JPH07193333A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH07193333A
JPH07193333A JP33322193A JP33322193A JPH07193333A JP H07193333 A JPH07193333 A JP H07193333A JP 33322193 A JP33322193 A JP 33322193A JP 33322193 A JP33322193 A JP 33322193A JP H07193333 A JPH07193333 A JP H07193333A
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layer
clad
active layer
emitting device
light emitting
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English (en)
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Hideyoshi Horie
秀善 堀江
Yuichi Inoue
優一 井上
Kenji Shimoyama
謙司 下山
Nobuyuki Hosoi
信行 細井
Hideki Goto
秀樹 後藤
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 基板上にクラッド層104,105で挟まれ
た活性層101と、電流狭窄層を有する発光素子におい
て、基板側クラッド層の活性層に接する部分に、超格子
構造を有し、かつ各クラッド層の平均屈折率が、活性層
の平均屈折率よりも小さいことを特徴とする半導体発光
素子。 【効果】 低しきい値電流、高出力動作に適した半導体
発光素子を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年化合物半導体が光半導体素子の材料
として多く利用されている。そしてこの化合物半導体材
料としては、単結晶基板上に所望の層をエピタキシャル
成長させたものを用いている。これは基板として用いら
れる結晶は、欠陥が多く、純度も低いため、そのまま発
光素子として使用することが困難であるためである。従
って基板は土台として使用され、その上に所望の発光波
長を得るための層をエピタキシャル成長させることが行
われている。そしてかかる半導体発光素子は、より安定
した横モード、より高い発光出力等を求めて改良が繰り
返されてきた。
【0003】レーザ素子の基本的な構造は図5に示され
るように、基板上に第1クラッド層,活性層,第2クラ
ッド層の順に積層されている。しかしながら高性能化を
目的として横方向の構造としては図6に示すように電流
狭窄層を設ける構造が知られている。又、たて方向の構
造として図7に示すように更に光ガイド層を設けたいわ
ゆるLOC構造、さらに両側に光ガイド層を設けた構造
(SCH構造)、光ガイド層の組成を徐々に変化させ屈
折率を連続的に変化させた構造(GRIN−SCH構
造)等が知られている。
【0004】また活性層を量子井戸構造にした単一量子
井戸(SQW)構造や2重量子井戸(DQW)構造等活
性層自体を工夫した構造も知られている。そしてこれら
の構造は、液相成長法(LPE)、分子線エピタキシー
法(MBE)、又有機金属気相成長法(MOCVD)等
によって広く実現されており、特にMBE法、MOCV
D法の発展により、数原子層程度の薄い層構造の作成も
可能となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の様に層構造に対
して垂直な方向の構造は種々提案されているが、実際に
は層構造の作製に於て以下のような問題がある。例え
ば、近年光ファイバー増幅器の励起用光源に必要な98
0nm帯の発光材料として期待されているGaAs基板
上のInGaAs系のMBE成長を例にとると、基板に
対して積層される垂直方向の構造を作製する際、AlG
aAsをクラッド層、GaAsをガイド層、InGaA
sを活性層とする構造が多く採用されている。しかしな
がら本構造を作製する際には、AlGaAsとInGa
Asの最適な成長温度に200−250度程度の温度差
があり、GaAsガイド層を成長する際に成長中断を行
ない基板温度を変化させる等の方法が取られていた。し
かしこの成長中断は結晶性の劣化を引き起こしてきた。
また、ガイド層よりも相対的にAl混晶比の高いAlG
aAsをクラッド層、クラッド層よりも相対的にAl混
晶比の低いAlGaAsをガイド層、InGaAsを活
性層とする構造においては、ガイド層に於て基板温度を
変化させる際にAlGaAsバルク結晶表面が鏡面とな
らない温度領域を通過する。従って理論的には、AlG
aAsをガイド層に用いた方が、GaAsガイド層を用
いるよりもキャリアの閉じ込めが充分におこなわれるた
めに発光効率は上昇することが期待されるが、実際に
は、AlGaAsバルク結晶表面が鏡面とならない温度
領域を通過するために系全体の発光効率が低下してしま
う現象が見られてしまう。この様に従来提案されている
縦方向の構造においても、材料系によっては十分にその
特性を生かすことの出来ない場合が多々存在する。
【0006】さらに、上述の材料系にとどまらず、半導
体発光素子においては、その温度特性は垂直方向の層構
造に大きく依存している。多くの埋め込み構造を有する
半導体発光素子は、そのクラッド層、ガイド層とも単純
なバルク構造の為に、そのバンドギャップ等の物理的性
質で決定される以上の温度特性は期待できず、その特性
温度ToはAlGaAs系で180K程度、InGaA
s系では90K程度であった。これらの値はますます厳
しい条件で使用されることになるであろう半導体発光素
子としては充分なものとは言い難い。
【0007】さらに、層に対して垂直ではなく、平行な
方向に効率良く光を閉じ込める為に、積層された各層に
対して相対的に低い屈折率を持つ層を選択的に埋め込み
成長させることは、従来のLPEやMOCVD等の結晶
成長技術では難しい。特にAlGaAs系の半導体発光
素子では、活性層に対して相対的に低い屈折率を持つ半
導体層を埋め込み層とすることはできても、クラッド層
に対して相対的に低い屈折率を持つ半導体層を埋め込み
層とすることはできなかった。従って、クラッド層の部
分で層に平行な方向への光閉じ込みができず、このた
め、共振器内での損失が大きくなったり、内部量子効率
の低下を来していた。
【0008】そこで本発明者らは、先にLOC構造の発
展形として、図8中横方向の電流狭窄層を、活性層,光
ガイド層,クラッド層に対し屈折率の低いものとして光
を閉じ込める構造を提案している。しかしながら発光素
子の性能は更に高いものが求められており、より以上の
光出力を有する半導体発光素子の開発が求められてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、鋭
意検討の結果、かかる課題が、半導体素子を特定の構造
にすることにより解決されることを見いだし本発明に到
達した。すなわち本発明の目的は、より良好な温度特性
を有し、かつ層に対して垂直、水平の両方向に良好な光
閉じ込めが可能である半導体発光素子を提供することに
あり、かかる目的は、基板上に少なくとも第1クラッド
層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性層の
共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層を有
する半導体発光素子において、第1クラッド層を、第1
クラッド層の少なくとも活性層に隣接した部分に、一対
以上の超格子構造を有する層とし、かつ該第1クラッド
層,活性層,第2クラッド層の平均屈折率をそれぞれn
c1,na,nc2とした場合、下記式(1),(2)
を満たすことを特徴とする半導体発光素子、
【0010】
【数8】 na>nc1 式(1) na>nc2 式(2)
により容易に達成される。
【0011】以下本発明をより詳細に説明する。本発明
の半導体発光素子に用いられる基板は、単結晶であれ
ば、その構成する元素あるいは化合物の種類、基板の大
きさ等により限定されることはないが、好ましくは化合
物半導体である。基板上には、直接第1クラッド層を設
けてもよいが、より好ましくは基板と同一の組成の層を
バッファ層として積層することが好ましい。これは基板
として使用される単結晶は、通常欠陥が非常に多いた
め、この欠陥の影響がその上に積層される層に表れ、半
導体発光素子としての性能を極端に低下させてしまうこ
とを妨げるためである。
【0012】バッファ層上には通常第1クラッド層が積
層され、更に必要に応じて第1クラッド層上に第1光ガ
イド層,活性層,第2光ガイド層,第2クラッド層が、
この順に積層される。この内必ず必要なのは、活性層と
第2クラッド層である。本発明の特徴の1つは、いずれ
の構造にしても活性層の基板側に隣接して、少なくとも
一対以上の超格子構造を有する層を持つことである。超
格子構造とは、2つ以上の元素又は化合物が、数原子層
分づつ交互に積層された構造である。例えばガイド層を
超格子構造とする場合には、GaAs層を数原子層積層
した後、AlGaAs層(好ましくは混晶比が0.45
〜1のもの)を同程度の厚さで積層することにより超格
子構造を得ることができる。又、それぞれの層の厚さ、
及び組成を変化させることにより、マクロに見た組成を
連続的に変化させたりするチャープ超格子構造をとるこ
とも可能である。そしてかかる超格子構造を取ることに
より、温度特性が向上するという効果か期待できる。
【0013】本発明の他の特徴は、各層の平均屈折率
が、活性層を最大にして活性層から離れた層である程低
くなることであり、より好ましい対応としては、埋め込
み層の平均屈折率が最低となることである。平均屈折率
という言葉は、超格子構造を有する場合には屈折率は超
格子を構成する各数原子層の層の屈折率ではなく、マク
ロな目で見た超格子層としての屈折率のことを言う。こ
の平均屈折率を考慮しなければ、有効な光閉じ込め効果
が得られないのである。
【0014】この超格子層に用いられるドーパントとし
ては、超格子構造を壊しにくいものが好ましい。具体的
には、超格子層がIII −V族化合物の場合、P型不純物
としては炭素,マグネシウム,ベリリウムが好ましく、
n型不純物としては、シリコンが好ましい。
【0015】本発明の主要な対様としては、以下に挙げ
る6通りが挙げられる。基板上に少なくとも第1クラッ
ド層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性層
の共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層を
有する半導体発光素子において、第1クラッド層を、第
1クラッド層の少なくとも活性層に隣接した部分に、一
対以上の超格子構造を有する層とし、かつ該第1クラッ
ド層,活性層,第2クラッド層の平均屈折率をそれぞれ
nc1,na,nc2とした場合、下記式(1),
(2)を満たすことを特徴とする半導体発光素子。
【0016】
【数9】 na>nc1 式(1) na>nc2 式(2)
【0017】基板上に少なくとも第1クラッド層,光ガ
イド層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性
層の共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層
を有する半導体発光素子において、光ガイド層を、光ガ
イド層の少なくとも活性層に隣接した部分に、一対以上
の超格子構造を有する層とし、かつ該第1クラッド層,
光ガイド層,活性層,第2クラッド層の平均屈折率をそ
れぞれnc1,ng,na,nc2とした場合、下記式
(2),(3)を満たすことを特徴とする半導体発光素
子。
【0018】
【数10】 na>nc2 式(2) na>ng>nc1 式(3)
【0019】基板上に少なくとも第1クラッド層,第1
光ガイド層,活性層,第2光ガイド層,第2クラッド層
をこの順に有し、活性層の共振器方向の両側面に電流狭
窄のための埋め込み層を有する半導体発光素子におい
て、第1光ガイド層を、第1光ガイド層の少なくとも活
性層に隣接した部分に、一対以上の超格子構造を有する
層とし、かつ該第1クラッド層,第1光ガイド層,活性
層,第2光ガイド層,第2クラッド層の平均屈折率をそ
れぞれnc1,ng1,na,ng2,nc2とした場
合、下記式(4),(5)を満たすことを特徴とする半
導体発光素子。
【0020】
【数11】 na>ng1>nc1 式(4) na>ng2>nc2 式(5)
【0021】基板上に少なくとも第1クラッド層,活性
層,第2クラッド層をこの順に有し、活性層の共振器方
向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層を有する半導
体発光素子において、第1クラッド層及び第2クラッド
層の活性層に隣接する部分に、少なくとも一対以上の超
格子構造を有する層を設け、かつ該第1クラッド層,活
性層,第2クラッド層の屈折率をそれぞれnc1,n
a,nc2とした場合、下記式(1),(2)を満たす
ことを特徴とする半導体発光素子。
【0022】
【数12】 na>ncl 式(1) na>nc2 式(2)
【0023】基板上に少なくとも第1クラッド層,光ガ
イド層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性
層の共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層
を有する半導体発光素子において、光ガイド層及び第2
クラッド層の活性層に隣接する部分に、少なくとも一対
以上の超格子構造を有する層を設け、かつ該第1クラッ
ド層,光ガイド層,活性層,第2クラッド層の平均屈折
率をそれぞれnc1,ng,na,nc2とした場合、
下記式(2),(3)を満たすことを特徴とする半導体
発光素子。
【0024】
【数13】 na>nc2 式(2) na>ng>nc1 式(3)
【0025】基板上に少なくとも第1クラッド層,第1
光ガイド層,活性層,第2光ガイド層,第2クラッド層
をこの順に有し、活性層の共振器方向の両側面に電流狭
窄のための埋め込み層を有する半導体発光素子におい
て、第1光ガイド層及び第2光ガイド層の活性層に隣接
する部分に、少なくとも一対以上の超格子構造を有する
層を設け、かつ該第1クラッド層,第1光ガイド層,活
性層,第2光ガイド層,第2クラッド層の屈折率をそれ
ぞれnc1,ng1,na,ng2,nc2とした場
合、下記式(4),(5)を満たすことを特徴とする半
導体発光素子。
【0026】
【数14】 na>ng1>nc1 式(4) na>ng2>nc2 式(5)
【0027】そしてこれらの構造において、水平方向へ
の光閉じ込めのため、より好ましくは、該埋め込み層の
屈折率をnxとした場合、下記式(6),(7)を満た
すことである。
【0028】
【数15】 nc1>nx 式(6) nc2>nx 式(7)
【0029】本発明に用いられる活性層として特に好ま
しいのは、活性層が量子井戸構造になっていることであ
る。活性層を量子井戸構造にすることにより、通常の半
導体素子でも出力を向上させることができるが、本発明
の場合には、活性層に隣接して超格子構造の層があるた
め、活性層の結晶性が極めて良好であるため、通常のレ
ーザー素子に量子井戸を設けた構造よりしきい値電流密
度jthの低下と内部量子効率ηiの向上に大きな効果
が見込まれるのである。
【0030】尚、本発明の態様において、例えば請求項
1に記載した第1クラッド層の活性層に隣接する一部を
超格子構造にした場合と、請求項2に記載した光ガイド
層全体が超格子構造になっているものは、一見同一の構
造に見えるが、この区別は、超格子構造の層が、第1ク
ラッド層と同一の平均屈折率を有していれば第1クラッ
ド層の一部に超格子構造を設けたことになり、異なれば
光ガイド層の全体が超格子構造を有すると解釈する。
【0031】本発明の構造を作成する為には、通常用い
られる各種の方法が用いられるが、経済性よく、効率的
に製造するには、MOCVD法又はMBE法を用いるこ
とが好ましい。特に超格子構造を有するリッジ部分の製
造にはMBE法を用い、その後埋め込み部分の製造の際
にはMOCVD法を用いるのが好ましい。本発明の発光
素子の製造方法の典型を、請求項1記載の最も簡単な素
子の一例を製造する場合を例にとって説明する。まず常
法に従って、基板上に、第1クラッド層をMBE法によ
り成長させた後、第1クラッド層の上に、第1クラッド
層の上部として超格子構造を積層する。更に活性層,第
2クラッド層を成長させる。この時、第1クラッド層,
活性層,第2クラッド層の平均屈折率をそれぞれnc
1,na,nc2とすると以下の式(1),(2)を満
たすことが必要である。
【0032】
【数16】 na>ncl 式(1) na>nc2 式(2)
【0033】その後、かかるDH構造に対しフォトリソ
グラフィー法によりマスキングを行い、所望の深さまで
エッチングすることによりリッジを形成する。この時の
好ましい深さとしては、第1クラッド層に到達する深さ
である。このエッチングを精度よく行うために、第1ク
ラッド層の上部に成長させた超格子構造を構成する各層
の中に、組成を大きく異ならせるか、あるいは、超格子
構造を構成する材料そのものを変化させることにより、
この層に到達した時点でエッチング速度が極めて遅くな
るため、エッチストップ層として作用し、素子構造が安
定するので好ましい。
【0034】このようにして得た埋め込み層部分に、リ
ッジ部分に比べて電気抵抗が大きい層を埋め込む。この
層は、横方向への光閉じ込め層として作用することが好
ましいので、屈折率を他のどの層よりも低くすることが
好ましく、この為に例えばIII −V族の場合にはアルミ
ニウムの混晶比の大きな層が用いられる。又、このよう
なアルミニウムの組成比の高い層を埋め込む際には、塩
化水素等のハロゲン化水素又はハロゲンそのものを原料
ガスと同時に流すとマスク上に多結晶の堆積が生じにく
いため好ましい。
【0035】本発明においてはこの最も簡単な構造を基
本とし、これに、光ガイド層を設けたり、或いは超格子
構造を活性層の両端に設けたりすることができる。この
とき各層の屈折率は、光閉じ込めのために、常に活性層
に近い層の方が同じか低いことが好ましい。具体的には
それぞれ第1クラッド層,第1光ガイド層,活性層,第
2光ガイド層,第2クラッド層の屈折率をそれぞれnc
1,ng1,na,ng2,nc2とした場合、下記式
(4),(5)を満たすことが好ましい。
【0036】
【数17】 na>ng1>nc1 式(4) na>ng2>nc2 式(5)
【0037】そしてこれらに該当する層がない場合に
は、かかる式は簡略化され、式(3)の形となる。
【0038】
【数18】 na>ng>nc1 式(3)
【0039】そしてこの時、超格子構造を構成する各層
の組成又は層の厚さを変化させ、いわゆるGRIN−S
CH構造としてもよい。そして本発明においては、これ
に加え、更に横方向の光閉じ込めのために、埋め込み層
の屈折率をnxとした場合、下記式(6),(7)を満
たすことがより好ましい。
【0040】
【数19】 nc1>nx 式(6) nc2>nx 式(7)
【0041】この構造にすることにより、光が活性層の
横方向に対しても閉じ込められることになり、高い発光
効率を得ることができる。以下本発明を実施例を用いて
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例
に限定されるものではない。
【0042】
【実施例】
実施例1 実施例1で用いた本発明の半導体発光素子の構造を図1
に示す。(100)方位を有するn−GaAs半導体基
板109(Si=4 1018cm-3)上にn−GaAs
バッファ層108(Si=1 1018cm-3、0.7μ
m)、n−A10.6Ga0.4Asクラッド層104
(Si=5 1017cm-3、2μm)、アンドープA1
0.45Ga0.55As/GaAs超格子光ガイド層
102(厚さ1000Åで(A10.45Ga0.55
As−15Å/GaAs−10Å)40周期)、アンド
ープln0.2Ga0.8As活性層101(60
Å)、アンドープA10.45Ga0.55As/Ga
As超格子光ガイド層103(1000Åで(A10.
45Ga0.55As−15Å/GaAs−10Å)4
0周期)、p−A10.6Ga0.4Asクラッド層1
05(Be=5 1017cm-3、2μm)を、連続して
分子線エピタキシー法により形成する。この際、クラッ
ド層と活性層との間には大幅な最適成長温度の差がある
が、これは、成長中断を行なわず超格子ガイド層を作製
している際に成長温度を変化させる。次に、p−CVD
法によりクラッド層105の上にSiN膜を2000Å
堆積させ、フォトリソグラフィー技術を用いて、これ
を、3μm幅のストライプ状に加工をする。次に、成長
室に塩化水素ガスをISCCm導入しながら有機金属気
相成長法を行なうことにより、クラッド層104,超格
子光ガイド層102,活性層101,超格子光ガイド層
103,クラッド層105,をリッジ状に加工する。引
き続いて塩化水素ガスを導入しながら有機金属気相成長
法により、アンドープA10.9Ga0.1As埋め込
み層106を成長する。次に、SiN膜をプラズマエッ
チング技術により除去する。最後にp−GaAsキャッ
プ層107(C=1 1019cm-3、1μm)を有機金
属気相成長法で成長する。以上により素子の半導体部分
を構成する。さらに、p−GaAsキャップ層107側
に、AuZn/Au111また、n−GaAs半導体基
板109側にAuGe/Ni/Au110を真空蒸着法
により積層形成し、熱処理を施して電極となし、素子を
完成する。図1中に水平方向と垂直方向の屈折率分析を
示す。
【0043】実施例2 図2に本発明の第2の実施例を示す。(100)方位を
有するn−GaAs半導体基板209(Si=8 10
18cm-3)上にn−GaAsバッファ層208(Si=
1 1018cm-3、0.6μm)、n−A10.6Ga
0.4Asクラッド層204(Si=3 1017
-3、1.5μm)、アンドープA10.45Ga0.
55As/GaAs超格子光ガイド層202(1500
Åで(A10.45Ga0.55As−15Å/GaA
s−10Å)60周期)、アンドープGaAs活性層2
01(300Å)、p−A10.6Ga0.4Asクラ
ッド層205(C=5 1017cm-3、1.5μm)
を、連続して有機金属気相用成長法により形成する。次
に、p−CVD法によりクラッド層205の上にSiN
膜を2000Å堆積させ、フォトリソグラフィー技術を
用いて、これを、4.5μm幅のストライプ状に加工を
する。ここで、SiNをマスクとして酒石酸系のエッチ
ャントを用いてエッチングを行ない、クラッド層20
4,超格子光ガイド層202,活性層201,クラッド
層205をリッジ状に加工する。引き続いて塩化水素ガ
スをISCCm導入しながら有機金属気相成長法によ
り、アンドープA10.8Ga0.2As埋め込み層2
06を成長する。次に、SiN膜をプラズマエッチング
技術により除去する。最後にp−GaAsキャップ層2
07(C=1 1019cm-3、1μm)を有機金属気相
成長法で成長する。以上により素子の半導体部分を構成
する。
【0044】さらに、p−GaAsキャップ層207側
に、Ti/Pt/Au211また、n−GaAs半導体
基板209側にTi/Pt/Au210を電子ビーム蒸
着法により形成し、熱処理を施して素子を完成する。図
2中に水平方向の屈折率分布と垂直方向の屈折率分布も
示してある。この素子のToは270Kであり、温度と
しきい値電流の関係は実施例1とほぼ同等であった。図
3に本実施例の第一の実施例の半導体発光素子の温度と
しきい値電流の関係を示す。
【0045】比較例 活性層両側の光ガイド層を単に厚さ1000ÅのAl
0.27Ga0.73Asにした以外は実施例1と同様
に成長させ、図4に示す構造の素子を作成した。この素
子のToは120Kであった。さらに、温度としきい値
電流を測定した。この結果を図3に示す。
【0046】
【発明の効果】本発明により、垂直方向に導入した超格
子構造の効果により、半導体発光素子の温度特性の改善
ができ、クラッド層あるいは、ガイド層への超格子構造
の導入は活性層付近の結晶性を改善できるため、半導体
発光素子全体のしきい値電流密度(jth)の低下や内
部量子効率ηiの向上等の特性の向上が可能である。さ
らに、導入する不純物のうち、n型不純物としてSi,
p型不純物としてC,Mg,Beのうちのいずれかを用
いることで素子中に形成された超格子構造を無秩序化す
ることなく、上記構造を再現性良く実現することができ
る。
【0047】更に、この手段によって、層に対して平行
な方向にも効率良く光を閉じ込めることが可能であり、
共振器での損失を小さくなり、内部量子効率も高くな
る。その結果、低しきい値電流で、高出力動作に適した
レーザの実現が可能である。また、積層構造の各層に垂
直な方向への光の分布と、層に平行な方向への光の分布
を独立に設計できるので、レーザのビームの形状を容易
に制御でき、円形の近視野像や、遠視野像を持つレーザ
を作製できる。
【0048】また、共振器長とストライプの幅を適当に
設計することにより、30mW以上の高出力において
も、縦モードがマルチスペクトルで発振しており、戻り
光に対してそのノイズレベルの変動が少ないレーザが作
製できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一態様である第一の実施例の構造と、
屈折率分布を示す素子構造の模式図である。
【図2】本発明の一態様である第二の実施例の構造と屈
折率分布を示す素子構造の模式図である。
【図3】電流−光出力の温度変化を示す図である。
【図4】従来の超格子構造を持たない素子の一例を示す
模式図である。
【図5】従来の最も単純なレーザ素子構造の一例を示す
模式図である。
【図6】従来の電流狭窄層を有するレーザ素子の一例を
示す模式図である。
【図7】従来の光ガイド層を有するレーザ素子の一例を
示す模式図である。
【図8】本発明者が、先に提案したレーザ素子の一例を
示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細井 信行 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化成 株式会社筑波工場内 (72)発明者 後藤 秀樹 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化成 株式会社筑波工場内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも第1クラッド層,活
    性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性層の共振器
    方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層を有する半
    導体発光素子において、第1クラッド層を、第1クラッ
    ド層の少なくとも活性層に隣接した部分に、一対以上の
    超格子構造を有する層とし、かつ該第1クラック層、活
    性層、第2クラッド層の平均屈折率をそれぞれnc1,
    na,nc2とした場合、下記式(1),(2)を満た
    すことを特徴とする半導体発光素子。 【数1】 na>ncl 式(1) na>nc2 式(2)
  2. 【請求項2】 基板上に少なくとも第1クラッド層,光
    ガイド層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活
    性層の共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み
    層を有する半導体発光素子において、光ガイド層を、光
    ガイド層の少なくとも活性層に隣接した部分に、一対以
    上の超格子構造を有する層とし、かつ該第1クラッド
    層,光ガイド層,活性層,第2クラッド層の平均屈折率
    をそれぞれnc1,ng,na,nc2とした場合、下
    記式(2),(3)を満たすことを特徴とする半導体発
    光素子。 【数2】 na>nc2 式(2) na>ng>nc1 式(3)
  3. 【請求項3】 基板上に少なくとも第1クラッド層,第
    1光ガイド層,活性層,第2光ガイド層,第2クラッド
    層をこの順に有し、活性層の共振器方向の両側面に電流
    狭窄のための埋め込み層を有する半導体発光素子におい
    て、第1光ガイド層を、第1光ガイド層の少なくとも活
    性層に隣接した部分に、一対以上の超格子構造を有する
    層とし、かつ該第1クラッド層,第1光ガイド層,活性
    層,第2光ガイド層,第2クラッド層の平均屈折率をそ
    れぞれnc1,ng1,na,ng2,nc2とした場
    合、下記式(4),(5)を満たすことを特徴とする半
    導体発光素子。 【数3】 na>ng1>nc1 式(4) na>ng2>nc2 式(5)
  4. 【請求項4】 基板上に少なくとも第1クラッド層,活
    性層,第2クラッド層をこの順に有し、活性層の共振器
    方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み層を有する半
    導体発光素子において、第1クラッド層及び第2クラッ
    ド層の活性層に隣接する部分に、少なくとも一対以上の
    超格子構造を有する層を設け、かつ該第1クラッド層,
    活性層,第2クラッド層の平均屈折率をそれぞれnc
    1,na,nc2とした場合、下記式(1),(2)を
    満たすことを特徴とする半導体発光素子。 【数4】 na>ncl 式(1) na>nc2 式(2)
  5. 【請求項5】 基板上に少なくとも第1クラッド層,光
    ガイド層,活性層,第2クラッド層をこの順に有し、活
    性層の共振器方向の両側面に電流狭窄のための埋め込み
    層を有する半導体発光素子において、光ガイド層及び第
    2クラッド層の活性層に隣接する部分に、少なくとも一
    対以上の超格子構造を有する層を設け、かつ該第1クラ
    ッド層,光ガイド層,活性層,第2クラッド層の平均屈
    折率をそれぞれnc1,ng,na,nc2とした場
    合、下記式(2),(3)を満たすことを特徴とする半
    導体発光素子。 【数5】 na>nc2 式(2) na>ng>nc1 式(3)
  6. 【請求項6】 基板上に少なくとも第1クラッド層,第
    1光ガイド層、活性層,第2光ガイド層,第2クラッド
    層をこの順に有し、活性層の共振器方向の両側面に電流
    狭窄のための埋め込み層を有する半導体発光素子におい
    て、第1光ガイド層及び第2光ガイド層の活性層に隣接
    する部分に、少なくとも一対以上の超格子構造を有する
    層を設け、かつ該第1クラッド層,第1光ガイド層,活
    性層,第2光ガイド層,第2クラッド層の平均屈折率を
    それぞれnc1,ng1,na,ng2,nc2とした
    場合、下記式(4),(5)を満たすことを特徴とする
    半導体発光素子。 【数6】 na>ng1>nc1 式(4) na>ng2>nc2 式(5)
  7. 【請求項7】 該第1光ガイド層及び/又は該第2光ガ
    イド層が、組成を連続的及び/又は断続的に変化させ、
    光閉じ込み構造を形成してなる請求項3又は6に記載の
    半導体発光素子。
  8. 【請求項8】 該埋め込み層の平均屈折率をnxとした
    場合、下記式(6),(7)を満たす請求項1乃至7の
    いずれかに記載の半導体発光素子。 【数7】 nc1>nx 式(6) nc2>nx 式(7)
  9. 【請求項9】 該活性層が、量子井戸構造をとる請求項
    1乃至8のいずれかに記載の半導体発光素子。
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