JPH07283489A

JPH07283489A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JPH07283489A
Application number: JP16277094A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishibashi; 晃石橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-02-16
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザーや発光ダイオードなどの半導
体発光素子のｐ型クラッド層の正孔濃度を十分に高く
し、また、クラッド層の材料の選択の範囲を広くする。【構成】クラッド層の少なくとも一部として、Ｚｎ、
Ｍｇ、ＣｄおよびＭｎから成る群より選ばれた少なくと
も一種の元素と、Ｓ、ＳｅおよびＴｅから成る群より選
ばれた少なくとも一種の元素とにより構成された少なく
とも二種類の化合物半導体から成る超格子、好適には基
板とほぼ格子整合する超格子を用いる。例えば、半導体
レーザーのｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層として
それぞれｎ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１およ
びｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層５を用いる。
ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層５の形成に際し
ては、ＭｇＳ層を避けてＺｎＳｅ層にのみアクセプタ不
純物をドープする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体発光素子に関
し、例えば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた、短波
長で発光可能な半導体レーザーに適用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。

【０００３】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの製造に用いる材料としては、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体が有望である。特に、四元系のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体であるＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体は、
波長４００〜５５０ｎｍ帯の青色ないし緑色発光の半導
体レーザーをＧａＡｓ基板上に作製するときのクラッド
層や光導波層の材料に適していることが知られている
（例えば、Electron. Lett. 28(1992)1798）。

【０００４】図１８はこのような半導体レーザーの一例
を示し、図１９はこの半導体レーザーのエネルギーバン
ド構造、特にその伝導帯を示す。図１８に示すように、
この半導体レーザーにおいては、図示省略した基板上に
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１０１、ｎ型ＺｎＳＳｅ
光導波層１０２、ＺｎＳｅ層やＺｎＣｄＳｅ層から成る
活性層１０３、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１０４およびｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１０５が順次積層されてレ
ーザー共振器が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１８に示す半導体レーザーのようにＺｎＭｇＳＳｅ系
化合物半導体をクラッド層の材料として用いた場合に
は、ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体に対してアクセプタ
不純物、例えばＮをドープしたときに、いわゆる自己補
償効果が生じ、ＳＡ（self-activated）センタが生成さ
れることにより、たとえＮを高濃度にドープしてもｐ型
クラッド層の正孔濃度を十分に高くすることが困難であ
るという問題がある。

【０００６】一方、図２０に示すような半導体レーザー
においては、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層の部分にお
いて、このｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層とｐ型ＺｎＳ
ｅ光導波層との界面に存在する価電子帯の不連続ΔＥ_v
の分だけフェルミ準位Ｅ_Fが価電子帯の頂上から大きく
離れている。すなわち、図２０においてＥ₂ ＝Ｅ₁ ＋Δ
Ｅ_vである。このため、Ｎのドーピング濃度を高くして
も、正孔濃度を十分に高くすることは困難である。

【０００７】したがって、この発明の目的は、ｐ型クラ
ッド層の正孔濃度を十分に高くすることができる半導体
発光素子を提供することにある。

【０００８】この発明の他の目的は、クラッド層の材料
の選択の範囲が広い半導体発光素子を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による半導体発光素子は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄおよびＭｎから成る群より選ばれた少なくとも一種の
元素と、Ｓ、ＳｅおよびＴｅから成る群より選ばれた少
なくとも一種の元素とにより構成された少なくとも二種
類の化合物半導体から成る超格子をクラッド層の少なく
とも一部として用いたものである。

【００１０】ここで、超格子は、２元ないし７元の化合
物半導体の組み合わせにより構成される。半導体発光素
子の設計（発光波長など）に応じて、これらの化合物半
導体のうちから適切なものが選ばれる。

【００１１】Ｚｎ、ＭｇおよびＣｄはＩＩ族元素であ
り、Ｓ、ＳｅおよびＴｅはＶＩ族元素であるから、上記
の化合物半導体のうち、Ｚｎ、ＭｇおよびＣｄから成る
群より選ばれた少なくとも一種の元素と、Ｓ、Ｓｅおよ
びＴｅから成る群より選ばれた少なくとも一種の元素と
により構成される化合物半導体は、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体である。

【００１２】このようなＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のう
ち２元または３元のものから成る超格子は、Ｚｎ＝Ｘ
₁ 、Ｍｇ＝Ｘ₂ 、Ｃｄ＝Ｘ₃ 、Ｓ＝Ｙ₁ 、Ｓｅ＝Ｙ₂ 、
Ｔｅ＝Ｙ₃ と書くと、２元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
同士の組み合わせによるものに対しては、一般式で（Ｘ
_iＹ_p）_m−（Ｘ_jＹ_q）_nと書くことができる。同様
に、３元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体と２元のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体との組み合わせによるものに対して
は、一般式で（Ｘ_iＹ_pＹ_q）_m−（Ｘ_jＹ_r）_nまた
は（Ｘ_iＸ_jＹ_p）_m−（Ｘ_kＹ_q）_nと書くことがで
き、３元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体同士の組み合わせ
によるものに対しては、一般式で（Ｘ_iＸ_jＹ_p）_m−
（Ｘ_kＸ_lＹ_q）_n、（Ｘ_iＹ_pＹ_q）_m−（Ｘ_jＸ_k
Ｙ_r）_nまたは（Ｘ_iＹ_pＹ_q）_m−（Ｘ_jＹ_rＹ_s）
_nと書くことができる。ただし、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｐ、
ｑ、ｒ、ｓ＝１、２、３である。また、ｍ、ｎ＝１、
２、３、…である。

【００１３】上記の２元または３元のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体から成る超格子の具体例をいくつか挙げると、
２元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体同士の組み合わせによ
る例としては（ＺｎＳｅ）_m−（ＭｇＳ）_nや（Ｚｎ
Ｓ）_m−（ＭｇＳｅ）_nなどであり、３元のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体と２元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体との
組み合わせによる例としては（ＺｎＳＳｅ）_m−（Ｍｇ
Ｓ）_nなどである。

【００１４】この発明による半導体発光素子の好適な一
実施形態においては、超格子が全体として基板とほぼ格
子整合している。ここで、全体としてとは、グローバル
にと言い換えることもできる。また、ほぼ格子整合して
いるとは、擬似的に格子整合していると言い換えること
もできる。このような超格子と基板との組み合わせの一
例を挙げると、ＧａＡｓ基板に対して（ＺｎＳ）_m−
（ＭｇＳｅ）_n超格子などである。

【００１５】この発明による半導体発光素子のさらに好
適な一実施形態においては、超格子を構成する複数の層
がそれぞれ基板とほぼ格子整合している。このような超
格子と基板との組み合わせの一例を挙げると、ＧａＡｓ
基板に対して（ＺｎＳｅ）_m−（ＭｇＳ）_n超格子など
である。

【００１６】参考のために、代表的な２元のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体について、格子定数とバンドギャップと
の関係を図１７に示す。

【００１７】この発明による半導体発光素子の一実施形
態においては、超格子を構成する複数の層はＭｇを含む
層とＭｇを含まない層とを含み、Ｍｇを含まない層にの
みアクセプタ不純物がドープされている。

【００１８】この発明による半導体発光素子の他の一実
施形態においては、超格子を構成する複数の層はＴｅを
含む層とＴｅを含まない層とを含み、Ｔｅを含まない層
にのみドナー不純物がドープされている。

【００１９】これらのアクセプタ不純物またはドナー不
純物は、好適には、界面付近を避けてドープされる。

【００２０】この発明による半導体発光素子のさらに他
の一実施形態において、超格子はＺｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳ
ｅ_1-y／Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-q（ただし、０＜
ｘ、ｙ＜１、０≦ｐ、ｑ≦１）であり、その典型的な例
はＺｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳｅ_1-y／ＺｎＳｅ超格子（以下
「ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子」と略記する）であ
る。

【００２１】この発明による半導体発光素子は、具体的
には、半導体レーザーや発光ダイオードである。

【００２２】

【作用】この発明による半導体発光素子によれば、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、ＣｄおよびＭｎから成る群より選ばれた少な
くとも一種の元素と、Ｓ、ＳｅおよびＴｅから成る群よ
り選ばれた少なくとも一種の元素とにより構成された少
なくとも二種類の化合物半導体から成る超格子は、その
構成に用いることができる化合物半導体の種類が多いこ
とから、極めて多種類のものを構成することができる。
このため、クラッド層の材料の選択の範囲が広くなる。

【００２３】また、超格子は、それを構成する一部の層
にのみ不純物ドーピングを行う、いわゆる変調ドーピン
グが可能であることにより、この超格子を構成する複数
の層が、アクセプタ不純物のドーピングが難しいＭｇを
含む化合物半導体から成る層を含む場合にはその層を避
けてそれ以外の層にのみアクセプタ不純物をドープする
ことができ、また、この超格子を構成する複数の層が、
ドナー不純物のドーピングが難しいＴｅを含む化合物半
導体の層を含む場合にはその層を避けてそれ以外の層に
のみドナー不純物をドープすることができる。このた
め、自己補償効果を抑え、ＳＡセンタの発生を抑えるこ
とができる。特に、これらの不純物を界面付近を避けて
ドープすることにより、自己補償効果を有効に抑え、Ｓ
Ａセンタの発生をほぼ完全になくすことができる。これ
によって、不純物ドーピングを十分に高濃度に行うこと
により、ｐ型クラッド層の正孔濃度を十分に高くするこ
とができる。

【００２４】また、特に、クラッド層を構成する超格子
としてＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子を用いた場合、
このＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子を、その正孔の量
子準位は上昇させずに電子の量子準位のみ量子効果によ
り上昇させるように設計することにより、クラッド層を
ＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体により構成した場合に比
べて、このクラッド層の部分における実質的な価電子帯
の頂上となる基底状態の正孔の量子準位は高くなる。こ
のため、このクラッド層をＺｎＳｅ層と接合した場合、
このクラッド層の部分における実質的な価電子帯の頂上
となる正孔の基底状態の量子準位とフェルミ準位との差
は、クラッド層をＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体により
構成した場合に比べて小さくなる。これによって、その
分だけ、ｐ型クラッド層の正孔濃度を高くすることがで
きる。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２６】図１はこの発明の第１実施例による半導体
レーザーを示す。図２はこの第１実施例による半導体レ
ーザーのエネルギーバンド図、特にその伝導帯を示す。
この半導体レーザーは、いわゆるＳＣＨ（Separate Con
finement Heterostructure)構造を有するものである。

【００２７】図１に示すように、この第１実施例による
半導体レーザーにおいては、図示省略した基板上に、ｎ
型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１、ｎ型ＺｎＳＳ
ｅ光導波層２、例えばＺｎＳｅ層やＺｎＣｄＳｅ層から
成る活性層３、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層４およびｐ型Ｚ
ｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層５が順次積層されてレ
ーザー共振器が形成されている。ここで、ｎ型ＺｎＳｅ
／ＭｇＳ超格子クラッド層１およびｐ型ＺｎＳｅ／Ｍｇ
Ｓ超格子クラッド層５は、ＺｎＳｅ層から成る量子井戸
層とＭｇＳ層から成る障壁層とを交互に積層したもので
ある。

【００２８】この場合、ｎ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子ク
ラッド層１を構成するＺｎＳｅ層１ａおよびＭｇＳ層１
ｂには、ドナー不純物として例えばＣｌがそれぞれドー
プされていてｎ型となっている。一方、ｐ型ＺｎＳｅ／
ＭｇＳ超格子クラッド層５においては、変調ドーピング
技術により、それを構成する層のうちアクセプタ不純物
のドーピングが難しいＭｇＳ層１ｂを避けてＺｎＳｅ層
１ａにのみアクセプタ不純物として例えばＮがドープさ
れていてｐ型となっている。また、この場合、アクセプ
タ不純物としてのＮは、ＺｎＳｅ層１ａの、隣接する層
との界面付近の部分を避けてその内部にのみドープされ
ている。このため、アクセプタ不純物のドーピングによ
る自己補償効果をほぼ完全に抑え、ＳＡセンタの発生を
ほぼ完全に抑えることができる。これによって、アクセ
プタ不純物のドーピングを効率良く行うことができる。

【００２９】図３に示すような、アクセプタ不純物とし
てＮがドープされたｐ型のＺｎＳｅ層（量子井戸層）と
アンドープのＭｇＳ層（障壁層）とを交互に積層したＺ
ｎＳｅ／ＭｇＳ超格子において、障壁層の厚さを６原子
層に相当する厚さに固定し、量子井戸層の厚さを変化さ
せたときの電子の量子準位Ｅ_eおよび正孔の量子準位Ｅ
_hを、ΔＥ_c／ΔＥ_g（ただし、ΔＥ_cはＺｎＳｅ層と
ＭｇＳ層との界面における伝導帯の不連続の大きさを表
し、ΔＥ_gはＺｎＳｅ層とＭｇＳ層とのバンドギャップ
差を表す）がそれぞれ４０％、５０％および６０％であ
る場合について計算した結果をそれぞれ図４、図５およ
び図６に示す。ここで、電子の量子準位Ｅ_eはＺｎＳｅ
層の伝導帯の底を基準とし、正孔の量子準位Ｅ_hはＺｎ
Ｓｅ層の価電子帯の底を基準とする。また、この計算に
当たっては、ＺｎＳｅ中の電子および正孔の有効質量と
してそれぞれ０．１７ｍ₀ および０．６０ｍ₀ （ただ
し、ｍ₀ は真空中の電子の質量）を用い、ＭｇＳ中の電
子および正孔の有効質量としてそれぞれ０．２７ｍ₀ お
よび０．６２ｍ₀ を用いた。

【００３０】図４、図５および図６からわかるように、
ＺｎＳｅ層の厚さが８原子層に相当するＺｎＳｅ／Ｍｇ
Ｓ超格子、すなわち（ＺｎＳｅ）₈ −（ＭｇＳ）₂ 超格
子におけるバンドギャップ差ΔＥ_gは、ΔＥ_g〜０．２
ｅＶ程度である。この（ＺｎＳｅ）₈ −（ＭｇＳ）₂ 超
格子全体の正孔濃度は、例えば、ＺｎＳｅ層中に正孔濃
度がその飽和値（約６×１０¹⁷ｃｍ^-3）に達するまでＮ
をドープした場合、６×１０¹⁷×［（８／（８＋２）］
〜５×１０¹⁷ｃｍ^-3とすることができる。したがって、
このような（ＺｎＳｅ）₈ −（ＭｇＳ）₂ 超格子から成
るｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層５の正孔濃度
は、５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度とすることができる。

【００３１】一方、ΔＥ_gは、図３に示すような超格子
における多重量子障壁（ＭＱＢ）効果により、容易に大
きな値を得ることができる。すなわち、ΔＥ_e〜０．８
ｅＶにもなることにより、ＭＱＢ効果でΔＥ_g〜２ΔＥ
_eとすることができる。

【００３２】以上のように、この第１実施例によれば、
特に、ｐ型クラッド層としてｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格
子クラッド層５を用い、アクセプタ不純物のドーピング
が難しいＭｇＳ層を避けてＺｎＳｅ層にのみアクセプタ
不純物をドーピングしていることにより、アクセプタ不
純物のドーピングによる自己補償効果を有効に抑え、Ｓ
Ａ欠陥の発生を有効に抑えることができる。このため、
ｐ型クラッド層の材料としてｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ層を用
いた場合に比べて、ｐ型クラッド層の正孔濃度を高くす
ることができる。そして、これによって、例えば、青色
ないし緑色で発光可能な高性能の半導体レーザーを実現
することができる。

【００３３】図７および図８はこの発明の第２実施例に
よる半導体レーザーを示し、図７はこの半導体レーザー
の共振器長方向に垂直な断面図、図８はこの半導体レー
ザーの共振器長方向に平行な断面図を示す。この半導体
レーザーも、ＳＣＨ構造を有するものである。

【００３４】図７および図８に示すように、この第２実
施例による半導体レーザーにおいては、例えばドナー不
純物としてＳｉがドープされた例えば（１００）面方位
のｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、例えばドナー不純物とし
てＣｌがドープされたｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２、そ
のＺｎＳｅ層およびＭｇＳ層にそれぞれ例えばドナー不
純物としてＣｌがドープされたｎ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超
格子クラッド層１３、例えばドナー不純物としてＣｌが
ドープされたｎ型ＺｎＳｅ光導波層１４、活性層１５、
例えばアクセプタ不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚ
ｎＳｅ光導波層１６、そのＺｎＳｅ層にのみ例えばアク
セプタ不純物としてＮがドープされたｐ型ＺｎＳｅ／Ｍ
ｇＳ超格子クラッド層１７、例えばアクセプタ不純物と
してＮがドープされたｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８、例
えばアクセプタ不純物としてＮがドープされたｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層１９、例えばアクセプタ不純物として
Ｎがそれぞれドープされたｐ型ＺｎＴｅから成る量子井
戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを交互に積層した
ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱＷ）層２０
および例えばアクセプタ不純物としてＮがドープされた
ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１が順次積層されている。
ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０については後に詳
細に説明する。

【００３５】ここで、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の上
層部、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／
ＺｎＳｅＭＱＷ層２０およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
２１はストライプ形状にパターニングされている。この
ストライプ部の幅は例えば５μｍである。

【００３６】上述のストライプ部以外の部分のｐ型Ｚｎ
Ｓ_vＳｅ_1-v層１８上には、例えば厚さが３００ｎｍの
アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）膜から成る絶縁層２２が形成さ
れている。そして、ストライプ形状のｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層２１および絶縁層２２上にｐ側電極２３が形成
されている。このｐ側電極２３がｐ型ＺｎＴｅコンタク
ト層２１とコンタクトした部分が電流の通路となる。こ
こで、このｐ側電極２３としては、例えば、厚さが１０
ｎｍのＰｄ膜と厚さが１００ｎｍのＰｔ膜と厚さが３０
０ｎｍのＡｕ膜とを順次積層した構造のＰｄ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極が用いられる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏
面には、例えばＩｎ電極のようなｎ側電極２４がコンタ
クトしている。

【００３７】この半導体レーザーにおいては、いわゆる
端面コーティングが施されている。すなわち、図８に示
すように、共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のう
ちレーザー光が取り出されるフロント側の端面にはＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜２５とＳｉ膜２６とから成る多層膜がコーティ
ングされ、共振器長方向に垂直な一対の共振器端面のう
ちレーザー光が取り出されないリア側の端面にはＡｌ₂
Ｏ₃ 膜２５とＳｉ膜２６とを２周期積層した多層膜がコ
ーティングされている。ここで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜２５とＳ
ｉ膜２６とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をか
けた光学的距離が、レーザー光の発振波長の１／４に等
しくなるように選ばれる。このような端面コーティング
が施されていることにより、例えば、フロント側の端面
の反射率を７０％、リア側の端面の反射率を９５％にす
ることができる。

【００３８】また、この半導体レーザーにおいては、活
性層１５は、好適には厚さが２〜２０ｎｍ、例えば厚さ
が７ｎｍのｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層から成る
単一量子井戸構造を有する。この場合、ｎ型ＺｎＳｅ光
導波層１４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層１６が障壁層を
構成する。この活性層１５を構成するｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ
_zＳｅ量子井戸層のＣｄ組成比ｚは例えば０．１９であ
り、そのときのバンドギャップＥ_gは７７Ｋで約２．５
４ｅＶである。

【００３９】この場合、ｎ型ＺｎＳｅ光導波層１４の厚
さは０〜１２０ｎｍ、例えば６０ｎｍであり、Ｎ_D−Ｎ
_A（ただし、Ｎ_Aはアクセプタ濃度、Ｎ_Dはドナー濃度
を表す）は例えば５×１０¹⁷ｃｍ^-3である。一方、ｐ型
ＺｎＳｅ光導波層１６の厚さは０〜１２０ｎｍ、例えば
６０ｎｍであり、Ｎ_A−Ｎ_Dは例えば５×１０¹⁷ｃｍ^-3
である。ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９の厚さは例えば
４５ｎｍであり、Ｎ_A−Ｎ_Dは８×１０¹⁷ｃｍ^-3であ
る。また、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の厚さは例えば
０．６μｍであり、Ｎ_A−Ｎ_Dは例えば８×１０¹⁷ｃｍ
^-3である。ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１の厚さは例え
ば７０ｎｍであり、Ｎ_A−Ｎ_Dは例えば１×１０¹⁹ｃｍ
^-3である。

【００４０】ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２の厚さは、Ｚ
ｎＳｅとＧａＡｓとの間にはわずかではあるが格子不整
合が存在することから、この格子不整合に起因してこの
ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２およびその上の各層のエピタ
キシャル成長時に転位が発生するのを防止するために、
ＺｎＳｅの臨界膜厚（〜１００ｎｍ）よりも十分に小さ
く選ばれるが、ここでは例えば３３ｎｍに選ばれる。

【００４１】なお、ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッ
ド層１７上のｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８は、場合に応
じて、ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１７に加
えた第２のｐ型クラッド層としての機能、ｐ型ＺｎＳｅ
／ＭｇＳ超格子クラッド層１７との格子整合をとる機
能、ヒートシンク上へのレーザーチップのマウントの際
のチップ端面におけるはんだの這い上がりによる短絡を
防止するためのスペーサ層としての機能などのうちの一
または二以上の機能を有する。ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超
格子クラッド層１７との兼ね合いもあるが、このｐ型Ｚ
ｎＳ_vＳｅ_1-v層１８のＳ組成比ｖは、０＜ｖ≦０．
１、好ましくは０．０６≦ｖ≦０．０８の範囲内に選ば
れる。

【００４２】上述のｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２
０が設けられているのは、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１
９とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１とを直接接合する
と、接合界面において価電子帯に大きな不連続が生じ、
これがｐ側電極２３からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１
に注入される正孔に対する障壁となることから、この障
壁を実効的になくすためである。

【００４３】すなわち、ｐ型ＺｎＳｅ中の正孔濃度は通
常は５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度が上限であり、一方、ｐ型Ｚ
ｎＴｅ中の正孔濃度は１０¹⁸ｃｍ^-3以上とすることが可
能である。また、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面にお
ける価電子帯の不連続の大きさは約０．５ｅＶである。
このようなｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接合の価電子帯
には、接合がステップ接合であると仮定すると、ｐ型Ｚ
ｎＳｅ側にＷ＝（２εφ_T／ｑＮ_A）^1/2 （１）の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、εは
ＺｎＳｅの誘電率、φ_Tはｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ
界面における価電子帯の不連続の大きさ（約０．５ｅ
Ｖ）を表す。

【００４４】（１）式を用いてこの場合のＷを計算する
と、Ｗ＝３２ｎｍとなる。このときに価電子帯の頂上が
ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面に垂直な方向に沿って
どのように変化するかを示したのが図９である。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位は
価電子帯の頂上に一致すると近似している。図９に示す
ように、この場合、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型Ｚｎ
Ｔｅに向かって下に曲がっている。この下に凸の価電子
帯の変化は、ｐ側電極２３からこのｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型
ＺｎＴｅ接合に注入された正孔に対してポテンシャル障
壁として働く。

【００４５】この問題は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１
９とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１との間にｐ型ＺｎＴ
ｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０を設けることにより解決する
ことができる。このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２
０は具体的には例えば次のように設計される。

【００４６】図１０は、ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸
層の両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ
構造の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子
井戸の幅Ｌ_Wに対して第１量子準位（基底量子準位）Ｅ
₁ がどのように変化するかを有限障壁の井戸型ポテンシ
ャルに対する量子力学的計算により求めた結果を示す。
ただし、この計算では、量子井戸層および障壁層におけ
る電子の質量としてｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅ中
の正孔の有効質量ｍ_hを想定して０．６０ｍ₀を用い、
また、井戸の深さは０．５ｅＶとしている。

【００４７】図１０より、量子井戸の幅Ｌ_Wを小さくす
ることにより、量子井戸内に形成される第１量子準位Ｅ
₁ を高くすることができることがわかる。ｐ型ＺｎＴｅ
／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０はこのことを利用して設計され
る。

【００４８】この場合、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界
面からｐ型ＺｎＳｅ側に幅Ｗにわたって生じるバンドの
曲がりは、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面からの距離
ｘの二次関数 φ（ｘ）＝φ_T｛１−（ｘ／Ｗ）² ｝（２）で与えられる（図９参照）。したがって、ｐ型ＺｎＴｅ
／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０の設計は、（２）式に基づい
て、ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層のそれぞれに形成
される第１量子準位Ｅ₁ がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型Ｚｎ
Ｔｅの価電子帯の頂上のエネルギーと一致し、しかも互
いに等しくなるようにＬ_Wを段階的に変えることにより
行うことができる。

【００４９】図１１は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層２０におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅Ｌ_Bを
２ｎｍとした場合の量子井戸幅Ｌ_wの設計例を示す。こ
こでは、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９のＮ_A−Ｎ_Dは
５×１０¹⁷ｃｍ^-3とし、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１
のＮ_A−Ｎ_Dは１×１０¹⁹ｃｍ^-3としている。図１１に
示すように、この場合には、合計で７個ある量子井戸の
幅Ｌ_wを、その第１量子準位Ｅ₁ がｐ型ＺｎＳｅおよび
ｐ型ＺｎＴｅのフェルミ準位と一致するように、ｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層１９からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
２１に向かってＬ_w＝０．３ｎｍ、０．４ｎｍ、０．５
ｎｍ、０．６ｎｍ、０．８ｎｍ、１．１ｎｍ、１．７ｎ
ｍと変化させている。

【００５０】なお、量子井戸の幅Ｌ_wの設計に当たって
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸層と障壁層との格子不整合による歪
みの効果も取り入れなければならないが、多重量子井戸
の量子準位を図１１に示すようにフラットに設定するこ
とは原理的に十分可能である。

【００５１】図１１において、ｐ型ＺｎＴｅに注入され
た正孔は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０のそれ
ぞれの量子井戸に形成された第１量子準位Ｅ₁ を介して
共鳴トンネリングによりｐ型ＺｎＳｅ側に流れることが
できるので、ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面のポテン
シャル障壁は実効的になくなる。

【００５２】次に、この第２実施例による半導体レーザ
ーの製造方法について説明する。すなわち、まず、ｎ型
ＧａＡｓ基板１１上に、後述のような成長原料を用いた
ＭＢＥ法により、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２、ｎ型Ｚ
ｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１３、ｎ型ＺｎＳｅ光
導波層１４、ｉ型Ｚｎ_1-zＣｄ_zＳｅ量子井戸層から成
る活性層１５、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層１６、ｐ型ＺｎＳ
ｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１７、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ
_1-v層１８、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１９、ｐ型Ｚｎ
Ｔｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０およびｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層２１を順次エピタキシャル成長させる。

【００５３】上述のＭＢＥ法によるエピタキシャル成長
においては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９
９９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％
のＭｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎ
Ｓを用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳ
ｅを用いる。また、ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１２、ｎ型
ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１３およびｎ型Ｚｎ
Ｓｅ光導波層１４のドナー不純物としてのＣｌのドーピ
ングは、例えば、純度９９．９９９９％のＺｎＣｌ₂ を
ドーパントとして用いて行う。一方、ｐ型ＺｎＳｅ光導
波層１６、ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１
７、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８、ｐ型ＺｎＳｅコンタ
クト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２０およ
びｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１のアクセプタ不純物と
してのＮのドーピングは、電子サイクロトロン共鳴（Ｅ
ＣＲ）により発生されたＮ₂ プラズマを照射することに
より行う。なお、ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド
層１７においては、変調ドーピング技術を用いて、Ｚｎ
Ｓｅ層にのみＮをドープする。

【００５４】次に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１上に
所定幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成した後、このレジストパターンをマスクとし
て、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の厚さ方向の途中まで
ウエットエッチング法によりエッチングする。これによ
って、ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１８の上層部、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層１９、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層２０およびｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２１がストライ
プ形状にパターニングされる。

【００５５】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面にＡｌ₂Ｏ₃ 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたＡ
ｌ₂Ｏ₃ 膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、ストライプ部以外の部分のｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v
層１８上にのみＡｌ₂ Ｏ₃ 膜から成る絶縁層２２が形成
される。

【００５６】次に、ストライプ形状のｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層２１および絶縁層２２の全面にＰｄ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次真空蒸着してＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ電極
から成るｐ側電極２３を形成し、その後必要に応じて熱
処理を行って、このｐ側電極２３をｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層２１にオーミックコンタクトさせる。一方、ｎ型
ＧａＡｓ基板１１の裏面にはＩｎ電極のようなｎ側電極
２４を形成する。

【００５７】この後、以上のようにしてレーザー構造が
形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１１をバー状に劈開して両
共振器端面を形成した後、真空蒸着法により、フロント
側の端面にＡｌ₂ Ｏ₃ 膜２５とＳｉ膜２６とから成る多
層膜を形成するとともに、リア側の端面にＡｌ₂ Ｏ₃ 膜
２５とＳｉ膜２６とを２周期繰り返した多層膜を形成す
る。このように端面コーティングを施した後、このバー
を劈開してチップ化し、パッケージングを行う。

【００５８】以上のように、この第２実施例によれば、
特に、ｐ型クラッド層としてｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格
子クラッド層１７を用いているので、第１実施例と同様
に、アクセプタ不純物のドーピングが難しいＭｇＳ層を
避けてＺｎＳｅ層にのみアクセプタ不純物をドープする
ことができ、そのため自己補償効果を抑え、ＳＡセンタ
の発生を有効に抑えることができる。これによって、ｐ
型クラッド層の正孔濃度の向上を図り、ｐ型クラッド層
の低抵抗化を図ることができ、半導体レーザーの高性能
化を図ることができる。

【００５９】以上により、例えば、室温において連続発
振可能な緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ
構造を有する半導体レーザーを実現することができる。

【００６０】図１２はこの発明の第３実施例による半導
体レーザーを示す。また、図１３はこの半導体レーザー
のエネルギーバンド図を示す。

【００６１】図１２に示すように、この第３実施例によ
る半導体レーザーにおいては、図示省略した基板上に、
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３１、
ｎ型ＺｎＳｅ光導波層３２、例えばＺｎＣｄＳｅ層から
成る活性層３３、ｐ型ＺｎＳｅ光導波層３４およびｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３５が順次
積層されてレーザー共振器が形成されている。ここで、
ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３１お
よびｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３
５は、ＺｎＭｇＳＳｅ層から成る障壁層とＺｎＳｅ層か
ら成る量子井戸層とを交互に積層したものである。

【００６２】この場合、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ
超格子クラッド層３１を構成するＺｎＭｇＳＳｅ層およ
びＺｎＳｅ層には、ドナー不純物として例えばＣｌがそ
れぞれドープされていてｎ型となっている。一方、ｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３５を構成
するＺｎＭｇＳＳｅ層およびＺｎＳｅ層には、アクセプ
タ不純物として例えばＮがドープされていてｐ型となっ
ている。

【００６３】この第３実施例において、ｐ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３５は、その正孔の量
子準位は上昇させずに電子の量子準位のみ量子化により
上昇させるように設計されている。このため、図１３に
示すように、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラ
ッド層３５における正孔の基底状態の量子準位と電子の
基底状態の量子準位との間のエネルギー差、すなわち有
効バンドギャップＥ_g ^effが、図２０に示す従来の半導
体レーザーにおけるバンドギャップＥ_g ^Aとほぼ同一で
も、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３
５における実質的な価電子帯の頂上となる正孔の基底状
態の量子準位とフェルミ準位Ｅ_Fとの間のエネルギー差
Ｅ₂ ´を小さくすることができ、それによって図２０の
場合に比べて正孔濃度をはるかに高くすることができ
る。

【００６４】図１４および図１５はこの発明の第４実施
例による半導体レーザーを示し、図１４はこの半導体レ
ーザーの共振器長方向に垂直な断面図、図１５はこの半
導体レーザーの共振器長方向に平行な断面図を示す。図
１４および図１５に示すように、この第４実施例による
半導体レーザーは、ｎ型クラッド層がドナー不純物とし
て例えばＣｌがドープされたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／Ｚｎ
Ｓｅ超格子クラッド層４１であり、ｐ型クラッド層がア
クセプタ不純物として例えばＮがドープされたｐ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層４２であること
を除いて、第２実施例による半導体レーザーと同様な構
成を有する。ここで、特に、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／Ｚｎ
Ｓｅ超格子クラッド層４２は、第３実施例におけるｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３５と同様
に、その正孔の量子準位は上昇させずに電子の量子準位
のみ量子化により上昇させるように設計されている。な
お、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層４
１の厚さは例えば０．８μｍであり、ｐ型ＺｎＭｇＳＳ
ｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層４２の厚さは例えば０．
６μｍである。

【００６５】この第４実施例によれば、第３実施例と同
様に、ｐ型クラッド層の正孔濃度を高くすることができ
ることにより、このｐ型クラッド層の低抵抗化を図るこ
とができる。そして、例えば、室温において連続発振可
能な緑色発光でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構造
を有する半導体レーザーを実現することができる。

【００６６】図１６はこの発明の第５実施例による半導
体レーザーを示し、その共振器長方向に垂直な断面図で
ある。図１６に示すように、この第５実施例による半導
体レーザーにおいては、ドナー不純物として例えばＣｌ
がドープされたｎ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッ
ド層５１とその上に積層されたドナー不純物として例え
ばＣｌがドープされたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超
格子クラッド層５２とによりｎ型クラッド層が構成さ
れ、アクセプタ不純物として例えばＮがドープされたｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５３とそ
の上に積層されたアクセプタ不純物として例えばＮがド
ープされたｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層
５４とによりｐ型クラッド層が構成されている。すなわ
ち、第４実施例による半導体レーザーにおいては、ｎ型
クラッド層の全体がｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格
子クラッド層４１により構成され、ｐ型クラッド層の全
体がｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層４
２により構成されているのに対し、この第５実施例によ
る半導体レーザーにおいては、ｎ型クラッド層のうちの
ｎ型ＺｎＳｅ光導波層１４に隣接する一部分だけがｎ型
ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５２により
構成され、ｐ型クラッド層のうちのｐ型ＺｎＳｅ光導波
層１６に隣接する一部分だけがｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／Ｚ
ｎＳｅ超格子クラッド層５３により構成されている。

【００６７】この場合、特に、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／Ｚ
ｎＳｅ超格子クラッド層５３は、好適には、その厚さ方
向に電子がトンネリングするのを抑えることができる厚
さ、具体的には１０〜２０ｎｍ程度以上でかつ可能な限
り小さい厚さに選ばれる。一方、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／
ＺｎＳｅ超格子クラッド層５２については、もっぱら活
性層１５の両側の構造を光学的に対称にする見地より、
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５３と
同じ厚さに選ばれる。このとき、通常は、ｐ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５３の厚さ方向の正
孔のトンネリングも抑えられる。なお、ｎ型Ｚｎ_pＭｇ
_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層５１の厚さは例えば０．８
μｍであり、ｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド
層５４の厚さは例えば０．６μｍである。

【００６８】この第５実施例による半導体レーザーの上
記以外の構成は、第２実施例による半導体レーザーと同
様である。ここで、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格
子クラッド層５３は、第３実施例におけるｐ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層３５と同様に、その
正孔の量子準位は上昇させずに電子の量子準位のみ量子
化により上昇させるように設計されている。

【００６９】この第５実施例によれば、同じ厚さで比較
したときにｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層
よりも抵抗が高いｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子
クラッド層５３はｐ型クラッド層のうちのｐ型ＺｎＳｅ
光導波層１６に隣接する一部分だけに用いられているの
で、このｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド
層５３を用いたことによる抵抗の増加を十分に小さく抑
えつつ、その正孔の量子準位は上昇させずに電子の量子
準位のみ量子化により上昇させるように設計されたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５２の正孔
濃度の増大によりｐ型クラッド層の抵抗の減少を十分に
図ることができ、これによって第４実施例に比べてｐ型
クラッド層のより一層の低抵抗化を図ることができる。
そして、例えば、室温において連続発振可能な緑色発光
でしかも低しきい値電流密度のＳＣＨ構造を有する半導
体レーザーを実現することができる。

【００７０】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。

【００７１】例えば、上述の第２実施例、第４実施例お
よび第５実施例において用いられているｎ型ＺｎＳｅ光
導波層１４およびｐ型ＺｎＳｅ光導波層１６の代わり
に、それぞれｎ型ＺｎＳ_uＳｅ_1-u光導波層およびｐ型
ＺｎＳ_uＳｅ_1-u光導波層を用いてもよい。また、活性
層１５としてＺｎＳｅ層を用いてもよい。

【００７２】また、上述の第５実施例においては、ｐ型
クラッド層のうちのｐ型ＺｎＳｅ光導波層１６に隣接す
る一部分がｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッ
ド層５３により構成されているが、場合によっては、ｐ
型クラッド層の厚さ方向の中央部をこのｐ型ＺｎＭｇＳ
Ｓｅ／ＺｎＳｅ超格子クラッド層５３により構成しても
よい。すなわち、ｐ型クラッド層をｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-p
Ｓ_qＳｅ_1-qクラッド層／ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳ
ｅ超格子クラッド層／ｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-q
クラッド層の三層構造としてもよい。ｎ型クラッド層に
ついても同様である。

【００７３】また、上述の第１実施例〜第５実施例にお
いては、ＳＣＨ構造を有する半導体レーザーにこの発明
を適用した場合について説明したが、この発明は、例え
ば、ＤＨ構造（Double Heterostructure）を有する半導
体レーザーに適用することも可能である。

【００７４】さらに、上述の第１実施例〜第５実施例に
おいては、半導体レーザーにこの発明を適用した場合に
ついて説明したが、この発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体などを用いた発光ダイオードに適用することも可能
である。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による半導
体発光素子によれば、Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｄおよびＭｎから
成る群より選ばれた少なくとも一種の元素と、Ｓ、Ｓｅ
およびＴｅから成る群より選ばれた少なくとも一種の元
素とにより構成された少なくとも二種類の化合物半導体
から成る超格子をクラッド層の少なくとも一部として用
いていることにより、ｐ型クラッド層の正孔濃度を十分
に高くすることができ、また、クラッド層の材料の選択
の範囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。

【図２】この発明の第１実施例による半導体レーザーの
エネルギーバンド図である。

【図３】ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子を示すエネルギーバン
ド図である。

【図４】図３に示すＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子における電
子の量子準位を量子井戸幅を変化させて計算した結果の
一例を示す略線図である。

【図５】図３に示すＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子における電
子の量子準位を量子井戸幅を変化させて計算した結果の
一例を示す略線図である。

【図６】図３に示すＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子における電
子の量子準位を量子井戸幅を変化させて計算した結果の
一例を示す略線図である。

【図７】この発明の第２実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。

【図８】この発明の第２実施例による半導体レーザーを
示す断面図である。

【図９】ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ界面の近傍の価電
子帯を示すエネルギーバンド図である。

【図１０】ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸の幅Ｌ_wに対
する量子井戸の第１量子準位Ｅ₁の変化を示すグラフで
ある。

【図１１】この発明の第２実施例による半導体レーザー
におけるｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層の設計例を示
す略線図である。

【図１２】この発明の第３実施例による半導体レーザー
を示す断面図である。

【図１３】この発明の第３実施例による半導体レーザー
のエネルギーバンド図である。

【図１４】この発明の第４実施例による半導体レーザー
を示す断面図である。

【図１５】この発明の第４実施例による半導体レーザー
を示す断面図である。

【図１６】この発明の第５実施例による半導体レーザー
を示す断面図である。

【図１７】代表的な２元のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
格子定数とバンドギャップとの関係を示す略線図であ
る。

【図１８】従来の半導体レーザーを示す断面図である。

【図１９】従来の半導体レーザーのエネルギーバンド図
である。

【図２０】他の従来の半導体レーザーのエネルギーバン
ド図である。

【符号の説明】

１、１３ｎ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層２ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層３、１５、３３活性層４ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層５、１７ｐ型ＺｎＳｅ／ＭｇＳ超格子クラッド層１１ｎ型ＧａＡｓ基板１２ｎ型ＺｎＳｅバッファ層１４ｎ型ＺｎＳｅ光導波層１６ｐ型ＺｎＳｅ光導波層１８ｐ型ＺｎＳ_vＳｅ_1-v層１９ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層２０ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層２１ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２２絶縁層２３ｐ側電極２４ｎ側電極３１、４１、５２ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格
子クラッド層３５、４２、５３ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ／ＺｎＳｅ超格
子クラッド層５１ｎ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層５４ｐ型Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-qクラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｚｎ、Ｍｇ、ＣｄおよびＭｎから成る群
より選ばれた少なくとも一種の元素と、Ｓ、Ｓｅおよび
Ｔｅから成る群より選ばれた少なくとも一種の元素とに
より構成された少なくとも二種類の化合物半導体から成
る超格子をクラッド層の少なくとも一部として用いた半
導体発光素子。
【請求項２】上記化合物半導体は２元または３元のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体であることを特徴とする請求項
１記載の半導体発光素子。
【請求項３】上記超格子が全体として基板とほぼ格子
整合していることを特徴とする請求項１記載の半導体発
光素子。
【請求項４】上記超格子を構成する複数の層がそれぞ
れ基板とほぼ格子整合していることを特徴とする請求項
３記載の半導体発光素子。
【請求項５】上記超格子を構成する複数の層はＭｇを
含む層とＭｇを含まない層とを含み、上記Ｍｇを含まな
い層にのみアクセプタ不純物がドープされていることを
特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項６】上記超格子を構成する複数の層はＴｅを
含む層とＴｅを含まない層とを含み、上記Ｔｅを含まな
い層にのみドナー不純物がドープされていることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項７】上記超格子はＺｎ_xＭｇ_1-xＳ_yＳｅ
_1-y／Ｚｎ_pＭｇ_1-pＳ_qＳｅ_1-q（ただし、０＜ｘ、
ｙ＜１、０≦ｐ、ｑ≦１）超格子であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子。