JPH07235730A - 歪多重量子井戸構造およびその製造方法ならびに半導体レーザ - Google Patents
歪多重量子井戸構造およびその製造方法ならびに半導体レーザInfo
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- JPH07235730A JPH07235730A JP2393794A JP2393794A JPH07235730A JP H07235730 A JPH07235730 A JP H07235730A JP 2393794 A JP2393794 A JP 2393794A JP 2393794 A JP2393794 A JP 2393794A JP H07235730 A JPH07235730 A JP H07235730A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光特性の良い歪多重量子井戸構造を提供す
る。 【構成】 ＩｎＰ基板６０１上に層厚１００ｎｍのＩｎ
0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５μｍ）６
０２にはさまれた１０周期の障壁層６０３と層厚８ｎｍ
で引張り歪量１．３８％のＩｎ0.46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ
0.25歪井戸層６０４からなる超格子層６０５が形成され
ている。超格子層６０５の上にはＩｎＰ層６０６が積層
されている。障壁層６０３が層厚３ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ
0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５μｍ）無歪障壁層
６０７にはさまれた層厚１０ｎｍで圧縮歪１．２３％の
ＩｎＡｓ0.38Ｐ0.62６０８で構成されている。この様な
構成にすることにより、発光特性を損なうことなく歪多
重量子井戸活性層に導入できる引張り歪量を大きくで
き、かつ井戸層数を多くできる。
る。 【構成】 ＩｎＰ基板６０１上に層厚１００ｎｍのＩｎ
0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５μｍ）６
０２にはさまれた１０周期の障壁層６０３と層厚８ｎｍ
で引張り歪量１．３８％のＩｎ0.46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ
0.25歪井戸層６０４からなる超格子層６０５が形成され
ている。超格子層６０５の上にはＩｎＰ層６０６が積層
されている。障壁層６０３が層厚３ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ
0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５μｍ）無歪障壁層
６０７にはさまれた層厚１０ｎｍで圧縮歪１．２３％の
ＩｎＡｓ0.38Ｐ0.62６０８で構成されている。この様な
構成にすることにより、発光特性を損なうことなく歪多
重量子井戸活性層に導入できる引張り歪量を大きくで
き、かつ井戸層数を多くできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信あるいは光ディス
クなどの光源として用いられる半導体レ−ザの活性層に
用いられる歪量子井戸構造、およびその構造を用いた半
導体レーザに関するものである。
クなどの光源として用いられる半導体レ−ザの活性層に
用いられる歪量子井戸構造、およびその構造を用いた半
導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、量子井戸構造において井戸層のバ
ルク状態での格子定数を基板の格子定数に比べて大き
く、もしくは小さくすることによって臨界膜厚（格子不
整合を緩和するために結晶内に転移が発生する膜厚）以
下に設定された井戸層内部に圧縮もしくは引っ張り歪を
加える技術が盛んに研究されている。この理由は井戸層
内部に歪を加えることにより量子井戸のエネルギーバン
ド構造を自由に設計可能となるためである。特に半導体
レーザの活性層に前述の歪を導入した量子井戸を用いる
と、格子整合系では実現不可能な波長帯のレーザが実現
可能となる。
ルク状態での格子定数を基板の格子定数に比べて大き
く、もしくは小さくすることによって臨界膜厚（格子不
整合を緩和するために結晶内に転移が発生する膜厚）以
下に設定された井戸層内部に圧縮もしくは引っ張り歪を
加える技術が盛んに研究されている。この理由は井戸層
内部に歪を加えることにより量子井戸のエネルギーバン
ド構造を自由に設計可能となるためである。特に半導体
レーザの活性層に前述の歪を導入した量子井戸を用いる
と、格子整合系では実現不可能な波長帯のレーザが実現
可能となる。
【０００３】また、格子整合系においても実現されてい
る波長帯のレーザにおいても特性の向上が期待できる。
井戸層に引張り歪を導入した場合、Γ点近傍では軽い正
孔の準位が重い正孔の準位よりも高エネルギー側に位置
するようになり、レーザ発振は電子ー軽い正孔間の遷移
で生じる。電子ー軽い正孔間の遷移は運動量行列要素が
電子ー重い正孔間の遷移よりも大きいため、大きな微分
利得が得られることが理論的に予測されている（IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.5,NO.5 P.500）。
る波長帯のレーザにおいても特性の向上が期待できる。
井戸層に引張り歪を導入した場合、Γ点近傍では軽い正
孔の準位が重い正孔の準位よりも高エネルギー側に位置
するようになり、レーザ発振は電子ー軽い正孔間の遷移
で生じる。電子ー軽い正孔間の遷移は運動量行列要素が
電子ー重い正孔間の遷移よりも大きいため、大きな微分
利得が得られることが理論的に予測されている（IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.5,NO.5 P.500）。
【０００４】しかしながら引っ張り歪導入の効果を得る
ためには引っ張り歪量（ーΔａ／ａ0）を１％以上にす
る必要がある。更に、光閉じ込め係数を大きくするため
には井戸層数を多くする必要がある。比較的大きな歪量
の井戸層を多く積層する場合、量子井戸構造全体の歪量
が格子緩和を生じる臨界値を容易に越えてしまうため、
この様な構造を作製するためには井戸層の引っ張り歪を
補償するために障壁層に井戸層とは逆方向の歪、この場
合には圧縮歪を導入して、量子井戸構造全体の歪量をで
きるだけ小さくする必要がある。
ためには引っ張り歪量（ーΔａ／ａ0）を１％以上にす
る必要がある。更に、光閉じ込め係数を大きくするため
には井戸層数を多くする必要がある。比較的大きな歪量
の井戸層を多く積層する場合、量子井戸構造全体の歪量
が格子緩和を生じる臨界値を容易に越えてしまうため、
この様な構造を作製するためには井戸層の引っ張り歪を
補償するために障壁層に井戸層とは逆方向の歪、この場
合には圧縮歪を導入して、量子井戸構造全体の歪量をで
きるだけ小さくする必要がある。
【０００５】従来は図１に示す様に引っ張り歪を導入し
た井戸層１０１と圧縮歪を導入した障壁層１０２が隣接
するような構造になっていた。図２(a)に０．７％の引
っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層（６．５ｎｍ厚）と無歪
のＩｎＧａＡｓＰ障壁層（９ｎｍ厚）を１０周期積層し
た膜からの７７Ｋでのフォトルミネッセンススペクトル
と、(b)に０．７％の引っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層
（６．５ｎｍ厚）と０．７％の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層（９ｎｍ厚）を１０周期積層した膜からの７７Ｋで
のフォトルミネッセンススペクトルを示す。どちらのス
ペクトルにおいてもほぼ同一の波長にピーク１が見られ
るが（ｂ）のスペクトルには（ａ）のスペクトルには無
いピーク２が見られる。このピーク２は障壁層内あるい
は井戸層と障壁層の界面に導入された格子欠陥による発
光と考えられ、引っ張り歪を導入した井戸層と圧縮歪を
導入した障壁層が隣接する構造では良好な発光特性が得
られなかった。
た井戸層１０１と圧縮歪を導入した障壁層１０２が隣接
するような構造になっていた。図２(a)に０．７％の引
っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層（６．５ｎｍ厚）と無歪
のＩｎＧａＡｓＰ障壁層（９ｎｍ厚）を１０周期積層し
た膜からの７７Ｋでのフォトルミネッセンススペクトル
と、(b)に０．７％の引っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層
（６．５ｎｍ厚）と０．７％の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層（９ｎｍ厚）を１０周期積層した膜からの７７Ｋで
のフォトルミネッセンススペクトルを示す。どちらのス
ペクトルにおいてもほぼ同一の波長にピーク１が見られ
るが（ｂ）のスペクトルには（ａ）のスペクトルには無
いピーク２が見られる。このピーク２は障壁層内あるい
は井戸層と障壁層の界面に導入された格子欠陥による発
光と考えられ、引っ張り歪を導入した井戸層と圧縮歪を
導入した障壁層が隣接する構造では良好な発光特性が得
られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来例の引っ張り歪を
導入した井戸層と圧縮歪を導入した障壁層が隣接する構
造において、良好な発光特性が得られなかった理由とし
ては、次の２つが主に考えられる。
導入した井戸層と圧縮歪を導入した障壁層が隣接する構
造において、良好な発光特性が得られなかった理由とし
ては、次の２つが主に考えられる。
【０００７】（１）図３に示す様に成長中に引っ張り歪
ＩｎＧａＡｓＰ井戸層３０１と圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層３０２の間でＡｓとＰの相互拡散が生じ、井戸層と
障壁層のＡｓとＰの比率が設定値からずれてしまい、歪
量子井戸構造全体の歪のバランスがくずれる。
ＩｎＧａＡｓＰ井戸層３０１と圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層３０２の間でＡｓとＰの相互拡散が生じ、井戸層と
障壁層のＡｓとＰの比率が設定値からずれてしまい、歪
量子井戸構造全体の歪のバランスがくずれる。
【０００８】（２）引っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と
圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層の界面には逆方向の歪が加
わることになり、格子欠陥が生じる。
圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層の界面には逆方向の歪が加
わることになり、格子欠陥が生じる。
【０００９】本発明ではかかる点に鑑み、良好な発光特
性が得られる引っ張り歪多重量子井戸構造およびその製
造方法を提供することを目的とする。またこの歪多重量
子井戸構造を用いた半導体レーザも提供することを目的
とする。
性が得られる引っ張り歪多重量子井戸構造およびその製
造方法を提供することを目的とする。またこの歪多重量
子井戸構造を用いた半導体レーザも提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】障壁層に井戸層と逆方向
の歪を加える場合、歪障壁層と歪井戸層の間に無歪Ｉｎ
ＧａＡｓＰ障壁層を挿入することにより前章の問題
（２）は解決可能である。また、ＡｓとＰの相互拡散の
問題（１）は歪井戸層、歪障壁層、無歪障壁層の全ての
Ａｓの混晶比（ＡｓとＰの比率）を同一とすることによ
り解決可能であるが、引っ張り歪井戸層と圧縮歪障壁層
の組合せではＡｓの混晶比を同一にすることが不可能で
ある。これはＡｓの混晶比を一定にしてＩｎを多くして
圧縮歪を加えた場合、図９(a)に示すようにエネルギー
バンドギャップは狭くなり、Ｉｎを少なくして引っ張り
歪を加えた場合、(b)に示すようにエネルギーバンドギ
ャップは広くなる。すなわち引っ張り歪層は圧縮歪層よ
りもエネルギーバンドギャップは広くなり、井戸層とし
て用いることは出来ない。
の歪を加える場合、歪障壁層と歪井戸層の間に無歪Ｉｎ
ＧａＡｓＰ障壁層を挿入することにより前章の問題
（２）は解決可能である。また、ＡｓとＰの相互拡散の
問題（１）は歪井戸層、歪障壁層、無歪障壁層の全ての
Ａｓの混晶比（ＡｓとＰの比率）を同一とすることによ
り解決可能であるが、引っ張り歪井戸層と圧縮歪障壁層
の組合せではＡｓの混晶比を同一にすることが不可能で
ある。これはＡｓの混晶比を一定にしてＩｎを多くして
圧縮歪を加えた場合、図９(a)に示すようにエネルギー
バンドギャップは狭くなり、Ｉｎを少なくして引っ張り
歪を加えた場合、(b)に示すようにエネルギーバンドギ
ャップは広くなる。すなわち引っ張り歪層は圧縮歪層よ
りもエネルギーバンドギャップは広くなり、井戸層とし
て用いることは出来ない。
【００１１】しかしながら、図４の様に圧縮歪障壁層４
０３と無歪障壁層４０２の組成をそれぞれＩｎ（１ーｘ
ｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）
とＩｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ
（１ーｙｂ１）にしてＡｓの混晶比を同一にすることは
可能であり、この場合は圧縮歪障壁層と無歪障壁層間で
のＡｓとＰの相互拡散による組成の変化は無く、従来例
と比べると歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれ
にくい。この結果、良好な発光特性が期待できる。
０３と無歪障壁層４０２の組成をそれぞれＩｎ（１ーｘ
ｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）
とＩｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ
（１ーｙｂ１）にしてＡｓの混晶比を同一にすることは
可能であり、この場合は圧縮歪障壁層と無歪障壁層間で
のＡｓとＰの相互拡散による組成の変化は無く、従来例
と比べると歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれ
にくい。この結果、良好な発光特性が期待できる。
【００１２】この様な構造にすることは結晶を作製する
際における利点がある。無歪障壁層、圧縮歪障壁層、無
歪障壁層の順に連続して結晶成長を行う際にＡｓの原料
であるＡｓＰ3とＰの原料であるＰＨ3の供給量を変化さ
せる必要がなく、III族元素のＧａとＩｎの原料（例え
ばＧａに対してはＴＥＧａ（トリエチルカ゛リウム）、Ｉｎに対し
てはＴＭＩｎ（トリメチルカ゛リウム））の流量のみを変化させれ
ばよい。図５（ａ）にIII族元素比（ＩｎとＧａの比）
とＶ族元素比（ＡｓとＰの比）の異なる膜の通常（従
来）の成長シーケンスを示す。この場合は、無歪Ｉｎ
（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ー
ｙｂ１）障壁層５０１と圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ
（ｘｂ２）Ａｓ（ｙｂ２）Ｐ（１ーｙｂ２）障壁層５０
２でＴＥＧａ、ＡｓＨ3の流量を変化させている。
際における利点がある。無歪障壁層、圧縮歪障壁層、無
歪障壁層の順に連続して結晶成長を行う際にＡｓの原料
であるＡｓＰ3とＰの原料であるＰＨ3の供給量を変化さ
せる必要がなく、III族元素のＧａとＩｎの原料（例え
ばＧａに対してはＴＥＧａ（トリエチルカ゛リウム）、Ｉｎに対し
てはＴＭＩｎ（トリメチルカ゛リウム））の流量のみを変化させれ
ばよい。図５（ａ）にIII族元素比（ＩｎとＧａの比）
とＶ族元素比（ＡｓとＰの比）の異なる膜の通常（従
来）の成長シーケンスを示す。この場合は、無歪Ｉｎ
（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ー
ｙｂ１）障壁層５０１と圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ
（ｘｂ２）Ａｓ（ｙｂ２）Ｐ（１ーｙｂ２）障壁層５０
２でＴＥＧａ、ＡｓＨ3の流量を変化させている。
【００１３】しかしながら無歪障壁層と圧縮歪障壁層で
Ｖ族元素比を同じにした場合では図５（ｂ）に示した成
長シーケンスの様に、特に制御が困難なＶ族原料（Ａｓ
Ｐ3とＰＨ3）の流量切り替えが無歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）
Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層
５０１と圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層５０３の間で不要で
あり、成長方向に対して均一な混晶組成を有する結晶膜
を作製することが可能である。特に圧縮歪障壁層をＧａ
を含まないＩｎＡｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）５０４
にした場合（例えば無歪障壁層を１．１５μｍ組成Ｉｎ
0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62、圧縮歪障壁層をＩｎＡｓ
0.38Ｐ0.62）は、図５（ｃ）に示す成長シーケンスの様
にＴＥＧａの入り切りのみの制御で無歪障壁層、圧縮歪
層、無歪障壁層を連続して成長可能である。この様な成
長方法ではＧａを含んだ圧縮歪障壁層を用いた場合より
も更に成長方向に対して均一な混晶組成を有する結晶膜
を作製することが可能である。
Ｖ族元素比を同じにした場合では図５（ｂ）に示した成
長シーケンスの様に、特に制御が困難なＶ族原料（Ａｓ
Ｐ3とＰＨ3）の流量切り替えが無歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）
Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層
５０１と圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層５０３の間で不要で
あり、成長方向に対して均一な混晶組成を有する結晶膜
を作製することが可能である。特に圧縮歪障壁層をＧａ
を含まないＩｎＡｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）５０４
にした場合（例えば無歪障壁層を１．１５μｍ組成Ｉｎ
0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62、圧縮歪障壁層をＩｎＡｓ
0.38Ｐ0.62）は、図５（ｃ）に示す成長シーケンスの様
にＴＥＧａの入り切りのみの制御で無歪障壁層、圧縮歪
層、無歪障壁層を連続して成長可能である。この様な成
長方法ではＧａを含んだ圧縮歪障壁層を用いた場合より
も更に成長方向に対して均一な混晶組成を有する結晶膜
を作製することが可能である。
【００１４】
【作用】以上の構成により、ＩｎＰ基板と、前記ＩｎＰ
基板上に形成した、複数のＩｎ（１ーｘｗ）Ｇａ（ｘ
ｗ）Ａｓ（ｙｗ）Ｐ（１ーｙｗ）井戸層と障壁層を備え
ており、前記井戸層の格子定数が前記ＩｎＰ基板の格子
定数に比べて小さく、引っ張り歪が加えられており、前
記障壁層は前記井戸層と接する部分であるＩｎ（１ーｘ
ｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）
無歪障壁層とＩｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）歪障壁層からなり、前記無
歪障壁層の格子定数は前記化合物半導体基板の格子定数
と一致しており、前記歪障壁層の格子定数は前記化合物
半導体基板の格子定数に比べて大きく、圧縮歪が加えら
れており前記無歪障壁層と前記歪障壁層のＡｓとＰの比
率が同じであることを特徴とする歪多重量子井戸構造で
は、歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれにく
く、良好な発光特性が得られる。
基板上に形成した、複数のＩｎ（１ーｘｗ）Ｇａ（ｘ
ｗ）Ａｓ（ｙｗ）Ｐ（１ーｙｗ）井戸層と障壁層を備え
ており、前記井戸層の格子定数が前記ＩｎＰ基板の格子
定数に比べて小さく、引っ張り歪が加えられており、前
記障壁層は前記井戸層と接する部分であるＩｎ（１ーｘ
ｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）
無歪障壁層とＩｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）歪障壁層からなり、前記無
歪障壁層の格子定数は前記化合物半導体基板の格子定数
と一致しており、前記歪障壁層の格子定数は前記化合物
半導体基板の格子定数に比べて大きく、圧縮歪が加えら
れており前記無歪障壁層と前記歪障壁層のＡｓとＰの比
率が同じであることを特徴とする歪多重量子井戸構造で
は、歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれにく
く、良好な発光特性が得られる。
【００１５】また、この構造の無歪障壁層、圧縮歪障壁
層、無歪障壁層の順に連続して結晶成長を行う際にＡｓ
の原料であるＡｓＰ3とＰの原料であるＰＨ3の供給量を
変化させずに成長することにより、成長方向に対して均
一な混晶組成を有する結晶膜を作製することが可能であ
る。
層、無歪障壁層の順に連続して結晶成長を行う際にＡｓ
の原料であるＡｓＰ3とＰの原料であるＰＨ3の供給量を
変化させずに成長することにより、成長方向に対して均
一な混晶組成を有する結晶膜を作製することが可能であ
る。
【００１６】
（実施例１）図６（ａ）は本発明における歪多重量子井
戸構造の構成を説明する図である。ＩｎＰ基板６０１上
に層厚１００ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62
（λg＝１．１５μｍ）６０２にはさまれた１０周期の
障壁層６０３と層厚８ｎｍで引っ張り歪量１．３８％の
Ｉｎ0.46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ0.25歪井戸層６０４からな
る超格子層６０５が形成されている。最上部にはＩｎＰ
層６０６が積層されている。
戸構造の構成を説明する図である。ＩｎＰ基板６０１上
に層厚１００ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62
（λg＝１．１５μｍ）６０２にはさまれた１０周期の
障壁層６０３と層厚８ｎｍで引っ張り歪量１．３８％の
Ｉｎ0.46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ0.25歪井戸層６０４からな
る超格子層６０５が形成されている。最上部にはＩｎＰ
層６０６が積層されている。
【００１７】本実施例の特徴は障壁層６０３が層厚３ｎ
ｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５
μｍ）無歪障壁層６０７にはさまれた層厚１０ｎｍで圧
縮歪１．２３％のＩｎＡｓ0.38Ｐ0.62６０８で構成され
ている点である。この障壁層６０３は図７に示したシー
ケンスの様に一定の流量のＡｓＨ3（１０ｃｃ／ｍｉ
ｎ）とＰＨ3（１００ｃｃ／ｍｉｎ）を導入し、無歪障
壁層６０７ではＴＥＧａ（１０ｃｃ／ｍｉｎ）とＴＭＩ
ｎ（２００ｃｃ／ｍｉｎ）を導入し、圧縮歪障壁層６０
８ではＴＭＩｎはそのままでＴＥＧａの供給を停止する
ことにより作製する。
ｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62（λg＝１．１５
μｍ）無歪障壁層６０７にはさまれた層厚１０ｎｍで圧
縮歪１．２３％のＩｎＡｓ0.38Ｐ0.62６０８で構成され
ている点である。この障壁層６０３は図７に示したシー
ケンスの様に一定の流量のＡｓＨ3（１０ｃｃ／ｍｉ
ｎ）とＰＨ3（１００ｃｃ／ｍｉｎ）を導入し、無歪障
壁層６０７ではＴＥＧａ（１０ｃｃ／ｍｉｎ）とＴＭＩ
ｎ（２００ｃｃ／ｍｉｎ）を導入し、圧縮歪障壁層６０
８ではＴＭＩｎはそのままでＴＥＧａの供給を停止する
ことにより作製する。
【００１８】この実施例の歪多重量子井戸構造において
は、井戸層６０４の歪量、層厚をそれぞれＳｗ、Ｌｗ、
井戸層数をＮｗ、歪障壁層６０８の歪量、層厚をそれぞ
れＳｂ、Ｌｂ、歪障壁層数をＮｂと表示した場合、Ｓｗ
×Ｌｗ×Ｎｗ＝Ｓｂ×Ｌｂ×Ｎｂの関係を満足してお
り、超格子層６０５の平均に歪量は零になっている。
は、井戸層６０４の歪量、層厚をそれぞれＳｗ、Ｌｗ、
井戸層数をＮｗ、歪障壁層６０８の歪量、層厚をそれぞ
れＳｂ、Ｌｂ、歪障壁層数をＮｂと表示した場合、Ｓｗ
×Ｌｗ×Ｎｗ＝Ｓｂ×Ｌｂ×Ｎｂの関係を満足してお
り、超格子層６０５の平均に歪量は零になっている。
【００１９】引っ張り歪井戸層６０４と圧縮歪障壁層６
０８が直接接していないため、引っ張りと圧縮の歪を同
時に受ける界面が存在せず、結晶欠陥が生じにくい。そ
して、無歪障壁層６０７と歪障壁層６０８のＡｓの比率
が同じであるため、圧縮歪障壁層６０８と無歪障壁層間
６０７でのＡｓとＰの相互拡散による組成の変化は無
く、引っ張り歪を導入した井戸層と圧縮歪を導入した障
壁層が隣接するような構造の従来例（図１）と比べると
歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれにくくなっ
ている。
０８が直接接していないため、引っ張りと圧縮の歪を同
時に受ける界面が存在せず、結晶欠陥が生じにくい。そ
して、無歪障壁層６０７と歪障壁層６０８のＡｓの比率
が同じであるため、圧縮歪障壁層６０８と無歪障壁層間
６０７でのＡｓとＰの相互拡散による組成の変化は無
く、引っ張り歪を導入した井戸層と圧縮歪を導入した障
壁層が隣接するような構造の従来例（図１）と比べると
歪量子井戸構造全体の歪のバランスはくずれにくくなっ
ている。
【００２０】また、本実施例の歪多重量子井戸構造の無
歪層と歪層からなる障壁層の成長はＡｓＨ3とＰＨ3の流
量を一定にした状態で、なおかつＴＥＧａの入り切りの
みでおこなっているため、成長方向に対して混晶組成が
均一である。この構造の７７Ｋでのフォトルミネッセン
ススペクトルを図８に示す。スペクトルは単峯性であ
り、図２（ｂ）に示した従来構造からスペクトルと比較
すると、井戸層の引っ張り歪量が約２倍になっているに
もかかわらず、欠陥からの発光は認められず、良質な歪
多重量子井戸構造が作製されていることがわかる。
歪層と歪層からなる障壁層の成長はＡｓＨ3とＰＨ3の流
量を一定にした状態で、なおかつＴＥＧａの入り切りの
みでおこなっているため、成長方向に対して混晶組成が
均一である。この構造の７７Ｋでのフォトルミネッセン
ススペクトルを図８に示す。スペクトルは単峯性であ
り、図２（ｂ）に示した従来構造からスペクトルと比較
すると、井戸層の引っ張り歪量が約２倍になっているに
もかかわらず、欠陥からの発光は認められず、良質な歪
多重量子井戸構造が作製されていることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光特性の優れた引っ張り歪多重量子井戸構造を得るこ
とが可能であり、この引っ張り歪多重量子井戸構造を活
性層に用いた半導体レーザでは大きな微分利得が期待で
き、その実用的効果は大きい。
発光特性の優れた引っ張り歪多重量子井戸構造を得るこ
とが可能であり、この引っ張り歪多重量子井戸構造を活
性層に用いた半導体レーザでは大きな微分利得が期待で
き、その実用的効果は大きい。
【図１】従来の構造図
【図２】従来構造からのフォトルミネッセンススペクト
ル図
ル図
【図３】ＡｓとＰの相互拡散を説明する図
【図４】本発明の構造図
【図５】（ａ）は圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層と無歪Ｉ
ｎＧａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が異なる場合の結
晶成長シーケンスを説明する図 （ｂ）は本発明の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層と無歪Ｉ
ｎＧａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が同一の場合の結
晶成長シーケンスを説明する図 （ｃ）は本発明の圧縮歪ＩｎＡｓＰ障壁層と無歪ＩｎＧ
ａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が同一の場合の結晶成
長シーケンスを説明する図
ｎＧａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が異なる場合の結
晶成長シーケンスを説明する図 （ｂ）は本発明の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層と無歪Ｉ
ｎＧａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が同一の場合の結
晶成長シーケンスを説明する図 （ｃ）は本発明の圧縮歪ＩｎＡｓＰ障壁層と無歪ＩｎＧ
ａＡｓＰ障壁層のＡｓとＰの比率が同一の場合の結晶成
長シーケンスを説明する図
【図６】本発明の実施例１における歪多重量子井戸構造
の構成図
の構成図
【図７】本発明の実施例１における歪多重量子井戸構造
の障壁層の成長シーケンスを示す図
の障壁層の成長シーケンスを示す図
【図８】本発明の実施例１における歪多重量子井戸構造
からフォトルミネッセンススペクトル図
からフォトルミネッセンススペクトル図
【図９】（ａ）は圧縮歪を加えた場合のエネルギーバン
ド図 （ｂ）は引っ張り歪を加えた場合のエネルギーバンド図
ド図 （ｂ）は引っ張り歪を加えた場合のエネルギーバンド図
１０１ 張り歪を導入した井戸層 １０２ 圧縮歪を導入した障壁層 ３０１ 引っ張り歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層 ３０２ 圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ４０１ 引っ張り歪井戸層 ４０２ 無歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ４０３ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０１ 無歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０２ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ２）Ｐ（１ーｙｂ２）障壁層 ５０３ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０４ 圧縮歪ＩｎＡｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障
壁層 ６０１ ＩｎＰ基板 ６０２ 層厚１００ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ
0.62（λg＝１．１５μｍ）層 ６０３ 障壁層 ６０４ 層厚８ｎｍで引っ張り歪量１．３８％のＩｎ0.
46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ0.25歪井戸層 ６０５ 超格子層 ６０６ ＩｎＰ層 ノンド−プの１０ペアから成る歪多重量子井戸活性層 ６０７ 層厚３ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62
（λg＝１．１５μｍ）無歪障壁層 ６０８ 層厚１０ｎｍで圧縮歪１．２３％のＩｎＡｓ0.
38Ｐ0.62障壁層
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ４０３ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０１ 無歪Ｉｎ（１ーｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０２ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ２）Ｐ（１ーｙｂ２）障壁層 ５０３ 圧縮歪Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障壁層 ５０４ 圧縮歪ＩｎＡｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）障
壁層 ６０１ ＩｎＰ基板 ６０２ 層厚１００ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ
0.62（λg＝１．１５μｍ）層 ６０３ 障壁層 ６０４ 層厚８ｎｍで引っ張り歪量１．３８％のＩｎ0.
46Ｇａ0.54Ａｓ0.75Ｐ0.25歪井戸層 ６０５ 超格子層 ６０６ ＩｎＰ層 ノンド−プの１０ペアから成る歪多重量子井戸活性層 ６０７ 層厚３ｎｍのＩｎ0.83Ｇａ0.17Ａｓ0.38Ｐ0.62
（λg＝１．１５μｍ）無歪障壁層 ６０８ 層厚１０ｎｍで圧縮歪１．２３％のＩｎＡｓ0.
38Ｐ0.62障壁層
フロントページの続き (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】Ｉｎ（１ーｘｗ）Ｇａ（ｘｗ）Ａｓ（ｙ
ｗ）Ｐ（１ーｙｗ）井戸層と障壁層とを備え、 前記井戸層には引っ張り歪が加えられており、 前記障壁層は前記井戸層と接する部分であるＩｎ（１ー
ｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ
１）無歪障壁層と、前記無歪障壁層に接する部分にはＩ
ｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１
ーｙｂ１）歪障壁層層とを有し、 前記歪障壁層には圧縮歪が加えられており、 前記無歪障壁層と前記歪障壁層のＡｓとＰの比率が同じ
であることを特徴とする歪多重量子井戸構造。 - 【請求項２】ＩｎＰ基板と、 前記ＩｎＰ基板上に形成した、複数のＩｎ（１ーｘｗ）
Ｇａ（ｘｗ）Ａｓ（ｙｗ）Ｐ（１ーｙｗ）井戸層と障壁
層を備えており、 前記井戸層の格子定数が前記ＩｎＰ基板の格子定数に比
べて小さく、引っ張り歪が加えられており、 前記障壁層は前記井戸層と接する部分であるＩｎ（１ー
ｘｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ
１）無歪障壁層と、Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）
Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）歪障壁層層とを有し、 前記無歪障壁層の格子定数は前記化合物半導体基板の格
子定数と一致しており、前記歪障壁層の格子定数は前記
化合物半導体基板の格子定数に比べて大きく、圧縮歪が
加えられており、 前記無歪障壁層と前記歪障壁層のＡｓとＰの比率が同じ
であることを特徴とする歪多重量子井戸構造。 - 【請求項３】請求項１記載の歪多重量子井戸構造を活性
層とすることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】レーザ共振器の少なくとも一部に回折格子
を有することを特徴とする請求項３記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項５】ＩｎＰ基板上にＩｎ（１ーｘｗ）Ｇａ（ｘ
ｗ）Ａｓ（ｙｗ）Ｐ（１ーｙｗ）井戸層、Ｉｎ（１ーｘ
ｂ１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）
無歪障壁層、Ｉｎ（１ーｘｂ２）Ｇａ（ｘｂ２）Ａｓ
（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）歪障壁層、Ｉｎ（１ーｘｂ
１）Ｇａ（ｘｂ１）Ａｓ（ｙｂ１）Ｐ（１ーｙｂ１）無
歪障壁層の順でエピタキシャル成長し、これを複数回繰
り返す際に、井戸層を成長する時以外はＡｓとＰの原料
の供給量を一定とすることを特徴とする歪多重量子井戸
構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2393794A JPH07235730A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 歪多重量子井戸構造およびその製造方法ならびに半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2393794A JPH07235730A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 歪多重量子井戸構造およびその製造方法ならびに半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235730A true JPH07235730A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12124451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2393794A Pending JPH07235730A (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 歪多重量子井戸構造およびその製造方法ならびに半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235730A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| JP2001308463A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-11-02 | Sony Corp | 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2007201040A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP2010093192A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP2011192833A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光半導体装置 |
| WO2012126001A3 (en) * | 2011-03-17 | 2012-12-27 | Finisar Corporation | Lasers with ingaas(p) quantum wells with indium ingap barrier layers with reduced decomposition |
-
1994
- 1994-02-22 JP JP2393794A patent/JPH07235730A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001094219A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光デバイス |
| JP2001308463A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-11-02 | Sony Corp | 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP4560885B2 (ja) * | 2000-04-27 | 2010-10-13 | ソニー株式会社 | 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに半導体発光装置およびその製造方法 |
| JP2007201040A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP4554526B2 (ja) * | 2006-01-25 | 2010-09-29 | アンリツ株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2010093192A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP2011192833A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光半導体装置 |
| WO2012126001A3 (en) * | 2011-03-17 | 2012-12-27 | Finisar Corporation | Lasers with ingaas(p) quantum wells with indium ingap barrier layers with reduced decomposition |
| EP2686925A2 (en) * | 2011-03-17 | 2014-01-22 | Finisar Corporation | Lasers with ingaas(p) quantum wells with indium ingap barrier layers with reduced decomposition |
| JP2014512092A (ja) * | 2011-03-17 | 2014-05-19 | フィニサー コーポレイション | 分解が減少したインジウムＩｎＧａＰバリア層を有するＩｎＧａＡｓ（Ｐ）量子井戸を備えたレーザ |
| US8837547B2 (en) | 2011-03-17 | 2014-09-16 | Finisar Corporation | Lasers with InGaAs quantum wells with InGaP barrier layers with reduced decomposition |
| EP2686925A4 (en) * | 2011-03-17 | 2015-04-01 | Finisar Corp | LASER WITH INGAAS (P) QUANTUM POTS WITH INDIUM INGAP LOCKS WITH REDUCED DECOMPOSITION |
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