JPH04101468A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04101468A JPH04101468A JP2218229A JP21822990A JPH04101468A JP H04101468 A JPH04101468 A JP H04101468A JP 2218229 A JP2218229 A JP 2218229A JP 21822990 A JP21822990 A JP 21822990A JP H04101468 A JPH04101468 A JP H04101468A
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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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はファイバジャイロ等光計測や光制御の分野の光
源として用いられる超輻射ダイオード(スーパー・ルミ
ネッセント・ダイオード、5LD)に係わり、特にI
nGaAl P系拐料を用いた短波長可視光スーパー・
ルミネッセント・ダイオードに関する。
源として用いられる超輻射ダイオード(スーパー・ルミ
ネッセント・ダイオード、5LD)に係わり、特にI
nGaAl P系拐料を用いた短波長可視光スーパー・
ルミネッセント・ダイオードに関する。
(従来の技術)
超輻射ダイオード(スーパー ルミネッセントダイオー
ド、5LD)は、ファイバジャイロ等に代表される光計
測分野において重要な光源である。通常SLDは半導体
レーザと同様のダブルヘテロ構造と光導波路を備えた構
造であるが、共振器の損失を増す等の方法によってレー
ザ発振を抑制し、数mWの光出力まで自然放出光による
広い発光スペクトルが得られる。この様な構造を実現す
るために、共振器のミラー損失を増す目的で光導波路端
面の反射率を十分小さくしたり、共振器端面近傍で光導
波路の無い構造することにより帰還光の光導波路への結
合効率を小さくするなどの方法、また共振器の内部損失
を増す目的で非励起領域を設けるなどの方法が取られて
いる(例えば、立岡他−89年秋季応用物理学会講演予
稿集27p−ZG−16、p、883、今仲他=90年
春応用物理学会講演予稿集29a−3A−22、p。
ド、5LD)は、ファイバジャイロ等に代表される光計
測分野において重要な光源である。通常SLDは半導体
レーザと同様のダブルヘテロ構造と光導波路を備えた構
造であるが、共振器の損失を増す等の方法によってレー
ザ発振を抑制し、数mWの光出力まで自然放出光による
広い発光スペクトルが得られる。この様な構造を実現す
るために、共振器のミラー損失を増す目的で光導波路端
面の反射率を十分小さくしたり、共振器端面近傍で光導
波路の無い構造することにより帰還光の光導波路への結
合効率を小さくするなどの方法、また共振器の内部損失
を増す目的で非励起領域を設けるなどの方法が取られて
いる(例えば、立岡他−89年秋季応用物理学会講演予
稿集27p−ZG−16、p、883、今仲他=90年
春応用物理学会講演予稿集29a−3A−22、p。
936 など)。
しかし、誘電体膜コーティングにより共振器端面の反射
率を低減する方法では、誘電体膜の厚さを制御して十分
小さい反射率の値を再現性良く実現することは容易では
ない。また、共振器端面で先導波路を除去した構造や、
活性層に非励起領域を設けた構造は素子の作製工程が複
雑になるという問題点があった。このため、量産性にす
ぐれた構造のSLD素子が待たれていた。
率を低減する方法では、誘電体膜の厚さを制御して十分
小さい反射率の値を再現性良く実現することは容易では
ない。また、共振器端面で先導波路を除去した構造や、
活性層に非励起領域を設けた構造は素子の作製工程が複
雑になるという問題点があった。このため、量産性にす
ぐれた構造のSLD素子が待たれていた。
一方、プラスチック光ファイバの損失の小さい0.6μ
m帯で発光するSLDを実現するなめには、禁制帯幅の
広いI nGaA I P系の材料が用いられる。発光
波長670nmで、活性層をIno、、Gao、5P、
クラッド層をA1混晶比の大きいIno、(Ga+−)
L Alx )o、P (X”’0゜7)とした場合で
も、両者の禁制帯幅の差が十分に大きくないために、半
導体レーザと比べて駆動電流の大きなSLDとして動作
させると、活性層からクラッド層へのキャリアのオーバ
ーフローカイ顕著になって温度特性の良好な素子を実現
することは容易でない。特に670nm以下の波長で発
光する素子の場合には、活性層とクラッド層の禁制帯幅
の差がさらに小さくなるため、温度特性は更に悪化する
。このため、0.6μmの波長帯では良好な温度特性を
有するSLDの実現は困難てあった。
m帯で発光するSLDを実現するなめには、禁制帯幅の
広いI nGaA I P系の材料が用いられる。発光
波長670nmで、活性層をIno、、Gao、5P、
クラッド層をA1混晶比の大きいIno、(Ga+−)
L Alx )o、P (X”’0゜7)とした場合で
も、両者の禁制帯幅の差が十分に大きくないために、半
導体レーザと比べて駆動電流の大きなSLDとして動作
させると、活性層からクラッド層へのキャリアのオーバ
ーフローカイ顕著になって温度特性の良好な素子を実現
することは容易でない。特に670nm以下の波長で発
光する素子の場合には、活性層とクラッド層の禁制帯幅
の差がさらに小さくなるため、温度特性は更に悪化する
。このため、0.6μmの波長帯では良好な温度特性を
有するSLDの実現は困難てあった。
また、670nm以下の短波長の発光を実現するために
は、活性層にA1を含むIno。、(Ga1−8AIK
)。、Pを用いる必要があるが、波長を短くするために
AIの混晶比を増してゆくと発光効率の高い結晶を得る
ことが難しくなる。そのため、670nm以下の波長領
域では量子効率の高いSLD素子を再現性良く製造する
ことは難しかった。
は、活性層にA1を含むIno。、(Ga1−8AIK
)。、Pを用いる必要があるが、波長を短くするために
AIの混晶比を増してゆくと発光効率の高い結晶を得る
ことが難しくなる。そのため、670nm以下の波長領
域では量子効率の高いSLD素子を再現性良く製造する
ことは難しかった。
(発明が解決しようとする課題)
以上述べたように、従来のSLD素子は量産に適してい
ないという問題点があった。また、InGaAlP系の
0.6μm帯の短波長領域では、それに加えて良好な温
度特性や量子効率を有するSLDの実現が難しいという
問題点があった。
ないという問題点があった。また、InGaAlP系の
0.6μm帯の短波長領域では、それに加えて良好な温
度特性や量子効率を有するSLDの実現が難しいという
問題点があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、構造・工程が簡単で量産に適した構造
のSLD素子を提供することにある。また、0.6μm
帯の短波長領域においても温度特性や量子効率の良好な
S L Dを提供することにある。
とするところは、構造・工程が簡単で量産に適した構造
のSLD素子を提供することにある。また、0.6μm
帯の短波長領域においても温度特性や量子効率の良好な
S L Dを提供することにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の骨子は、InGaAl P糸材料からなるSL
D素子において、(100)面から[0]1]方向に傾
いた面方位を有する半導体基板上に、InGaA ]
P活性層をこれより禁制帯幅の大きいp型およびn型I
nGa、AIPクラッド層で挾んだダブルヘテロ構造を
積層し、このダブルヘテロ構造部に[011]方向と平
行な方向にストライプ状の発光領域を形成し、このスト
ライプ状の発光領域の少なくとも一端に(011)襞開
面からなる端面を形成して上記(011)!開面からな
る端面が発光領域である活性層と直交しない構成とし、
端面における光帰還効率を十分に低くすることによって
レーザ発振を効果的に抑制してSLD素子を実現するこ
とにある。また同時に、(100)面から[0111方
向に傾いた面方位を有する半導体基板上に成長したI
nGaA I Pでは、自然超格子構造の形成が抑制さ
れて無秩序構造となって禁制帯幅が大きくなることを利
用して、自然超格子構造を有する結晶と比べて同一のA
1混晶比に対して、より短波長での発光が可能となるよ
うにしたものである。
D素子において、(100)面から[0]1]方向に傾
いた面方位を有する半導体基板上に、InGaA ]
P活性層をこれより禁制帯幅の大きいp型およびn型I
nGa、AIPクラッド層で挾んだダブルヘテロ構造を
積層し、このダブルヘテロ構造部に[011]方向と平
行な方向にストライプ状の発光領域を形成し、このスト
ライプ状の発光領域の少なくとも一端に(011)襞開
面からなる端面を形成して上記(011)!開面からな
る端面が発光領域である活性層と直交しない構成とし、
端面における光帰還効率を十分に低くすることによって
レーザ発振を効果的に抑制してSLD素子を実現するこ
とにある。また同時に、(100)面から[0111方
向に傾いた面方位を有する半導体基板上に成長したI
nGaA I Pでは、自然超格子構造の形成が抑制さ
れて無秩序構造となって禁制帯幅が大きくなることを利
用して、自然超格子構造を有する結晶と比べて同一のA
1混晶比に対して、より短波長での発光が可能となるよ
うにしたものである。
すなわち本発明は、(100)面から[011]方向に
傾いた面方位を有する半導体基板上に、InGaA I
P活性層をこれより禁制帯幅の大きいp型およびn型
InGaAlPクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造と
、このダブルヘテロ構造部に[011]方向と平行な方
向にストライプ状の発光領域が形成され、このストライ
プ状の発光領域の少なくとも一端に(011)!開面か
らなる端面が形成された半導体発光装置である。
傾いた面方位を有する半導体基板上に、InGaA I
P活性層をこれより禁制帯幅の大きいp型およびn型
InGaAlPクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造と
、このダブルヘテロ構造部に[011]方向と平行な方
向にストライプ状の発光領域が形成され、このストライ
プ状の発光領域の少なくとも一端に(011)!開面か
らなる端面が形成された半導体発光装置である。
(作用)
本発明によれば、発光領域となる活性層が端面と直交し
ないため、端面における光帰還効率を十分に低くできる
ため、従来のように端面反射率が極めて小さくなるよう
に誘電体コート膜厚の精密な制御をしなり、複雑な構造
や工程を採用する必要なく容易にSLD素子を製造する
ことが可能である。
ないため、端面における光帰還効率を十分に低くできる
ため、従来のように端面反射率が極めて小さくなるよう
に誘電体コート膜厚の精密な制御をしなり、複雑な構造
や工程を採用する必要なく容易にSLD素子を製造する
ことが可能である。
また本発明によれは、(100)面から[011]方向
に傾いた面方位を有する半導体基板上に、I nGaA
I Pダブルヘテロ構造が形成されているため、自然
超格子構造の形成が抑制されて無秩序構造となって各層
の禁制帯幅が大きくなることにより、同一のA1混晶比
に対して、温度特性や量子効率を損なうことなく、より
短波長での発光が可能となる。
に傾いた面方位を有する半導体基板上に、I nGaA
I Pダブルヘテロ構造が形成されているため、自然
超格子構造の形成が抑制されて無秩序構造となって各層
の禁制帯幅が大きくなることにより、同一のA1混晶比
に対して、温度特性や量子効率を損なうことなく、より
短波長での発光が可能となる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるInGaAlP系S
LD素子のの概略構造を示す斜視図である。図中、10
は(100)面から[011]方向に20°傾いた面方
位を有するn −G a A S基板、11はn I
n0.5(Gat−KAIIC)0.5Pクラッド層(
x=0.7、n=4X1017am3.1μm)、12
はI nO,5(Gat−、A 1 、 )。、、P活
性層(y=o、l、y<x、0.06μm)、1BはP
I no、、(Gat z A 1 z )。
LD素子のの概略構造を示す斜視図である。図中、10
は(100)面から[011]方向に20°傾いた面方
位を有するn −G a A S基板、11はn I
n0.5(Gat−KAIIC)0.5Pクラッド層(
x=0.7、n=4X1017am3.1μm)、12
はI nO,5(Gat−、A 1 、 )。、、P活
性層(y=o、l、y<x、0.06μm)、1BはP
I no、、(Gat z A 1 z )。
5Pクラッド層(x=0.7、p=6X10”cm’、
l、trm)、14はn−GaAs電流阻止層(n=2
X10”’cm ’、0.77−tm)−15はp−G
aAsコンタクト層<p=2x10”cm3.3μm)
、16はp電極、17はn電極をそれぞれ示す。
l、trm)、14はn−GaAs電流阻止層(n=2
X10”’cm ’、0.77−tm)−15はp−G
aAsコンタクト層<p=2x10”cm3.3μm)
、16はp電極、17はn電極をそれぞれ示す。
第2図くa)〜(c)は、第1図のSLD素子の製造工
程を示す図である。先ず、第2図(a>に示す如く基板
10上にn−rn、o、5 (Ga、−8AIK>0
.5Pクラッド層11、In、)、5 (Ga1−、
A 1 y ) o、5 P活性層12、p−Ino
、。
程を示す図である。先ず、第2図(a>に示す如く基板
10上にn−rn、o、5 (Ga、−8AIK>0
.5Pクラッド層11、In、)、5 (Ga1−、
A 1 y ) o、5 P活性層12、p−Ino
、。
(G alt A 1 z ) o5Pクラッド層13
、及びn−GaAs電流阻止層14を有機金属気相成長
法(MOCVD法)により順次成長形成する。ここでM
OCVD成長は、例えば減圧下25 T o rr、成
長温度800°C,V族とIII族の原料供給量比V/
III =300〜500の条件下で行うことができる
。
、及びn−GaAs電流阻止層14を有機金属気相成長
法(MOCVD法)により順次成長形成する。ここでM
OCVD成長は、例えば減圧下25 T o rr、成
長温度800°C,V族とIII族の原料供給量比V/
III =300〜500の条件下で行うことができる
。
次いで、第2図(b)に示す如く、フォトレジスト等を
マスクとして用いn−GaAs電流阻止層14をストラ
イプ状にエツチング除去する。このときストライプの方
向は[011]方向と平行な方向とする。
マスクとして用いn−GaAs電流阻止層14をストラ
イプ状にエツチング除去する。このときストライプの方
向は[011]方向と平行な方向とする。
さらに第2図(c)に示す如く、p−GaAsコンタク
ト層企MOCVD法により成長形成し、電極16.17
を形成する。その後、前記ストライプと直交するように
片開−により光取り出し端面21を形成して前記第1図
に示すSLD素子構造が実現される。ここで光取り出し
端面21は活性層12に対してθ−20°傾いて形成さ
れる。
ト層企MOCVD法により成長形成し、電極16.17
を形成する。その後、前記ストライプと直交するように
片開−により光取り出し端面21を形成して前記第1図
に示すSLD素子構造が実現される。ここで光取り出し
端面21は活性層12に対してθ−20°傾いて形成さ
れる。
かくして作成されたSLD素子においては、活性層と襞
間により形成された光取り出し端面とが直交しないため
、端面における光帰還効率を極めて小さくできる。その
結果、従来のように複雑な構造・工程によらすレーザ発
振が効果的に抑制され、広いスペクトル幅を有する良好
なSLD特性が実現された。
間により形成された光取り出し端面とが直交しないため
、端面における光帰還効率を極めて小さくできる。その
結果、従来のように複雑な構造・工程によらすレーザ発
振が効果的に抑制され、広いスペクトル幅を有する良好
なSLD特性が実現された。
また、(100)面から[011]方向に傾いた基板上
にInGaAlPダブルヘテロ構造が形成されているた
め自然超格子の発生が抑制され、640nmという短波
長で発光し、同一のA1組成の活性層に対して温度特性
や量子効率を損なうことなく、より短い波長での発光が
得られた。
にInGaAlPダブルヘテロ構造が形成されているた
め自然超格子の発生が抑制され、640nmという短波
長で発光し、同一のA1組成の活性層に対して温度特性
や量子効率を損なうことなく、より短い波長での発光が
得られた。
ここで、基板面の(IQO)面から[011]方向への
傾斜角度は、自然超格子の発生の抑制という点では10
°以上であれば良く、また光帰還効率の低減という点で
は20°以上が好ましい。
傾斜角度は、自然超格子の発生の抑制という点では10
°以上であれば良く、また光帰還効率の低減という点で
は20°以上が好ましい。
第3図は、本発明の第2の実施例である。この実施例で
は、片方の端面を反応性イオンエツチング等の手段によ
って基板表面と直交に形成し、光取り出し面とする。こ
の様にすると、光が基板面と平行に出射されるため光フ
ァイバへの結合の調整等が簡単になる。
は、片方の端面を反応性イオンエツチング等の手段によ
って基板表面と直交に形成し、光取り出し面とする。こ
の様にすると、光が基板面と平行に出射されるため光フ
ァイバへの結合の調整等が簡単になる。
また、本発明は第4図に示すようにアレイ横遣とするこ
とも可能である。アレイ構造では、アレイを構成する複
数のSLD素子が等しく−様な特性で動作することが重
要である。しかし、従来の複雑な工程を必要とする素子
構造では、特性の揃った素子を再現性良く実現すること
は極めて困難であった。本発明によれば、極めて簡単な
構造・工程により各素子を構成・形成できるので、特性
の揃ったアレイを歩留まり良く実現することが可能とな
る。
とも可能である。アレイ構造では、アレイを構成する複
数のSLD素子が等しく−様な特性で動作することが重
要である。しかし、従来の複雑な工程を必要とする素子
構造では、特性の揃った素子を再現性良く実現すること
は極めて困難であった。本発明によれば、極めて簡単な
構造・工程により各素子を構成・形成できるので、特性
の揃ったアレイを歩留まり良く実現することが可能とな
る。
なお、本発明は1述の実施例に限定されるものではなく
、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
ある。
、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
ある。
[発明の効果]
以上詳述したように、本発明によれば、複雑な工程によ
らず良好な特性のSLD素子を実現できる。また温度特
性や量子効率を損なうことなく、より短波長の発光が可
能である。
らず良好な特性のSLD素子を実現できる。また温度特
性や量子効率を損なうことなく、より短波長の発光が可
能である。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体発光装置の概
略構造を示す図、第2図はこの半導体発光装置の製造工
程を示す図、第3図及び第4図は本発明の他の実施例を
示す図である。 o−−− 5−一 n−GaAs基板 n−InGaAlPクラッド層 InGaAlP活性層 p−1nGaAIPクラッド層 n−GaAS電流阻止層 p−GaAS11コンタクト層 n電極 n電極
略構造を示す図、第2図はこの半導体発光装置の製造工
程を示す図、第3図及び第4図は本発明の他の実施例を
示す図である。 o−−− 5−一 n−GaAs基板 n−InGaAlPクラッド層 InGaAlP活性層 p−1nGaAIPクラッド層 n−GaAS電流阻止層 p−GaAS11コンタクト層 n電極 n電極
Claims (1)
- (100)面から[011]方向に傾いた面方位を有す
る半導体基板上に、InGaAlP活性層をこれより禁
制帯幅の大きいp型およびn型InGaAlPクラッド
層で挟んだダブルヘテロ構造と、このダブルヘテロ構造
部に[011]方向と平行な方向にストライプ状の発光
領域が設けられ、このストライプ状の発光領域の少なく
とも一端に(011)劈開面からなる端面が設けられて
いることを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21822990A JP3139757B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21822990A JP3139757B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04101468A true JPH04101468A (ja) | 1992-04-02 |
JP3139757B2 JP3139757B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=16716634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21822990A Expired - Fee Related JP3139757B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3139757B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11233820A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Sharp Corp | 発光ダイオードの製造方法 |
JP2004281445A (ja) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 積層型発光ダイオード素子 |
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1990
- 1990-08-21 JP JP21822990A patent/JP3139757B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11233820A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Sharp Corp | 発光ダイオードの製造方法 |
JP2004281445A (ja) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 積層型発光ダイオード素子 |
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JP3139757B2 (ja) | 2001-03-05 |
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