JPH04188679A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

Semiconductor light-emitting element

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Publication number
JPH04188679A
JPH04188679A JP2314710A JP31471090A JPH04188679A JP H04188679 A JPH04188679 A JP H04188679A JP 2314710 A JP2314710 A JP 2314710A JP 31471090 A JP31471090 A JP 31471090A JP H04188679 A JPH04188679 A JP H04188679A
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JP
Japan
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layer
light emitting
active layer
layers
superlattice
Prior art date
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Application number
JP2314710A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kondo
宏 近藤
Shiro Sato
史朗 佐藤
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Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04188679A publication Critical patent/JPH04188679A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable a blue light emitting element of DH structure to be obtained by a method wherein Zn1-xCdxS multilayer structured layers different in composition ratio (x) are formed on a singlecrystal substrate, an active layer containing Zn and Se is provided thereon, and Zn1-xCdxS multilayer structured layers are formed thereon. CONSTITUTION:A distortion superlattice layer composed of Zn1-xCdxS multilayer structured layers 22 different in composition ratio (x) is formed on a single- crystal substrate 21, an active layer 23 containing Zn and Se is provided thereon, and a Zn1-xCdxS multilayer structured layer 24 is formed thereon, where the multilayer structured layers 22 and 24 are made to function as clad layers. The compositional ratio Zn:Cd of ZnCdS is so set as to enable the average lattice constant of the distortion superlattice layers 22 and 24 to be nearly coincident with that of the active layer 23 and the distortion layers 22 and 24 to have a larger forbidden width than the active layer 23. By this setup, a double-hetero structure (DH structure) can be realized, and in result a blue light emitting element can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、II−VI族化合物半導体材料によって構成
される青色発光機能を有する半導体発光素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor light emitting device having a blue light emitting function and made of a II-VI group compound semiconductor material.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の青色発光機能を有する発光素子としては、SiC
を用いたpn接合型発光ダイオードがあるが(最新の報
告では、Y、Matsushita et al、、J
pn。
As a conventional light emitting element with a blue light emitting function, SiC
There is a pn junction type light emitting diode using (in the latest report, Y, Matsushita et al., J.
pn.

J、Appl、Phys、29(1990)L343)
 、S iCではダブルへテロ構造(以下DH構造と略
す)ができない事と間接遷移型であることから、発光効
率が低くレーザー化ができない。
J, Appl, Phys, 29 (1990) L343)
, SiC cannot form a double heterostructure (hereinafter abbreviated as DH structure) and is an indirect transition type, so its luminous efficiency is low and it cannot be converted into a laser.

また、ZnS やZnSeにおいてはMIS型発光ダイ
オードがあり(例えば、J、 1. Pankove、
 J、 Lumm。
In addition, there are MIS type light emitting diodes in ZnS and ZnSe (for example, J, 1. Pankove,
J. Lumm.

7(1973)195. M、D、Ryall and
 J、W、A11en、 J、Phys。
7 (1973) 195. M.D.Ryall and
J, W, A11en, J, Phys.

Chem、5o1ids、34(1973)2137等
参照)、DH構造を持つMIS型発光ダイオードも提案
されているが(F、C,Jain et al、jEE
E J、Quantum Electron、 QE−
14(’1978)358) 、やはり低発光効率であ
ることから、これらも実用的なレーザー化ができない。
Chem.
EJ, Quantum Electron, QE-
14 ('1978) 358), these also cannot be made into practical lasers because of their low luminous efficiency.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

以上のように、現時点では電流注入型DH構造型青色発
光素子は実現しておらず、今後の課題となっていた。
As described above, a current injection DH structure type blue light emitting device has not been realized at this time, and this remains a challenge for the future.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、責色
発光に相当する禁制帯幅を持つ半導体材料のZnSeあ
るいはZnSSeを活性層(発光層)として用い、クラ
ッド層はZnSeあるいはGaAsと格子整合がとれて
且つ禁制帯幅の差ΔEg及び屈折率差Δnを確保できる
という要件を満たす、電流注入効率が高くレーザー化が
可能なりH構造の胃色発光素子を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses ZnSe or ZnSSe, which is a semiconductor material having a forbidden band width corresponding to culprit luminescence, as an active layer (emitting layer), and a cladding layer consisting of ZnSe or GaAs and a lattice. The object of the present invention is to provide a gastrochromic light-emitting element having an H structure, which satisfies the requirements of being able to match and ensure a difference in forbidden band width ΔEg and a difference in refractive index Δn, has high current injection efficiency, can be made into a laser, and has an H structure.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、本願請求項1記載の半導体発
光素子は、単結晶基板上に組成比Xの異なるZn+−x
cdxs多層構造層からなる歪超格子層を形成し、その
上部に少なくともZn及びSeを含む活性層を形成し、
その上部に前記Zn1.、□、Cd。
In order to achieve the above object, the semiconductor light emitting device according to claim 1 of the present application provides Zn+-x with different composition ratios X on a single crystal substrate.
forming a strained superlattice layer consisting of a cdxs multilayer structure layer, forming an active layer containing at least Zn and Se on top of the strained superlattice layer;
Above that, the Zn1. ,□,Cd.

S多層構造層を形成してなり、この多層構造層がクラッ
ド層として機能することを特徴とする。
It is characterized by forming an S multilayer structure layer, and this multilayer structure layer functions as a cladding layer.

また本願請求項2記載の半導体発光素子は、単結晶基板
上にZn1−XCdX5及びZnt−YCdYS (x
>y)を交互に積層して超格子クラッド層を形成し、該
超格子クラッド層上に活性層を形成し、該活性層上にZ
nCd5/ZnCd5歪超格子クラッド層を形成してな
ることを特徴とする。
Further, the semiconductor light emitting device according to claim 2 of the present application includes Zn1-XCdX5 and Znt-YCdYS (x
>y) are alternately stacked to form a superlattice cladding layer, an active layer is formed on the superlattice cladding layer, and Z
It is characterized by forming an nCd5/ZnCd5 strained superlattice cladding layer.

また本願請求項3記載の半導体発光素子は、上記請求項
2記載の半導体発光素子において、基板と超格子クラッ
ド層の間に、n型ZnSeバッファ層を設けたことを特
徴とする。
A semiconductor light emitting device according to claim 3 of the present application is characterized in that, in the semiconductor light emitting device according to claim 2, an n-type ZnSe buffer layer is provided between the substrate and the superlattice cladding layer.

以下、本発明の半導体発光素子について、詳細に説明す
る。
Hereinafter, the semiconductor light emitting device of the present invention will be explained in detail.

ダブルへテロ構造(DH構造)を有する電流注入を半導
体発光素子においては、クラッド層を構成する材料は活
性層を構成する材料よりも禁制帯幅は大きく、屈折率は
小さく、且つ両方の格子定数が互いにほぼ一致しなけれ
ばならない。
In a current injection semiconductor light emitting device having a double heterostructure (DH structure), the material forming the cladding layer has a larger forbidden band width and smaller refractive index than the material forming the active layer, and both lattice constants must approximately match each other.

そこで、上記目的を達成するため、本発明による半導体
発光素子は、ZnSe(100)基板あるいはGaAs
(100)基板上を使用し、ZnSeあるいはZnSS
eからなる活性層の上下は、組成比の異なる2種類のZ
n+−xcdx S 、 Zn、−ycdys (x>
y)を交互に積層した歪超格子層で挾んだ構造を有し、
歪超格子層自体をクラッド層とすることを特徴とする。
Therefore, in order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device according to the present invention is manufactured using a ZnSe (100) substrate or a GaAs
(100) using ZnSe or ZnSS on the substrate.
Above and below the active layer consisting of Z, there are two types of Z with different composition ratios.
n+-xcdx S, Zn,-ycdys (x>
y) sandwiched between alternately laminated strained superlattice layers,
It is characterized by using the strained superlattice layer itself as a cladding layer.

尚、このクラッド層においては、量子閉じ込め効果など
の量子効果が顕著となる必要は無い。
Note that in this cladding layer, quantum effects such as quantum confinement effects do not need to be significant.

ここで、第1図は歪超格子層の断面図である。Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the strained superlattice layer.

第1図において、交互に積層された組成比の異なるZn
+−xcd13層11及びZn+−ycdys層12の
層性2夫々Lx及びLy (Lx>Ly)とするとき、
クラッド層として機能する層厚(Lx、Ly)と組成比
(x、y)の関係は以下のようにして導かれる。先ず、
超格子の層厚比2を、 z=Lx/(Lx+Ly) で定義する。
In FIG. 1, Zn layers with different composition ratios are stacked alternately.
When the layer properties 2 of the +-xcd13 layer 11 and the Zn+-ycdys layer 12 are Lx and Ly (Lx>Ly), respectively,
The relationship between the layer thickness (Lx, Ly) that functions as a cladding layer and the composition ratio (x, y) is derived as follows. First of all,
The layer thickness ratio 2 of the superlattice is defined as z=Lx/(Lx+Ly).

歪超格子の実際の格子定数を平均格子定数aAV%で近
似し、基板と活性層の格子定数あるいはそれらの平均に
対して整合させることを考える。尚、a(Zn+−xC
dxS)及びa(Znl−YCdYS)は格子定数を表
わす。
Consider approximating the actual lattice constant of the strained superlattice by the average lattice constant aAV% and matching it to the lattice constants of the substrate and the active layer or their averages. In addition, a(Zn+-xC
dxS) and a(Znl-YCdYS) represent lattice constants.

層厚比2と組成(x、y)の間には、 z(x−y)+y=u (定数)・・・(1)の関係が
成立し、UはZn、uCduSがZnSeあるいはGa
Asと格子整合するときの組成を与える、u=(a’ 
azns)/(acds  azns)(ここで、a 
= a zns、=5.6687人、または、a = 
acaAm=5.653人は整合すべき格子定数。az
、s=5.4093人、acas=5.832人)に等
しく、ZnSeのときにはu=0.61、GaAsでは
u=0.58である。
The relationship z(x-y)+y=u (constant)...(1) holds between the layer thickness ratio 2 and the composition (x, y), where U is Zn and uCduS is ZnSe or Ga.
u=(a'
azns)/(acds azns) (where a
= a zns, =5.6687 people, or a =
acaAm=5.653 is the lattice constant to be matched. az
, s=5.4093 people, acas=5.832 people), and u=0.61 for ZnSe and u=0.58 for GaAs.

歪超格子層の安定性を考慮すると、組成比X及びyで決
まる格子定数の差に依存するが、厚い方のZn1−xc
dzs層は(L y <) L x <300人、薄い
方のZn+−YCdYS層ハ20人<Ly<100人ト
スル。
Considering the stability of the strained superlattice layer, it depends on the difference in lattice constant determined by the composition ratios X and y, but the thicker Zn1-xc
The dzs layer has (L y <) L x < 300 people, and the thinner Zn+-YCdYS layer has 20 people <Ly < 100 people.

2層の膜厚比2が大きい(Lx>>Ly)はど、Zn1
、:ycdys層が相対的に薄くなるが、例えば、z=
0.9のときL x + L yを200人にする場合
、Ly=20人になる。これはZr++−ycdysの
単位格子4層分の薄さに相当し、ZnCd5混晶の製膜
が困難になること、及びドーピングに対して結晶性が悪
くなるため、歪超格子が形成できなくなる。
If the film thickness ratio 2 of the two layers is large (Lx>>Ly), Zn1
, :The ycdys layer becomes relatively thin, but for example, when z=
When L x + Ly is 0.9 and L y is 200 people, Ly = 20 people. This corresponds to the thickness of four unit cell layers of Zr++-ycdys, which makes it difficult to form a film of ZnCd5 mixed crystal, and the crystallinity worsens with respect to doping, making it impossible to form a strained superlattice.

従って、製膜及びドーピングに対する考慮から、20人
<Lyとして、層厚比は、 z<0.9           ・・・(2)程度に
制限する。
Therefore, in consideration of film formation and doping, the layer thickness ratio is limited to approximately 20 <Ly and z<0.9 (2).

次に、組成比は、活性層に対してZn+−xCdxSの
格子定数は小さく、且つ禁制帯幅(Eg)の差ΔExは
より大きい範囲、 △Ex=Eg(Zn+−xCdxS)  Eg(活性層
)≧0とするべきであるが、Zn+−ycdys層の方
がキャリアの閉じ込めに関与するため、 ΔEx>−0,2eV でも機能が果たせるので、活性層がZnSeのときには
、 0.61< x <0.87       ・・・(3
)あるいはGaAsに格子整合するZn5o、osSe
o、*<のときには、 0、58< x <0.82       ・・・(4
)となる。さらに、 △Ex>−0,1eV とした方が効果的にキャリアの閉じ込めが行われ、Zn
Se活性層に対しては、 0.61< x <0.77       ・・・(5
)ZnSo、ogSeo、*4に対しては、0.58<
 x <0.72       ・・・(6)である。
Next, the composition ratio is such that the lattice constant of Zn+-xCdxS is smaller than that of the active layer, and the difference in forbidden band width (Eg) ΔEx is larger, ΔEx=Eg(Zn+-xCdxS) Eg (active layer) ≧0, but since the Zn+-ycdys layer is more involved in carrier confinement, it can function even at ΔEx>-0.2 eV, so when the active layer is ZnSe, 0.61< x <0 .87...(3
) or Zn5o, osSe lattice matched to GaAs
When o, *<, 0, 58< x <0.82...(4
). Furthermore, carriers are more effectively confined when △Ex>-0,1eV, and Zn
For Se active layer, 0.61<x<0.77...(5
) for ZnSo, ogSeo, *4, 0.58<
x <0.72 (6).

組成比yはZn1−ycdysと活性層の禁制帯幅の差
ΔEyが0.2eV以上であればレーザーとして機能し
えて、 y<0.5           ・・・(7)である
The composition ratio y can function as a laser if the difference ΔEy between the forbidden band width between Zn1-ycdys and the active layer is 0.2 eV or more, and y<0.5 (7).

GaAs/AlGaAs系LDの場合、△Eg>0.3
eVのときよい発光効率が得られるため、ΔEy>0.
3eV ならばさらに好ましく、3、<0.4    
       ・・・(8)であるが、伝導帯における
ポテンシャル障壁(ΔEc)を確保するためには、 ア〈o、3            ・・・(9)であ
れば更に望ましい。
In the case of GaAs/AlGaAs LD, △Eg>0.3
Since good luminous efficiency is obtained when eV, ΔEy>0.
More preferably 3 eV, 3<0.4
...(8), but in order to ensure the potential barrier (ΔEc) in the conduction band, it is more desirable that A〈o,3...(9).

次に、第2因により以上の結果を説明する。Next, the above results will be explained using the second factor.

第2図(a)は歪超格子層をZnSeの5.6687人
、第2図(b)はGaAsあるいはZn5o、esSe
o、saの5、653人に整合させる場合である。ここ
で、直線A、I、AS、AT、AUは、夫々例として層
厚比z=0.9、z=0.8、z=0.7、z=0.6
を与えたときの式(1)のXとyの関係であり、式(2
)の条件z<0.9は直線AIの右上の領域に対応する
。またAEは不等式(3)〜(6)におけるXの下限に
対応し、MQは不等式(3)または(4)における組成
比Xの上限、JLは不等式(5)または(6)における
組成比Xの上限に対応する。またBM、CN。
Figure 2(a) shows the strained superlattice layer of ZnSe, and Figure 2(b) shows the strained superlattice layer of GaAs, Zn5o, esSe.
This is a case where matching is made to 5,653 people of o and sa. Here, the straight lines A, I, AS, AT, and AU have layer thickness ratios z=0.9, z=0.8, z=0.7, and z=0.6, respectively, as examples.
This is the relationship between X and y in equation (1) when given, and equation (2
) condition z<0.9 corresponds to the upper right region of straight line AI. Furthermore, AE corresponds to the lower limit of X in inequalities (3) to (6), MQ corresponds to the upper limit of composition ratio X in inequality (3) or (4), and JL corresponds to the composition ratio X in inequality (5) or (6). corresponds to the upper limit of Also BM, CN.

DPは夫々不等式(7)、(8)、(9)における組成
比yの上限に対応する0組成の許容範囲は四辺影領域F
MQIであるが、四辺影領域GNQIはより適当な組成
領域である。さらには、四辺影領域HKLIが最良の領
域である。
DP is the allowable range of 0 composition corresponding to the upper limit of the composition ratio y in inequalities (7), (8), and (9), respectively, is the four-sided shadow area F
MQI, but the four-sided shadow region GNQI is a more suitable composition region. Furthermore, the quadrilateral shadow region HKLI is the best region.

これらの領域内においては、ZnSeとCci S(尖
亜鉛鉱型)の屈折率が同程度と仮定し、ZnSとZnS
eの屈折率差を考慮すると、活性層とクラッド層の屈折
率差は少なくとも0.1以上は確保できる。
Within these regions, assuming that the refractive indices of ZnSe and CciS (zincite type) are similar, ZnS and ZnS
Considering the refractive index difference of e, the refractive index difference between the active layer and the cladding layer can be ensured to be at least 0.1 or more.

歪超格子層は一周期当りの厚さを200人とすると、M
BE(Molecular Beam Epitaxy
)の成長速度及びクラッドとして機能しつる範囲を考慮
し、クラッド層全体で1μm程度であればよいので、2
0〜100周期の積層が適当である。
If the thickness of the strained superlattice layer per period is 200, then M
BE(Molecular Beam Epitaxy)
) and the range of cladding that functions as a cladding, it is sufficient that the entire cladding layer has a thickness of about 1 μm.
Lamination of 0 to 100 cycles is suitable.

〔作  用〕[For production]

以上、本発明に基づく構造の半導体発光素子は、歪超格
子7.nH−1cdz S / Zn+−ycdv S
の平均格子定数を活性層のZnSeまたはZnSSeの
格子定数とほぼ一致させ、且つ超格子層を活性層のZn
SeあるいはZnS O,oaseo、 +14より大
きな禁制帯幅を有するように、ZnCd5のZnとCd
の組成比(x>y)及び2層の厚さLx、Lyを選ぶこ
とにより、DH構造の構成が可能となり、青色発光機能
を有する半導体発光素子の実現が可能となる。
As described above, the semiconductor light emitting device having the structure based on the present invention has the strained superlattice 7. nH-1cdz S / Zn+-ycdv S
The average lattice constant of ZnSe or ZnSSe of the active layer is made to almost match that of ZnSe or
Zn and Cd of ZnCd5 have a forbidden band width greater than +14.
By selecting the composition ratio (x>y) and the thicknesses Lx and Ly of the two layers, it becomes possible to configure a DH structure, and it becomes possible to realize a semiconductor light emitting device having a blue light emitting function.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on illustrated embodiments.

実施例1゜ 第3図は本発明の第1の実施例を示す発光素子の斜視図
であり、素子内部の構造は破断面で示す。
Embodiment 1 FIG. 3 is a perspective view of a light emitting device showing a first embodiment of the present invention, and the internal structure of the device is shown in a broken section.

第3図において、本発明における半導体発光素子は、n
型GaAs(100)基板21上に、Zn、、、。
In FIG. 3, the semiconductor light emitting device according to the present invention has n
Zn is deposited on a GaAs (100) substrate 21.

Cd、S及びZn+−ycdys (x>y)を交互に
積層したn型超格子クラッド層22、n型ZnSe活性
層23、p型ZnCd5/ZnCd5歪超格子クラッド
層24、p型ZnSeキャップ層25、ストライブ状溝
を有しキャップ層が露出している5iOz絶縁層26、
その上部にp型オーミッグ電極(A、u)27が順次積
層され、GaAs基板21裏面にはn型オーミック電極
(AuGe/Ni/Au)2gを形成した構造となって
いる。
An n-type superlattice cladding layer 22 in which Cd, S and Zn+-ycdys (x>y) are alternately laminated, an n-type ZnSe active layer 23, a p-type ZnCd5/ZnCd5 strained superlattice cladding layer 24, a p-type ZnSe cap layer 25 , a 5iOz insulating layer 26 with striped grooves and an exposed cap layer;
A p-type ohmic electrode (A, u) 27 is sequentially laminated on top of the GaAs substrate 21, and an n-type ohmic electrode (AuGe/Ni/Au) 2g is formed on the back surface of the GaAs substrate 21.

また、各エピタキシャル層は、 n型歪超格子層22  ・・・・1μmn型ZnSe活
性層23−0.5μm p型歪超格子層24  ・・・・1μmp型キャップ層
25  ・・・・1μmをMEE法により積層し、Si
o、絶縁層26はプラズマCVD法により形成する。
In addition, each epitaxial layer has the following characteristics: n-type strained superlattice layer 22 - 1μm n-type ZnSe active layer 23 - 0.5μm p-type strained superlattice layer 24 - 1μm p-type cap layer 25 - 1μm Laminated by MEE method, Si
o. The insulating layer 26 is formed by plasma CVD.

ここでn型歪超格子層22はGaAsとZnSeの格子
定数の平均に整合するように、Zno、 5Cdo、S
を154人、Zno、 tscdo、 25 Sを46
人で50周期積層する。これらの条件は第2図(a)及
び(b)の最良な組成領域に含まれている。またpff
i歪超格子層24は、ZnSeに整合するZ no、 
s Cdo、 7 Sを160人、Zno、 tscd
a、 25Sを40人で交互に50周期積層する。
Here, the n-type strained superlattice layer 22 is made of Zno, 5Cdo, and S to match the average lattice constant of GaAs and ZnSe.
154 people, Zno, tscdo, 25 S, 46 people
A person stacks the layers 50 times. These conditions are included in the best composition region of FIGS. 2(a) and 2(b). Also pff
The i-strained superlattice layer 24 has Z no, which matches ZnSe,
s Cdo, 7 S 160 people, Zno, tscd
a. 25S was laminated alternately for 50 cycles by 40 people.

最後にストライブに垂直にへき関して前後に端面30を
形成する。
Finally, end faces 30 are formed at the front and rear sides perpendicularly to the stripes.

この第3図に示す素子構造により、上下の電極に電流を
通した結果、微分効率0.1W/Aで活性層23から端
面30に対し垂直方向31に、ZnSeの禁制帯幅に相
当する波長470 n m程度の発振を得た。
With the element structure shown in FIG. 3, as a result of passing current through the upper and lower electrodes, a wavelength corresponding to the forbidden band width of ZnSe is transmitted from the active layer 23 in the direction 31 perpendicular to the end face 30 with a differential efficiency of 0.1 W/A. Oscillation of approximately 470 nm was obtained.

釆産叢又・ 第2の実施例は、実施例1におけるn型GaA s基板
21をn型ZnSe (100)基板で置き換えた構造
である。また、実施例1とはクラッド層の歪超格子の構
成のみが異なり、p型n型共にZnSeと整合するよう
に、160人のZno、 5Cdo、 7 Sと、40
人のZno、 tbcda、 zs Sを交互に50周
期積層する。
Soumata Kamasa: The second embodiment has a structure in which the n-type GaAs substrate 21 in the first embodiment is replaced with an n-type ZnSe (100) substrate. In addition, only the structure of the strained superlattice of the cladding layer differs from Example 1, and 160 Zno, 5Cdo, 7S, and 40
Human Zno, tbcda, and zs S are stacked alternately for 50 cycles.

この第2の実施例の素子構造によれば、基板の置き換え
により基板とエピタキシャル成長層との界面における相
互拡散を考慮した成長温度の制限が軽減され、より最適
な条件のもとての素子構成ができ、発振波長4.70n
mで実施例1の素子よりも発光出力が増加し、微分効率
は2倍の0.2W/Aを得ることができた。
According to the device structure of this second embodiment, by replacing the substrate, restrictions on the growth temperature in consideration of mutual diffusion at the interface between the substrate and the epitaxial growth layer are alleviated, and the original device structure can be restored under more optimal conditions. possible, oscillation wavelength 4.70n
m, the light emitting output was increased compared to the element of Example 1, and the differential efficiency was twice as high as 0.2 W/A.

実施例3゜ 第4図は第3の実施例を示す発光素子の斜視図であって
、この実施例は第1図におけるGaAs基板21とn型
クラッド層22の中間にn型ZnSeバッファ層29を
挿入したものであり、実施例2と同様のパラメーターを
与えて素子を構成するか、あるいはバッファ層としてZ
n5wSe+−w傾斜層(O≦W≦0.06)を設けて
超格子層をZnSeに整合させてもよく、この場合、基
板界面における転位・欠陥を抑制することができ、各エ
ピタキシャル層の結晶性が改善され、微分効率0.15
W/Aの電流注入効率を得ることができた。
Embodiment 3 FIG. 4 is a perspective view of a light emitting device showing a third embodiment, and this embodiment has an n-type ZnSe buffer layer 29 between the GaAs substrate 21 and the n-type cladding layer 22 in FIG. The device can be configured by giving the same parameters as in Example 2, or by using Z as a buffer layer.
An n5wSe+-w gradient layer (O≦W≦0.06) may be provided to match the superlattice layer to ZnSe. In this case, dislocations and defects at the substrate interface can be suppressed, and the crystal of each epitaxial layer Improved performance and differential efficiency of 0.15
A current injection efficiency of W/A could be obtained.

叉産烈工・ 本発明における第4の実施例は、GaAs (100)
基板を用いた実施例1における第3図の構造で、活性層
23およびキャップ層25のZnSeの代わりにGaA
s基板の格子定数に整合する Zn5o、ogSeo、
*<に置き換えた構造である。
A fourth embodiment of the present invention is made of GaAs (100)
In the structure of FIG. 3 in Example 1 using a substrate, GaA is used instead of ZnSe in the active layer 23 and cap layer 25.
Zn5o, ogSeo, which matches the lattice constant of the s substrate
This is the structure replaced with *<.

格子定数の変更に伴って、歪超格子層は146人のZn
o、 5cdo、 7 Sと、54人のZno、 ts
cdo、 zssを交互に50周期積層して形成する。
With the change of lattice constant, the strained superlattice layer becomes 146 Zn
o, 5cdo, 7 S, and 54 Zno, ts
It is formed by stacking cdo and zss alternately for 50 periods.

さらに実施例3における第4図の構造のように、基板と
n型クラッド層の間にZnS0゜6Seo、s4バッフ
ァ層を挿入して超格子層へのGa、Asの拡散を抑制す
ることにより、伝導特性が改善され、この素子構造によ
り、ZnSSeの禁制帯幅に相当する460nm程度の
発振が得られ、微分効率は0.3W/Aに改善された。
Furthermore, as in the structure shown in FIG. 4 in Example 3, by inserting a ZnS0°6Seo, s4 buffer layer between the substrate and the n-type cladding layer to suppress the diffusion of Ga and As into the superlattice layer, The conduction characteristics were improved, and with this device structure, oscillation of about 460 nm, which corresponds to the forbidden band width of ZnSSe, was obtained, and the differential efficiency was improved to 0.3 W/A.

以上、実施例1〜4について説明したが、以上の実施例
において、伝導型のpとnの置き換えが許されることは
言うまでもない。
Although Examples 1 to 4 have been described above, it goes without saying that the conductivity types p and n may be replaced in the above examples.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明による素子構造では、 Z
r+SeまたはZnSSeの活性層に対し、歪超格子に
よってクラッド層を形成することにより、DHW造の構
成が可能となり、青色発光機能を有する半導体発光素子
を実現することができる。
As explained above, in the element structure according to the present invention, Z
By forming a cladding layer using a strained superlattice for the r+Se or ZnSSe active layer, a DHW structure becomes possible, and a semiconductor light emitting device having a blue light emitting function can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による半導体発光素子の超格子層の断面
及び層の厚さを示す説明図である。 第2図は本発明における超格子層Zn+−xCdxS/
Zn+−ycdvsの組成x、y及び膜厚比2の関係と
許容範囲を示すグラフであって、同図(a)はZnSe
の5.6687人に整合させる場合、同図(b)はGa
As (ZnSo、osSeo、sa)の5.653人
に整合させる場合である。 第3図は本発明の実施例1,2.4における素子構造を
示す半導体発光素子の斜視図である。 第4図は本発明の実施例3における素子構造を示す半導
体発光素子の斜視図である。 11’−”Zn+−xcdxs層、12=・Zn+−y
CC1ys層、21−・−n型基板(GaAsまたはZ
nSe)、22−n型りn+−xCdxS/Zn+−、
vCdyS歪超格子クラッド層、23・・・・n型活性
層(n型ZnSeまたはn型ZnS Se) 、21−
・p型Zn1−xCdyS/ Zn+−yCdYS歪超
格子クラッド層、25・・・・p型キャップ層(n型Z
nSeまたはp型ZnS Se) 、26一−絶縁層(
SxOz)、27−−−−p型オーミッグ電極(Au)
、28−−n型オーミック電極(AuGe/Ni/Au
)、29・・・・バッファ層(n型ZnSeまたはn型
ZnSSe傾斜層)、30・・・・発光素子端面(へき
開面)、31・・・・発光光出射方向。 ごユ“。 ′I、″ν
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the cross section and layer thickness of a superlattice layer of a semiconductor light emitting device according to the present invention. Figure 2 shows the superlattice layer Zn+-xCdxS/ in the present invention.
It is a graph showing the relationship and tolerance range of composition x, y and film thickness ratio 2 of Zn+-ycdvs, and the figure (a) is a graph showing the tolerance range of ZnSe.
When matching to 5.6687 people, the same figure (b) is Ga
This is a case of matching to 5.653 people of As (ZnSo, osSeo, sa). FIG. 3 is a perspective view of a semiconductor light emitting device showing the device structure in Examples 1, 2.4 of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a semiconductor light emitting device showing the device structure in Example 3 of the present invention. 11′-”Zn+-xcdxs layer, 12=・Zn+-y
CC1ys layer, 21-/-n type substrate (GaAs or Z
nSe), 22-n type n+-xCdxS/Zn+-,
vCdyS strained superlattice cladding layer, 23... n-type active layer (n-type ZnSe or n-type ZnS Se), 21-
・p-type Zn1-xCdyS/Zn+-yCdYS strained superlattice cladding layer, 25... p-type cap layer (n-type Z
nSe or p-type ZnS Se), 26-insulating layer (
SxOz), 27---p-type Ohmig electrode (Au)
, 28--n type ohmic electrode (AuGe/Ni/Au
), 29... Buffer layer (n-type ZnSe or n-type ZnSSe graded layer), 30... Light emitting element end face (cleavage plane), 31... Emitted light emission direction. Goyu”. ’I,”ν

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、単結晶基板上に組成比xの異なるZn_1_−_x
Cd_xS多層構造層からなる歪超格子層を形成し、そ
の上部に少なくともZn及びSeを含む活性層を形成し
、その上部に前記Zn_1_−_xCd_xS多層構造
層を形成してなり、この多層構造層がクラッド層として
機能することを特徴とする半導体発光素子。 2、単結晶基板上にZn_1_−_xCd_xS及びZ
n_1_−_YCd_YS(x>y)を交互に積層して
超格子クラッド層を形成し、該超格子クラッド層上に活
性層を形成し、該活性層上にZnCdS/ZnCdS歪
超格子クラッド層を形成してなることを特徴とする半導
体発光素子。 3、請求項2記載の半導体発光素子において、基板と超
格子クラッド層の間に、ZnSeバッファ層を設けたこ
とを特徴とする半導体発光素子。
[Claims] 1. Zn_1_-_x with different composition ratios x on a single crystal substrate
A strained superlattice layer consisting of a Cd_xS multilayer structure layer is formed, an active layer containing at least Zn and Se is formed on top of the strained superlattice layer, and the Zn_1_-_xCd_xS multilayer structure layer is formed on top of the active layer, and this multilayer structure layer is A semiconductor light emitting device characterized by functioning as a cladding layer. 2. Zn_1_-_xCd_xS and Z on single crystal substrate
n_1_-_YCd_YS (x>y) are alternately stacked to form a superlattice cladding layer, an active layer is formed on the superlattice cladding layer, and a ZnCdS/ZnCdS strained superlattice cladding layer is formed on the active layer. A semiconductor light emitting device characterized by: 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein a ZnSe buffer layer is provided between the substrate and the superlattice cladding layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100567546B1 (en) * 2002-06-24 2006-04-05 서울반도체 주식회사 Pink Light Emitting Diode and Methode for Manufacturing the same

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