JPH05182758A - スーパールミネッセントダイオード - Google Patents
スーパールミネッセントダイオードInfo
- Publication number
- JPH05182758A JPH05182758A JP35837991A JP35837991A JPH05182758A JP H05182758 A JPH05182758 A JP H05182758A JP 35837991 A JP35837991 A JP 35837991A JP 35837991 A JP35837991 A JP 35837991A JP H05182758 A JPH05182758 A JP H05182758A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非励起領域における光吸収率が大きいスーパ
ールミネッセントダイオードの提供。 【構成】 活性層４は単一又は多重の量子井戸構造から
なる。量子井戸構造における量子井戸の幅が励起領域側
端面１２から非励起領域側端面１３に近づくに従って連
続的にかつ単調に広くなっている。このような量子井戸
幅の分布により端面１３に到達しここで反射的に励起領
域に戻る光が大きな吸収を受け、この吸収によりファブ
リペロー共振モードが抑制される。基板６の上面が底面
に対して傾いていることにより、活性層４が曲り、この
曲りにより端面１３で反射されて励起領域に戻る光が減
衰されることもファブリペロー共振モードの抑制に貢献
する。
ールミネッセントダイオードの提供。 【構成】 活性層４は単一又は多重の量子井戸構造から
なる。量子井戸構造における量子井戸の幅が励起領域側
端面１２から非励起領域側端面１３に近づくに従って連
続的にかつ単調に広くなっている。このような量子井戸
幅の分布により端面１３に到達しここで反射的に励起領
域に戻る光が大きな吸収を受け、この吸収によりファブ
リペロー共振モードが抑制される。基板６の上面が底面
に対して傾いていることにより、活性層４が曲り、この
曲りにより端面１３で反射されて励起領域に戻る光が減
衰されることもファブリペロー共振モードの抑制に貢献
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバ計測、光
ファイバ通信等の分野において、低ノイズの光源として
使用されるスーパールミネッセントダイオード（ＳＬ
Ｄ）に関し、特にそのファブリペロー共振モードの抑制
に有効な活性層及び光吸収層の構造に関する。
ファイバ通信等の分野において、低ノイズの光源として
使用されるスーパールミネッセントダイオード（ＳＬ
Ｄ）に関し、特にそのファブリペロー共振モードの抑制
に有効な活性層及び光吸収層の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスーパールミネッセントダイオー
ドの構造を図４に示す。この構造は基板６と、クラッド
層５と、活性層４と、クラッド層３と、キャップ層２
と、上部電極１と、下部電極７とからなっている。上部
電極１は半導体積層構造の上面の片側だけに設けられ、
下部電極７は基板６の底面の全領域に形成されている。
符号１２は光出射端面であり、この端面を表側端面と呼
ぶこととする。符号１３は表側端面１２に平行な端面で
あり、裏側端面と呼ぶ。
ドの構造を図４に示す。この構造は基板６と、クラッド
層５と、活性層４と、クラッド層３と、キャップ層２
と、上部電極１と、下部電極７とからなっている。上部
電極１は半導体積層構造の上面の片側だけに設けられ、
下部電極７は基板６の底面の全領域に形成されている。
符号１２は光出射端面であり、この端面を表側端面と呼
ぶこととする。符号１３は表側端面１２に平行な端面で
あり、裏側端面と呼ぶ。
【０００３】この上部電極１と下部電極７の間に電流を
流して、上部電極１の直下の活性層部分（４の一部）の
み励起し、発光させる。また、上部電極１のない部分の
活性層（４の一部）も励起領域の活性層と同一の材料か
ら成っており、非励起状態であるので、この領域は光の
吸収領域となる。
流して、上部電極１の直下の活性層部分（４の一部）の
み励起し、発光させる。また、上部電極１のない部分の
活性層（４の一部）も励起領域の活性層と同一の材料か
ら成っており、非励起状態であるので、この領域は光の
吸収領域となる。
【０００４】スーパールミネッセントダイオードでは、
この様に励起領域と裏側端面１３の間に光吸収領域を設
けることによって、励起領域から裏側端面１３側に出射
された光が裏側端面１３で反射されて再度励起領域にも
どるのを減少させ、表側端面１２と裏側端面１３とから
成る共振器によるファブリペロー共振モードの発振を抑
制している。
この様に励起領域と裏側端面１３の間に光吸収領域を設
けることによって、励起領域から裏側端面１３側に出射
された光が裏側端面１３で反射されて再度励起領域にも
どるのを減少させ、表側端面１２と裏側端面１３とから
成る共振器によるファブリペロー共振モードの発振を抑
制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のスーパールミネ
ッセントダイオードでは、励起領域の活性層と非励起領
域の活性層とが、同一の材料で同一の構造を成している
から、非励起領域の光吸収率が小さい。そこで従来のス
ーパールミネッセントダイオードではファブリペロー共
振モードを抑制するために、裏側端面１３上へ無反射コ
ーティングを施したり、非励起領域長を拡大したりする
必要があった。しかしながら、スーパールミネッセント
ダイオードでは出射光の波長の帯域幅が広いから、コー
ティングによって端面の反射率を低下させるのにも限界
がある。また、非励起領域長を拡大すると素子の寸法が
大きくなり、小形化の要請に反してしまう。
ッセントダイオードでは、励起領域の活性層と非励起領
域の活性層とが、同一の材料で同一の構造を成している
から、非励起領域の光吸収率が小さい。そこで従来のス
ーパールミネッセントダイオードではファブリペロー共
振モードを抑制するために、裏側端面１３上へ無反射コ
ーティングを施したり、非励起領域長を拡大したりする
必要があった。しかしながら、スーパールミネッセント
ダイオードでは出射光の波長の帯域幅が広いから、コー
ティングによって端面の反射率を低下させるのにも限界
がある。また、非励起領域長を拡大すると素子の寸法が
大きくなり、小形化の要請に反してしまう。
【０００６】本発明の目的は、非励起領域における光吸
収率が大きいスーパールミネッセントダイオードの提供
にある。
収率が大きいスーパールミネッセントダイオードの提供
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する第１の手段は、活性層が単一又は
多重の量子井戸構造から成り、その量子井戸構造の少な
くとも一部分において量子井戸の幅が連続的かつ単調に
変化していることを特徴とするスーパールミネッセント
ダイオードである。
めに本発明が提供する第１の手段は、活性層が単一又は
多重の量子井戸構造から成り、その量子井戸構造の少な
くとも一部分において量子井戸の幅が連続的かつ単調に
変化していることを特徴とするスーパールミネッセント
ダイオードである。
【０００８】また、前述の課題を解決するために本発明
が提供する第２の手段は、励起領域における前記量子井
戸の幅が非励起領域における前記量子井戸の幅より狭い
ことを特徴とする上記第１の手段に記載のスーパールミ
ネッセントダイオードである。
が提供する第２の手段は、励起領域における前記量子井
戸の幅が非励起領域における前記量子井戸の幅より狭い
ことを特徴とする上記第１の手段に記載のスーパールミ
ネッセントダイオードである。
【０００９】また、前述の課題を解決するために本発明
が提供する第３の手段は、前記量子井戸構造が基板上に
結晶成長により形成されており、前記結晶成長がなされ
ている前記基板面の少なくとも一部分が該基板の底面に
対して傾斜していることを特徴とする上記第１の手段に
記載のスーパールミネッセントダイオードである。
が提供する第３の手段は、前記量子井戸構造が基板上に
結晶成長により形成されており、前記結晶成長がなされ
ている前記基板面の少なくとも一部分が該基板の底面に
対して傾斜していることを特徴とする上記第１の手段に
記載のスーパールミネッセントダイオードである。
【００１０】
【作用】図２（ａ）は本発明によるスーパールミネッセ
ントダイオードの原理的構造を示す断面図、図２（ｂ）
は同図（ａ）における量子井戸層の幅の分布を示し、同
図（ｃ）及び（ｄ）はその構造における光吸収端エネル
ギー及び光吸収率の分布をそれぞれ示す図である。図２
（ａ）の構造はクラッド層３と５とで活性層を挟んでな
る半導体積層構造を示し、その活性層は、量子井戸層８
をバリア層７ａ，７ｂで挟んでなる量子井戸構造であ
る。
ントダイオードの原理的構造を示す断面図、図２（ｂ）
は同図（ａ）における量子井戸層の幅の分布を示し、同
図（ｃ）及び（ｄ）はその構造における光吸収端エネル
ギー及び光吸収率の分布をそれぞれ示す図である。図２
（ａ）の構造はクラッド層３と５とで活性層を挟んでな
る半導体積層構造を示し、その活性層は、量子井戸層８
をバリア層７ａ，７ｂで挟んでなる量子井戸構造であ
る。
【００１１】量子井戸構造（量子井戸層８、バリア層７
ａ，７ｂ）の活性層では、量子井戸層８の幅が励起領域
におけるより非励起領域における方で広くなっており、
その幅の変化は同図（ｂ）に示すように、連続的かつ単
調である。
ａ，７ｂ）の活性層では、量子井戸層８の幅が励起領域
におけるより非励起領域における方で広くなっており、
その幅の変化は同図（ｂ）に示すように、連続的かつ単
調である。
【００１２】光吸収端エネルギーは量子効果によって量
子井戸幅に依存して連続的に変化し、量子井戸幅が小さ
いほど大きな値を示す。そこで、光吸収端エネルギーの
活性層内での分布は、図２（ｃ）に示すように、非励起
領域側で小さい連続的かつ単調な形となる。
子井戸幅に依存して連続的に変化し、量子井戸幅が小さ
いほど大きな値を示す。そこで、光吸収端エネルギーの
活性層内での分布は、図２（ｃ）に示すように、非励起
領域側で小さい連続的かつ単調な形となる。
【００１３】光吸収率は、光吸収端エネルギーに対する
吸収対象となる光のエネルギーの比に依存して連続的に
変化し、光吸収端エネルギーが小さいほど大きな値を示
すので、この活性層内での分布は同図（ｄ）に示すよう
に非励起領域側で大きい連続的かつ単調な形となる。図
２（ｂ），（ｃ），（ｄ）における一点鎖線は、励起領
域と非励起領域との材料および構造が同じであるスーパ
ールミネッセントダイオードにおける各値の分布を示し
ている。
吸収対象となる光のエネルギーの比に依存して連続的に
変化し、光吸収端エネルギーが小さいほど大きな値を示
すので、この活性層内での分布は同図（ｄ）に示すよう
に非励起領域側で大きい連続的かつ単調な形となる。図
２（ｂ），（ｃ），（ｄ）における一点鎖線は、励起領
域と非励起領域との材料および構造が同じであるスーパ
ールミネッセントダイオードにおける各値の分布を示し
ている。
【００１４】以上に述べたように本発明の構成では、非
励起領域での光吸収率を大きくできる。また、図２
（ｄ）から分るように非励起領域のわずかな拡大でも光
吸収率の増大に大きな効果をもたらすことができる。
励起領域での光吸収率を大きくできる。また、図２
（ｄ）から分るように非励起領域のわずかな拡大でも光
吸収率の増大に大きな効果をもたらすことができる。
【００１５】また、図２では、励起領域内では量子井戸
幅が一定の場合について示しているが、上述の説明から
明らかな様に、本発明の構成では量子井戸幅一定の領域
はまったくなくても差し支えなく、量子井戸幅が変化す
る範囲が励起領域にまで及んでいても良い。さらに図２
では、活性層が単一量子井戸構造から成っている場合を
示しているが、活性層が多重量子井戸構造の場合でも本
発明の構成はそのまま適用できる。
幅が一定の場合について示しているが、上述の説明から
明らかな様に、本発明の構成では量子井戸幅一定の領域
はまったくなくても差し支えなく、量子井戸幅が変化す
る範囲が励起領域にまで及んでいても良い。さらに図２
では、活性層が単一量子井戸構造から成っている場合を
示しているが、活性層が多重量子井戸構造の場合でも本
発明の構成はそのまま適用できる。
【００１６】
【実施例】次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す断面図、図３
（ａ），（ｂ）はその実施例の製作工程において形成さ
れる半導体の構造を示す部分断面図である。
る。図１は本発明の一実施例を示す断面図、図３
（ａ），（ｂ）はその実施例の製作工程において形成さ
れる半導体の構造を示す部分断面図である。
【００１７】この実施例の製作においては、まず図３
（ａ）に示すように、半導体基板６上の一部にエッチン
グ保護膜１０を形成して、例えばＢｒ・メタノール等の
異方性エッチング液で図中１１の領域を除去することに
よりなだらかな曲面を得る。この基板６上に、例えば液
相成長法等のエピタキシャル成長法により、下部クラッ
ド層５、活性層（単一量子井戸構造または多重量子井戸
構造）４、上部クラッド層３及びキャップ層２を順にエ
ッチング除去領域１１を埋め込むように成長する。次に
電極１および９を蒸着により形成してから、図３（ｂ）
中の劈開線１４の右側を切り出したものが、図１に示し
た実施例のスーパールミネッセントダイオードである。
各層２，３，４，５の比較的膜厚が一定な領域のキャッ
プ層２上部に上部電極１が形成され、この上部電極１の
直下の活性層４内が励起領域、上部電極１のない領域の
活性層４内が非励起領域となる。また下部電極９は基板
６の底面全域に形成されている。図中に符号１２で示す
励起領域側端面が光出射端面となる。
（ａ）に示すように、半導体基板６上の一部にエッチン
グ保護膜１０を形成して、例えばＢｒ・メタノール等の
異方性エッチング液で図中１１の領域を除去することに
よりなだらかな曲面を得る。この基板６上に、例えば液
相成長法等のエピタキシャル成長法により、下部クラッ
ド層５、活性層（単一量子井戸構造または多重量子井戸
構造）４、上部クラッド層３及びキャップ層２を順にエ
ッチング除去領域１１を埋め込むように成長する。次に
電極１および９を蒸着により形成してから、図３（ｂ）
中の劈開線１４の右側を切り出したものが、図１に示し
た実施例のスーパールミネッセントダイオードである。
各層２，３，４，５の比較的膜厚が一定な領域のキャッ
プ層２上部に上部電極１が形成され、この上部電極１の
直下の活性層４内が励起領域、上部電極１のない領域の
活性層４内が非励起領域となる。また下部電極９は基板
６の底面全域に形成されている。図中に符号１２で示す
励起領域側端面が光出射端面となる。
【００１８】ここで図１から明らかなように活性層４の
膜厚は、励起領域側端面１２で最小で、非励起領域側端
面１３側にいくにつれて連続的かつ単調に増加し、非励
起領域側端面１３で最大となる。活性層４は量子井戸構
造から成っているので量子井戸幅も同様の分布を成して
おり、量子井戸幅の分布は図２（ｂ）と同様である。
膜厚は、励起領域側端面１２で最小で、非励起領域側端
面１３側にいくにつれて連続的かつ単調に増加し、非励
起領域側端面１３で最大となる。活性層４は量子井戸構
造から成っているので量子井戸幅も同様の分布を成して
おり、量子井戸幅の分布は図２（ｂ）と同様である。
【００１９】上部電極１と下部電極９の間に電流を流す
ことにより、上部電極１直下の活性層４内で量子井戸幅
に対応した発光をする。この光の一部は励起領域から非
励起領域に活性層４内に閉じ込められて導波され非励起
領域内の活性層において量子井戸幅が拡大されている分
に対応して、従来のものに比べて大きな光吸収を受けて
非励起領域側端面１３に到達する。したがって端面１３
に到達する光量は極めて少なくなる。さらにこの極微少
光は、非励起領域側端面１３で反射されて再度光吸収効
率の改善された非励起領域にて減衰されて、励起領域内
に戻る。そこで、励起領域内の活性層４に再度戻る光量
は従来のもの比べて飛躍的に減少する。したがって、励
起領域側端面１２と非励起領域端面１３との間のファブ
リペロー共振モードが良好に抑制された光が励起領域側
端面１２を透過して外部に出射される。
ことにより、上部電極１直下の活性層４内で量子井戸幅
に対応した発光をする。この光の一部は励起領域から非
励起領域に活性層４内に閉じ込められて導波され非励起
領域内の活性層において量子井戸幅が拡大されている分
に対応して、従来のものに比べて大きな光吸収を受けて
非励起領域側端面１３に到達する。したがって端面１３
に到達する光量は極めて少なくなる。さらにこの極微少
光は、非励起領域側端面１３で反射されて再度光吸収効
率の改善された非励起領域にて減衰されて、励起領域内
に戻る。そこで、励起領域内の活性層４に再度戻る光量
は従来のもの比べて飛躍的に減少する。したがって、励
起領域側端面１２と非励起領域端面１３との間のファブ
リペロー共振モードが良好に抑制された光が励起領域側
端面１２を透過して外部に出射される。
【００２０】また本例のように各層２，３，４，５がそ
の一部もしくは全体が傾斜した基板６上に結晶成長され
ることにより、非励起領域側端面１３近傍で活性層４が
各膜の積層方向に大きく曲った構造となる。活性層４の
曲りは導波光の放射損失をまねくので導波光量の減衰が
起こる。この減衰は、上に記した光吸収とまったく同じ
効果を与える。したがってこれにより、さらにファブリ
ぺロー共振モードをより一層抑制できる。
の一部もしくは全体が傾斜した基板６上に結晶成長され
ることにより、非励起領域側端面１３近傍で活性層４が
各膜の積層方向に大きく曲った構造となる。活性層４の
曲りは導波光の放射損失をまねくので導波光量の減衰が
起こる。この減衰は、上に記した光吸収とまったく同じ
効果を与える。したがってこれにより、さらにファブリ
ぺロー共振モードをより一層抑制できる。
【００２１】
【発明の効果】以上に実施例を挙げて具体的に説明した
ように、本発明のスーパールミネッセントダイオードに
おいては、量子井戸構造の活性層４に連続的かつ単調な
量子井戸幅の変化を非励起領域側の方が広くなるように
導入することにより、従来の構造に比べて、非励起領域
における光吸収率が大きくなり、良好にファブリペロー
共振モードを抑制することができる。そこで、本発明の
スーパールミネッセントダイオードを光計測や光通信の
光源として使用することにより、光計測システムや光通
信システムのＳ／Ｎ比を格段に向上できる。
ように、本発明のスーパールミネッセントダイオードに
おいては、量子井戸構造の活性層４に連続的かつ単調な
量子井戸幅の変化を非励起領域側の方が広くなるように
導入することにより、従来の構造に比べて、非励起領域
における光吸収率が大きくなり、良好にファブリペロー
共振モードを抑制することができる。そこで、本発明の
スーパールミネッセントダイオードを光計測や光通信の
光源として使用することにより、光計測システムや光通
信システムのＳ／Ｎ比を格段に向上できる。
【図１】本発明によるスーパールミネッセントダイオー
ドの一実施例を示す断面図。
ドの一実施例を示す断面図。
【図２】本発明の原理説明用の模式図で、（ａ）は活性
層が単一量子井戸の場合の活性層近傍の半導体積層構造
を示す断面図、（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ活
性層の光導波方向についての量子井戸幅、光吸収端エネ
ルギー及び発光光に対する光吸収率の分布をそれぞれ示
す図。
層が単一量子井戸の場合の活性層近傍の半導体積層構造
を示す断面図、（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ活
性層の光導波方向についての量子井戸幅、光吸収端エネ
ルギー及び発光光に対する光吸収率の分布をそれぞれ示
す図。
【図３】図１の実施例を製作する工程で形成される半導
体構造を示す断面図。
体構造を示す断面図。
【図４】従来のスーパールミネッセントダイオードを示
す断面図。
す断面図。
１，９ 電極 ２ キャップ層（コンタクト層） ３，５ クラッド層 ４ 活性層 ６ 基板 ７ａ，７ｂ バリア層（光導波層） ８ 量子井戸層 １０ エッチング保護膜 １１ エッチングによる除去領域 １２ 表側端面（励起領域端面、光出射端面） １３ 裏側端面（非励起領域端面） １４ 劈開線
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層が単一又は多重の量子井戸構造か
ら成り、その量子井戸構造の少なくとも一部分において
量子井戸の幅が連続的かつ単調に変化していることを特
徴とするスーパールミネッセントダイオード。 - 【請求項２】 励起領域における前記量子井戸の幅が非
励起領域における前記量子井戸の幅より狭いことを特徴
とする請求項１に記載のスーパールミネッセントダイオ
ード。 - 【請求項３】 前記量子井戸構造が基板上に結晶成長に
より形成されており、前記結晶成長がなされている前記
基板面の少なくとも一部分が該基板の底面に対して傾斜
していることを特徴とする請求項１に記載のスーパール
ミネッセントダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35837991A JPH05182758A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スーパールミネッセントダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35837991A JPH05182758A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スーパールミネッセントダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182758A true JPH05182758A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18458987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35837991A Withdrawn JPH05182758A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | スーパールミネッセントダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182758A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111102A (ja) * | 1999-10-04 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 後方端面での反射率制御型端面発光半導体素子 |
| KR100884353B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2009-02-18 | 한국전자통신연구원 | 고휘도 다이오드 및 그 제조 방법 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35837991A patent/JPH05182758A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111102A (ja) * | 1999-10-04 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 後方端面での反射率制御型端面発光半導体素子 |
| KR100884353B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2009-02-18 | 한국전자통신연구원 | 고휘도 다이오드 및 그 제조 방법 |
| US7745836B2 (en) | 2007-09-18 | 2010-06-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High-power, broad-band, superluminescent diode and method of fabricating the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |