JPH03270186A - 半導体発光素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、光情報処理等に用いる半導体発光素
子に関するものであり、更に詳しくは、アルミニウムガ
リウムインジウムリン（Ａ　Ｉ　Ｇ　ａＩｎＰ）等をク
ラッド層とする半導体レーザ、発光ダイオード等の半導
体発光素子に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、
ＡｌＧａ　ＩｎＰ若しくはアルミニウムインジウムリン
（Ａ１１ｎＰ）をクラッド層とする可祖先半導体レーザ
が］］覚ましい発展を遂げている。ところが、これらの
半導体材料をｎ型にドーピングすると、これらの結晶性
等を含む光学特性が悪化してしまうことが知られている
。この光学特性の悪化のため、高濃度にドーピングされ
たクラッド層を有する半導体レーザを作製した場合、ク
ラッド層の抵抗に起因する発熱が少ないがレーザの発振
特性は悪化するという問題があった。この問題を避ける
べくクラッド層のドーピング密度を低くすると、今度は
クラッド層の抵抗が増大し、発熱が増大するという問題
があった。

こうした問題は、光学特性と発熱とのトレードオフであ
り、言い換えるならば、「あちらを立てればこちらが立
たず」という状態であった。このような問題は、クラッ
ド層としてＡｌＧａ　ＩｎＰではなくアルミニウムガリ
ウムヒソ（ＡＩＧａＡｓ）を用いる従来の半導体レーザ
の場合にはさほど顕著ではなかったものである。

尚、上記の問題は、クラッド層を設けた同様の構造の発
光ダイオードに関しても同様に成立し、発光ダイオード
の発熱又は光学的損失の増大といった問題が生じていた
。

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、半導体発光素子
の発振特性等の動作特性を悪化させずに半導体発光素子
の発熱を抑えることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明による半導体発光素
子は、ＡｌＧａ１ｎＰ層若しくはＡｌｆｎＰ層のいずれ
かを含むｐ型及びｎ型のクラッド層で、ｐ型及びｎ型の
クラッド層のいずれよりも小さなバンドギャップを有す
る活性層を挾んだ構造を有する。更にこの半導体発光素
子は、ｎ型のクラッド層の活性層に近い部分のドーピン
グ密度が、ｎ型クラッド層の活性層から離れた部分のド
ーピング密度より低いことを特徴としている。

〔作用〕

ｎ型クラッド層の中でも活性層に近い部分のドーピング
密度を相対的に低くしているため、活性層に近い部分の
クラッド層は、結晶性等の光学特性が劣化しない。活性
層に近いクラッド層には光パワーが部分的に浸み出すが
、このクラッド層の光学特性がよいためこの浸み出し光
の吸収等による損失を減少させることができる。従って
、半導体発光素子を好適に発振又は発光させることがで
きる。また、ｎ型クラッド層の中でも活性層から離れた
部分のドーピング密度を相対的に高くしているため、ク
ラッド層全体としての抵抗値を低く抑えることができ、
クラッド層での発熱を減少させることができる。発熱に
ついては、活性層に近い部分も遠い部分もその重要度は
、光学特性はどには変わらないからである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例である半導体レーザについて第１
図及び第２図を参照しつつ、簡単に説明する。

第１図は、半導体レーザ素子の断面図である。

裏面に電極１を設けたｎ型の基板２上に、ｎ型の基板側
クラッド層３と、これより高屈折率でかつ小さなバンド
ギャップを有する活性層４と、これより低屈折率でｐ！
ｆ！！の上側クラッド層５とが順次積層される。上側ク
ラッド層５の上には、ストライプ状の電極６が形成され
る。

ｎ型基板２としてはｎ−ＧａＡｓ層を使用する。

基板側クラッド層３としてはｎ−（ＡＩ、、５Ｇａ　　
　）　　　　Ｉｎ　　　Ｐを使用する。活性層４０．５
０．５　０．５ としては、ノンドープＧａ１ｎＰを使用する。上側クラ
ッド層５としてはｐ　　（Ａ　１　ｃ５Ｇａ　　　）　
　　　Ｉｎ　　　Ｐを使用する。裏面の電０．５　　０
．５　　　０．５ 極１及びストライブ状の電極６は、公知のものであり、
詳細は省略する。この電極６の両側にはｎ型ブロック層
７を設ける。

上記の基板側クラッド層３は、活性層４の近傍でドーピ
ング密度を低下させている。具体的なドーピング密度は
、活性層に近い部分で１．Ｘ１０１６乃至１×１０１７
ｃｌｕ−３提度とし、活性層４から最も７ 離れた部分で５×１０　乃至Ｉ　Ｘ　１０１８ｃｍ−３
程度としている。このように、活性層４の近傍の部分で
クラッド層のドーピング密度を下げることで、クラッド
層としたＡｌＧａ１ｎＰの結晶性の劣化を防止すること
ができる。この結果、半導体レーザ素子の発振特性の劣
化を防止することができる。

この越板側クラッド層３の縦方向におけるドーピング密
度の分布を第２図に示した。基板側クラッド層３が比較
的厚いときは、実線ａに示したような密度分布を有する
基板側クラッド層３を作製することが望ましい。なぜな
らば、活性層４の極近傍でのみドーピング密度を低くし
て基板側クラッド層の結晶性を良くする必要があり、な
おかつその他の大部分でドーピング密度を高くして基板
側クラッド層３の抵抗を低くする必要があるからである
。また、基板側クラッド層３があまり厚くないときは、
実線すに示したような密度分布を有する基板側クラッド
層３を作製してもよい。この場合、基板側クラッド層の
深い部分で光パワーの分布が小さいことに対応させて、
活性層４の近傍から徐々にドーピング密度を増加させて
いる。これにより、基板側クラッド層の発熱を効果的に
抑えることができる。

また、発熱を最も効率よく押さえるには、クラッド層で
の光パワーの分布を厳密に考慮することが望ましいが、
簡単には光パワーの分布は活性層を含む領域でガウス型
の分布になっていると考えて、この分布曲線に対応させ
てクラッド層のドーピング密度を決定してもよい。

しかし、ｎ型の基板側クラッド層のドーピング密度分布
は必ずしも上記のものに限られない。クラッド層の活性
層に近い部分のドーピング密度が相対的に低ければ、ク
ラッド層の光学的特性を劣化させること無く発熱を減少
させることができるからである。例えば、実線ｃ　−ｅ
に示す密度分布を有するｎ型のクラッド層を形成しても
良い。更に、ステップ関数状にドーピング密度を変化さ
せてもよいし、また、活性層から離れるにしたがってド
ーピング密度が一旦減少する部分を設けてもよい。どの
ような分布が最適であるかは、半導体レーザ素子の用途
及び設計に応じて、各素子ごとに実験によって確かめる
ことが望ましい。

上記実施例ではクラッド層としてＡｌＧａ１ｎＰを使用
したが、クラッド層の組成はｐ型側とｎ型側で異なって
いてもよい。例えばｐ型の上側クラッド層をＡ１１ｎＰ
とし、ｎ型の基板側クラッド層を別のＡｌＧａ１ｎＰと
する事ができる。また、ｎ型のドーパントとしては、通
常、シリコン或いはセレンが用いられるが、その他のド
ーパントを使用してもよい。

更に、上記実施例は半導体レーザに関するものであるが
、本発明は同様の構造のＬＥＤに対しても適用すること
ができる。

尚、半導体レーザに関して、そのクラッド層のドーピン
グ密度を活性層の近くで下げるという提案はすでになさ
れている（特開昭５Ｏ−４６２８３）。しかし、この技
術に開示されているのは、クラッド層として単にＡｌＧ
ａＡｓを用いる場合のみである。なおかつ、この技術の
目的は低閾値で高出力の半導体レーザを提供することで
ある。

したがって、この技術は、発振特性等の動作特性に優れ
発熱量の少ない半導体発光素子を提供することを目的と
する本発明とは全く異なるものである。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、活性層に近い部
分のクラッド層のドーピング密度を相対的に低くしたの
で、良好な発振特性、発光特性等を有し、かつ、発熱量
の少ない半導体発光素子を提供することができる。

５・・・ｐ型の上側クラッド層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　アルミニウムガリウムインジウムリン層若しくはアル
   ミニウムインジウムリン層のいずれかを含むｐ型及びｎ
   型のクラッド層で、該ｐ型及びｎ型のクラッド層のいず
   れよりも小さなバンドギャップを有する活性層を、挟ん
   だ構造の半導体発光素子であって、 前記ｎ型のクラッド層の活性層に近い部分のドーピング
   密度が、該ｎ型クラッド層の活性層から離れた部分のド
   ーピング密度より低いことを特徴とする半導体発光素子
   。