JPH01130584A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体発光装置、より詳しくは、ダブルヘテロ接合構造
の化合物半導体レーザに関し、Ａ　Ｉ　Ｇａ１ｎＰ四元
のＡ１割合を高めるやり方でな（、ＧａＡｓ基板とＧａ
１ｎＰ活性層とを用いたダブルヘテロ構造の化合物半導
体レーザの発光波長をさらに短かくした化合物半導体レ
ーザの半導体発光装置を提供することを目的し、 ＧａＡｓ基板上にＧａｍ１ｎ、−、Ｐ活性層およびその
両側に下側および上側クラッド層を形成したダブルへチ
ロ接合半導体レーザの半導体発光装置において、前記Ｇ
ａＡｓ基板と下側クラッド層との間に、ＧａＡｓ基板の
格子定数と異なる複数の薄層のＧａ、Ｉｎ１−ＸＡｓ／
ＧａＡｓ、Ｐ、、歪み超格子又は複数の薄層のＧａｚｌ
ｎ、−２Ｐ歪み超格子が形成されているように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体発光装置、より詳しくは、ダブルヘテ
ロ接合構造の化合物半導体レーザに関するものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザはその化合物半導体材料の組合せによって
多様な発振波長が得られる利点がある。

短波長レーザとしてＧａＡｓ　／　Ａ　Ｉ　Ｇａ　［ｎ
Ｐ　（又はＧａＩｎＰ）系半導体レーザが注目されてお
り、開発されている。この半導体レーザは、基本的に第
４図に示すように、ＧａＡｓ基板１と、ＧａＡｓと格子
整合した（八Ｎ）Ｇａ′ＩｎＰの活性層２、下側クラッ
ド層３および上側クラッド層４とからなる。クラッド層
は活性層よりも禁制帯幅が広くかつ屈折率が小さく、通
常、下側クラッド層３はｎ型でありそして上側クラッド
層４はｐ型である。発光波長は活性層がＧａｏ、ｓ＋Ｉ
ｎｏ、４ｖＰであるときにλ＝０．６６μ（Ｅ＊　＝１
．８８３．Ｖ）である、そして活性層にＡＩを加えたＡ
　ｌ１ＧａＩｎＰ（四元）にすることによって、Ａ１組
成の増加にともなって発光波長を短かくすることができ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕 短波長化のためには活性層Ａ　Ｉ　Ｇａ１ｎＰ（四元）
のＡｆ割合を増やせば良いが、Ａ１割合増加につれてこ
のＡ　Ｉ　Ｇａ１ｎＰ四元組成は間接遷移形半導体とな
るので発光効率が低下してしまう。また、Ａ　ＩＩ　Ｇ
ａＩｎＰは通常ＭＯＣＶＤ法（有機金属熱分解法）で成
長形成するわけであるが、ＡＡを含む系の化合物半導体
の成長はＡ１が非常に酸化されやすいので良質の結晶を
得るのが容易ではないとの問題がある。

本発明の目的は、Ａ　ｊ’　Ｇａ１ｎＰ四元のＡ１割合
を高めるやり方でな（、ＧａＡｓ基板とＧａＩｎＰ活性
層とを用いたダブルヘテロ構造の化合物半導体レーザの
発光波長をさらに短かくした化合物半導体レーザの半導
体発光装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的は、ＧａＡｓ基板上にＧａ、Ｉｎ、−、Ｐ活
性層およびその両側に下側および上側クラッド層を形成
したダブルヘテロ接合半導体レーザの半導体発光装置に
おいて、前記ＧａＡｓ基板と下側クラッド層との間に、
前記ＧａＡｓ基板の格子定数と異なる複数の薄層のＧａ
ａＩｎ１−Ｊｓ／ＧａＡｓ、Ｐ、−、歪み超格子又は複
数の薄層のＧａｚｉｎｇ−ｚＰ歪み超格子が形成されて
いることを特徴とする半導体発光装置゛によって達成さ
れる。Ｇａａｌｎ、−ｍＰ活性層の“ａ″は０．５１よ
りも大きく、このことは該Ｇａ１ｎＰ活性層および下側
および上側クラッド層の格子定数が前記ＧａＡｓ基板の
格子定数よりも小さいことを意味している。

〔作　用〕

本発明では歪超格子をバッファ層として用いてＧａＡｓ
の格子定数よりも小さいｃａｍｘｎｔ−ｍｐの活性層＜
ａ　＞０．５１）を形成することで、エネルギーバンド
ギャップを大きくかつ発光波長を短かくするわけである
。第５図を用いて説明すると、従来はＧａＡｓ格子整合
線Ａ上のＧａｏ、　５ｔｌｎｏ、　４１Ｐ（Ｂ点）の活
性層を用いており、この格子整合線Ａ上のＡ　Ｉ２　Ｇ
ａ１ｎＰでは間接遷移域Ｃがあるので好ましくない０本
発明ではＩｎＰ　−ＧａＰ線上でＢ点よりも下方でのＧ
ａＡｓ格子定数よりも小さい領域でのＤ点での組成Ｇａ
ａＩｎ１−ａＰ（ａ　＞０．５１）を活性層としている
。この活性層での格子整合線Ｅ上ある組成でのクラフト
層を用いることになる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係るダブルヘテロ接合化合物半導体レ
ーザの概略断面図であり、ＧａＡｓ基板１１上に歪み超
格子１２が形成され、その上に下側クラッド層１３、活
性層１４、上側クラッド層１５が形成されている。

歪み超格子１２は格子定数が互いに異なる極薄層を多層
重ねたものであるが、格子定数の差および各層厚さを適
切に選定することによって各層が伸縮して格子が整合し
、欠陥（ミスフィツト転位など）のないものとすること
ができる。一般に異種物質のへテロ接合においては、格
子定数に不整（差）があると形成層に内部応力が生じ、
層厚が厚くなると内部応力が弾性限度を越えて、ミスフ
ィツト転位が発生する。

本発明では、後述するように組成比を変えて格子定数を
変えたＧａ、ｌＩｎ＋−Ｊｓ／　ＧａＡｓ基板−ｙの複
数重からなる場合又はＧａｚｌｌ−ｚＰの複数薄層から
なる場合の歪み超格子１２によって、Ｇａ１ｎＰ活性層
１４およびクラッド層１３　、１５をＧａＡｓ格子定数
よりも小さい格子定数のものとすることができる。

炭よ ＧａＡｓ基板上に下記第１表の６層からなる歪み超格子
１２をＭＯＣＶＤ法によって連続成長形成する。

第１表 この歪み超格子１２の上に続いてＭＯＣＶＤ法によって
ｎ型（Ｓｉ　　ドープ）Ａ　１　ｏ、　Ｊｎｏ、　ｚＰ
クラッド層（層厚：１．Ｏｍ）　１３、アンドープＧａ
６．　ｔＩｎｏ、　＊Ｐ活性層（層厚：０．２／ＩＩｍ
）　１４およびｐ型（Ｚｎ　　ドープ）Ａ　ｌ　ｏ、　
ａｌｎｏ、　ｚＰクラッド層（層厚：１．０ｎ）１５を
成長形成する。なお、これらクラッド層１３．１５およ
び活性層１４は格子定数が同じ５．５７６５人である。

このような層形成を図解したのが第２図である。

その後は、公知の化合物半導体レーザの製造工程にした
がってキャップ層、電極膜などの形成、加工をして製品
とする。

製作した半導体レーザは活性層がＧａ（１，７Ｉｎ６．
３Ｐであり、その禁制帯幅（エネルギーバンドギャップ
）が約２．２．Ｖであって発光波長が０．５６趨とＧａ
Ａｓに格子整合したＧａ（１，５ｌＩｎＯ，４９Ｐの場
合よりも短かくなっている。

ＧａＡｓ基板上に下記第２表の６層からなる歪み超格子
１２をＭＯＣＶＤ法によって連続成長形成する。

第２表 この歪み超格子１２の上に、例１と同じに、ｎ型Ａｌｏ
、５ｌｎｏ、ｔＰクラッド層１３　、Ｇａｏ、　ｔｌｎ
ｏ、　３Ｐ活性層１４およびｐ型Ａ　Ｉｌｏ、　、Ｉｎ
（１，ｚＰツク９フ層１５を形成し、公知の製造工程に
したがって製品とする。この場合の層形成を図解したの
が第３図である。

製作した半導体レーザは、例１と同じＧａａ、　ｔＴｎ
ｏ、　ａＰ活性層であり、禁制帯幅が約２．２゜Ｖで発
光波長が０．５６１ｎａである。

上述した例では活性層がＧａｏ、　ａＩｎｏ、　２Ｐで
あるが、これに限定されることなく　Ｇａ＠Ｉｎ＋−ｍ
Ｐ（ａ、＞０．５１）であればよく、歪み超格子の構成
にも各種のバリエーションがある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、歪み超格子の使用によってＧａＡｓと
歪み整合のＧａ＠、５ｔＩｎｏ、＊ｗＰよりも格子定数
の小さい（すなわち、禁制帯幅の大きい）Ｇａｊｎｌ−
ＭＰ（、ａ　＞０．５１）を活性層とすることができる
ので、従来よりも短波長化が図れる。また、Ａｌを含ま
ない化合物半導体でレーザを構成することができるので
、ＭＯＣＶＤ法によって良質結晶層として量産性良く成
長形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る化合物半導体レーザの概略断面図
である。 第２図および第３図は本発明に係る化合物半導体レーザ
の層構成を格子不整合割合と層厚とで図解したグラフで
あり、 第４図は従来の化合物半導体レーザの概略断面図であり
、 第５図はｍ−ｖ族化合物半導体の組成図である。 １１・・・ＧａＡｓ基板、　　　　　１２・・・歪み超
格子、１３・・・下側クラッド層、　１４・・・活性層
、１５・・・上側クラッド層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＧａＡｓ基板上にＧａ＿ａＩｎ＿１＿−＿ａＰ活性
   層およびその両側に下側および上側クラッド層を形成し
   たダブルヘテロ接合半導体レーザの半導体発光装置にお
   いて、前記ＧａＡｓ基板と下側クラッド層との間に、前
   記ＧａＡｓ基板の格子定数と異なる複数の薄層のＧａ＿
   ｘＩｎ＿１＿−＿ｘＡｓ／ＧａＡｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙ
   歪み超格子又は複数の薄層のＧａ＿ｚＩｎ＿１＿−＿ｚ
   Ｐ歪み超格子が形成されていることを特徴とする半導体
   発光装置。 ２、前記Ｇａ＿ａＩｎ＿１＿−＿ａＰの“ａ”が０．５
   １より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の半導体発光装置。