JPH01264275A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH01264275A JPH01264275A JP63091631A JP9163188A JPH01264275A JP H01264275 A JPH01264275 A JP H01264275A JP 63091631 A JP63091631 A JP 63091631A JP 9163188 A JP9163188 A JP 9163188A JP H01264275 A JPH01264275 A JP H01264275A
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- JP
- Japan
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- layer
- light
- active layer
- semiconductor
- thin films
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 15
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
端面出射型半導体発光素子において、活性層の上下に相
当する位置に、光の結晶内波長の１／４の厚さをもった
２種の半導体薄膜を交互に複数組成長し、上下方向への
光の損失を少なくすることにより高効率化を図った。
当する位置に、光の結晶内波長の１／４の厚さをもった
２種の半導体薄膜を交互に複数組成長し、上下方向への
光の損失を少なくすることにより高効率化を図った。
発明の背景
この発明は半導体基板の端面から光を出射するいわゆる
端面出射型半導体発光素子に関する。
端面出射型半導体発光素子に関する。
従来の端面出射型半導体発光素子の例としてメサ型発光
素子を第１図に示す。ＡＪＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の半導
体発光素子を例にとる。ｎ−ＧａＡｓ基板２上にｎ−Ａ
１ＧａＡｓクラッド層３、ＧａＡｓ活性層４．ｐ−Ａｊ
！ＧａＡｓクラッド層５．ｐ −ＧａＡｓキャップ層
を順次成長させ、適当な幅をもってクラッド層３．活性
層４゜クラッド層５よりなる二重異種接合構造をエツチ
ングし、その周囲を電流狭窄のため絶縁膜７で被覆し、
メサ頂上部にストライブ状の窓をあけ、ここにｐ側電極
８を形成したものである。基板２の下面にはｎ側電極１
が形成されている。
素子を第１図に示す。ＡＪＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の半導
体発光素子を例にとる。ｎ−ＧａＡｓ基板２上にｎ−Ａ
１ＧａＡｓクラッド層３、ＧａＡｓ活性層４．ｐ−Ａｊ
！ＧａＡｓクラッド層５．ｐ −ＧａＡｓキャップ層
を順次成長させ、適当な幅をもってクラッド層３．活性
層４゜クラッド層５よりなる二重異種接合構造をエツチ
ングし、その周囲を電流狭窄のため絶縁膜７で被覆し、
メサ頂上部にストライブ状の窓をあけ、ここにｐ側電極
８を形成したものである。基板２の下面にはｎ側電極１
が形成されている。
ｐ側電極８より注入された正孔とｎ側電極ｌより注入さ
れた電子は活性層４で再結合発光する。
れた電子は活性層４で再結合発光する。
発光した光は３６０°全方向に出射されるが２図中にと
った座標軸において±Ｙ力方向光は側面の電極８により
反射されて活性層４内に閉じ込められる。また−Ｘ方向
の光は適当な高反射率膜をこの素子の後方端面に設ける
ことにより光の出射方向である＋Ｘ方向に戻すことが可
能であり、＋Ｘ方向に光を有効にとり出しうる。しかし
ながら±Ｚ力方向上下方向）への光については有効な閉
じ込め手段がなく、無効な光として放出されるという問
題があった。
った座標軸において±Ｙ力方向光は側面の電極８により
反射されて活性層４内に閉じ込められる。また−Ｘ方向
の光は適当な高反射率膜をこの素子の後方端面に設ける
ことにより光の出射方向である＋Ｘ方向に戻すことが可
能であり、＋Ｘ方向に光を有効にとり出しうる。しかし
ながら±Ｚ力方向上下方向）への光については有効な閉
じ込め手段がなく、無効な光として放出されるという問
題があった。
この例のように発光ダイオード（ＬＥＤ）でなく、端面
出射型の一般的な半導体レーザにおいても±Ｚ力方向の
光の損失のために、閾値利得の低減が困難で、ひいては
発振閾値が下げられないという問題があった。
出射型の一般的な半導体レーザにおいても±Ｚ力方向の
光の損失のために、閾値利得の低減が困難で、ひいては
発振閾値が下げられないという問題があった。
発明の概要
この発明は上下方向への光の閉じ込めを効果的にできる
半導体発光素子を提供する、ことを目的とする。
半導体発光素子を提供する、ことを目的とする。
この発明は、半導体基板の端面から光を出射する端面出
射型半導体発光素子において、活性層の上下に相当する
位置に、活性層よりエネルギ・ギャップが大きく、かつ
活性層より屈折率が小さい２層の異なる組成の半導体薄
膜をそれぞれ光の結晶内波長の１／４の厚さで複数組積
層することにより半導体多層反射膜を構成し、上下方向
の光閉じ込めを行なうようにしたことを特徴とする。
射型半導体発光素子において、活性層の上下に相当する
位置に、活性層よりエネルギ・ギャップが大きく、かつ
活性層より屈折率が小さい２層の異なる組成の半導体薄
膜をそれぞれ光の結晶内波長の１／４の厚さで複数組積
層することにより半導体多層反射膜を構成し、上下方向
の光閉じ込めを行なうようにしたことを特徴とする。
活性層の上下に相当する位置とは、活性層の直接上下の
位置のみならず、活性層を挾むクラ・ンド層の上下の位
置も含むものである。
位置のみならず、活性層を挾むクラ・ンド層の上下の位
置も含むものである。
この発明によると、活性層の上下のクラ・ソド層自体、
または上部クラッド層の上および下部クラッド層の下に
半導体多層膜よりなる高反射率層を設けたので、上下方
向への光をも活性層に有効に閉じ込めることが可能にな
る。これにより１発光効率の向上と発光した光の有効利
用を図ることができる。とくに半導体レーザにこの発明
を適用した場合には発振閾値が下がることが期待できる
。
または上部クラッド層の上および下部クラッド層の下に
半導体多層膜よりなる高反射率層を設けたので、上下方
向への光をも活性層に有効に閉じ込めることが可能にな
る。これにより１発光効率の向上と発光した光の有効利
用を図ることができる。とくに半導体レーザにこの発明
を適用した場合には発振閾値が下がることが期待できる
。
実施例の説明
第２図はこの発明による構成の概略を示しており、第１
図に示すメサ型発光素子におけるメサ部分を取出して示
すものである。
図に示すメサ型発光素子におけるメサ部分を取出して示
すものである。
発光層である活性層４のエネルギ・ギャップ。
屈折率をそれぞれＥ 、ｎ とする。以下エネルギ
・ギャップ、屈折率を（Ｅ、ｎ）で表わすＩＩ１１ （ｍは各層を表わす下添字）。上部のｎ型クラッド層５
を（Ｅ 、ｎ５）、下部のｎ型クラッド層３を（Ｅ
、 ｎ ａ ）とする。
・ギャップ、屈折率を（Ｅ、ｎ）で表わすＩＩ１１ （ｍは各層を表わす下添字）。上部のｎ型クラッド層５
を（Ｅ 、ｎ５）、下部のｎ型クラッド層３を（Ｅ
、 ｎ ａ ）とする。
上部のｎ型クラッド層５の上には、（Ｅ１１’ｎ ）な
る半導体薄膜１１および（Ｅｌ。”１２）な１す る半導体薄膜１２を交互に複数組積層して構成されるｎ
型反射膜１０が形成されている。また、下部のｎ型クラ
ッド層３の下には、（Ｅ ２１ 、ｎ ２１ ）なる半
導体薄膜２１および（Ｅ ２□、ｎ２゜）なる半導体薄
膜２２を交互に複数組積層して構成されるｎ型反射膜２
０が形成されている。ここで、光の吸収が生じない条件
として。
る半導体薄膜１１および（Ｅｌ。”１２）な１す る半導体薄膜１２を交互に複数組積層して構成されるｎ
型反射膜１０が形成されている。また、下部のｎ型クラ
ッド層３の下には、（Ｅ ２１ 、ｎ ２１ ）なる半
導体薄膜２１および（Ｅ ２□、ｎ２゜）なる半導体薄
膜２２を交互に複数組積層して構成されるｎ型反射膜２
０が形成されている。ここで、光の吸収が生じない条件
として。
Ｅ ＜Ｅ 、Ｅ 、Ｅ 、Ｅ 、Ｅ
、Ｅ光の閉じ込めの条件として。
、Ｅ光の閉じ込めの条件として。
ｎ＞ｎ、ｎ５° ｎ１１ ”１２ ”２１ ”２２
に設定されている。
に設定されている。
さらに、活性層４における発光波長をλ（ｎｍ）＝ １
２３９．８／ Ｅ ４（ｅｖ）とするとき、半導体薄膜
１１、１２．２１．２２の厚さはそれぞれλ／ ４ ｎ
１、。
２３９．８／ Ｅ ４（ｅｖ）とするとき、半導体薄膜
１１、１２．２１．２２の厚さはそれぞれλ／ ４ ｎ
１、。
λ／４ｎ 、λ／４ｎ 、λ／４ｎ２２に設定され
る。
る。
クラッド層３，５は省略可能であり、また上記の導電性
ｐとｎを反転してもよい。
ｐとｎを反転してもよい。
以上のような構成とすることにより、活性層４で再結合
発光し、上下方向に出射される光は１反射膜１０および
２０によって反射され、殆んどすべてが活性層４に閉じ
込められる。前後および横方向の光の閉じ込めは従来の
構成でよい。この結果。
発光し、上下方向に出射される光は１反射膜１０および
２０によって反射され、殆んどすべてが活性層４に閉じ
込められる。前後および横方向の光の閉じ込めは従来の
構成でよい。この結果。
殆んどすべての光が前方の端面から出射され１発光効率
が上るという効果がある。
が上るという効果がある。
第３図にＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ
端面出射型発光素子にこの発明を適用した実施例の断面
模式図を示す。既述のものと同一物については同一符号
が付されているので説明を要しないと思われるが、念の
ために簡単に説明しておく。
端面出射型発光素子にこの発明を適用した実施例の断面
模式図を示す。既述のものと同一物については同一符号
が付されているので説明を要しないと思われるが、念の
ために簡単に説明しておく。
１はＡｎＧｅＮｉ／Ａｕ ｎ側電極、２はｎ型Ｃ；ａ
Ａｓ基板、３Ａはｎ−Ａ、ｇＧａＡｓＯ，５０，５ バッファ層（厚さは任意）、２０はｎ −Ａ １２ ｏ
、ｔＧａ Ａｓ２１（屈折率ｎ２１）とｎ −Ａ
Ａ ｏ、９０．９ Ｇ ａ Ａ ｓ ２２ （屈折率ｎ２２）とをそれ
ぞれ活性０．１ 層４の発光波長をλとしたとき、λ／４ｎ２□。
Ａｓ基板、３Ａはｎ−Ａ、ｇＧａＡｓＯ，５０，５ バッファ層（厚さは任意）、２０はｎ −Ａ １２ ｏ
、ｔＧａ Ａｓ２１（屈折率ｎ２１）とｎ −Ａ
Ａ ｏ、９０．９ Ｇ ａ Ａ ｓ ２２ （屈折率ｎ２２）とをそれ
ぞれ活性０．１ 層４の発光波長をλとしたとき、λ／４ｎ２□。
λ／４ｎ２□の厚さで交互に約２０組積層して構成され
る下部反射ｍ（第３図では簡単のため３組しか示されて
いない）、３はｎ−ＡｉＧＡＯ，５０，５ Ａｓクラッド層、４はＧａＡｓ活性層、５はｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層、１０はｐ−０，５０，５ Ａ、９ Ｇａ Ａｓ１ｌとｐ−Ａ、ｇＧａ
Ｏ，１０，９０，９０，１ Ａ ｓ １２とを反射鏡２０と同様に結晶内波長の１／
４の厚さで交互に約２０組積層して構成された上部反射
鏡、６はｐ −ＧａＡｓキャップ層、７はＳｉＮの絶
縁膜でメサ頂上部にストライプ状の窓をもつ。８はＣｒ
Ａｕ ｐ側電極である。
る下部反射ｍ（第３図では簡単のため３組しか示されて
いない）、３はｎ−ＡｉＧＡＯ，５０，５ Ａｓクラッド層、４はＧａＡｓ活性層、５はｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層、１０はｐ−０，５０，５ Ａ、９ Ｇａ Ａｓ１ｌとｐ−Ａ、ｇＧａ
Ｏ，１０，９０，９０，１ Ａ ｓ １２とを反射鏡２０と同様に結晶内波長の１／
４の厚さで交互に約２０組積層して構成された上部反射
鏡、６はｐ −ＧａＡｓキャップ層、７はＳｉＮの絶
縁膜でメサ頂上部にストライプ状の窓をもつ。８はＣｒ
Ａｕ ｐ側電極である。
メサ幅は使用目的により適当に選択すればよい。中央の
メサ部の両側にも凸状部分があるが。
メサ部の両側にも凸状部分があるが。
これはこの発光素子の上下を逆にして基板等に実装する
ときの支えとなる部分である。
ときの支えとなる部分である。
この実施例ではメサ型ＬＥＤが示されているが、メサ構
造をクラッド層５の途中までとすれば、リッヂ型半導体
レーザの構造となり、このような構造のものにもこの発
明は適用可能である。
造をクラッド層５の途中までとすれば、リッヂ型半導体
レーザの構造となり、このような構造のものにもこの発
明は適用可能である。
また、活性層を量子井戸構造としてもよいし、クラッド
層３Ａおよび５を分布屈折率型としてもよい。
層３Ａおよび５を分布屈折率型としてもよい。
第１図は従来例を示す構成図である。
第２図はこの発明による構造を拡大して示すものであり
、第３図はこの発明の実施例を示す構成図である。 ４・・・活性層。 １０、２０・・・半導体多層反射膜。 １１、１２．２１．２２・・・半導体薄膜。 以 上
、第３図はこの発明の実施例を示す構成図である。 ４・・・活性層。 １０、２０・・・半導体多層反射膜。 １１、１２．２１．２２・・・半導体薄膜。 以 上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板の端面から光を出射する端面出射型半導体
発光素子において、 活性層の上下に相当する位置に、活性層よりエネルギ・
ギャップが大きく、かつ活性層より屈折率が小さい２層
の異なる組成の半導体薄膜をそれぞれ光の結晶内波長の
１／４の厚さで複数組積層することにより半導体多層反
射膜を構成し、上下方向の光閉じ込めを行なうようにし
たことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091631A JPH01264275A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091631A JPH01264275A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264275A true JPH01264275A (ja) | 1989-10-20 |
Family
ID=14031893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63091631A Pending JPH01264275A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01264275A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5264715A (en) * | 1992-07-06 | 1993-11-23 | Honeywell Inc. | Emitting with structures located at positions which prevent certain disadvantageous modes and enhance generation of light in advantageous modes |
| US5289018A (en) * | 1990-08-14 | 1994-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device utilizing cavity quantum electrodynamics |
| US5710441A (en) * | 1995-10-30 | 1998-01-20 | Motorola, Inc. | Microcavity LED with photon recycling |
| US6580099B2 (en) | 1994-12-02 | 2003-06-17 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Nitride semiconductor light-emitting devices |
| US6900465B2 (en) | 1994-12-02 | 2005-05-31 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light-emitting device |
| WO2020183813A1 (ja) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6098689A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPS61502086A (ja) * | 1984-02-23 | 1986-09-18 | コウドノル テクノロジ− コ−ポレイシヨン | 縁端放射型発光ダイオ−ド |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63091631A patent/JPH01264275A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6098689A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2020183813A1 (ja) * | 2019-03-08 | 2020-09-17 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| CN113544919A (zh) * | 2019-03-08 | 2021-10-22 | 罗姆股份有限公司 | 半导体激光装置 |
| JPWO2020183813A1 (ja) * | 2019-03-08 | 2021-11-25 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| CN113544919B (zh) * | 2019-03-08 | 2024-07-02 | 罗姆股份有限公司 | 半导体激光装置 |
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