JP5475398B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態に係る半導体発光素子は、いずれもIn1−x−yGaxAlyAs系からなる井戸層及び障壁層からなるMQW層がInP基板の上方に形成された1.3μm帯半導体発光素子であり、MQW層の各井戸層は引張り歪を有し、各障壁層は圧縮歪を有している。ここで、半導体発光素子とは、例えば、リッジストライプ型ファブリペローレーザ素子である。
本発明の第2の実施形態に係る半導体発光素子は、第1の実施形態に係るリッジストライプ型ファブリペローレーザ素子に、さらに、障壁層の組成について考慮したものである。
本発明の第3の実施形態に係る半導体発光素子は、第1の実施形態に係るリッジストライプ型ファブリペローレーザ素子に、さらに、MQW層4の井戸層の層数Nwについて考慮したものである。
以上、MQW層4の各井戸層は、同じ組成によって設計されたものについて、説明した。しかし、これに限られる必要はなく、本発明の第4の実施形態に係る半導体発光素子は、MQW層4の各井戸層は、3層となる多重層によって構成されている。
同様に、MQW層4の各障壁層についても、同じ組成に限られる必要はなく、本発明の第5の実施形態に係る半導体発光素子は、MQW層4の各障壁層は、3層となる多重層によって構成されている。
以上、半導体発光素子として、ファブリペローレーザ素子の場合について説明したが、これに限られないことは言うまでもない。分布帰還型(Distributed Feedback)レーザ素子であってもよいし、その他、DBR(Distributed Bragg Reflector)レーザ素子やDR(Distributed Reflector)レーザ素子などであってもよい。
本発明の第7の実施形態に係る半導体発光素子は、井戸層がIn1−xGaxAsyP1−y系からなり、障壁層がIn1−x−yGaxAlyAs系からなる、MQW層がInP基板の上方に形成された1.3μm帯半導体発光素子であり、MQW層の各井戸層は引張り歪を有し、各障壁層は圧縮歪を有している。ここで、半導体発光素子とは、例えば、リッジストライプ型ファブリペローレーザ素子である。当該レーザ素子は、第1の実施形態において説明した作製方法によって、作製される。なお、以下に説明する実施形態に係る半導体発光素子のMQW層4において、特別な言及がない限り、引張り歪井戸層がIn1−xGaxAsyP1−y系からなり、圧縮歪障壁層がIn1−x−yGaxAlyAs系からなる。
本発明の第8の実施形態に係る半導体発光素子は、第7の実施形態に係るリッジストライプ型ファブリペローレーザ素子に、さらに、障壁層の組成について考慮したものである。
本発明の第9の実施形態に係る半導体発光素子は、第7の実施形態に係るリッジストライプ型ファブリペローレーザ素子に、さらに、MQW層4の井戸層の層数Nwについて考慮したものである。
第4の実施形態と同様に、本発明の第10の実施形態に係る半導体発光素子は、MQW層4の各井戸層は、3層となる多重層によって構成されている。
第5の実施形態と同様に、本発明の第11の実施形態に係る半導体発光素子は、MQW層4の各障壁層は、3層となる多重層によって構成されている。
第6の実施形態と同様、半導体発光素子として、ファブリペローレーザ素子に限られないことは言うまでもない。分布帰還型レーザ素子であってもよいし、その他、DBRレーザ素子やDRレーザ素子などであってもよい。
Claims (18)
- 交互に配置された、いずれもIn1−x−yGaxAlyAs系からなる井戸層及び障壁層を含む多重量子井戸層を基板の上方に備えた半導体発光素子であって、
前記各井戸層は、引張り歪を有し、
前記各障壁層は、圧縮歪を有し、
前記井戸層と前記障壁層との各界面における界面歪の大きさが、該界面を境に隣接する前記井戸層及び前記障壁層の層厚のうち大きい層厚値より定まる臨界界面歪の大きさより小さく、
前記井戸層において、Inの組成量1−x−yが、0.21以上0.44以下であり、
前記障壁層において、Gaの組成量xが0以上であり、Alの組成量yが0.43−0.36x以上、0.476−1.017x以下であり、
1.3μm帯の波長の光を出力する、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界界面歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量に基づいて定まる、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項2に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界界面歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量の0.7倍である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項3に記載の半導体発光素子であって、
さらに、各界面歪の大きさが、0.7%以上2.2%以下である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体発光素子であって、
前記多重量子井戸層の平均歪の大きさが、前記多重量子井戸層全体の層厚の値より定まる臨界平均歪の大きさより小さい、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項5に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界平均歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量に基づいて定まる、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1に記載の半導体発光素子であって、
前記井戸層の層数が5以上である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 交互に配置された、In1−xGaxAsyP1−y系からなる井戸層及びIn1−x−yGaxAlyAs系からなる障壁層を含む多重量子井戸層を基板の上方に備えた半導体発光素子であって、
前記各井戸層は、引張り歪を有し、
前記各障壁層は、圧縮歪を有し、
前記井戸層と前記障壁層との各界面における界面歪の大きさが、該界面を境に隣接する前記井戸層及び前記障壁層の層厚のうち大きい層厚値より定まる臨界界面歪の大きさより小さく、
前記井戸層において、Inの組成量1−xが、0.4以上0.6以下であり、Pの組成量1−yが、0.09以上0.35以下であり、
前記障壁層において、Gaの組成量xが0以上であり、Asの組成量yが0.384−0.33x以上、0.476−1.017x以下であり、
1.3μm帯の波長の光を出力する、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項8に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界界面歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量に基づいて定まる、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項9に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界界面歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量の0.7倍である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項10に記載の半導体発光素子であって、
さらに、各界面歪の大きさが、0.7%以上2%以下である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項8乃至請求項11のいずれかに記載の半導体発光素子であって、
前記多重量子井戸層の平均歪の大きさが、前記多重量子井戸層全体の層厚値より定まる臨界平均歪の大きさより小さい、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項12に記載の半導体発光素子であって、
前記臨界平均歪の大きさとは、Matthewsの関係式により求まる最大歪量に基づいて定まる、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項8に記載の半導体発光素子であって、
前記井戸層の層数が5以上である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項1乃至請求項14のいずれかに記載の半導体発光素子であって、リッジストライプ型構造を有している、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項15に記載の半導体発光素子であって、リッジストライプ幅が3μm以下である、
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 請求項15に記載の半導体発光素子であって、ファブリー・ペロー構造を有している、 ことを特徴とする半導体発光素子。
- 請求項15に記載の半導体発光素子であって、分布帰還型回折格子を有している、
ことを特徴とする半導体発光素子。
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