いて整合層11と
して導波路層４に電気的に接続されている。活性層３は
例えばBexZnyCd1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦
１）から成る量子ウェルを有している。導波路層2,4はB
exMgyZn1-x-ySe層（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦1,x＋ｙ≦１）か
ら成っていることができる。第２の外側の被覆層１は例
えば、ｎ導電性のBexMgyZn1-x-ySe（０≦ｘ≦1,0≦ｙ≦
1,x＋ｙ≦１）から成利かつコンタクト10は例えば、Ti/
Pt/Auの列またはアルミニウムから成っている。
層2,3,4,6,7,11、即ち導波路層として作用する層の層
厚の合計は、有利には100nmを下回ってはならずかつ400
nmを上回ってはならず、これに対して被覆層１および５
は少なくとも200nmの厚さであるべきである。この構成
によって、被覆層１ないし５においてBeMgZnSeにおける
BeおよびMgの高い濃度またはZnMgSSeにおけるＭおよび
Ｓの高い濃度を実現することができる。その理由は、こ
の材料のｎドーピングは経験によれば、ｐドーピングよ
り効率がよいからである。このようにして、被覆層にお
いて3.1eV（300K）以上のバンドギャップを実現するこ
とができる。このような高い濃度によって、電気的なキ
ャリア閉じ込めを改善しかつ光波を一層良好にガイドす
ることができる。更に、ｐドーピングされたBeMgZnSeま
たはZnMgSSeからなる高抵抗の領域が省略される。460nm
より短い波長を有する短い波長の高を放射する素子に、
BexMgyZn1-x-yTeを使用すると別の利点が生じる。この
波長に対して、BexMgyZn1-x-yTeは例えばBexZnyCd1-x-y
Seより小さな屈折率を有しており、これにより光波はBe
xMgyZn1-x-yTeを使用した場合、層６および11において
一層良好にガイドされる。
厚の合計は、有利には100nmを下回ってはならずかつ400
nmを上回ってはならず、これに対して被覆層１および５
は少なくとも200nmの厚さであるべきである。この構成
によって、被覆層１ないし５においてBeMgZnSeにおける
BeおよびMgの高い濃度またはZnMgSSeにおけるＭおよび
Ｓの高い濃度を実現することができる。その理由は、こ
の材料のｎドーピングは経験によれば、ｐドーピングよ
り効率がよいからである。このようにして、被覆層にお
いて3.1eV（300K）以上のバンドギャップを実現するこ
とができる。このような高い濃度によって、電気的なキ
ャリア閉じ込めを改善しかつ光波を一層良好にガイドす
ることができる。更に、ｐドーピングされたBeMgZnSeま
たはZnMgSSeからなる高抵抗の領域が省略される。460nm
より短い波長を有する短い波長の高を放射する素子に、
BexMgyZn1-x-yTeを使用すると別の利点が生じる。この
波長に対して、BexMgyZn1-x-yTeは例えばBexZnyCd1-x-y
Seより小さな屈折率を有しており、これにより光波はBe
xMgyZn1-x-yTeを使用した場合、層６および11において
一層良好にガイドされる。
第３図の本発明の素子の実施例のバンド模式が第５図
に略示されている。個々の領域は第３図の層列に対応し
て示されている。この層構成におけるキャリア注入は次
のように生じる:p側が層6,11および４から成りかつｎ側
が層２および１から成っているpn接合を順方向にバイア
スする電圧を印加することによって、電子がコンタクト
10（第５図では図示されていない）から被覆層１および
導波路層２を介して活性層３に送られる。この場合整合
層11がエネルギー障壁によって、負のキャリアが高ｐド
ーピングされた接合層６に移動する可能性を妨げる（こ
の機能は択一的に層４が引き受けるようにしてもよ
い）。SCH量子ウェルの構成13のサブストレート側か
ら、この例において、高ｎドーピングされた接合層７、
ｎ導電性の外側の被覆層５と、ｎ−GaAsサブストレート
８とを介して電子が外部電圧の印加によって引き出され
る。高ｎドーピングされた接合層７と高ｐドーピングさ
れた接合層６との間の接合部において、電子はｐドーピ
ングされた接合層６の材料の価電子帯から接合層７の伝
導帯まで障壁を貫くことができ、これにより層6,11およ
び４を介して活性層３へ効果的な正孔の流れが生じる。
この場合、導波路層２および／または外側の被覆層１は
正孔に対するエネルギー障壁を形成する。
に略示されている。個々の領域は第３図の層列に対応し
て示されている。この層構成におけるキャリア注入は次
のように生じる:p側が層6,11および４から成りかつｎ側
が層２および１から成っているpn接合を順方向にバイア
スする電圧を印加することによって、電子がコンタクト
10（第５図では図示されていない）から被覆層１および
導波路層２を介して活性層３に送られる。この場合整合
層11がエネルギー障壁によって、負のキャリアが高ｐド
ーピングされた接合層６に移動する可能性を妨げる（こ
の機能は択一的に層４が引き受けるようにしてもよ
い）。SCH量子ウェルの構成13のサブストレート側か
ら、この例において、高ｎドーピングされた接合層７、
ｎ導電性の外側の被覆層５と、ｎ−GaAsサブストレート
８とを介して電子が外部電圧の印加によって引き出され
る。高ｎドーピングされた接合層７と高ｐドーピングさ
れた接合層６との間の接合部において、電子はｐドーピ
ングされた接合層６の材料の価電子帯から接合層７の伝
導帯まで障壁を貫くことができ、これにより層6,11およ
び４を介して活性層３へ効果的な正孔の流れが生じる。
この場合、導波路層２および／または外側の被覆層１は
正孔に対するエネルギー障壁を形成する。
第４図の実施例では、第３図の実施例とは異なって、
第３図の量子ウェル構造13の構成は反対の順序で半導体
サブストレート８に被着されている。ここでは正孔注入
は、活性層３の表面近傍の側において存在する、接合層
６および７の列を介して行われる。これら接合層はここ
でも反対にドーピングされておりかつ高導電性である。
その他対応する層に対する構成および材料選択は第３図
の実施例に相応している。
第３図の量子ウェル構造13の構成は反対の順序で半導体
サブストレート８に被着されている。ここでは正孔注入
は、活性層３の表面近傍の側において存在する、接合層
６および７の列を介して行われる。これら接合層はここ
でも反対にドーピングされておりかつ高導電性である。
その他対応する層に対する構成および材料選択は第３図
の実施例に相応している。
高ｎドーピングされた（またはn+ドーピングされた）
および高ｐドーピングされた（またはp+ドーピングされ
た）、即ち縮退ドーピングとはそれぞれ有利には、≧10
17cm-3のドープ剤濃度の謂いである。
および高ｐドーピングされた（またはp+ドーピングされ
た）、即ち縮退ドーピングとはそれぞれ有利には、≧10
17cm-3のドープ剤濃度の謂いである。
これら実施例に基づいた本発明の半導体素子の説明
が、本発明をこれら実施例に制限するものでないことは
勿論である。
が、本発明をこれら実施例に制限するものでないことは
勿論である。
本発明の発光ダイオードおよびレーザダイオードは同
様に、例えばGaNまたは類似の混晶系、またはCdTe,BeT
e,BeSe,ZnS,MgS,CdSe,HgTeのようなII−IV半導体または
ZnxCd1-xSySe1-y,BexZnyCd1-x-yTe,BexMgyZn1-x-yTe,Be
xMgyZn1-x-ySまたはBexZnyCd1-x-ySのような類似の混晶
系のような半導体材料をベースにして実現することがで
きる。サブストレートとして、GaAsの他に例えば、GaP,
ZnSe,Si,Ge,InP,InGaAs,ZnO,Al2O3,SiCまたは類似のも
のを使用することができる。
様に、例えばGaNまたは類似の混晶系、またはCdTe,BeT
e,BeSe,ZnS,MgS,CdSe,HgTeのようなII−IV半導体または
ZnxCd1-xSySe1-y,BexZnyCd1-x-yTe,BexMgyZn1-x-yTe,Be
xMgyZn1-x-ySまたはBexZnyCd1-x-ySのような類似の混晶
系のような半導体材料をベースにして実現することがで
きる。サブストレートとして、GaAsの他に例えば、GaP,
ZnSe,Si,Ge,InP,InGaAs,ZnO,Al2O3,SiCまたは類似のも
のを使用することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ギュンター ロイシャー
ドイツ連邦共和国 Ｄ―97074 ヴュル
ツブルク ザインスハイムシュトラーセ
11
(72)発明者 トーマス リッツ
ドイツ連邦共和国 Ｄ―97074 ヴュル
ツブルク フレーベルシュトラーセ 21
(72)発明者 ティエリー バロン
ドイツ連邦共和国 Ｄ―97218 ゲルブ
ルン エミール―フォン―ベーリング―
ヴェーク ３
(72)発明者 フランク フィッシャー
ドイツ連邦共和国 Ｄ―97074 ヴュル
ツブルク フランツ―シュターデルマイ
ヤー―シュトラーセ ９
(72)発明者 ハンス−ユルゲン ルガウアー
ドイツ連邦共和国 Ｄ―97218 ゲルブ
ルン イン デア エーベネ 11
(56)参考文献 特開 平４−63479（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−288890（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−302857（ＪＰ，Ａ)
特公 昭35−14890（ＪＰ，Ｂ１)
米国特許5338944（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開709939（ＥＰ，Ａ
１)
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓ
ｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ，1995
年，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．２，ｐ．741−
748
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，1993年，Ｖｏｌ．62 Ｎ
ｏ．20，ｐ．2510−2512
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，1997年，Ｖｏｌ．16 Ｎ
ｏ．20，ｐ．2286−2288
ＰＨＹＳＩＣＳ ＡＮＤ ＳＩＭＵＬ
ＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴ
ＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＶ，Ｓ
ＰＩＥ，1996年，Ｖｏｌ．2693，ｐ.
352−368
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
H01L 33/00
Claims (13)
- 【請求項１】電磁ビームを発生するために適している半
導体基体（12）を有する光電半導体素子であって、半導
体サブストレート（８）の上に、活性層（３）が配置さ
れており、該活性層内に、前記半導体基体（12）に電流
が流れる際に電磁ビームが発生されかつ該活性層には、
少なくとも１つの、ｐドーピングされた、ZnSeを有する
II−VI半導体層が配属されている形式のものにおいて、 ドーピングし難い半導体層と該半導体層に配属されてい
る、半導体基体のコンタクト層（９）との間の電気的な
キャリア源として、第１の導電形の第１の高ドーピング
された縮退接合層（６）と第１の導電形とは反対の第２
の導電形の第２の高ドーピングされた縮退接合層（７）
とを有する逆方向に極性付けられた層列が配置されてお
り、その際第１の高ドーピングされた縮退接合層（６）
は前記ドーピングし難い半導体層と第２の高ドーピング
された縮退接合層（７）との間に存在しておりかつ第１
の高ドーピングされた縮退接合層（６）はp+導電性の接
合層でありかつBeTeを有している ことを特徴とする光電半導体素子。 - 【請求項２】前記ｐドーピングされた、ZnSeを有する層
は、ZnMgSSeまたはBeMgZnSeを有するII−VI半導体層を
有している 請求項１記載の光電半導体素子。 - 【請求項３】p+導電性の接合層は、BeMgZnTeまたはBeZn
CdTeを有している 請求項１または２記載の光電半導体素子。 - 【請求項４】前記活性層（３）は、第１の導波路層
（４）と第２の導波路層（２）との間に配置されている
量子ウェル構造を有している 請求項１から３までのいずれか１項記載の光電半導体素
子。 - 【請求項５】前記活性層（３）および前記第１および第
２の導波路層（2,4）は、第１の外側の被覆層（５）と
第２の外側の被覆層（１）との間に配置されている 請求項４記載の光電半導体素子。 - 【請求項６】前記第２の外側の被覆層（１）は第２の導
電形でありかつ前記第１の外側の被覆層（５）はドーピ
ングし難い半導体層を有しておりかつ第１の高ドーピン
グされた縮退接合層（６）および第２の高ドーピングさ
れた縮退接合層（７）は前記第１の外側の被覆層（５）
と該被覆層に配属されている、半導体基体（12）のコン
タクト層（９）との間に配置されている 請求項３記載の光電半導体素子。 - 【請求項７】前記第１の外側の被覆層（５）および前記
第２の外側の被覆層（１）は第２の導電形でありかつ前
記２つの導波路層（2,4）の一方と該層に前記活性層
（３）から見て後設されている外側の被覆層（1,5）と
の間に、ドーピングし難い半導体層（11）と、第１の高
ドーピングされた縮退接合層（６）および第２の高ドー
ピングされた縮退接合層（７）が配置されている 請求項５記載の光電半導体素子。 - 【請求項８】前記第１の外側の被覆層（５）および前記
第２の外側の被覆層（１）は第２の導電形でありかつ前
記２つの導波路層（2,4）の一方に第１の高ドーピング
された縮合接合層（６）が被着されており、該第１の縮
退接合層に第２の高ドーピングされた縮退接合層（７）
が被着されておりかつ該第２の縮退接合層には、前記外
側の被覆層（1,5）の１つが前記活性層（３）から見て
後設されている 請求項５記載の光電半導体素子。 - 【請求項９】前記活性層（３）は、ベリリウム含有カル
コゲニドまたはZn1-xCdxSySe1-yのグループからの半導
体材料を有している 請求項１から８までのいずれか１項記載の光電半導体素
子。 - 【請求項１０】前記第１の導波路層（４）および前記第
２の導波路層（２）は、ベリリウム含有カルコゲニドの
グループからの半導体材料を有している 請求項４から８までのいずれか１項または請求項４から
８までおよび請求項９のいずれか１項記載の光電半導体
素子。 - 【請求項１１】前記第１の外側の被覆層（５）および前
記第２の外側の被覆層（１）は、ベリリウム含有カルコ
ゲニドのグループからの半導体材料を有している 請求項５から８までのいずれか１項または請求項５から
８までおよび請求項９または10のいずれか１項記載の光
電半導体素子。 - 【請求項１２】p+導電性の接合層（６）は、グループA
s,Sb,P,K,Rb,Cs,C,Si,GeおよびSnから成るドープ剤によ
ってドーピングされている 請求項１から11までのいずれか１項記載の光電半導体素
子。 - 【請求項１３】前記２つの被覆層（1,4）の間の間隔は
約100nmと約400nmとの間にありかつ前記第１の被覆層
（５）および第２の被覆層（１）はそれぞれ、少なくと
も200nmの厚さを有している 請求項５から８までのいずれか１項または請求項５から
８までのいずれか１項および請求項９から12までのいず
れか１項記載の光電半導体素子。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９３年，Ｖｏｌ．６２ Ｎｏ．２０，ｐ．２５１０−２５１２ |
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