JPH04100292A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

Info

Publication number
JPH04100292A
JPH04100292A JP21862290A JP21862290A JPH04100292A JP H04100292 A JPH04100292 A JP H04100292A JP 21862290 A JP21862290 A JP 21862290A JP 21862290 A JP21862290 A JP 21862290A JP H04100292 A JPH04100292 A JP H04100292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
superlattice
transition type
semiconductor laser
active
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
Application number
JP21862290A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsugunori Takahashi
鷹箸 継典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP21862290A priority Critical patent/JPH04100292A/ja
Publication of JPH04100292A publication Critical patent/JPH04100292A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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] 本発明は超格子構造の活性層とダブルヘテロ接合を備え
る半導体レーザに関し、 直接遷移型の超格子活性層と該活性層に対しは\゛完全
格子整合を持つクラッド層から成る半導体レーザを提供
することを目的とし、 直接遷移型の■−■化合物と間接遷移型の■−■化合物
を1層づつ交互に積層した超格子層を活性層とし、該超
格子層とマクロ的には\′同一組成である■−■化合物
をクラッド層とするダブルヘテロ接合を備えて半導体レ
ーザを構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザに関わり、特に超格子層を活性層
として利用する場合の素子構造に関わる。
半導体材料の単結晶成長技術は近年目覚ましく発達し、
分子線エピタキシー(MBE)や金属の有機化合物を原
料とする化学気相成長法(MOCVD)等を利用するこ
とにより、原子層単位で厚さを制御しながら成長させる
ことが可能となっている。即ち原子層エピタキシー(A
LE)が実現している。
このような高精度の結晶成長を利用して異種半導体を数
原子層づつ繰り返し成長させた超格子構造は、通常の結
晶格子にはない量子効果を示すため、半導体素子の活性
領域を超格子で構成することにより、従来にない特性を
備えた発光/受光素子やトランジスタが実現することに
なる。換言すれば、ALEを効果的に利用することで、
量子論的に設計された素子を現実に形成することが可能
になったと言える。
例を挙げると、半導体レーザで活性層を超格子層とした
場合には、電子/正孔の波動関数の重なりが密になるた
め光学的遷移確率が通常結晶の数倍〜10倍に高まり、
発光効率が格段に改善される他、ヘテロ接合界面のエネ
ルギ・ギャップを自由に設定したり、格子定数を調整す
ることで完全な格子整合を得ることが可能となる。
(従来の技術と発明が解決しようとする課題)半導体に
おける電子/正孔の光学的遷移には直接遷移と間接遷移
がある。発光素子や受光素子のように光電変換に関わる
素子では、直接遷移型の材料を用いる方が変換効率が高
く、有利であるが、直接遷移か間接遷移かは半導体材料
に固有のハンド構造によって定まるものであって、使用
する半導体材料をバンド・ギャップから選んだ時に、そ
れが直接遷移型ではないことも当然起こる。
また、半導体レーザのダブルヘテロ構造には、光閉じ込
めの機能を持つと共に活性層に格子整合したクラッド層
が必要であるが、この2つの要求を満たす半導体材料の
選出が常に可能であるとは限らない。
本発明の目的は、このように半導体材料に本質的に付随
する制約を緩和し、直接遷移型の活性層と、該活性層に
はり完全に格子整合するクラッド層から成るダブルヘテ
ロ接合の発光素子を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の発光素子を構成する
半導体材料は、 A及びBを■族元素、C及びDをV族元素とした時、 直接遷移型化合物ACと間接遷移型化合物BC又はAD
とを、夫々1層づつ交互に積層した超格子層(A C)
、(B C)、又は(AC)、(ADLを活性層とし、
該超格子層とはヌ同一の組成を持つAXBl−XC混晶
層(X#0.5)又はAC,D、−v混晶層(Y4=i
0.5)をクラッド層とするものであり、本発明の半導
体発光素子はこれ等の半導体材料から成るダブルヘテロ
接合を備えることを特徴としている。
本発明の典型的な実施態様では、 GaAsとGaPを1層づつ交互に積層した超格子層(
G a A s L (Cy a P Lを活性層とし
、n型G a A S YP +−vとp型G a A
 S Y P +−v(Y ’=0.52)をクラッド
層とするダブルヘテロ接合を備えている。
(作 用〕 m層のGaAsとn層のGaPを交互に積層した超格子
構造を(G a A s)、(G a P)。で表すも
のとして、m=nの場合、nが〜10より大の場合には
この超格子層は直接遷移型となり、それより小の範囲で
は間接遷移型であることが知られている。
この超格子では井戸層となるG a A sの「準位が
、バリア層であるGaPのX単位より低い時に直接遷移
となるが、これ等の準位の高低は原子層数により変動す
る結果、上記のような状況が生じるのである。
しかしながら、本発明者等が最近見出した新しい知見に
よると、m=n=1の場合、即ち(GaAsL(Ga 
P)+の場合は、この超格子層は直接遷移型である。こ
のことは1990年4月の応用物理学会春期講演大会で
報告され、同講演予稿集1134頁に講演番号30P−
PC−34としてその概要が掲載されている。
一方、この超格子とGaASo、5Po、sなる組成の
混晶を比較すると、両者は同組成であって格子定数はは
一′等しいが、混晶のバンドギャップは超格子のそれよ
り大である。具体的には (G a A s )+(G a P)+なる超格子層
ノハントギャップは1.72eVであるのに対し、 GaAso、sPo、s混晶r点のバンドギャップは2
、OeVと、明確な差がある。
(G a A s)+(G a P)+超格子層を活性
層トシ、これをp型及びp型のG a A S o、s
P o、s混晶のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造
では、これ等の超格子と混晶の屈折率は近似しているた
め光子の閉じ込めは起こらないが、上記程度のバンドギ
ャップの差があればキャリアの閉じ込めは起こる。
従って、このダブルヘテロ構造で超格子層を活性層とし
てレーザ発振させることは可能であり、超格子の特性を
有効に利用したレーザ・ダイオードが実現することにな
る。
超格子が直接遷移型で、同組成の混晶の方がバンドギャ
ップが大である半導体材料の組み合わせには、上記G 
a A s / G a P系の他に、GaAs層 A
 I! A s系が考えられる。この系ではGaAsは
直接遷移型、AlAsは間接遷移型であるが、(CaA
s)+(AfAs)+の直接遷移型超格子層を活性層と
し、これよりバンドギャップが大きいG a xA i
−1−XA S (x’;0.5)をクラッド層とする
ダブルヘテロ接合を利用することになる。
〔実施例〕
第1図及び第2図は本発明の実施例の半導体レーザの構
造を示す模式図であって、第1図は共振器方向に平行な
断面と動作電圧印加状態を示す図、第2図は共振器方向
に垂直な断面を示す図である。
以下、これ等の図面を参照しながら実施例の半導体レー
ザの構造と製造法を説明する。
主表面が(001)であるn”−GaAs基板1に通常
の気相成長法でn”  GaASo、5zPo、4sの
クラッド層2を2μmの厚さにエピタキシャル成長させ
る。この層はキャリア閉じ込め層であると同時にGaA
s基板上に所望の超格子層を成長させるためのバッファ
層でもある。
次にMOCVDによるALEでGaAsとGaPを1原
子層づつ交互に成長させて超格子層3を形成する。この
実施例ではGaAs層とGaP層を各々50原子層堆積
させ、全体をは\’ 30nmの厚さに形成している。
1原子層づつの超格子層の形成方法については、例えば
、1989年に軽井沢で行われたGaAs及び関連化合
物についてのシンポジウムでM、0zeki他の報告が
あり、該当する論文がIn5t、Phys、Conf。
Ser、No 106:Chapter 2.p、31
に掲載されている。
彼等はTMGを原料にGa層を、アルシンを原料にAs
層を、フォスフインを原料にP層を、夫々原子層成長さ
せている。本発明の超格子もこの方法に準拠して形成す
ることができる。
超格子層上には通常の気相成長法でp”−GaASo、
5zPo、4sクラッド層4を2smの厚さに成長させ
る。この層はキャリア閉じ込め層であり、図には示され
ていないが、最表面には電極形成のためのコンタクト層
が形成される。
これにメサエッチを施して活性領域を所定幅に限定し、
液相成長によって電流阻止領域である埋め込み層5を形
成した後、電極6及び7を形成すれば、本発明の超格子
半導体レーザが出来上がる。
上記実施例でクラッド層の混晶の組成をG a A S
 o、sP o、sではなく、G a A S o、s
zP O,41+としたのは、該混晶も直接遷移型であ
ることが望ましいため、格子整合の完全性を犠牲にしな
い範囲で、組成を僅かにずらせたものである。
〔発明の効果〕
本発明のように半導体レーザの活性層を超格子層とし、
これとは−同一組成の混晶層をクラッド層としてダブル
ヘテロ接合を構成すれば、活性層を直接遷移型とすると
共にクラッド層との間に良好な格子整合をとることが可
能となり、発光効率の優れた半導体レーザを実現するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例の半導体し一ザの構
造を示す模式図であって、 図において 5は電流阻止領域、 6.7 はコンタク ト電極 である。 実施例の半導体レーザの構造を示す模式間第 ■ 図 実施例の半導体レーザの構造を示す模式間第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)A及びBをIII族元素、C及びDをV族元素とし
    た時、 直接遷移型化合物ACと間接遷移型化合物BC又はAD
    とを、夫々1層づつ交互に積層した超格子層(AC)_
    1(BC)_1又は(AC)_1(AD)_1を活性層
    とし、該超格子層とほゞ同一の組成である AxB_1_−_xC混晶層(X≒0.5)又はAC_
    YD_1_−_Y混晶層(Y≒0.5)をクラッド層と
    するダブルヘテロ接合を備えて成ることを特徴とする半
    導体発光素子。
  2. (2)請求項1の半導体発光素子において、前記AがG
    aであり、前記CがAsであり、前記DがPであって、 GaAsとGaPを1層づつ交互に積層した超格子層(
    GaAs)_1(GaP)_1を活性層とし、n型Ga
    As_YP_1_−_Yとp型GaAs_YP_1_−
    _Y(Y≒0.5)をクラッド層とするダブルヘテロ接
    合を備えて成ることを特徴とする半導体レーザ。
JP21862290A 1990-08-20 1990-08-20 半導体レーザ Pending JPH04100292A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21862290A JPH04100292A (ja) 1990-08-20 1990-08-20 半導体レーザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21862290A JPH04100292A (ja) 1990-08-20 1990-08-20 半導体レーザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04100292A true JPH04100292A (ja) 1992-04-02

Family

ID=16722841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21862290A Pending JPH04100292A (ja) 1990-08-20 1990-08-20 半導体レーザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04100292A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6833161B2 (en) * 2002-02-26 2004-12-21 Applied Materials, Inc. Cyclical deposition of tungsten nitride for metal oxide gate electrode
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
CN116759502A (zh) * 2023-08-24 2023-09-15 北京大学 一种ii型超晶格全彩微型发光二极管显示芯片

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US6833161B2 (en) * 2002-02-26 2004-12-21 Applied Materials, Inc. Cyclical deposition of tungsten nitride for metal oxide gate electrode
CN116759502A (zh) * 2023-08-24 2023-09-15 北京大学 一种ii型超晶格全彩微型发光二极管显示芯片
CN116759502B (zh) * 2023-08-24 2023-11-24 北京大学 一种ii型超晶格全彩微型发光二极管显示芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5436468A (en) Ordered mixed crystal semiconductor superlattice device
JPH02234477A (ja) 光―電子半導体素子
US4841531A (en) Semiconductor laser device
EP0610893B1 (en) Laser diode
JPH04100292A (ja) 半導体レーザ
JPH07231142A (ja) 半導体発光素子
JPH0669109B2 (ja) 光半導体装置
JP2803791B2 (ja) 半導体素子の製造方法
JPH0371679A (ja) 半導体発光素子
JPH04192585A (ja) 半導体発光素子
JP3869641B2 (ja) 半導体装置及び半導体レーザ装置
JPH09326508A (ja) 半導体光素子
JP2780333B2 (ja) 半導体積層構造及びこれを有する半導体素子
JP3444812B2 (ja) 半導体発光素子
JP2710783B2 (ja) 半導体装置
JPS6174385A (ja) 半導体レ−ザ−
JP2833604B2 (ja) 半導体積層構造
JP2976614B2 (ja) 半導体レーザー装置
JPH06204457A (ja) 多重量子障壁ショットキー接合素子
JP2780325B2 (ja) 半導体積層構造及びこれを有する半導体素子
JP2708799B2 (ja) 量子井戸構造型半導体レーザー装置
JPS61276313A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0821757B2 (ja) 半導体発光装置
JPH06164064A (ja) 可視光半導体レーザ
JPH0513328A (ja) 混晶半導体装置およびその製造方法