JPH06237039A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH06237039A JP5020912A JP2091293A JPH06237039A JP H06237039 A JPH06237039 A JP H06237039A JP 5020912 A JP5020912 A JP 5020912A JP 2091293 A JP2091293 A JP 2091293A JP H06237039 A JPH06237039 A JP H06237039A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２−６化合物半導体をはじめとするヘテロ接
合がタイプ２となる半導体を用いて青色発光半導体レー
ザを提供する。 【構成】 電子閉じ込め層２３に電子を閉じ込め、正孔
閉じ込め層２６に正孔を閉じ込め、量子井戸層２５で電
子と正孔を再結合させる。電子障壁層２３と正孔障壁層
２７が各々電子と正孔の拡散を防ぐ。ｎクラッド層２２
とｐクラッド層２８が光を閉じ込める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２−６族化合物半導体
などのヘテロ接合がタイプ２となる材料系を用いた半導
体レーザ、特に緑青色発光の半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】２−６族化合物半導体材料は禁制帯幅が
大きく、青色発光半導体レーザが作製され、７７Ｋでの
発振に成功している。アプライド フィジックス レタ
ーズ［Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ］第５９巻１２７２項（１９９１年）参照。また２−
６族を用いた発光素子が、特開平２−１２５４７７号公
報、特開平２−１９６４８５号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
基板に格子整合した２−６族半導体混晶によるダブルヘ
テロ構造では、電子と正孔の両方を有効に閉じ込める事
ができないため、格子長の異なる材料の組合せによりレ
ーザ構造を作製しなければならず、欠陥が多数存在して
いるため、室温連続発振には至っていない。
【０００４】本発明の目的は、２−６族化合物半導体混
晶などを用いた半導体レーザの室温連続発振を可能にす
る事にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、本発明による半導体レーザは、半導体基板に格子
整合した半導体材料からなる正孔障壁層、正孔閉じ込め
層、電子閉じ込め層、電子障壁層を有し、前記正孔閉じ
込め層と電子閉じ込め層とのバンド構造がタイプ２であ
り、正孔を正孔閉じ込め層に蓄積し、電子と電子閉じ込
め層に蓄積し、正孔と電子との再結合を正孔閉じ込め層
と電子閉じ込め層との境界に位置するヘテロ界面また
は、量子井戸層または発光再結合センターで行なうとい
う特徴を有する。
【０００６】
【作用】本発明の半導体レーザ構造では、タイプ２の半
導体材料を用いる事により正孔は正孔閉じ込め層に蓄積
され、電子は電子閉じ込め層に蓄積される。これは正孔
に対するポテンシャルが、正孔閉じ込め層で低く、正孔
障壁層と、電子閉じ込め層で高くなっていて、また電子
に対するポテンシャルが電子閉じ込め層で低く、電子障
壁層と、正孔閉じ込め層で高くなっているからである。
このような構造によりレーザ発振に必要な高密度の正孔
および電子を蓄積する事ができる。蓄積された正孔およ
び電子は、正孔閉じ込め層と電子閉じ込め層とのヘテロ
界面を介して、または発光再結合センターや、量子井戸
を介して再結合する。発光再結合センターおよび量子井
戸は正孔と電子の両者に対しポテンシャルが低く、再結
合確率を高くする。
【０００７】一方光の閉じ込めに関しては、ｐクラッド
層とｎクラッド層に屈折率の低い材料を用いる事と、正
孔障壁層、正孔閉じ込め層、電子閉じ込め層および電子
障壁層の層厚を制御する事により、正孔閉じ込め層と電
子閉じ込め層の間で光の強度を最大にする事ができる。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）本発明について図面を参照して説明する。
図１（Ａ）は請求項１の発明の一実施例の半導体レーザ
の層構造を示す断面図、図１（Ｂ）はそのバンドライン
ナップを示す模試図である。
【０００９】ｐ形ＧａＡｓからなる半導体基板１０上
に、ＮドープしたＺｎ0 . 4 8 Ｇｄ0. 5 2 Ｓ0 . 9 1
Ｓｅ0 . 0 9 からなるＰクラッド層１１（ｐ＝１×１０
1 8 ｃｍ- 3 、厚さ３０ｎｍ）、ＮドープしたＺｎ
0 . 4 2 Ｃｄ0 . 5 8 Ｓからなる正孔障壁層１２（ｐ＝
１×１０1 8 ｃｍ- 3 、厚さ３０ｎｍ）、Ｎドープした
ＺｎＳ0 . 0 9 Ｓｅ0 . 9 1 からなる正孔閉じ込め層１
３（ｐ＝１×１０1 7 ｃｍ-3 、厚さ５０ｎｍ）、Ｃｌ
ドープしたＺｎ0 . 7 1 Ｃｄ0 . 2 9 Ｓ0 . 5 5 Ｓｅ
0 . 4 5 からなる電子閉じ込め層１４（ｎ＝１×１０
1 7 ｃｍ- 3 、厚さ３０ｎｍ）、ＣｌドープしたＺｎＳ
0 . 0 9 Ｓｅ0 . 9 1 からなる電子障壁層１５（ｎ＝１
×１０1 8 ｃｍ- 3 、厚さ５０ｎｍ）、Ｃｌドープした
Ｚｎ0 . 4 8 Ｃｄ0. 5 2 Ｓ0 . 9 1 Ｓｅ0 . 0 9 から
なるｎクラッド層１６（ｎ＝１×１０1 8 ｃｍ- 3 、厚
さ１μｍ）を分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により結
晶成長した。さらに真空蒸着法によりＡｕからなるｎ電
極１７とＡｕＺｎからなるｐ電極１８を形成したのち、
へき開により反射面を形成して半導体レーザを作製し
た。
【００１０】各結晶成長層は半導体基板１０に格子整合
しているため、格子欠陥がない、高品質な膜が得られ
た。この構造での伝導帯端１９と価電子帯端２０は図１
（Ｂ）に示すようになっている。ＺｎＣｄＳＳｅ系混晶
のヘテロ接合はタイプ２であり、即ち正孔閉じ込め層１
３と電子閉じ込め層１４とのヘテロ接合で、正孔に対す
るポテンシャルが正孔閉じ込め層１３で低く、電子に対
するポテンシャルが電子閉じ込め層１４で低くなってい
る。さらに正孔障壁層１２の正孔に対するポテンシャル
が高く、電子障壁層１５での電子に対するポテンシャル
が高いため、電気的に注入された正孔と電子とは各々正
孔閉じ込め層１３、電子閉じ込め層１４に蓄積され、レ
ーザ発振に必須な反転分布が実現される。正孔と電子の
再結合は、正孔閉じ込め層１３と電子閉じ込め層１４と
のヘテロ開面で進み、レーザ発振する。ｐクラッド層１
１とｎクラッド層１６の屈折率は正孔閉じ込め層１３と
電子障壁層１５の屈折率に比べ小さいため、光はｐクラ
ッド層１１とｎクラッド層１６との間に閉じ込められ、
正孔閉じ込め層１３と電子閉じ込め層１４とのヘテロ界
面で最大の強度となっている。
【００１１】正孔と電子がそれぞれ閉じ込められ、光が
閉じ込められているため、レーザ発振が容易であり、室
温での青色の連続発振が得られた。
【００１２】本実施例ではｐクイラッド層１１にＺｎ
0 . 4 8 Ｃｄ0 . 5 2 Ｓ0 . 9 1 Ｓｅ0 . 0 9 混晶を用
い、正孔障壁層１２にＺｎ0 . 4 2 Ｃｄ0 . 5 8 Ｓ混晶
を用いたが、ＺｎＣｄＳＳｅ系混晶では正孔に対するポ
テンシャルが高いほど屈折率が小さいため、ｐクラッド
層１１と正孔障壁層１２とを同じ混晶であるＺｎ
0 . 48 Ｃｄ0 . 5 2 Ｓ0 . 9 1 Ｓｅ0 . 0 9 やＺｎ
0 . 4 8 Ｃｄ0 . 5 8 Ｓとしてもよい。これは、ＺｎＣ
ｄＳＳｅ系混晶においては正孔の閉じ込めと光の閉じ込
めが同時に可能となるからである。
【００１３】上述の実施例では半導体基板としてｐ形Ｇ
ａＡｓを用いエピタキシャル層としてＺｎＣｄＳＳｅ系
半導体材料を用いたが、これに限らずｎ形ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅなど他の
半導体基板を用い、ＺｎＣｄＳＴｅ系、ＺｎＣｄＳｅＴ
ｅ系、ＨｇＣｄＳｅＴｅ系など他のタイプ２のエピタキ
シャル材料を用いてもよい。
【００１４】上述の実施例では半導体混晶を用いたが、
これに限らず半導体超格子を用いてもよい。 （実施例２）図２（Ａ）は請求項２の発明の半導体レー
ザの一実施例を示す断面図、図２（Ｂ）はバンドライン
ナップを示す模試図である。
【００１５】ｎ形ＩｎＰからなる半導体基板２１上に、
ＣｌドープしたＺｎＴｅ0 . 4 6 Ｓｅ0 . 5 4 からなる
ｎクラッド層２２（ｎ＝１×１０1 8 ｃｍ- 3 、厚さ１
μｍ）、ＣｌドープしたＺｎ0 . 5 2 Ｃｄ0 . 4 8 Ｓｅ
からなる電子障壁層２３（ｎ＝１×１０1 7 ｃｍ- 3 、
厚さ５０ｎｍ）、Ｚｎ0 . 7 6 Ｃｄ0 . 2 4 Ｔｅ
0 .2 3 Ｓｅ0 . 7 7 からなる電子閉じ込め層２４（厚
さ３０ｎｍ）、Ｚｎ0 . 3 Ｃｄ0 . 7 Ｓｅからなる量子
井戸層２５（厚さ７ｎｍ）、Ｚｎ0 . 5 2 Ｃｄ0 . 48
Ｓｅからなる正孔閉じ込め層２６（厚さ５０ｎｍ）、Ｎ
ドープしたＺｎ0 . 76 Ｃｄ0 . 2 4 Ｔｅ0 . 2 3 Ｓｅ
0 . 7 7 からなる正孔障壁層２７（ｐ＝１×１０1 7 ｃ
ｍ- 3 厚さ３０ｎｍ）、ＮドープしたＺｎＴｅ0 . 4 6
Ｓｅ0 . 5 4 からなるｐクラッド層２８（ｐ＝１×１０
1 8 ｃｍ- 3 、厚さ１μｍ）をＭＢＥ法により結晶成長
し、真空蒸着法によりＡｕからなるｐ電極２９とＡｕＧ
ｅＮｉからなるｎ電極３０を形成したのち、へき開によ
り反射面を形成して半導体レーザを作製した。
【００１６】この構造でのバンドラインナップすなわち
伝導帯端３１と価電子帯端３２の位置は図２（Ｂ）のよ
うになっている。量子井戸層２５の格子長は半導体基板
２１の格子長より長いため歪量子井戸となっており、他
の結晶成長層は半導体基板２１に格子整合している。量
子井戸層２５の層厚は臨界膜厚以下であり、結晶成長層
中の格子欠陥は非常に少なく、光学的に高品質な半導体
層が得られた。
【００１７】格子整合したＺｎＣｄＴｅＳｅ系のヘテロ
接合のバンドラインナップは、いわゆるタイプ２であ
り、正孔に対するポテンシャルが低い領域と電子に対す
るポテンシャルが低い領域とが空間的に分離している。
このため３−５族化合物半導体レーザで広く用いられて
いるダブルヘテロ（ＤＨ）構造を作る事はできない。
【００１８】本実施例の構造では、電子に対するポテン
シャルが電子閉じ込め層２４と量子井戸層２５で低く、
電子障壁層２３と正孔閉じ込め層２６で高いため、電子
は電子閉じ込め層２４に蓄積され量子井戸層２５へと注
入される。正孔に対するポテンシャルは正孔閉じ込め層
２６と量子井戸層２５で低く、電子閉じ込め層２４と正
孔障壁層２７で高いため、正孔は正孔閉じ込め層２６に
蓄積され量子井戸層２５へと注入される。量子井戸層２
５では歪の効果によりバンド構造が変化して、電子と正
孔の両方に対するポテンシャルが低くなり、いわゆるタ
イプＩの構造になっている。このため量子井戸層２５に
注入された電子と正孔は高い効率で再結合する。
【００１９】光の閉じ込めに関しては、電子障壁層２３
と正孔閉じ込め層２６の屈折率が大きく、ｎクラッド層
２２とｐクラッド層２８の屈折率が小さいため、ｎクラ
ッド層２２とｐクラッドを層２８との間に閉じ込めら
れ、量子井戸２５で光の分布強度が最大となる。このた
め、半導体レーザは容易に発振し、室温で緑色発光の連
続発振が得られた。
【００２０】本実施例では量子井戸層２５として一層の
平面状の歪量子井戸構造を用いたがこれに限らず格子整
合したタイプ１の量子井戸や、多重量子井戸、量子細
線、量子箱などの量子井戸構造を用いてもよい。
【００２１】上述の実施例では正孔障壁層２７とｐクラ
ッド層２８とに異なる組成の混晶を用いたが、ＺｎＣｄ
ＴｅＳｅ系混晶のように、正孔に対するポテンシャルが
高いほど屈折率が小さい混晶系を用いる場合には、正孔
障壁層２７とｐクラッド層２８とを同じ混晶組成として
もよい。
【００２２】上述の実施例では半導体基板としてｎ形Ｉ
ｎＰを用いエピタキシャル層としてＺｎＣｄＴｅＳｅ系
半導体材料を用いたが、これに限らず、ｐ形ＩｎＰ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅなど他
の半導体基板を用い、ＺｎＣｄＳＴｅ系、ＺｎＣｄＳＳ
ｅ系、ＨｇＣｄＳｅＴｅ系など他のタイプ２のエピタキ
シャル材料を用いてもよい。
【００２３】上述の実施例では半導体混晶を用いたが、
これに限らず半導体超格子を用いてもよい。 （実施例３）図３は請求項３の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００２４】図１に示す構造の一部を変え、正孔閉じ込
め層１３の構成をＺｎＳ0 . 0 9 Ｓｅ0 . 9 1 （４ｎ
ｍ）／Ｚｎ0 . 4 2 Ｃｄ0 . 5 8 Ｓ（１ｎｍ）１０周期
からなるタイプ２超格子とし、電子閉じ込め層１４の構
成をＺｎＳ0 . 0 9 Ｓｅ0 . 91 （１ｎｍ）／Ｚｎ
0 . 4 2 Ｃｄ0 . 5 8 Ｓ（４ｎｍ）６周期からなるタイ
プ２超格子としたものである。この構造を用いた半導体
レーザで青色発光の室温連続発振が得られた。
【００２５】正孔閉じ込め層１３では超格子の正孔に対
するポテンシャルが低く、正孔が閉じ込められ、電子閉
じ込め層１４では超格子の電子に対するポテンシャルが
低く、電子が閉じ込められる。正孔閉じ込め層１３、電
子閉じ込め層１４とも格子整合しており、超格子による
結晶性改善の効果も相まって、欠陥のない結晶が容易に
得られた。また、超格子の層厚を制御する事により正孔
および電子に対するポテンシャルを容易に変える事がで
きるため、半導体レーザ設計の自由度が大きくなった。
【００２６】上述の実施例では矩形状の超格子を用いた
が、これに限らず三角波状の超格子など他のタイプ２超
格子を用いてもよい。 （実施例４）図４は請求項４の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００２７】図１に示す構造の一部を変え、正孔閉じ込
め層１３にＺｎ1 - 0 . 5 8 x Ｃｄ0 . 5 8 x Ｓ
0 . 0 9 + 0 . 9 1 x Ｓｅ0 . 9 1 - 0 . 9 1 x を用
い、電子閉じ込め層１４にＺｎ1 - 0 . 5 8 y Ｃｄ
0 . 5 8 y Ｓ0 . 0 9 + 0 . 9 1 y Ｓｅ
0. 9 1 - 0 . 9 1 y を用いた。正孔閉じ込め層１３の
混晶組成ｘは正孔障壁層１２との界面でｘ＝１で、電子
閉じ込め層１４に近着くにつれ小さくなり、電子閉じ込
め層１４との界面でｘ＝０であり、層厚は５０ｎｍであ
る。電子閉じ込め層１４の混晶組成ｙは電子障壁層１５
との界面でｙ＝０で、正孔閉じ込め層１３との界面でｙ
＝０．５であり、層厚は３０ｎｍである。正孔障壁層１
２より正孔閉じ込め層１３に注入された正孔は、正孔閉
じ込め層１３内のポテンシャルの傾斜により、電子閉じ
込め層１４界面近傍に蓄積される。また、電子障壁層１
５より電子閉じ込め層１４に注入された電子は電子閉じ
込め層１４内のポテンシャルの傾斜により正孔閉じ込め
層１３界面近傍に蓄積される。このため正孔と電子は有
効に発光再結合する。このため、青色発光半導体レーザ
の発光効率が１０％高くなった。
【００２８】上述の実施例では、正孔閉じ込め層１３と
電子閉じ込め層１４にＺｎＣｄＳＳｅ系混晶を用いた
が、これに限らずチャープド超格子などの他の材料系や
他の半導体構造を用いてもよい。 （実施例５）図５は請求項５の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００２９】図１に示す構造の一部を変え、正孔障壁層
１２にＮドープしたＺｎ1 - 0 . 58 x Ｃｄ0 . 5 8 x
Ｓ0 . 0 9 + 0 . 9 1 x Ｓｅ0 . 9 1 - 0 . 9 1 x を用
い、電子障壁層１５にＣｌドープしたＺｎ
1 - 0 . 5 8 y Ｃｄ0 . 5 8 y Ｓ0 . 0 9+ 0 . 9 1 y
Ｓｅ0 . 9 1 - 0 . 9 1 y を用いた。正孔障壁層１２の
混晶組成ｘはｐクラッド層１１との界面でｘ＝０．９で
あり、正孔閉じ込め層１３に近着くにつれ大きくなり、
正孔閉じ込め層１３との界面でｘ＝１である。正孔障壁
層１２の厚さは３０ｎｍ、Ｎドーピング濃度は１×１０
1 8 ｃｍ- 3 である。電子障壁層１５の混晶組成ｙは電
子閉じ込め層１４との界面でｙ＝０であり、ｎクラッド
層１６に近着くにつれ大きくなり、ｎクラッド層１６と
の界面でｙ＝０．９である。電子障壁層１５の厚さは５
０ｎｍ、Ｃｌドーピング濃度は１×１０1 8 ｃｍ- 3 で
ある。
【００３０】この構造を用いる事により、ｐクラッド層
１１と正孔障壁層１２との界面での正孔に対するヘテロ
障壁が無くなり、正孔の電流注入が容易となる。一方ｎ
クラッド層１６と電子障壁層１５との界面での電子に対
するヘテロ障壁も無くなり、電子の電流注入が容易とな
る。このため、レーザ発振時での電圧が０．１Ｖ低くな
り、消費電力が少なくなった。
【００３１】上述の実施例では、正孔障壁層１２および
電子障壁層１５に単調に組成が変化した混晶を用いた
が、これに限らず階段状に組成が変化した混晶を用いて
もよい。 （実施例６）図６は請求項６の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００３２】図１に示す構造の一部を変え、正孔閉じ込
め層１３にＺｎ0 . 0 9 Ｓ0 . 0 9Ｓｅ0 . 91、電子閉
じ込め層１４にＺｎ0 . 7 1 Ｃｄ0 . 2 9 Ｓ0 . 5 5 Ｓ
ｅ0. 4 5 を用い、正孔閉じ込め層１３と電子閉じ込め
層１４との界面近傍の２０ｎｍの領域に発光再結合セン
ター３３となるＴｅを１×１０2 0 ｃｍ- 3 の濃度で添
加した。発光再結合センター３３の正孔および電子に対
するポテンシャルは図６に示すようであり、正孔と電子
の両者に対して低い。このため、正孔と電子の再結合が
効率的に進み、発振閾値電流の小さな半導体レーザが得
られた。
【００３３】上述の実施例では発光再結合センターとし
てＴｅを用いたが、これに限らず他の元素を用いてもよ
い。 （実施例７）図７は請求項７の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００３４】図１に示す構造の一部を変え、電子閉じ込
め層２４の構成をＺｎＴｅ0 . 4 6Ｓｅ0 . 5 4 （３ｎ
ｍ）／Ｚｎ0 . 5 2 Ｃｄ0 . 4 8 Ｓｅ（１ｎｍ）７周期
からなるタイプ２超格子とし、正孔閉じ込め層２６の構
成をＺｎＴｅ0 . 4 6 Ｓｅ0. 5 3 （１ｎｍ）／Ｚｎ
0 . 5 8 Ｃｄ0 . 4 8 Ｓｅ（３ｎｍ）１２周期からなる
タイプ２超格子とした。
【００３５】電子閉じ込め層２４を形成する超格子の電
子に対するポテンシャルは低く、電子閉じ込め層２４に
電子が閉じ込められる。また正孔閉じ込め層２６を形成
する超格子の正孔に対するポテンシャルも低く、正孔は
正孔閉じ込め層２６に閉じ込められる。
【００３６】超格子を用いることにより、結晶性も改善
するため、レーザの発光効率が高くなった。
【００３７】上述の実施例では矩形状の超格子を用いた
が、これに限らず三角状の超格子など他のタイプ２超格
子を用いてもよい。 （実施例８）図８は請求項８の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドタイアグラムを示す模式図である。
【００３８】図２に示す構造の一部を変え、電子閉じ込
め層２４にＺｎ0 . 5 2 + 0 . 4 8x Ｃｄ
0 . 4 8 - 0 . 4 8 x Ｓｅ1 - 0 . 4 6 x Ｔｅ
0 . 4 6 x を用い、正孔閉じ込め層２６にＺｎ
0 . 5 2 + 0 . 4 8 x Ｃｄ0 . 4 8 - 0 . 4 8 y Ｓｅ
1 - 0. 4 6 y Ｔｅ0 . 4 6 Y を用いた。電子閉じ込め
層２４の混晶組成ｘは、電子障壁層２３との界面でＸ＝
０であり、量子井戸層２５に近着くにつれ単調に大きく
なり量子井戸層２５との界面でｘ＝０．５である。電子
閉じ込め層２４の厚さは３０ｎｍである。正孔閉じ込め
層２６の混晶組成ｙは量子井戸層２５との界面でｙ＝０
であり、正孔障壁層２７に近着くにつれ単調に大きくな
り、正孔障壁２７との界面でｙ＝０．５である。正孔閉
じ込め層２６の厚さは５０ｎｍである。
【００３９】電子閉じ込め層２４での電子に対するポテ
ンシャルは量子井戸層２５に近着くにつれ低くなってい
るため、電子は効率的に電子閉じ込め層２４から量子井
戸層２５へと流れていく。また正孔閉じ込め層２６での
正孔に対するポテンシャルは量子井戸層２５に近着くに
つれ低くなっているため、正孔は効率的に正孔閉じ込め
層２６から量子井戸層２５へと流れていく。このため正
孔と電子の再結合の効率が高くなり、半導体レーザの発
光効率が高くなった。
【００４０】上述の実施例では、電子閉じ込め層２４と
正孔閉じ込め層２６の混晶組成が連続的に変化していた
が、これに限らず階段状に変化してもよい。また、Ｚｎ
ＣｄＳｅＴｅ系混晶を用いたが、これに限らずチャープ
ド超格子などの他の材料系や他の半導体構造を用いても
よい。 （実施例９）図９は請求項９の発明の半導体レーザの一
実施例のバンドダイアグラムを示す模式図である。
【００４１】図２に示す構造の一部を変え、電子障壁層
２３にＣｌドープしたＺｎ0 . 5 2+ 0 . 4 8 x Ｃｄ
0 . 4 8 - 0 . 4 8 x Ｓｅ1 - 0 . 4 6 x Ｔｅ
0 . 4 6 x を用いた。混晶組成ｘはｎクラッド層２２と
の界面でｘ＝１であり、電子閉じ込め層２４に近着くに
つれ単調に減少し、電子閉じ込め層２４との界面でｘ＝
０である。電子障壁層２３の厚さは５０ｎｍでＣｌドー
ピング濃度は１×１０1 8 ｃｍ-3 である。ｎクラッド
層２２と電子障壁層２３との界面での電子に対する障壁
が無いため、電子は容易にｎクラッド層２２から電子障
壁層２３に注入される。このためレーザ発振時の電気抵
抗が小さくなった。また半導体基板２１と格子整合して
いるため、効率も高くなった。
【００４２】上述の実施例では電子障壁層２３の混晶組
成が連続的に変化していたがこれに限らず階段状に変化
してもよい。またＺｎＣｄＳｅＴｅ系混晶を用いたがこ
れに限らず他の半導体材料や他の半導体構造を用いても
よい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により２−
６族化合物半導体などのタイプ２のヘテロ接合を形成す
る半導体材料を用いて、正孔と電子と光を閉じ込めた半
導体レーザ構造が可能となり、青色発光半導体レーザな
どの発光デバイスが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施例の半導体レーザの断面
図とバンドラインナップを示す模式図である。
【図２】請求項２の発明の実施例の半導体レーザの断面
図とバンドラインナップを示す模式図である。
【図３】請求項３の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図４】請求項４の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図５】請求項５の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図６】請求項６の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図７】請求項７の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図８】請求項８の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【図９】請求項９の発明の実施例の半導体レーザのバン
ドラインナップを示す模式図である。
【符号の説明】
１０，２１ 半導体基板 １１，２８ ｐクラッド層 １２，２７ 正孔障壁層 １３，２６ 正孔閉じ込め層 １４，２４ 電子閉じ込め層 １５，２３ 電子障壁層 １６，２２ ｎクラッド層 １７，３０ ｎ電極 １８，２９ ｐ電極 １９，３１ 伝導帯端 ２０，３２ 価電子帯端 ２５ 量子井戸

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に、格子整合した混晶半導
    体または超格子からなるｐクラッド層と、正孔障壁層
    と、正孔閉じ込め層と、電子閉じ込め層と、電子障壁層
    と、ｎクラッド層とを有し、前記正孔障壁層がｐ形であ
    り、前記電子障壁層がｎ形であり、 前記正孔閉じ込め層と前記電子閉じ込め層とでヘテロ接
    合が形成され、そのバンドラインナップがタイプ２であ
    り、正孔に対するポテンシャルが正孔閉じ込め層で低
    く、電子に対するポテンシャルが電子閉じ込め層で低
    く、 前記正孔閉じ込め層と前記正孔障壁層とで形成するヘテ
    ロ接合面において正孔に対するポテンシャルが正孔障壁
    で高く、正孔閉じ込め層で低くなっており、 前記電子閉じ込め層と前記電子障壁層とで形成するヘテ
    ロ接合面において電子に対するポテンシャルが電子障壁
    層で高く電子閉じ込め層で低くなっており、 前記正孔障壁層に隣接するｐクラッド層の屈折率と前記
    電子障壁層に隣接するｎクラッド層の屈折率が少なくと
    も前記正孔閉じ込め層の屈折率と前記電子閉じ込め層の
    屈折率のいずれか一方よりも小さくなっていることを特
    徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 半導体基板上に、格子整合した混晶半導
    体または超格子からなるＰクラッド層と、正孔障壁層
    と、正孔閉じ込め層と、電子閉じ込め層と、電子障壁層
    と、ｎクラッド層と、半導体基板と格子整合しているか
    歪の入った一つ以上の量子井戸層とを有し、前記正孔障
    壁層がｐ形であり、前記電子障壁層がｎ形であり、 前記正孔閉じ込め層と前記電子閉じ込め層とのバンドラ
    インナップがタイプ２であり正孔に対するポテンシャル
    が正孔閉じ込め層で低く、電子に対するポテンシャルが
    電子閉じ込め層で低く、 前記正孔閉じ込め層と前記電子閉じ込め層との間に形成
    した前記量子井戸層の正孔および電子に対するポテンシ
    ャルが正孔閉じ込め層と電子閉じ込め層のいずれのポテ
    ンシャルよりも低く、 前記正孔閉じ込め層と前記正孔障壁とで形成するヘテロ
    接合面において正孔に対するポテンシャルが正孔障壁で
    高く、正孔閉じ込め層で低くなっており、 前記電子閉じ込め層と前記電子障壁層とで形成するヘテ
    ロ接合面において電子に対するポテンシャルが電子障壁
    層で高く電子閉じ込め層で低くなっており、 前記正孔障壁層に隣接するｐクラッド層の屈折率と前記
    電子障壁層に隣接するｎクラッグ層の屈折率が少なくと
    も前記正孔閉じ込め層の屈折率と前記電子閉じ込め層の
    屈折率のいずれか一方よりも小さくなっていることを特
    徴とする半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 正孔閉じ込め層と電子閉じ込め層の少な
    くとも一方がタイプ２の超格子により形成されているこ
    とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 正孔閉じ込め層と電子閉じ込め層のヘテ
    ロ界面から遠ざかるにつれ、正孔閉じ込め層の正孔に対
    するポテンシャルが高くなっているか、または電子閉じ
    込め層の電子に対するポテンシャルが高くなっているこ
    とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 正孔障壁層の正孔に対するポテンシャル
    がｐクラッド層との境界ではｐクラッド層の正孔に対す
    るポテンシャルに等しく、正孔閉じ込め層に近づくにつ
    れ連続的または階段状に高くなっているか、または電子
    障壁層の電子に対するポタンシャルがｎクラッド層との
    境界ではｎクラッド層の電子に対するポテンシャルに等
    しく電子閉じ込め層に近づくにつれ連続的または階段状
    に高くなっていることを特徴とする請求項１記載の半導
    体レーザ。
  6. 【請求項６】 正孔閉じ込め層と電子閉じ込め層の一部
    または全部に発光再結合センターとなる不純物が添加さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
    ザ。
  7. 【請求項７】 正孔閉じ込め層および電子閉じ込め層を
    タイプ２の超格子により形成されたことを特徴とする請
    求項２記載の半導体レーザ。
  8. 【請求項８】 量子井戸層から遠ざかるにつれ、正孔閉
    じ込め層の正孔に対するポテンシャルが高くなり、また
    電子閉じ込め層の電子に対するポテンシャルが高くなっ
    ていることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 正孔障壁層の正孔に対するポテンシャル
    がｐクラッド層との境界ではｐクラッド層の正孔に対す
    るポテンシャルに等しく、正孔閉じ込め層に近着くにつ
    れ連続的または階段状に高くなっているか、または電子
    障壁層の電子に対するポテンシャルが前記ｎクラッド層
    との境界ではｎクラッド層の電子に対するポンシャルに
    等しく電子閉じ込め層に近着くにつれ連続的または階段
    状に高くなっていることを特徴とする請求項２記載の半
    導体レーザ。
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