JPH07120838B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH07120838B2 JP2148288A JP14828890A JPH07120838B2 JP H07120838 B2 JPH07120838 B2 JP H07120838B2 JP 2148288 A JP2148288 A JP 2148288A JP 14828890 A JP14828890 A JP 14828890A JP H07120838 B2 JPH07120838 B2 JP H07120838B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザとして用いられる半導体発光装置
に関するものである。
従来の技術 従来、半導体レーザの材料としては（AlxGa1-x）0.5In
0.5Ｐが知られているが、この材料で半導体レーザを作
る場合、GaAsを基板として用い、この基板の表面に前記
材料をエピタキシャル成長させている。例えば、（AlxG
a1-x）0.5In0.5は、窒化物を除けば、III−Ｖ族中では
最大のバンドギャップを有しているので、、赤色領域で
発振する半導体レーザとして用いられている。そして、
化合物半導体をエピタキシャル成長させる基板として
は、GaAs,InP,Gap,GaSb,Si,Geが用いられているけれど
も、（AlxGa1-x）yIn1-yP系の材料を成長させる場合、
格子定数を整合させるという要請から、GaAsしか基板に
使用できないとされていた。このように、GaAs基板に
（AlxGa1-x）yIn1-yPを成長させた場合、バンドギャッ
プの最も小さいものはGa0.5In0.5Ｐの1.91eVであり、最
も大きいものはAl0.5In0.5Ｐの2.35eVである。
ところで、最近では、半導体レーザの発振波長を短波長
化する要求があるけれども、発振波長を短波長化するに
は、発光部である活性層のバンドギャップエネルギーを
大きくする必要がある。また、レーザ発振をさせるため
には、活性層の材料が直接遷移型のものでなければなら
ず、しかも光と注入電流を狭い領域に閉じ込めるため
に、ヘテロ構造とする必要がある。また、活性層と隣合
うクラッド層は、活性層よりもバンドギャップエネルギ
ーが0.25eVよりも大きくなければならない。
前述したような理由から、GaAsを基板に用いた半導体発
光装置において、発振波長を短波長化する場合、活性
層、クラッド層のそれぞれのアルミ組成を増やし、バン
ドギャップエネルギーを大きくしている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このようにアルミ組成を増やしてバンド
ギャップエネルギーを大きくしたとしても、バンドギャ
ップエネルギーはAl0.5In0.5Ｐの場合で最大の2.35eVし
かなく、この場合の活性層のバンドギャップエネルギー
は2.10eVといった値であり、この場合の発振波長は590n
mである。
前述したように、アルミ組成を増加させて短波長化を図
ることはできるが、その場合には、動作時に酸化が起こ
り、特性の劣化が顕著になり、当然ではあるが、製品の
信頼性が問題となる課題がある。
本発明の課題は、前述したような従来の半導体発光装置
の発振波長の短縮化上の問題に鑑み、動作によって酸化
が起きずらく、信頼性の高い半導体発光装置を製造する
ことができる製造方法を得るにある。
課題を解決するための手段 前記課題を解決するため、本発明は、SixGe1-x（０≦ｘ
≦１）単結晶の基板と、前記基板上に設けられたGaAs
1-xPx（０≦ｘ≦１）の成長緩衝層と、前記成長緩衝層
上に設けられた化合物半導体結晶層とを有する半導体発
光装置である。
この場合、化合物半導体層が、基板に格子整合した（Al
xGa1-x）YIn1-YP（０≦x,y≦１）からなることが好適
で、具体的には基板に格子整合したGaYIn1-YP（０≦ｙ
≦１）からなる活性層及びAlYIn1-YP（０≦ｙ≦１）か
らなるクラッド層であってもよい。
作用 本発明によれば、上記構成により、基板結晶の格子定数
を小さくし、かつ基板の格子欠陥の影響を低減するた
め、より確実に（AlxGa1-x）YIn1-yP（０≦x,y≦１）系
化合物半導体を材料とする半導体レーザの短波長化を図
ることができる。
実 施 例 第１図を用いて本発明の実施例の詳細を説明する。
本発明の実施例の説明に先立ち、第２図に示した従来の
GaAs基板の半導体レーザを比較例として説明する。即
ち、第２図の半導体レーザは、電極11、その上にGaAs基
板12、ｎ型緩衝層13、ｎ型GaInP層14、ｎ型AlGaInPクラ
ッド層15、活性層16、ｐ型AlGaInPクラッド層17、ｐ型G
aInP層18、絶縁層19及び電極20を形成することにより構
成されている。GaAs基板12のエピタキシャル成長面は
（001）面である。この例の活性層の組成はGa0.5In0.5
Ｐであり、その場合発振波長は650nmになる。
これに対して、基板にSi1-xGexを用いると、Si1-xGex基
板に格子整合する三元系半導体GaInPの組成はGaの多い
組成となる。即ち、第３図はこの関係を示し、右方程
（格子定数大）Inの組成が大で、左方程（格子定数小）
Ga組成が大であり、格子定数の小さなSiGeに対応してGa
の組成が大となる。
この場合の直接遷移型のバンドギャップエネルギーは、
2.25eVまで大きくなる。この時の活性層に用いられるGa
XIn1-xP、並びに、クラッド層に用いられるAlXIn1-xPの
組成はｘ＝0.74であり、これに適合する基板に用いられ
るSi1-xGexの組成はｘ＝0.57である。しかしながら、こ
の組成では、活性層とクラッド層のバンドギャップエネ
ルギーの差が0.15eVしかなく、光と注入電流を閉じ込め
るには不十分である。
第１図は本発明の実施例であり、図中、符号１は電極、
２はｎ型SiGe基板、３は成長緩衝層、４はｎ型GaInP
層、５はｎ型クラッド層、６は活性層、７はｐ型クラッ
ド層、８はｐ型GaInP層、９は絶縁層、10は電極であ
る。即ち、この実施例では、基板として格子定数が0.5n
mのSi1-xGex（ｘ＝0.75）を用い、成長緩衝層としてGaA
s1-xPx（ｘ＝0.25）を用いている。また、前記活性層６
には前記基板２と格子整合したGa0.64In0.36Ｐを、前記
クラッド層７にはAl0.64In0.36Ｐをそれぞれ用いてあ
る。
したがって、このような構成によると、活性層６とクラ
ッド層７のバンドギャップエネルギーの差が0.25eVとな
り、活性層にアルミを用いないで、590nmといった値の
短い発振波長を得ることができる。
発明の効果 以上のように本発明は、SixGe1-x（０≦ｘ≦１）単結晶
の基板と、基板上に設けられたGaAs1-xPx（０≦ｘ≦
１）の成長緩衝層とを設けることによって、AlGaInP系
半導体レーザにおいて、活性層にアルミを用いることな
く、短波長での発振を実現でき、その結果、動作時の酸
化による性能劣化が少なく信頼性の高い半導体発光装置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例による半導体発光装置の断面
図、第２図はGaAs基板を用いた従来の半導体発光装置の
断面図、第３図は（AlxGa1-x）YIn1-yP（０≦x,y≦１）
系の格子定数とバンドギャップエネルギーの関係を示す
図である。 １……電極、２……ｎ型SiGe基板、３……成長緩衝層、
４……ｎ型GaInP層、５……ｎ型AIInPクラッド層、６…
…GaInP活性層、７……ｐ型AIInPクラッド層、８……ｐ
型GaInP層、９、10……電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】SixGe1-x（０≦ｘ≦１）単結晶の基板と、
    前記基板上に設けられたGaAs1-xPx（０≦ｘ≦１）の成
    長緩衝層と、前記成長緩衝層上に設けられた化合物半導
    体結晶層とを有する半導体発光装置。
  2. 【請求項２】化合物半導体層が、基板に格子整合した
    （AlxGa1-x）YIn1-YP（０≦x,y≦１）からなる請求項１
    記載の半導体発光装置。
  3. 【請求項３】化合物半導体層が、基板に格子整合したGa
    YIn1-YP（０≦ｙ≦１）からなる活性層及びAlYIn1-YP
    （０≦ｙ≦１）からなるクラッド層である請求項２記載
    の半導体発光装置。
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DE69101469T2 (de) 1994-07-21
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