JP4461980B2 - 半導体光素子 - Google Patents
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Description
IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS,VOL.QE-17,NO.2,FEBRUARY 1981,pp.202-207
図1(a)は、第1の実施の形態の半導体光素子を示す斜視図である。図1(a)には、XYZ座標系Sが描かれている。図2(a)は、図1(a)に示されたI−I線に沿った断面図である。図2(b)及び図2(c)は、図2(a)に示されたII−II線に沿ったバンドギャップエネルギーを示すダイアグラムである。
第1導電型半導体領域3:
n型のAlGaAs、AlGaInP、GaInP、GaInAsP
活性層5:
アンドープ(un)GaInNAs
電位制御層2:
AlGaInP、GaInP、AlGaAs、GaAs、GaInAsP、GaInAs
第2導電型半導体領域7:
p型のAlGaAs、AlGaInP、GaInP、GaInAsP
半導体基板11:n型高濃度GaAs基板
第1のDBR半導体層24:AlGaAs半導体
第2のDBR半導体層26:GaAs半導体
第3のDBR半導体層28:AlGaAs半導体
第4のDBR半導体層30:GaAs半導体
である。なお、各層の材料としては、上記組成の材料を一種類のみ用いてもよいし、複数の組成を組み合わせてもよい。
図13(a)は、本発明の第2実施形態に係る半導体光素子を示す斜視図である。図13(a)には、XYZ座標系Sが描かれている。図14は、図13(a)に示されたIII−III線に沿った断面図である。図13(a)及び図14を参照すると、半導体レーザ素子といった半導体光素子51が示されている。
が好ましい。
Claims (15)
- 第1及び第2の半導体部を有する第1導電型半導体領域を備え、前記第1の半導体部は、第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有しており、前記第2の半導体部は側面を有しており、前記第2の半導体部は、前記第1の半導体部の前記第1の領域上に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域上、前記第2の半導体部の側面上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域とが第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は、前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に位置しており、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部、前記電位制御層、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも小さく、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有する第1導電型半導体領域を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域とが第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は、前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に位置しており、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域、前記電位制御層、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも小さく、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、
半導体光素子。 - 第1及び第2の半導体部を有する第1導電型半導体領域を備え、前記第1の半導体部は、第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有しており、前記第2の半導体部は側面を有しており、前記第2の半導体部は、前記第1の半導体部の前記第1の領域上に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域上、前記第2の半導体部の側面上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域とが第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は、前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に位置しており、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部、前記電位制御層、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有する第1導電型半導体領域を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域とが第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は、前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に位置しており、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域、前記電位制御層、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1及び第2の半導体部を有する第1導電型半導体領域を備え、前記第1の半導体部は、第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有しており、前記第2の半導体部は前記第1の半導体部の前記第1の領域上に設けられており、前記第2の半導体部は側面を有しており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域上、前記第2の半導体部の側面上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられた電位制御層を備え、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域、前記電位制御層および前記第2導電型半導体領域が第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有し、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有する第1導電型半導体領域を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられた電位制御層を備え、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記電位制御層および前記第2導電型半導体領域は第2のpn接合構造を構成しており、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有し、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域に接する第1導電型の第3の領域と、前記第2導電型半導体領域に接する第2導電型の第4の領域とを含み、前記第3の領域と前記第4の領域とが互いにpn接合を構成している、請求項5または請求項6のいずれか一項に記載の半導体光素子。
- 第1及び第2の半導体部を有する第1導電型半導体領域を備え、前記第1の半導体部は、第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有しており、前記第2の半導体部は側面を有しており、前記第2の半導体部は、前記第1の半導体部の前記第1の領域上に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域上、前記第2の半導体部の側面上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に設けられており、前記電位制御層は前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられ、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域、前記第2導電型半導体領域および前記電位制御層が第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも小さく、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有する第1導電型半導体領域を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層とを備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に設けられており、前記電位制御層は前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられており、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記第2導電型半導体領域および前記電位制御層が第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも小さく、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1及び第2の半導体部を有する第1導電型半導体領域を備え、前記第1の半導体部は、第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有しており、前記第2の半導体部は側面を有しており、前記第2の半導体部は、前記第1の半導体部の前記第1の領域上に設けられており、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域上、前記第2の半導体部の側面上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層を備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第2の半導体部と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に設けられており、前記電位制御層は前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられ、前記第1導電型半導体領域の前記第1の半導体部の前記第2の領域、前記第2導電型半導体領域および前記電位制御層が第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 第1の領域と前記第1の領域の周囲に位置する第2の領域とを有する第1導電型半導体領域を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域上に設けられ側面を有する活性層を備え、
前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域上、前記活性層上、及び前記活性層の側面上に設けられた第2導電型半導体領域を備え、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記活性層及び前記第2導電型半導体領域は、第1のpn接合構造を構成しており、
第1のDBR半導体層および第2のDBR半導体層が交互に配列された第1のDBR部と、第3のDBR半導体層および第4のDBR半導体層が交互に配列された第2のDBR部とを備え、前記第1導電型半導体領域、前記活性層、および前記第2導電型半導体領域は前記第1のDBR部と前記第2のDBR部との間に設けられており、
前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーとは異なるバンドギャップエネルギーを有する電位制御層とを備え、前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域と前記活性層との間、及び前記第2導電型半導体領域と前記活性層との間のうち少なくとも一方に設けられており、前記電位制御層は前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられており、前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域、前記第2導電型半導体領域および前記電位制御層が第2のpn接合構造を構成しており、前記第1のpn接合構造のターンオン電圧は前記第2のpn接合構造のターンオン電圧と異なり、
前記電位制御層のバンドギャップエネルギーは、前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。 - 前記電位制御層は、前記第1導電型半導体領域の前記第1の領域と前記活性層との間及び前記第1導電型半導体領域の前記第2の領域と前記第2導電型半導体領域との間に設けられ、
前記電位制御層は、前記活性層のエッチングのためのエッチング停止層として機能する材料から構成される、請求項9又は請求項10に記載の半導体光素子。 - 前記第1導電型半導体領域及び前記第2導電型半導体領域は、AlGaAs、AlGaInP、GaInP、及びGaInAsPのうち少なくともいずれかの半導体材料から構成されており、
前記活性層は、少なくとも窒素を含むIII−V化合物半導体から構成されており、
前記電位制御層は、AlGaInP、GaInP、AlGaAs、GaAs、GaInAsP、GaInAsのうち少なくともいずれかの半導体材料から構成されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体光素子。 - 前記第2導電型半導体領域上に設けられた第2導電型のコンタクト層と、
前記コンタクト層上に設けられた電極と
を更に備える請求項1〜13のいずれか一項に記載の半導体光素子。 - 前記第2のターンオン電圧に対応する電流よりも大きな電流を当該半導体光素子に供給するときのスロープ効率は、前記第2のターンオン電圧に対応する電流よりも小さい電流を当該半導体光素子に供給するときのスロープ効率より小さい、請求項1〜14のいずれか一項に記載の半導体光素子。
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