JP3547037B2 - 半導体積層構造及び半導体発光素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用半導体レーザ,光書き込み用半導体レーザ,発光ダイオード,赤外光用フォトダイオード等の光デバイスに用いられる半導体積層構造及び半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバーを用いた光通信システムは、現在、主に幹線系で用いられているが、将来は各家庭を含めた加入者系での利用が考えられている。これを実現するためにはシステムの小型化,低コスト化が必要であり、温度制御用のペルチェ素子が不要なシステムの実現が必要である。このため、半導体レーザには低しきい値動作と温度変化による特性変化の少ない高特性温度の素子が望まれている。
【0003】
このような素子を実現することを意図した材料として、特開平6−37355号には、Nと他のV族元素を含んだIII−V族混晶半導体であるGaInNAs系材料をGaAs基板上に形成することが提案されており、GaAsより格子定数が大きいGaInAsにNを添加することで格子定数をGaAsに格子整合させることが可能であり、さらに、バンドギャップエネルギーが小さくなり1.3μm,1.5μm帯での発光が可能な材料であるとされている。ここで、GaInNAs系材料の成長方法には、活性窒素を用いた低圧MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)法を用いている。
【0004】
また、文献「Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.1273−1275」では、近藤らによりバンドラインナップが計算されている。この文献では、GaAs格子整合系でAlGaAsをクラッド層に用いることで、伝導帯のバンド不連続が大きくなる。このため高特性温度半導体レーザが実現できると予想されている。なお、GaAs格子整合系の成長方法には、活性窒素を用いたガスソースMBE(molecular
beam epitaxy)法を用いている。
【0005】
また、文献「Electronics Letters, 1997, Vol.33, pp.1386−1387」には、実際にGaInNAs系材料による1.3μm帯レーザ発振が報告されている。ここで、GaInNAs系材料の形成には、窒素原料にDMHy(ジメチルヒドラジン)を用いたMOCVD法を用いている。
【0006】
上述した従来の技術では、V族元素にNを含んだ混晶半導体GaInNAs層の成長は、Gaの原料,Inの原料,Nの原料,Asの原料を同時に供給し、厚さ方向に同一組成の混晶を成長することによってなされている。しかし、このようなV族にNを含んだ混晶半導体は、終端物質から数%の混晶しか得られていない。すなわち、これらGaInNAsの結晶性はN組成が大きくなるほど悪くなる傾向がある。一方、GaInNAsにおいてはIn組成の増加はバンドギャップエネルギーを小さくする効果がある。このため、ある波長(例えば1.3μm)での発振を得るためのN組成はIn組成が大きいほど小さくて済む。そこで、文献「Jpn.J.Appl.Phys., Vol.35(1996)pp.1273−1275」においては、可能な限り結晶性の良好なGaInNAsを量子井戸活性層に用いるため、大きなIn組成(30%)であるGaInNAsを用いている。N組成はわずか0.5%であり、このとき発振波長は約1.2μmである。通信で用いるためにはレーザの波長は1.3μmが必要であり、N組成は1%程度にする必要があるが、この1%というN組成は文献「Electronics Letters, 1997, Vol.33, pp.1386−1387」において用いられている小さなIn組成(10%)であるGaInNAsのN組成3%に比べ1/3であり、小さくて済む。
【0007】
しかし、実際にはV族元素にNを含んだ混晶半導体はそのほとんどが非混和領域にあり結晶成長が非常に難しい。非平衡度の高いMOCVD法(有機金属気相成長法)やMBE法(分子線エピタキシー法)によりわずかの窒素組成の結晶が成長可能となるものである。混晶半導体は構成元素数が多いほど非混和性が強くなる。また、同じ混晶でも中間の組成の混晶ほど非混和性が強くなる。つまり二元化合物が最も成長しやすいのである。V族元素にNを含んだ混晶半導体においても同様なことが言える。
【0008】
このように、GaInNAsよりもGaNAsの方が成長しやすい。また、GaInNAsの中でもGaNAsに近い材料の方が成長しやすい。次表(表1)はGaAs基板上にIn組成を変えたGaInNAsのN組成を示している。
【0009】
【表1】
【0010】
表1において、N組成はSIMS分析(二次イオン質量分析法)により求めた結果である。成長方法はMOCVD法で行なった。原料にはTMG(トリメチルガリウム),TMI(トリメチルインジウム),AsH3(アルシン),そして窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラジン)を用いた。キャリアガスにはH2を用いた。成長温度は630℃である。そして、In原料であるTMIの供給量のみを変化させた。
【0011】
表1から、In組成を増やすほどN濃度が減少していることがわかる。このようにある特定の波長を得るためにはGaInNAsのIn組成を大きくすることでN組成を小さくできる効果があるが、従来の成長方法では、GaInNAsのIn組成を大きくすると、Nの取り込まれ効率が低下するという問題があることがわかった。さらに、GaInNAsの結晶性はN組成が大きくなるほど悪くなる傾向があるが、この傾向はIn組成が大きいほど強くなることがわかった。
【0012】
図1はGaAs/GaInNAs/GaAs構造のPL特性を示す図である。図1において、PL特性Aは、GaInNAsの組成が(In組成10%,N組成1.5%)の場合であり、また、PL特性Bは、GaInNAsの組成が(In組成30%,N組成1%)の場合である。図1から、Aの方が、Bに比べて、N組成が大きいにも関わらずPL強度は強くなっていることがわかる。このことから、N組成が同程度の場合、In組成が小さい方がPL強度は強く、結晶性が良好であることがわかる。これは混晶半導体のミシビリティーギャップと相関があると考えられる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術に対し、大きいN組成の混晶を得るために、特開平07−263744号には、III族原子とN以外のV族原子とからなる第1単原子層とIII族原子とN原子とからなる第2単原子層とを規則的に積層した単原子超格子構造が提案されている。例えば、第1単原子層としてGaP単原子層を6層、第2単原子層としてGaN単原子層を2層、ある並べ方で8原子層積層し、これを単位格子とし、この単位格子をさらに規則的に積層して発光層とする技術が提案されている。この技術によれば、GaNP混晶と同じバンドギャップを有する積層超格子構造を得ることができ、従来成長が困難であった大きい窒素組成のGaNP等のNを含んだ混晶を得ることができるとしている。
【0014】
このように、特開平07−263744号の方法では、V族がNのみからなるIII族−窒素化合物単原子層を用いているので、N組成が大きく特定の組成の混晶,例えばN組成が12.5%,25%,37.5%,50%,62.5%,75%,87.5%の混晶を、構造上得ることが可能となる。
【0015】
しかしながら、特開平07−263744号の方法では、形成できない組成がある。例えば1%などの小さいN組成の混晶半導体を形成しようとする場合、窒素化合物以外のIII−V族化合物単原子層を99原子層とV族がNのみからなるIII族−窒素化合物単原子層を1原子層用いる必要があるが、窒素化合物以外のIII−V族化合物層が30nm程度連続して存在することになりバルクとしての特性が現われるので、この超格子積層構造は混晶とは見なせない。このように、特開平07−263744号の方法では、任意の組成の混晶半導体を形成することができないという問題があった。
【0016】
本発明は、V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素と、複数のIII族元素とから構成されるIII−V族混晶半導体の積層構造において、Nの取り込まれ効率を向上させ、結晶性の良好な任意の組成の混晶半導体が容易に得られる半導体積層構造を提供することを目的としている。
【0017】
また、本発明は、V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素と、複数のIII族元素とから構成されるIII−V族混晶半導体を有する半導体発光素子において、発光効率の高い半導体発光素子を提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素と、複数のIII族元素とから構成されるIII−V族混晶半導体の積層構造において、積層構造は、III族元素とV族元素とからなる単原子層を有し、III族元素としてInを含み、Inの組成比が異なる複数種の単原子層を規則的に積層して超格子積層構造として構成されていることを特徴としている。
【0019】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体積層構造において、上記III−V族混晶半導体は、GaxIn1−xNyAs1−y(0<x<1,0<y<1)であり、超格子積層構造は、In組成が小さいかもしくはInを含まないGax1In1−x1Ny1As1−y1(0<x1≦1,0<y1<1)からなる第1の単原子層と、In組成が大きいかもしくはGaを含まないGax2In1−x2Ny2As1−y2(0≦x2<1,0<y2<1)からなる第2の単原子層との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて構成されていることを特徴としている。
【0020】
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の半導体積層構造において、上記III−V族混晶半導体は、(AlxGa1-x)yIn1-yNzP1-z(0≦x≦1,0≦y≦1,0<z<1)であり、超格子積層構造は、In組成が小さいかもしくはInを含まない(AlxGa1-x)y1In1-y1Nz1P1-z1(0≦x≦1,0<y1≦1,0<z1<1)からなる第1の単原子層と、In組成が大きいかもしくはAlおよびGaを含まない(AlxGa1-x)y2In1-y2Nz2P1-z2(0≦x≦1,0≦y2<1,0<z2<1)からなる第2の単原子層との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて構成されていることを特徴としている。
【0021】
また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体積層構造である超格子積層構造が発光層に用いられていることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の半導体積層構造は、V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素(例えば、As)と、複数のIII族元素(例えば、Ga,In)とから構成されるIII−V族混晶半導体の積層構造であって、III族元素とV族元素とからなる単原子層を有し、III族元素の組成比が異なる複数種の単原子層を規則的に積層して超格子積層構造SLとして構成され、これら複数種の単原子層の平均の組成の混晶半導体として構成されている。
【0023】
本発明では、超格子積層構造が、III−V族混晶半導体からなる複数種の単原子層により構成されていることから、これらの平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップを持つことができるとともに、窒素Nの取り込まれやすい層を含んで構成できるので、平均組成の混晶半導体を単一で構成した場合に比べて、結晶性の良好な任意の組成の混晶半導体を容易に得ることができる。
【0024】
図2は本発明に係る半導体積層構造(III−V族化合物半導体の超格子積層構造)の構成例(第1の実施形態)を示す図である。図2を参照すると、この半導体積層構造は、上記III−V族混晶半導体が、GaxIn1−xNyAs1−y(0<x<1,0<y<1)であり、In組成が小さいかもしくはInを含まないGax1In1−x1Ny1As1−y1(0<x1≦1,0<y1<1)からなる第1の単原子層L1と、In組成が大きいかもしくはGaを含まないGax2In1−x2Ny2As1−y2(0≦x2<1,0<y2<1)からなる第2の単原子層L2との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて上記超格子積層構造SLが構成され、これらの平均の組成の混晶半導体として構成されている。
【0025】
図2の構成例では、超格子積層構造SLがIII−V族混晶半導体からなる少なくとも2種類の単原子層(例えば、L1,L2)により構成されていることにより、これらの平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップをもつことができるとともに、In組成が小さいかもしくはInを含まない窒素Nの取り込まれやすい第1の単原子層L1を含んで構成されているので、III族元素がこれらの平均組成となるような単一組成で構成した場合に比べて、Nの取り込まれ効率が向上し、結晶性の良好なGaInNAsを容易に形成できる。
【0026】
また、図3は本発明に係る半導体積層構造(III−V族化合物半導体の超格子積層構造)の他の構成例(第2の実施形態)を示す図である。図3を参照すると、この半導体積層構造は、上記III−V族混晶半導体が、(AlxGa1-x)yIn1-yNzP1-z(0≦x≦1,0≦y≦1,0<z<1)であり、In組成が小さいかもしくはInを含まない(AlxGa1-x)y1In1-y1Nz1P1-z1(0≦x≦1,0<y1≦1,0<z1<1)からなる第1の単原子層M1と、In組成が大きいかもしくはAlおよびGaを含まない(AlxGa1-x)y2In1-y2Nz2P1-z2(0≦x≦1,0≦y2<1,0<z2<1)からなる第2の単原子層M2との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて上記超格子積層構造SLが構成されている。
【0027】
図3の構成例においても、超格子積層構造SLがIII−V族混晶半導体からなる少なくとも2種類の単原子層(例えば、M1,M2)により構成されていることにより、これらの平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップをもつことができるとともに、In組成が小さいかもしくはInを含まない窒素Nの取り込まれやすい第1の単原子層M1を含んで構成されているので、III族元素がこれらの平均組成となるような単一組成で構成した場合に比べて、Nの取り込まれ効率が向上し、結晶性の良好な(Al)GaInNPを容易に形成できる。
【0028】
また、本発明の上記のような半導体積層構造(例えば、図2あるいは図3の半導体積層構造),すなわち、超格子積層構造は、半導体発光素子の発光層に用いることができる。
【0029】
このような半導体発光素子では、発光層である超格子積層構造が、III−V族混晶半導体からなる複数種の単原子層により構成されていることから、これらの平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップをもつことができるとともに、窒素Nの取り込まれやすい層を含んで構成できるので、平均組成の混晶半導体を単一で構成した場合に比べてNの取り込まれ効率が向上し、結晶性の良好な混晶半導体が容易に得られ、発光効率の高い半導体発光素子を形成できる。
【0030】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0031】
実施例1
実施例1では、図4に示すような半導体積層構造を作製した。なお、成長方法はMOCVD法で行なった。原料にはTMG(トリメチルガリウム),TMI(トリメチルインジウム),PH3(フォスフィン),AsH3(アルシン),そして窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラジン)を用いた。キャリアガスにはH2を用いた。
【0032】
図4の超格子積層構造は、GaAs基板101上に、GaAsバッファ層102が形成され、GaAsバッファ層102上に、平均組成Ga0.72In0.28N0.014As0.986である量子井戸層103(膜厚が8nm)が形成され、量子井戸層103上に、GaAs保護層104(膜厚が0.2μm)が形成されたものとなっている。
【0033】
ここで、量子井戸層103は、Ga0.93In0.07N0.025As0.975の第1の単原子層L1を1層,Ga0.51In0.49N0.003As0.997の第2の単原子層L2を1層としたペアを、14ペア積層した超格子構造(1層の第1の単原子層L1と1層の第2の単原子層L2とを、それぞれ14層分、交互に積層した超格子構造)から構成されている。この際、2種類の単原子層L1,L2の成長条件は、III族の原料供給量比を相違させた他は同じとした。すなわち、2種類の単原子層L1,L2は、III族の原料供給量比に関して表1の組成に基づいた互いに異なる条件で成長させた。すなわち、第1の単原子層L1は、In組成を7%,N組成を2.5%として形成し、第2の単原子層L2は、In組成を49%,N組成を0.3%として形成した。このことから、Nの取り込まれがIn組成で大きく異なることがわかる。
【0034】
この超格子積層構造103は、平均組成Ga0.72In0.28N0.014As0.986の混晶とみなせる。GaInNAsでは、In組成が小さいほど窒素Nの取り込まれ効率が高く、N添加による結晶性の劣下率はIn組成の大きい材料より小さくなる。すなわち、同じ組成のGaInNAsでは、In組成が大きいほど結晶性が悪くなる。この実施例1では、In組成の平均組成は28%であるが、In組成28%のGaInNAsより窒素の取り込まれ効率が高いIn組成7%のGaInNAsの単原子層を含んで構成されているので、単一組成(平均組成28%)のGaInNAsのみで形成した場合に比べて、窒素組成を大きくすることができる。
【0035】
例えば、実施例1と同じ条件で、In組成28%のGaInNAsを成長させる場合、N組成は0.3%となる。これに対し、実施例1の超格子積層構造では、同じ成長条件で約5倍大きなN組成のGaInNAsを得ることができた。更にN添加による結晶性の劣下率が低い層にNを多く含ませたので、この試料のフォトルミネッセンス強度は均一組成(平均組成28%)で成長させたGaInNAsに比べて強かった。また、GaInNAs層のN組成は、AsH3に対するDMHyの供給量比を増やすほど、成長温度を下げるほど、成長速度を上げるほど、大きくなる傾向があった。また、各単原子層L1,L2は、混晶半導体により構成されているので、2元化合物を用いる場合に比べて超格子積層構造からなる任意の組成の混晶を得ることができる。
【0036】
実施例2
実施例2では、図5(a),(b)に示すような半導体発光素子(半導体レーザ素子)を作製した(ここで、図5(b)は図5(a)の半導体発光素子の量子井戸層の構成を示す図である)。なお、図5(a),(b)はGaAs基板上にGaInNAsによる長波長レーザを形成した例である。以下では、最も基本的な構造である絶縁膜ストライプ型レーザを例にして説明する。層構造としてはSCH−SQW(Separate Confinement Heterostructure Single Quantum Well)構造である。なお、成長方法はMOCVD法で行なった。原料にはTMG(トリメチルガリウム),TMI(トリメチルインジウム),PH3(フォスフィン),AsH3(アルシン),そして窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラジン)を用いた。キャリアガスにはH2を用いた。
【0037】
すなわち、図5(a),(b)の半導体発光素子では、n−GaAs基板201上に、n−GaAsバッファ層202,n−Ga0.5In0.5P下部クラッド層203(膜厚が1.5μm),GaAs光ガイド層204(膜厚が100nm),平均組成Ga0.67In0.33N0.01As0.99である量子井戸層205(膜厚が8nm),GaAs光ガイド層206(膜厚が100nm),p−Ga0.5In0.5P上部クラッド層207(膜厚が1.5μm),p−GaAsコンタクト層208(膜厚が0.4μm)が順次に形成されている。また、この半導体発光素子では、その表面に、p側電極209が電流注入部となる部分を除去した絶縁膜210を介して形成されており、裏面にはn側電極211が形成されている。
【0038】
ここで、量子井戸層205は、InNAsの第1の単原子層L1を1層,GaNAsの第2の単原子層L2を2層としたペアを、9.5ペア積層した超格子構造から構成されている。この場合、各単原子層L1,L2はそれぞれ充分に厚さが薄いので、量子井戸層205はGaInNAsの混晶(平均組成がGa0.67In0.33N0.01As0.99の混晶)とみなせる。
【0039】
実施例1において説明したように、GaInNAsでは、In組成が小さいほど窒素の取り込まれ効率が高い。この実施例2の半導体発光素子の量子井戸層205は、窒素の取り込まれ効率が高いGaNAsの単原子層を含んで構成されているので、GaInNAsを単一組成で形成した場合に比べて、窒素組成は大きくなる。すなわち、超格子構造を用いた方が容易にGaInNAsを形成できる。更に、GaInNAsは、同一N組成の場合、In組成が小さいほど結晶性が良好となるので、実施例2の超格子構造により構成されたGa0.67In0.33N0.01As0.99は、均一組成で構成した場合に比べて、結晶性が良好になる。すなわち、N添加による結晶性の劣下率が低い層にNを多く含ませたので、この超格子積層構造による半導体の結晶性は良好になる。実際、実施例2の半導体発光素子を評価したところ、発振波長は1.3mであり、量子井戸層205が均一組成からなる素子に比べて、しきい値電流密度は低下した。
【0040】
実施例3
実施例3では、図6(a),(b)に示すような半導体発光素子(半導体レーザ素子)を作製した(ここで、図6(b)は図6(a)の半導体発光素子の量子井戸層を示す図である)。なお、図6(a),(b)はGaAs基板上にAlGaInNP系材料による短波長可視レーザを形成した例である。以下では、最も簡単な構造である絶縁膜ストライプ型レーザを例にして説明する。層構造としてはSCH−MQW(Separate Confinement Heterostructure Multiple Quantum Well)構造である。なお、成長方法はMOCVD法で行なった。原料にはTMA(トリメチルアルミニウム),TMG(トリメチルガリウム),TMI(トリメチルインジウム),AsH3(アルシン),PH3(フォスフィン)そして窒素の原料にはDMHy(ジメチルヒドラジン)を用いた。キャリアガスにはH2を用いた。
【0041】
すなわち、図6(a),(b)の半導体発光素子では、n−GaAs基板301上に、n−GaAsバッファ層302,n−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P下部クラッド層303(膜厚が1.0μm),(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P下部光ガイド層304(膜厚が50nm),3層のGa0.65In0.35N0.005P0.995井戸層305(膜厚が7nm,引っ張り歪約1%)と2層の(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pバリア層306(膜厚が8nm),(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P上部光ガイド層307(膜厚が50nm),p−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P上部クラッド層308(膜厚が1.0μm),p−Ga0.5In0.5Pキャップ層309(膜厚が0.1μm),p−GaAsコンタクト層310(膜厚が0.4μm)が順次に形成されている。また、この半導体発光素子では、その表面に、p側電極311が電流注入部となる部分を除去した絶縁膜312を介して形成されており、裏面にはn側電極313が形成されている。
【0042】
ここで、量子井戸層305は、InNPの第1の原子層L1を1層、GaNPの第2の原子層L2を2層としたペアを、8.5ペア積層した超格子構造から構成されている。この場合、各原子層L1,L2はそれぞれ充分に厚さが薄いので、量子井戸層305は、GaInNPの混晶(平均組成がGa0.65In0.35N0.005P0.995の混晶)とみなせる。
【0043】
GaInNPでは、In組成が小さいほど窒素の取り込まれ効率が高い。この実施例3の半導体発光素子の量子井戸層305は、窒素の取り込まれ効率が高いGaNPの単原子層を含んで構成されているので、GaInNPを単一組成のみで形成した場合に比べて、窒素組成は大きくなる。すなわち、超格子構造を用いた方が容易にGaInNPを形成できる。更に、GaInNPは、同一N組成の場合、In組成が小さいほど結晶性が良好となるので、実施例3の超格子構造により構成されたGa0.65In0.35N0.005P0.995は、均一組成で構成した場合に比べて、結晶性が良好になる。実際、実施例3の半導体発光素子を評価したところ、量子井戸層305が均一組成からなる素子に比べて、しきい値電流密度の低い可視レーザが得られた。
【0044】
上記各実施例では、超格子積層構造における各原子組成や積層構成を限定したが、もちろん、これらに、他の組成や他の構成を用いることもできる。すなわち、V族元素としてNと他のV族元素を含み、III族元素として複数種のIII族元素を含んだ半導体材料であれば、同様の効果を得ることができる。また、本発明の半導体発光素子は、光通信用半導体レーザ,光書き込み用半導体レーザとして用いることができ、また、これ以外にも発光ダイオード、赤外光用フォトダイオードとして用いることもできる。
【0045】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1記載の発明によれば、V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素と、複数のIII族元素とから構成されるIII−V族混晶半導体の積層構造において、前記積層構造は、III族元素とV族元素とからなる単原子層を有し、III族元素としてInを含み、Inの組成比が異なる複数種の単原子層を規則的に積層して超格子積層構造として構成されているので、複数種の単原子層の平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップを持つことができるとともに、窒素の取り込まれやすい層を含んで構成できることから、平均組成の混晶半導体を単一で構成した場合に比べて結晶性の良好な任意の組成の混晶半導体を容易に得ることができる。
【0046】
また、請求項2,請求項3記載の発明によれば、超格子積層構造が、In組成が小さいかもしくはInを含まない窒素の取り込まれやすい第1の単原子層を含んで構成されているので、III族元素がこれらの平均組成となるような単一組成で構成した場合に比べて、Nの取り込まれ効率が向上し、結晶性の良好なGaInNAs,結晶性の良好な(Al)GaInNPを容易に形成できる。
【0047】
また、請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体積層構造である超格子積層構造が発光層に用いられており、超格子積層構造はIII−V族混晶半導体からなる複数種類の単原子層により構成されていることから、これらの平均組成の混晶半導体と同じバンドギャップを持つことができるとともに、窒素の取り込まれやすい層を含んで構成できるので平均組成の混晶半導体を単一で構成した場合に比べてNの取り込まれ効率が向上し、結晶性の良好な混晶半導体が容易に得られ、発光効率の高い発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】GaAs/GaInNAs/GaAs構造のPL特性を示す図である。
【図2】本発明に係る半導体積層構造(III−V族化合物半導体の超格子積層構造)の構成例(第1の実施形態)を示す図である。
【図3】本発明に係る半導体積層構造(III−V族化合物半導体の超格子積層構造)の他の構成例(第2の実施形態)を示す図である。
【図4】実施例1の半導体積層構造を示す図である。
【図5】実施例2の半導体発光素子を示す図である。
【図6】実施例3の半導体発光素子を示す図である。
【符号の説明】
L1,M1 第1の単原子層
L2,M2 第2の単原子層
101 GaAs基板
102 GaAsバッファ層
103 Ga0.72In0.28N0.014As0.986量子井戸層
104 GaAs保護層
201 n−GaAs基板
202 n−GaAsバッファ層
203 n−Ga0.5In0.5P下部クラッド層
204 GaAs光ガイド層
205 Ga0.67In0.33N0.01As0.99量子井戸層
206 GaAs光ガイド層
207 p−Ga0.5In0.5P上部クラッド層
208 p−GaAsコンタクト層
209 p側電極
210 絶縁膜
211 n側電極
301 n−GaAs基板
302 n−GaAsバッファ層
303 n−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P下部クラッド層
304 (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P下部光ガイド層
305 3層のGa0.65In0.35N0.005P0.995井戸層
306 2層の(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pバリア層
307 (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P上部光ガイド層
308 p−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P上部クラッド層
309 p−Ga0.5In0.5Pキャップ層
310 p−GaAsコンタクト層
311 p側電極
312 絶縁膜
313 n側電極
Claims (4)
- V族元素としてNおよび少なくとも他の1種のV族元素と、複数のIII族元素とから構成されるIII−V族混晶半導体の積層構造において、前記積層構造は、III族元素とV族元素とからなる単原子層を有し、III族元素としてInを含み、Inの組成比が異なる複数種の単原子層を規則的に積層して超格子積層構造として構成されていることを特徴とする半導体積層構造。
- 請求項1記載の半導体積層構造において、上記III−V族混晶半導体は、GaxIn1-xNyAs1-y(0<x<1,0<y<1)であり、前記超格子積層構造は、In組成が小さいかもしくはInを含まないGax1In1-x1Ny1As1-y1(0<x1≦1,0<y1<1)からなる第1の単原子層と、In組成が大きいかもしくはGaを含まないGax2In1-x2Ny2As1-y2(0≦x2<1,0<y2<1)からなる第2の単原子層との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて構成されていることを特徴とする半導体積層構造。
- 請求項1記載の半導体積層構造において、上記III−V族混晶半導体は、(AlxGa1-x)yIn1-yNzP1-z(0≦x≦1,0≦y≦1,0<z<1)であり、前記超格子積層構造は、In組成が小さいかもしくはInを含まない(AlxGa1-x)y1In1-y1Nz1P1-z1(0≦x≦1,0<y1≦1,0<z1<1)からなる第1の単原子層と、In組成が大きいかもしくはAlおよびGaを含まない(AlxGa1-x)y2In1-y2Nz2P1-z2(0≦x≦1,0≦y2<1,0<z2<1)からなる第2の単原子層との少なくとも2種類の単原子層を有し、これらが規則的に積層されて構成されていることを特徴とする半導体積層構造。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体積層構造である超格子積層構造が発光層に用いられていることを特徴とする半導体発光素子。
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US7384479B2 (en) * | 1998-04-13 | 2008-06-10 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength |
US6563851B1 (en) * | 1998-04-13 | 2003-05-13 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength band |
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US6674785B2 (en) * | 2000-09-21 | 2004-01-06 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical-cavity, surface-emission type laser diode and fabrication process thereof |
US6803604B2 (en) * | 2001-03-13 | 2004-10-12 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device |
JP4537658B2 (ja) * | 2002-02-22 | 2010-09-01 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法 |
US6927412B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
US7045377B2 (en) * | 2003-06-26 | 2006-05-16 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including a superlattice and adjacent semiconductor layer with doped regions defining a semiconductor junction |
US7531850B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-05-12 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a memory cell with a negative differential resistance (NDR) device |
US20070020860A1 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-25 | Rj Mears, Llc | Method for Making Semiconductor Device Including a Strained Superlattice and Overlying Stress Layer and Related Methods |
US7202494B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-04-10 | Rj Mears, Llc | FINFET including a superlattice |
US20060220118A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-10-05 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device including a dopant blocking superlattice |
US20070063186A1 (en) * | 2003-06-26 | 2007-03-22 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including a front side strained superlattice layer and a back side stress layer |
US7446002B2 (en) * | 2003-06-26 | 2008-11-04 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a semiconductor device comprising a superlattice dielectric interface layer |
US20060011905A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-01-19 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device comprising a superlattice dielectric interface layer |
US7531829B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-05-12 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including regions of band-engineered semiconductor superlattice to reduce device-on resistance |
US20060231857A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-10-19 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including a memory cell with a negative differential resistance (ndr) device |
US6878576B1 (en) | 2003-06-26 | 2005-04-12 | Rj Mears, Llc | Method for making semiconductor device including band-engineered superlattice |
US7586116B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-09-08 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device having a semiconductor-on-insulator configuration and a superlattice |
US6958486B2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-10-25 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device including band-engineered superlattice |
JP2007521648A (ja) * | 2003-06-26 | 2007-08-02 | アール.ジェイ. メアーズ エルエルシー | バンド設計超格子を有するmosfetを有する半導体装置 |
US20050282330A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-12-22 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including a superlattice having at least one group of substantially undoped layers |
US7531828B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-05-12 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a strained superlattice between at least one pair of spaced apart stress regions |
US20060243964A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-11-02 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device having a semiconductor-on-insulator configuration and a superlattice |
US20070020833A1 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-25 | Rj Mears, Llc | Method for Making a Semiconductor Device Including a Channel with a Non-Semiconductor Layer Monolayer |
US7229902B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-06-12 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including a superlattice with regions defining a semiconductor junction |
US20060267130A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-11-30 | Rj Mears, Llc | Semiconductor Device Including Shallow Trench Isolation (STI) Regions with a Superlattice Therebetween |
US7598515B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-10-06 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a strained superlattice and overlying stress layer and related methods |
US20040266116A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | Rj Mears, Llc | Methods of fabricating semiconductor structures having improved conductivity effective mass |
US7153763B2 (en) | 2003-06-26 | 2006-12-26 | Rj Mears, Llc | Method for making a semiconductor device including band-engineered superlattice using intermediate annealing |
US7491587B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-02-17 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a semiconductor device having a semiconductor-on-insulator (SOI) configuration and including a superlattice on a thin semiconductor layer |
US20070015344A1 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-18 | Rj Mears, Llc | Method for Making a Semiconductor Device Including a Strained Superlattice Between at Least One Pair of Spaced Apart Stress Regions |
US7612366B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-11-03 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a strained superlattice layer above a stress layer |
US7586165B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-09-08 | Mears Technologies, Inc. | Microelectromechanical systems (MEMS) device including a superlattice |
US7514328B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-04-07 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a semiconductor device including shallow trench isolation (STI) regions with a superlattice therebetween |
US20060292765A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-12-28 | Rj Mears, Llc | Method for Making a FINFET Including a Superlattice |
US7535041B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-05-19 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a semiconductor device including regions of band-engineered semiconductor superlattice to reduce device-on resistance |
US20070010040A1 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-11 | Rj Mears, Llc | Method for Making a Semiconductor Device Including a Strained Superlattice Layer Above a Stress Layer |
US20050279991A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-12-22 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device including a superlattice having at least one group of substantially undoped layers |
US7659539B2 (en) | 2003-06-26 | 2010-02-09 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a floating gate memory cell with a superlattice channel |
US20060289049A1 (en) * | 2003-06-26 | 2006-12-28 | Rj Mears, Llc | Semiconductor Device Having a Semiconductor-on-Insulator (SOI) Configuration and Including a Superlattice on a Thin Semiconductor Layer |
US7227174B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-06-05 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device including a superlattice and adjacent semiconductor layer with doped regions defining a semiconductor junction |
US7045813B2 (en) * | 2003-06-26 | 2006-05-16 | Rj Mears, Llc | Semiconductor device including a superlattice with regions defining a semiconductor junction |
US20040262594A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | Rj Mears, Llc | Semiconductor structures having improved conductivity effective mass and methods for fabricating same |
US7064037B2 (en) * | 2004-01-12 | 2006-06-20 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Silicon-germanium virtual substrate and method of fabricating the same |
US7709728B2 (en) * | 2004-11-29 | 2010-05-04 | The Regents Of The University Of California | Multiband semiconductor compositions for photovoltaic devices |
TWI334646B (en) * | 2005-12-22 | 2010-12-11 | Mears Technologies Inc | Electronic device including a selectively polable superlattice |
US7517702B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-04-14 | Mears Technologies, Inc. | Method for making an electronic device including a poled superlattice having a net electrical dipole moment |
US7693204B2 (en) | 2006-02-03 | 2010-04-06 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser device and surface-emitting laser array including same |
US7718996B2 (en) * | 2006-02-21 | 2010-05-18 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device comprising a lattice matching layer |
US7781827B2 (en) | 2007-01-24 | 2010-08-24 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device with a vertical MOSFET including a superlattice and related methods |
US7928425B2 (en) * | 2007-01-25 | 2011-04-19 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a metal-to-semiconductor superlattice interface layer and related methods |
US7863066B2 (en) * | 2007-02-16 | 2011-01-04 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a multiple-wavelength opto-electronic device including a superlattice |
US7880161B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Mears Technologies, Inc. | Multiple-wavelength opto-electronic device including a superlattice |
US7812339B2 (en) * | 2007-04-23 | 2010-10-12 | Mears Technologies, Inc. | Method for making a semiconductor device including shallow trench isolation (STI) regions with maskless superlattice deposition following STI formation and related structures |
US7723719B2 (en) * | 2007-12-14 | 2010-05-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Light emitting devices with inhomogeneous quantum well active regions |
KR20100084843A (ko) * | 2009-01-19 | 2010-07-28 | 삼성전자주식회사 | 다중접합 태양전지 |
JP2014123712A (ja) | 2012-11-26 | 2014-07-03 | Ricoh Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
EP3072158A1 (en) | 2013-11-22 | 2016-09-28 | Atomera Incorporated | Vertical semiconductor devices including superlattice punch through stop layer and related methods |
US9406753B2 (en) | 2013-11-22 | 2016-08-02 | Atomera Incorporated | Semiconductor devices including superlattice depletion layer stack and related methods |
US9716147B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-07-25 | Atomera Incorporated | Semiconductor devices with enhanced deterministic doping and related methods |
US9722046B2 (en) | 2014-11-25 | 2017-08-01 | Atomera Incorporated | Semiconductor device including a superlattice and replacement metal gate structure and related methods |
EP3281231B1 (en) | 2015-05-15 | 2021-11-03 | Atomera Incorporated | Method of fabricating semiconductor devices with superlattice and punch-through stop (pts) layers at different depths |
WO2016196600A1 (en) | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Atomera Incorporated | Method for making enhanced semiconductor structures in single wafer processing chamber with desired uniformity control |
US9558939B1 (en) | 2016-01-15 | 2017-01-31 | Atomera Incorporated | Methods for making a semiconductor device including atomic layer structures using N2O as an oxygen source |
US10879420B2 (en) | 2018-07-09 | 2020-12-29 | University Of Iowa Research Foundation | Cascaded superlattice LED system |
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---|---|---|---|---|
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US5825796A (en) * | 1996-09-25 | 1998-10-20 | Picolight Incorporated | Extended wavelength strained layer lasers having strain compensated layers |
JPH10173294A (ja) * | 1996-10-07 | 1998-06-26 | Canon Inc | 窒素を含む化合物半導体多層膜ミラー及びそれを用いた面型発光デバイス |
US5978398A (en) * | 1997-07-31 | 1999-11-02 | Motorola, Inc. | Long wavelength vertical cavity surface emitting laser |
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