JPH07321409A - 半導体レーザー素子 - Google Patents
半導体レーザー素子Info
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- JPH07321409A JPH07321409A JP10938794A JP10938794A JPH07321409A JP H07321409 A JPH07321409 A JP H07321409A JP 10938794 A JP10938794 A JP 10938794A JP 10938794 A JP10938794 A JP 10938794A JP H07321409 A JPH07321409 A JP H07321409A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 室温以上の温度において青色から紫外に至る
領域で発振する半導体レーザー素子を実現する。 【構成】 ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッ
ド層３とｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド
層６とを、５層からなるＺｎＳｅ量子井戸層４（厚さ各
６ｎｍ）と４層からなるＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ
0.88障壁層５（厚さ各８ｎｍ）とで構成される多重量子
井戸構造の活性層を介して接合する。
領域で発振する半導体レーザー素子を実現する。 【構成】 ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッ
ド層３とｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド
層６とを、５層からなるＺｎＳｅ量子井戸層４（厚さ各
６ｎｍ）と４層からなるＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ
0.88障壁層５（厚さ各８ｎｍ）とで構成される多重量子
井戸構造の活性層を介して接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザー素子の
構造に関し、特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用い
た、室温以上の温度において青色から紫外に至る領域で
発振する半導体レーザー素子に関する。
構造に関し、特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用い
た、室温以上の温度において青色から紫外に至る領域で
発振する半導体レーザー素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色領域で発振するＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体レーザーとしては、ＺｎＳｅとＺｎ0.90Ｍ
ｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82とで構成される多重量子井戸を活
性層とし、Ｚｎ0.90Ｍｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82からなるｎ
型クラッド層とｐ型クラッド層とを前記活性層を介して
接合した構造の素子が知られており、液体窒素（７７ケ
ルビン）中で４４７ｎｍのレーザー発振をしたことがエ
レクトロニクス・レターズ第２８巻第１７９８頁（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ２８（１９９２）１７
９８）に報告されている。
化合物半導体レーザーとしては、ＺｎＳｅとＺｎ0.90Ｍ
ｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82とで構成される多重量子井戸を活
性層とし、Ｚｎ0.90Ｍｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82からなるｎ
型クラッド層とｐ型クラッド層とを前記活性層を介して
接合した構造の素子が知られており、液体窒素（７７ケ
ルビン）中で４４７ｎｍのレーザー発振をしたことがエ
レクトロニクス・レターズ第２８巻第１７９８頁（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ２８（１９９２）１７
９８）に報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の構造では、発光層となるＺｎＳｅの禁制帯幅（室
温において約２．６８ｅＶ）とｐ型及びｎ型クラッド層
Ｚｎ0.90Ｍｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82の禁制帯幅（室温にお
いて約２．８７ｅＶ）との差は約０．１９ｅＶであり、
また、導電帯下端のエネルギー差は約０．１０ｅＶと考
えられる。また、クラッド層と量子井戸構造の障壁層と
のエネルギーに差はない。従って、７７ケルビンより高
い温度ではキャリアがクラッド層へオーバーフローして
しまうため、量子井戸層におけるキャリアの反転分布を
実現することができず、レーザー発振には至らなかっ
た。また、この半導体レーザーを実用化するためには、
室温以上の温度でレーザー動作させることが必須条件と
なる。
従来の構造では、発光層となるＺｎＳｅの禁制帯幅（室
温において約２．６８ｅＶ）とｐ型及びｎ型クラッド層
Ｚｎ0.90Ｍｇ0.10Ｓ0.18Ｓｅ0.82の禁制帯幅（室温にお
いて約２．８７ｅＶ）との差は約０．１９ｅＶであり、
また、導電帯下端のエネルギー差は約０．１０ｅＶと考
えられる。また、クラッド層と量子井戸構造の障壁層と
のエネルギーに差はない。従って、７７ケルビンより高
い温度ではキャリアがクラッド層へオーバーフローして
しまうため、量子井戸層におけるキャリアの反転分布を
実現することができず、レーザー発振には至らなかっ
た。また、この半導体レーザーを実用化するためには、
室温以上の温度でレーザー動作させることが必須条件と
なる。
【０００４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域で発振する半導
体レーザー素子を提供することを目的とする。
であり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域で発振する半導
体レーザー素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体レーザー素子の第１の構成は、
活性層と、前記活性層の一方側に設けられ、少なくとも
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｐ型クラ
ッド層と、前記活性層の他方側に設けられ、少なくとも
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｎ型クラ
ッド層とを少なくとも備えた半導体レーザー素子であっ
て、前記ｐ型クラッド層のうち導電帯下端のエネルギー
が最も高い層の導電帯下端のエネルギーが、前記ｎ型ク
ラッド層のうち導電帯下端のエネルギーが最も高い層の
導電帯下端のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
め、本発明に係る半導体レーザー素子の第１の構成は、
活性層と、前記活性層の一方側に設けられ、少なくとも
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｐ型クラ
ッド層と、前記活性層の他方側に設けられ、少なくとも
１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｎ型クラ
ッド層とを少なくとも備えた半導体レーザー素子であっ
て、前記ｐ型クラッド層のうち導電帯下端のエネルギー
が最も高い層の導電帯下端のエネルギーが、前記ｎ型ク
ラッド層のうち導電帯下端のエネルギーが最も高い層の
導電帯下端のエネルギーよりも高いことを特徴とする。
【０００６】また、前記本発明の第１の構成において
は、活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０
＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜
Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である
ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、
Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多
重量子井戸構造を有するのが好ましい。また、この場合
には、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ型クラッ
ド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ
＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなるｐ型クラッド層とを活
性層を介して接合するのが好ましく、さらには、ＺｎZ
Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ型クラッド層と第１の
ｐ型クラッド層とを活性層を介して接合し、前記第１の
ｐ型クラッド層に隣接してＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W
（但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなる第
２のｐ型クラッド層を設けるのが好ましい。また、この
場合には、ＺｎV Ｍｇ1-V Ｓ W Ｓｅ1-W からなるｎ型ク
ラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４
＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラ
ッド層とを活性層を介して接合するのが好ましく、さら
には、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第１のｎ型
クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して
接合し、ＺｎVＭｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなる第２のｎ
型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ 1-T （但し、
０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなる第
２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド層と
第１のｐ型クラッド層との接合層を介して接合するのが
好ましい。
は、活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０
＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜
Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である
ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、
Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多
重量子井戸構造を有するのが好ましい。また、この場合
には、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ型クラッ
ド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ
＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなるｐ型クラッド層とを活
性層を介して接合するのが好ましく、さらには、ＺｎZ
Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ型クラッド層と第１の
ｐ型クラッド層とを活性層を介して接合し、前記第１の
ｐ型クラッド層に隣接してＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W
（但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなる第
２のｐ型クラッド層を設けるのが好ましい。また、この
場合には、ＺｎV Ｍｇ1-V Ｓ W Ｓｅ1-W からなるｎ型ク
ラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４
＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラ
ッド層とを活性層を介して接合するのが好ましく、さら
には、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第１のｎ型
クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して
接合し、ＺｎVＭｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなる第２のｎ
型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ 1-T （但し、
０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなる第
２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド層と
第１のｐ型クラッド層との接合層を介して接合するのが
好ましい。
【０００７】また、本発明に係る半導体レーザー素子の
第２の構成は、活性層と、前記活性層の一方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｐ型クラッド層と、前記活性層の他方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｎ型クラッド層とを少なくとも備えた半導体レー
ザー素子であって、活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ
1-X （但し、０＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ
（但し、０．２＜Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体からなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体であるＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、
０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを
交互に積層した多重量子井戸構造を有し、ＺｎV Ｍｇ
1-V ＳW Ｓｅ 1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜
０．６）からなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とを
前記活性層を介して接合したことを特徴とする。
第２の構成は、活性層と、前記活性層の一方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｐ型クラッド層と、前記活性層の他方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｎ型クラッド層とを少なくとも備えた半導体レー
ザー素子であって、活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ
1-X （但し、０＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ
（但し、０．２＜Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体からなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体であるＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、
０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを
交互に積層した多重量子井戸構造を有し、ＺｎV Ｍｇ
1-V ＳW Ｓｅ 1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜
０．６）からなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とを
前記活性層を介して接合したことを特徴とする。
【０００８】また、前記本発明の第２の構成において
は、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第１のｎ型ク
ラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して接
合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ
＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなる第２のｎ型クラッド層
と第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド
層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介して接合する
のが好ましい。
は、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第１のｎ型ク
ラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して接
合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ
＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなる第２のｎ型クラッド層
と第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド
層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介して接合する
のが好ましい。
【０００９】また、前記構成においては、活性層にｎ型
不純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないのが好
ましい。
不純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないのが好
ましい。
【００１０】
【作用】前記本発明の第１の構成によれば、活性層の導
電帯下端のエネルギーとｎ型クラッド層の導電帯下端の
エネルギーとの差よりも活性層の導電帯下端のエネルギ
ーとｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーとの差の
方が大きいので、室温以上の温度において青色から紫外
に至る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体レーザ
ー素子を実現することができる。なぜなら、キャリア
（電子及び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電
子のｐ型クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占
めると考えられるが、このオーバーフロー成分を導電帯
下端のエネルギーが最も高いｐ型クラッド層によって効
果的に抑制することができ、その結果、キャリアを活性
層に有効に閉じ込めて、量子井戸層における反転分布を
実現することができるからである。
電帯下端のエネルギーとｎ型クラッド層の導電帯下端の
エネルギーとの差よりも活性層の導電帯下端のエネルギ
ーとｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーとの差の
方が大きいので、室温以上の温度において青色から紫外
に至る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体レーザ
ー素子を実現することができる。なぜなら、キャリア
（電子及び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電
子のｐ型クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占
めると考えられるが、このオーバーフロー成分を導電帯
下端のエネルギーが最も高いｐ型クラッド層によって効
果的に抑制することができ、その結果、キャリアを活性
層に有効に閉じ込めて、量子井戸層における反転分布を
実現することができるからである。
【００１１】前記本発明の第１の構成において、活性層
が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜Ｘ＜０．
５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．
６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる量
子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺｎZ Ｍ
ｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜
０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多重量子井
戸構造を有するという好ましい構成によれば、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域の発光を得るこ
とができる。また、この場合、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するという好
ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーよ
りも高くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバー
フローを抑制することができる。また、ｐ型クラッド層
の禁制帯幅がｎ型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなる
ので、キャリア全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有
効である。また、この場合、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W からなるｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなるｐ型クラッド層とを活性層を介して接合す
るという好ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電
帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層の
価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の価
電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔のｎ
型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜Ｘ＜０．
５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．
６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる量
子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺｎZ Ｍ
ｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜
０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多重量子井
戸構造を有するという好ましい構成によれば、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域の発光を得るこ
とができる。また、この場合、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するという好
ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーよ
りも高くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバー
フローを抑制することができる。また、ｐ型クラッド層
の禁制帯幅がｎ型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなる
ので、キャリア全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有
効である。また、この場合、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W からなるｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなるｐ型クラッド層とを活性層を介して接合す
るという好ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電
帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層の
価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の価
電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔のｎ
型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
【００１２】また、前記本発明の第２の構成によれば、
ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーが活性層にお
ける障壁層の導電帯下端のエネルギーよりも高くなり、
また、ｎ型クラッド層の価電子帯上端のエネルギーが活
性層における障壁層の価電子帯上端のエネルギーよりも
低くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバーフロ
ー及び正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフローを抑制
することができ、その結果、キャリアの閉じ込め及び光
の閉じ込めを有効に行うことができる。
ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーが活性層にお
ける障壁層の導電帯下端のエネルギーよりも高くなり、
また、ｎ型クラッド層の価電子帯上端のエネルギーが活
性層における障壁層の価電子帯上端のエネルギーよりも
低くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバーフロ
ー及び正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフローを抑制
することができ、その結果、キャリアの閉じ込め及び光
の閉じ込めを有効に行うことができる。
【００１３】また、前記構成において、活性層にｎ型不
純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないという好
ましい構成によれば、活性層領域中に不純物準位が形成
されることはないので、キャリア再結合発光の効率が向
上し、その結果、素子の動作特性を向上させることがで
きる。
純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないという好
ましい構成によれば、活性層領域中に不純物準位が形成
されることはないので、キャリア再結合発光の効率が向
上し、その結果、素子の動作特性を向上させることがで
きる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。半導体レーザー素子において、キャリアを
閉じ込めてレーザー発振させるためには、活性層として
は単一量子井戸構造でよいが、高い光学利得を得るため
及び効果的な光閉じ込めを行うためには、活性層として
多重量子井戸構造を採用するのが望ましい。また、光閉
じ込め率を最適化するために、活性層に隣接するクラッ
ド層の組成を変えて光閉じ込め層とすることもできる。
に説明する。半導体レーザー素子において、キャリアを
閉じ込めてレーザー発振させるためには、活性層として
は単一量子井戸構造でよいが、高い光学利得を得るため
及び効果的な光閉じ込めを行うためには、活性層として
多重量子井戸構造を採用するのが望ましい。また、光閉
じ込め率を最適化するために、活性層に隣接するクラッ
ド層の組成を変えて光閉じ込め層とすることもできる。
【００１５】室温以上の温度で青色から紫外の領域にお
ける発光を得るためには、活性層の材料としてＺｎＳｅ
（室温における禁制帯幅が約２．６８ｅＶ）、ＺｎＳX
Ｓｅ 1-X （但し、０＜Ｘ＜０．５）（室温における禁制
帯幅が約２．７〜３．１ｅＶ）あるいはＺｎY Ｃｄ1-Y
Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．６）（室温における禁制帯
幅が約２．６〜３．１ｅＶ）を用いるのが好ましい。
ける発光を得るためには、活性層の材料としてＺｎＳｅ
（室温における禁制帯幅が約２．６８ｅＶ）、ＺｎＳX
Ｓｅ 1-X （但し、０＜Ｘ＜０．５）（室温における禁制
帯幅が約２．７〜３．１ｅＶ）あるいはＺｎY Ｃｄ1-Y
Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．６）（室温における禁制帯
幅が約２．６〜３．１ｅＶ）を用いるのが好ましい。
【００１６】半導体レーザー素子を室温以上の温度で動
作させるためには、活性層の禁制帯幅とクラッド層の禁
制帯幅との差は０．３５〜０．４０ｅＶ程度必要である
と考えられる。
作させるためには、活性層の禁制帯幅とクラッド層の禁
制帯幅との差は０．３５〜０．４０ｅＶ程度必要である
と考えられる。
【００１７】本発明の実施例においては、クラッド層と
してＺｎＭｇＳＳｅ四元混晶を用いているが、必ずしも
これに限定されるものではなく、例えばＺｎＭｎＳＳｅ
系などを用いてもよい。ＺｎＳｅを基本とするこれらの
系においては、Ｍｇ、ＳあるいはＭｎの含有率、すなわ
ち混晶比が大きくなるほど禁制帯幅が広くなる。Ｍｇや
Ｍｎなどの陽イオンは導電帯下端のエネルギーを上げる
効果を有し、また、Ｓなどの陰イオンは価電子帯上端の
エネルギーを下げる効果を有する。しかし、禁制帯幅を
広くすると、それに伴って伝導型制御が困難になる。特
にｐ型制御は困難であり、混晶比を増やすと結晶品質が
低下するため、室温における禁制帯幅としては３．５ｅ
Ｖ程度までが限界である。
してＺｎＭｇＳＳｅ四元混晶を用いているが、必ずしも
これに限定されるものではなく、例えばＺｎＭｎＳＳｅ
系などを用いてもよい。ＺｎＳｅを基本とするこれらの
系においては、Ｍｇ、ＳあるいはＭｎの含有率、すなわ
ち混晶比が大きくなるほど禁制帯幅が広くなる。Ｍｇや
Ｍｎなどの陽イオンは導電帯下端のエネルギーを上げる
効果を有し、また、Ｓなどの陰イオンは価電子帯上端の
エネルギーを下げる効果を有する。しかし、禁制帯幅を
広くすると、それに伴って伝導型制御が困難になる。特
にｐ型制御は困難であり、混晶比を増やすと結晶品質が
低下するため、室温における禁制帯幅としては３．５ｅ
Ｖ程度までが限界である。
【００１８】素子の結晶品質の低下を防ぐ観点において
も、本発明によって提供される素子構造は優れている。
すなわち、キャリアのクラッド層へのオーバーフローの
うち正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフロー成分の寄
与は小さいので、ｎ型クラッド層の価電子帯上端のエネ
ルギーと活性層の価電子帯上端のエネルギーとの差は比
較的小さくてもよい。このことは、結晶品質の高い混晶
をｎ型クラッド層として用いることができることを意味
している。半導体レーザー素子にとっては活性層の結晶
品質が最も重要であるが、ｎ型基板上に素子を作製した
場合には、高い結晶品質を保ったまま活性層を形成する
ことができるので、その上のｐ型クラッド層で禁制帯幅
を広げたためにこの層の結晶品質が低下したとしても、
活性層へ向かって転位などの欠陥が下向きに伸展すると
いった悪影響はない。
も、本発明によって提供される素子構造は優れている。
すなわち、キャリアのクラッド層へのオーバーフローの
うち正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフロー成分の寄
与は小さいので、ｎ型クラッド層の価電子帯上端のエネ
ルギーと活性層の価電子帯上端のエネルギーとの差は比
較的小さくてもよい。このことは、結晶品質の高い混晶
をｎ型クラッド層として用いることができることを意味
している。半導体レーザー素子にとっては活性層の結晶
品質が最も重要であるが、ｎ型基板上に素子を作製した
場合には、高い結晶品質を保ったまま活性層を形成する
ことができるので、その上のｐ型クラッド層で禁制帯幅
を広げたためにこの層の結晶品質が低下したとしても、
活性層へ向かって転位などの欠陥が下向きに伸展すると
いった悪影響はない。
【００１９】この半導体レーザー素子を作製する方法と
しては、分子線エピタキシー法あるいは有機金属気相エ
ピタキシー法などを挙げることができる。以下、具体的
実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
しては、分子線エピタキシー法あるいは有機金属気相エ
ピタキシー法などを挙げることができる。以下、具体的
実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】（実施例１）図１は本発明に係る半導体レ
ーザー素子の一実施例を示す構造断面図である。この素
子を作製する方法としては、分子線エピタキシー法を用
いた。すなわち、金属Ｚｎ、金属Ｓｅ、金属Ｍｇ及び多
結晶ＺｎＳを原料として加熱蒸発させ、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の上に照射することによって単結晶を成長させた。
ｎ型ドーパントとしてはＺｎＣｌ2 を用い、ｐ型ドーパ
ントとしては窒素をプラズマ化して得られる活性窒素を
用いた。
ーザー素子の一実施例を示す構造断面図である。この素
子を作製する方法としては、分子線エピタキシー法を用
いた。すなわち、金属Ｚｎ、金属Ｓｅ、金属Ｍｇ及び多
結晶ＺｎＳを原料として加熱蒸発させ、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の上に照射することによって単結晶を成長させた。
ｎ型ドーパントとしてはＺｎＣｌ2 を用い、ｐ型ドーパ
ントとしては窒素をプラズマ化して得られる活性窒素を
用いた。
【００２１】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型Ｚ
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２を約０．１μｍ積層し
た。有効ドナー密度は約６×１０17ｃｍ-3とした。本実
施例１においては、基板温度を３００℃とし、使用した
三元あるいは四元混晶の組成はこの温度においてｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１と格子整合するように定めている。
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２を約０．１μｍ積層し
た。有効ドナー密度は約６×１０17ｃｍ-3とした。本実
施例１においては、基板温度を３００℃とし、使用した
三元あるいは四元混晶の組成はこの温度においてｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１と格子整合するように定めている。
【００２２】次いで、ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ
層２の上に、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラ
ッド層３を約０．８μｍ積層した。有効ドナー密度は約
４×１０17ｃｍ-3とした。禁制帯幅は、室温において
２．８７ｅＶであった。
層２の上に、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラ
ッド層３を約０．８μｍ積層した。有効ドナー密度は約
４×１０17ｃｍ-3とした。禁制帯幅は、室温において
２．８７ｅＶであった。
【００２３】次いで、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ
0.88クラッド層３の上に、活性層を成長させた。すなわ
ち、５層のＺｎＳｅ量子井戸層４（厚さ各６ｎｍ）と４
層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層５（厚さ各
８ｎｍ）とを交互に積層した多重量子井戸構造によって
活性層を形成した。この活性層領域においては、不純物
のドーピングは行わなかった。このように活性層にｎ型
不純物又はｐ型不純物が含まれていなければ、活性層領
域中に不純物準位が形成されることはないので、キャリ
ア再結合発光の効率が向上し、その結果、素子の動作特
性を向上させることができる。
0.88クラッド層３の上に、活性層を成長させた。すなわ
ち、５層のＺｎＳｅ量子井戸層４（厚さ各６ｎｍ）と４
層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層５（厚さ各
８ｎｍ）とを交互に積層した多重量子井戸構造によって
活性層を形成した。この活性層領域においては、不純物
のドーピングは行わなかった。このように活性層にｎ型
不純物又はｐ型不純物が含まれていなければ、活性層領
域中に不純物準位が形成されることはないので、キャリ
ア再結合発光の効率が向上し、その結果、素子の動作特
性を向上させることができる。
【００２４】ところで、ＺｎＳｅはＧａＡｓに対して室
温で０．２８％の格子不整合があるが、格子緩和を起こ
す臨界膜厚（約１５０ｎｍ）には達していないため、Ｚ
ｎＳｅ量子井戸層４は圧縮歪を含んだ状態で格子整合が
保たれていると考えられる。圧縮又は引張りの歪によ
り、価電子帯を構成する重い正孔帯、軽い正孔帯及びス
ピン軌道分離帯の縮退が解けてレーザー発振のしきい値
利得が減少するので、発振しきい値電流を低下させるた
めには、このように活性層に歪を導入するのが効果的で
ある。
温で０．２８％の格子不整合があるが、格子緩和を起こ
す臨界膜厚（約１５０ｎｍ）には達していないため、Ｚ
ｎＳｅ量子井戸層４は圧縮歪を含んだ状態で格子整合が
保たれていると考えられる。圧縮又は引張りの歪によ
り、価電子帯を構成する重い正孔帯、軽い正孔帯及びス
ピン軌道分離帯の縮退が解けてレーザー発振のしきい値
利得が減少するので、発振しきい値電流を低下させるた
めには、このように活性層に歪を導入するのが効果的で
ある。
【００２５】次いで、活性層の上に、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ
0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ
0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層７をそれぞれ約０．３μ
ｍ、約０．５μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１
×１０17ｃｍ-3とした。禁制帯幅は、室温においてそれ
ぞれ３．０３ｅＶ、２．８７ｅＶであった。
0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ
0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層７をそれぞれ約０．３μ
ｍ、約０．５μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１
×１０17ｃｍ-3とした。禁制帯幅は、室温においてそれ
ぞれ３．０３ｅＶ、２．８７ｅＶであった。
【００２６】以上のように、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ
0.12Ｓｅ0.88クラッド層３（禁制帯幅は、室温において
２．８７ｅＶ）とｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74
クラッド層６（禁制帯幅は、室温において３．０３ｅ
Ｖ）とを活性層を介して接合した構造としたことによ
り、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーがｎ型ク
ラッド層の導電帯下端のエネルギーよりも高くなるの
で、電子のｐ型クラッド層へのオーバーフローを抑制す
ることができる。また、ｐ型クラッド層の禁制帯幅がｎ
型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなるので、キャリア
全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有効である。
0.12Ｓｅ0.88クラッド層３（禁制帯幅は、室温において
２．８７ｅＶ）とｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74
クラッド層６（禁制帯幅は、室温において３．０３ｅ
Ｖ）とを活性層を介して接合した構造としたことによ
り、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーがｎ型ク
ラッド層の導電帯下端のエネルギーよりも高くなるの
で、電子のｐ型クラッド層へのオーバーフローを抑制す
ることができる。また、ｐ型クラッド層の禁制帯幅がｎ
型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなるので、キャリア
全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有効である。
【００２７】最後に、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ
0.88クラッド層７の上に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８
を約０．１μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１×
１０ 18ｃｍ-3とした。
0.88クラッド層７の上に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８
を約０．１μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１×
１０ 18ｃｍ-3とした。
【００２８】図２に、以上のようにして得られた素子の
エネルギーバンド構造を示す。クラッド層の禁制帯幅と
ＺｎＳｅ量子井戸層４の禁制帯幅との差の最大値はｎ側
で０．１９ｅＶ、ｐ側で０．３５ｅＶである。また同様
に、導電帯下端のエネルギー差はｎ側で０．０９ｅＶ、
ｐ側で０．１８ｅＶと考えられる。
エネルギーバンド構造を示す。クラッド層の禁制帯幅と
ＺｎＳｅ量子井戸層４の禁制帯幅との差の最大値はｎ側
で０．１９ｅＶ、ｐ側で０．３５ｅＶである。また同様
に、導電帯下端のエネルギー差はｎ側で０．０９ｅＶ、
ｐ側で０．１８ｅＶと考えられる。
【００２９】この構造においては、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ
0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６の価電子帯上端のエネ
ルギーはｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド
層７の価電子帯上端のエネルギーよりも０．０７ｅＶ低
いと考えられるため、ｐ型Ｚｎ 0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ
0.74クラッド層６は正孔の活性層への注入に対して障壁
となる。そこで、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74
クラッド層６のＳ混晶比を小さくすれば、障壁の高さを
０ｅＶまで低減することができ、さらなる素子特性の向
上を図ることができる。但し、この場合、ｐ型Ｚｎ0.80
Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６は格子不整合とな
るため、臨界膜厚以下の層厚にする必要はある。
0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６の価電子帯上端のエネ
ルギーはｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド
層７の価電子帯上端のエネルギーよりも０．０７ｅＶ低
いと考えられるため、ｐ型Ｚｎ 0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ
0.74クラッド層６は正孔の活性層への注入に対して障壁
となる。そこで、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74
クラッド層６のＳ混晶比を小さくすれば、障壁の高さを
０ｅＶまで低減することができ、さらなる素子特性の向
上を図ることができる。但し、この場合、ｐ型Ｚｎ0.80
Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６は格子不整合とな
るため、臨界膜厚以下の層厚にする必要はある。
【００３０】以上の方法で得られた半導体ウェハーを、
酸化膜ストライプ型レーザー素子に加工した。すなわ
ち、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８の上にＳｉＯ2 系絶縁
層９を約０．２μｍ堆積させ、フォトリソグラフィーと
フッ酸を用いたエッチングにより、幅５μｍのストライ
プ状開口を設けた。そして、その上に金を蒸着すること
により、ｐ型ＺｎＳｅ層８に対する電極１０を形成し
た。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にインジウムを蒸
着することにより、ｎ型電極１１を形成した。
酸化膜ストライプ型レーザー素子に加工した。すなわ
ち、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８の上にＳｉＯ2 系絶縁
層９を約０．２μｍ堆積させ、フォトリソグラフィーと
フッ酸を用いたエッチングにより、幅５μｍのストライ
プ状開口を設けた。そして、その上に金を蒸着すること
により、ｐ型ＺｎＳｅ層８に対する電極１０を形成し
た。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にインジウムを蒸
着することにより、ｎ型電極１１を形成した。
【００３１】この半導体ウェハーを劈開して、共振器長
７００μｍとし、一方の端面に誘電体多層膜の高反射コ
ーティングを行うことにより、反射率を９９．７％とし
た。尚、他方の端面は劈開したままでコーティングを施
さなかった。これを幅５００μｍのチップに分離し、銅
のヒートシンクに素子のｎ型電極１１が接合するように
実装した。
７００μｍとし、一方の端面に誘電体多層膜の高反射コ
ーティングを行うことにより、反射率を９９．７％とし
た。尚、他方の端面は劈開したままでコーティングを施
さなかった。これを幅５００μｍのチップに分離し、銅
のヒートシンクに素子のｎ型電極１１が接合するように
実装した。
【００３２】この半導体レーザー素子に対して、２４℃
でパルス幅１μｓ、繰り返し１ｋＨｚの電流を注入した
ところ、４６８ｎｍにおいて青色のレーザー発振を確認
することができた。しきい値電流は９５ｍＡ、規格化し
きい値電流密度は９０ｋＡ／ｃｍ2 μｍであった。
でパルス幅１μｓ、繰り返し１ｋＨｚの電流を注入した
ところ、４６８ｎｍにおいて青色のレーザー発振を確認
することができた。しきい値電流は９５ｍＡ、規格化し
きい値電流密度は９０ｋＡ／ｃｍ2 μｍであった。
【００３３】このように室温以上の温度において青色か
ら紫外に至る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
レーザー素子を実現することができたのは、以下の理由
によるものと考えられる。すなわち、キャリア（電子及
び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電子のｐ型
クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占めると考
えられるが、活性層の導電帯下端のエネルギーとｎ型Ｚ
ｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３の導電帯下
端のエネルギーとの差（前記したように０．０９ｅＶ）
よりも活性層の導電帯下端のエネルギーとｐ型Ｚｎ0.80
Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６の導電帯下端のエ
ネルギーとの差（前記したように０．１８ｅＶ）の方が
大きいために、このオーバーフロー成分を導電帯下端の
エネルギーが最も高いｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ
0.74クラッド層６によって効果的に抑制することがで
き、その結果、キャリアを活性層に有効に閉じ込めて、
ＺｎＳｅ量子井戸層４における反転分布を実現すること
ができるからである。
ら紫外に至る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
レーザー素子を実現することができたのは、以下の理由
によるものと考えられる。すなわち、キャリア（電子及
び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電子のｐ型
クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占めると考
えられるが、活性層の導電帯下端のエネルギーとｎ型Ｚ
ｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３の導電帯下
端のエネルギーとの差（前記したように０．０９ｅＶ）
よりも活性層の導電帯下端のエネルギーとｐ型Ｚｎ0.80
Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６の導電帯下端のエ
ネルギーとの差（前記したように０．１８ｅＶ）の方が
大きいために、このオーバーフロー成分を導電帯下端の
エネルギーが最も高いｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ
0.74クラッド層６によって効果的に抑制することがで
き、その結果、キャリアを活性層に有効に閉じ込めて、
ＺｎＳｅ量子井戸層４における反転分布を実現すること
ができるからである。
【００３４】（実施例２）図３は本発明に係る半導体レ
ーザー素子の他の実施例を示す構造断面図である。この
素子の作製方法としては、前記実施例１と同様に分子線
エピタキシー法を用いた。
ーザー素子の他の実施例を示す構造断面図である。この
素子の作製方法としては、前記実施例１と同様に分子線
エピタキシー法を用いた。
【００３５】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型Ｚ
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２を約０．１μｍ積層し
た。有効ドナー密度は約６×１０17ｃｍ-3とした。本実
施例２においては、基板温度を３００℃とし、使用した
三元あるいは四元混晶の組成はこの温度においてｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１と格子整合するように定めている。
ｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２を約０．１μｍ積層し
た。有効ドナー密度は約６×１０17ｃｍ-3とした。本実
施例２においては、基板温度を３００℃とし、使用した
三元あるいは四元混晶の組成はこの温度においてｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１と格子整合するように定めている。
【００３６】次いで、ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ
層２の上に、ｎ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラ
ッド層１２、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉
じ込め層１３をそれぞれ約０．６μｍ、約６０ｎｍ積層
した。有効ドナー密度は約４×１０17ｃｍ-3とした。禁
制帯幅は、室温においてそれぞれ３．０３ｅＶ、２．８
７ｅＶであった。
層２の上に、ｎ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラ
ッド層１２、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉
じ込め層１３をそれぞれ約０．６μｍ、約６０ｎｍ積層
した。有効ドナー密度は約４×１０17ｃｍ-3とした。禁
制帯幅は、室温においてそれぞれ３．０３ｅＶ、２．８
７ｅＶであった。
【００３７】次いで、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ
0.88光閉じ込め層１３の上に、活性層を成長させた。す
なわち、２層のＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層１４（厚
さ各５ｎｍ）と１層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88
障壁層１５（厚さ各８ｎｍ）とを交互に積層した多重量
子井戸構造によって活性層を形成した。この活性層領域
においては、不純物のドーピングは行わなかった。Ｚｎ
Ｓ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層１４の禁制帯幅は、室温にお
いて２．７４ｅＶであった。
0.88光閉じ込め層１３の上に、活性層を成長させた。す
なわち、２層のＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層１４（厚
さ各５ｎｍ）と１層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88
障壁層１５（厚さ各８ｎｍ）とを交互に積層した多重量
子井戸構造によって活性層を形成した。この活性層領域
においては、不純物のドーピングは行わなかった。Ｚｎ
Ｓ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層１４の禁制帯幅は、室温にお
いて２．７４ｅＶであった。
【００３８】次いで、活性層の上に、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ
0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１６、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍ
ｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層１７、ｐ型ＺｎＳ0.07
Ｓｅ 0.93クラッド層１８をそれぞれ約６０ｎｍ、約０．
３μｍ、約０．３μｍ積層した。有効アクセプタ密度
は、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層
１６、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層
１７において約１×１０ 17ｃｍ-3、ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ
0.93クラッド層１８において約４×１０17ｃｍ-3とし
た。
0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１６、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍ
ｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層１７、ｐ型ＺｎＳ0.07
Ｓｅ 0.93クラッド層１８をそれぞれ約６０ｎｍ、約０．
３μｍ、約０．３μｍ積層した。有効アクセプタ密度
は、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層
１６、ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層
１７において約１×１０ 17ｃｍ-3、ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ
0.93クラッド層１８において約４×１０17ｃｍ-3とし
た。
【００３９】以上のようにｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12
Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３とｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ
0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１６（禁制帯幅は、室温にお
いてそれぞれ２．８７ｅＶ）とを活性層を介して接合し
た構造としたことにより、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12
Ｓｅ0.88光閉じこめ層１６の導電帯下端のエネルギーが
活性層におけるＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層
１５（禁制帯幅は、室温において３．０３ｅＶ）の導電
帯下端のエネルギーよりも高くなり、また、ｎ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３の価電子
帯上端のエネルギーが活性層におけるＺｎ0.91Ｍｇ0.09
Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層１５の価電子帯上端のエネルギー
よりも低くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバ
ーフロー及び正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフロー
を抑制することができ、その結果、キャリアの閉じ込め
及び光の閉じ込めを有効に行うことができる。
Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３とｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ
0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１６（禁制帯幅は、室温にお
いてそれぞれ２．８７ｅＶ）とを活性層を介して接合し
た構造としたことにより、ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12
Ｓｅ0.88光閉じこめ層１６の導電帯下端のエネルギーが
活性層におけるＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層
１５（禁制帯幅は、室温において３．０３ｅＶ）の導電
帯下端のエネルギーよりも高くなり、また、ｎ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３の価電子
帯上端のエネルギーが活性層におけるＺｎ0.91Ｍｇ0.09
Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層１５の価電子帯上端のエネルギー
よりも低くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバ
ーフロー及び正孔のｎ型クラッド層へのオーバーフロー
を抑制することができ、その結果、キャリアの閉じ込め
及び光の閉じ込めを有効に行うことができる。
【００４０】最後に、ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93クラッド
層１８の上に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８を約０．１
μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１×１０18ｃｍ
-3とした。
層１８の上に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８を約０．１
μｍ積層した。有効アクセプタ密度は約１×１０18ｃｍ
-3とした。
【００４１】以上の方法で得られた半導体ウェハーを、
前記実施例１と同様に酸化膜ストライプ型レーザー素子
に加工し、銅のヒートシンクに実装した。この半導体レ
ーザー素子に対して、２４℃でパルス幅１μｓ、繰り返
し１ｋＨｚの電流を注入したところ、４６５ｎｍにおい
て青色のレーザー発振を確認することができた。しきい
値電流は８５ｍＡ、規格化しきい値電流密度は２４０ｋ
Ａ／ｃｍ2 μｍであった。
前記実施例１と同様に酸化膜ストライプ型レーザー素子
に加工し、銅のヒートシンクに実装した。この半導体レ
ーザー素子に対して、２４℃でパルス幅１μｓ、繰り返
し１ｋＨｚの電流を注入したところ、４６５ｎｍにおい
て青色のレーザー発振を確認することができた。しきい
値電流は８５ｍＡ、規格化しきい値電流密度は２４０ｋ
Ａ／ｃｍ2 μｍであった。
【００４２】尚、上記実施例１、２においては、半導体
レーザー素子を作製する基板としてＧａＡｓを用いてい
るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例え
ば、基板としてＺｎＳｅを用い、これに格子整合した半
導体レーザー素子を作製すれば、ヘテロエピタキシャル
成長による界面での欠陥発生を抑制することができ、さ
らに高い素子特性を得ることができる。
レーザー素子を作製する基板としてＧａＡｓを用いてい
るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例え
ば、基板としてＺｎＳｅを用い、これに格子整合した半
導体レーザー素子を作製すれば、ヘテロエピタキシャル
成長による界面での欠陥発生を抑制することができ、さ
らに高い素子特性を得ることができる。
【００４３】また、上記実施例１、２においては、多重
量子井戸構造を有する活性層として、５層のＺｎＳｅ量
子井戸層４と４層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障
壁層５とを交互に積層したもの、２層のＺｎＳ0.07Ｓｅ
0.93量子井戸層１４と１層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓ
ｅ0.88障壁層１５とを交互に積層したものを例に挙げて
説明しているが、必ずしもこれらの構造に限定されるも
のではなく、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜
Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ
＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から
なる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺ
ｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ
＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを交互に積層した構造
であればよい。
量子井戸構造を有する活性層として、５層のＺｎＳｅ量
子井戸層４と４層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障
壁層５とを交互に積層したもの、２層のＺｎＳ0.07Ｓｅ
0.93量子井戸層１４と１層のＺｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓ
ｅ0.88障壁層１５とを交互に積層したものを例に挙げて
説明しているが、必ずしもこれらの構造に限定されるも
のではなく、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜
Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ
＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から
なる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺ
ｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ
＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを交互に積層した構造
であればよい。
【００４４】また、上記実施例１においては、ｎ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３とｐ型Ｚｎ
0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６とを活性層を
介して接合した構造となっているが、必ずしもこの構造
に限定されるものではなく、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1- W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するか、ある
いはＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなるｎ型クラッド
層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４＜Ｓ＜
Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラッド層
とを活性層を介して接合したものであればよい。そして
特に、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなるｎ型クラッ
ド層とＺｎSＭｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４＜Ｓ
＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラッド
層とを活性層を介して接合すれば、ｐ型クラッド層の導
電帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端の
エネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層
の価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の
価電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔の
ｎ型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３とｐ型Ｚｎ
0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６とを活性層を
介して接合した構造となっているが、必ずしもこの構造
に限定されるものではなく、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1- W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するか、ある
いはＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなるｎ型クラッド
層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４＜Ｓ＜
Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラッド層
とを活性層を介して接合したものであればよい。そして
特に、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなるｎ型クラッ
ド層とＺｎSＭｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、０．４＜Ｓ
＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ型クラッド
層とを活性層を介して接合すれば、ｐ型クラッド層の導
電帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端の
エネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層
の価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の
価電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔の
ｎ型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
【００４５】また、上記実施例１においては、さらに、
ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２とｐ型Ｚｎ0.91Ｍ
ｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層７とを、ｎ型Ｚｎ0.91
Ｍｇ 0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３とｐ型Ｚｎ0.80Ｍ
ｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６との接合層を介して
接合した構造となっているが、必ずしもこの構造に限定
されるものではなく、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U から
なる第１のｎ型クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを
活性層を介して接合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W か
らなる第２のｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなる第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ
型クラッド層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介し
て接合した構造であればよい。
ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層２とｐ型Ｚｎ0.91Ｍ
ｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層７とを、ｎ型Ｚｎ0.91
Ｍｇ 0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層３とｐ型Ｚｎ0.80Ｍ
ｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層６との接合層を介して
接合した構造となっているが、必ずしもこの構造に限定
されるものではなく、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U から
なる第１のｎ型クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを
活性層を介して接合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W か
らなる第２のｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなる第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ
型クラッド層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介し
て接合した構造であればよい。
【００４６】また、上記実施例２においては、ｎ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３とｐ型Ｚ
ｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じこめ層１６とを活
性層を介して接合した構造となっているが、必ずしもこ
の構造に限定されるものではなく、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW
Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）か
らなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とを活性層を介
して接合した構造であればよい。
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層１３とｐ型Ｚ
ｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じこめ層１６とを活
性層を介して接合した構造となっているが、必ずしもこ
の構造に限定されるものではなく、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW
Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）か
らなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とを活性層を介
して接合した構造であればよい。
【００４７】また、上記実施例２においては、さらに、
ｎ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0. 74クラッド層１２と
ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層１７と
を、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層
１３とｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じこめ
層１６との接合層を介して接合した構造となっている
が、必ずしもこの構造に限定されるものではなく、Ｚｎ
Z Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-Uからなる第１のｎ型クラッド層
と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して接合し、Ｚ
ｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ
＜Ｗ＜０．６）からなる第２のｎ型クラッド層と第２の
ｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド層と第１
のｐ型クラッド層との接合層を介して接合した構造であ
ればよい。
ｎ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0. 74クラッド層１２と
ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層１７と
を、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め層
１３とｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じこめ
層１６との接合層を介して接合した構造となっている
が、必ずしもこの構造に限定されるものではなく、Ｚｎ
Z Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-Uからなる第１のｎ型クラッド層
と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介して接合し、Ｚ
ｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ
＜Ｗ＜０．６）からなる第２のｎ型クラッド層と第２の
ｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ型クラッド層と第１
のｐ型クラッド層との接合層を介して接合した構造であ
ればよい。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体レーザー素子の第１の構成によれば、活性層の導電帯
下端のエネルギーとｎ型クラッド層の導電帯下端のエネ
ルギーとの差よりも活性層の導電帯下端のエネルギーと
ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーとの差の方が
大きいので、室温以上の温度において青色から紫外に至
る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体レーザー素
子を実現することができる。なぜなら、キャリア（電子
及び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電子のｐ
型クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占めると
考えられるが、このオーバーフロー成分を導電帯下端の
エネルギーが最も高いｐ型クラッド層によって効果的に
抑制することができ、その結果、キャリアを活性層に有
効に閉じ込めて、量子井戸層における反転分布を実現す
ることができるからである。
体レーザー素子の第１の構成によれば、活性層の導電帯
下端のエネルギーとｎ型クラッド層の導電帯下端のエネ
ルギーとの差よりも活性層の導電帯下端のエネルギーと
ｐ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーとの差の方が
大きいので、室温以上の温度において青色から紫外に至
る領域で発振するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体レーザー素
子を実現することができる。なぜなら、キャリア（電子
及び正孔）のクラッド層へのオーバーフローは電子のｐ
型クラッド層へのオーバーフロー成分が大半を占めると
考えられるが、このオーバーフロー成分を導電帯下端の
エネルギーが最も高いｐ型クラッド層によって効果的に
抑制することができ、その結果、キャリアを活性層に有
効に閉じ込めて、量子井戸層における反転分布を実現す
ることができるからである。
【００４９】前記本発明の第１の構成において、活性層
が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜Ｘ＜０．
５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．
６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる量
子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺｎZ Ｍ
ｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜
０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多重量子井
戸構造を有するという好ましい構成によれば、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域の発光を得るこ
とができる。また、この場合、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するという好
ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーよ
りも高くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバー
フローを抑制することができる。また、ｐ型クラッド層
の禁制帯幅がｎ型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなる
ので、キャリア全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有
効である。また、この場合、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W からなるｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなるｐ型クラッド層とを活性層を介して接合す
るという好ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電
帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層の
価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の価
電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔のｎ
型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X （但し、０＜Ｘ＜０．
５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但し、０．２＜Ｙ＜０．
６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなる量
子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺｎZ Ｍ
ｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜
０．６）からなる障壁層とを交互に積層した多重量子井
戸構造を有するという好ましい構成によれば、室温以上
の温度において青色から紫外に至る領域の発光を得るこ
とができる。また、この場合、ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ
1-U からなるｎ型クラッド層とＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からな
るｐ型クラッド層とを活性層を介して接合するという好
ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエネルギーよ
りも高くなるので、電子のｐ型クラッド層へのオーバー
フローを抑制することができる。また、ｐ型クラッド層
の禁制帯幅がｎ型クラッド層の禁制帯幅よりも広くなる
ので、キャリア全体の閉じ込め及び光の閉じ込めにも有
効である。また、この場合、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ
1-W からなるｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなるｐ型クラッド層とを活性層を介して接合す
るという好ましい構成によれば、ｐ型クラッド層の導電
帯下端のエネルギーがｎ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーよりも高くなるだけでなく、ｎ型クラッド層の
価電子帯上端のエネルギーが活性層における障壁層の価
電子帯上端のエネルギーよりも低くなるので、正孔のｎ
型クラッド層へのオーバーフローを抑制することがで
き、その結果、キャリアの閉じ込め及び光の閉じ込めが
強くなる。
【００５０】また、本発明に係る半導体レーザー素子の
第２の構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーが活性層における障壁層の導電帯下端のエネル
ギーよりも高くなり、また、ｎ型クラッド層の価電子帯
上端のエネルギーが活性層における障壁層の価電子帯上
端のエネルギーよりも低くなるので、電子のｐ型クラッ
ド層へのオーバーフロー及び正孔のｎ型クラッド層への
オーバーフローを抑制することができ、その結果、キャ
リアの閉じ込め及び光の閉じ込めを有効に行うことがで
きる。
第２の構成によれば、ｐ型クラッド層の導電帯下端のエ
ネルギーが活性層における障壁層の導電帯下端のエネル
ギーよりも高くなり、また、ｎ型クラッド層の価電子帯
上端のエネルギーが活性層における障壁層の価電子帯上
端のエネルギーよりも低くなるので、電子のｐ型クラッ
ド層へのオーバーフロー及び正孔のｎ型クラッド層への
オーバーフローを抑制することができ、その結果、キャ
リアの閉じ込め及び光の閉じ込めを有効に行うことがで
きる。
【００５１】また、前記構成において、活性層にｎ型不
純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないという好
ましい構成によれば、活性層領域中に不純物準位が形成
されることはないので、キャリア再結合発光の効率が向
上し、その結果、素子の動作特性を向上させることがで
きる。
純物又はｐ型不純物が実質的に含まれていないという好
ましい構成によれば、活性層領域中に不純物準位が形成
されることはないので、キャリア再結合発光の効率が向
上し、その結果、素子の動作特性を向上させることがで
きる。
【図１】本発明に係る半導体レーザー素子の一実施例を
示す構造断面図である。
示す構造断面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザー素子の一実施例の
エネルギーバンド構造図である。
エネルギーバンド構造図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザー素子の他の実施例
を示す構造断面図である。
を示す構造断面図である。
【符号の説明】 １ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層 ３ ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層 ４ ＺｎＳｅ量子井戸層 ５ Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層 ６ ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層 ７ ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層 ８ ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層 ９ ＳｉＯ2 系絶縁層 １０ 金電極 １１ インジウム電極 １２ ｎ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層 １３ ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め
層 １４ ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層 １５ Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層 １６ ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め
層 １７ ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層 １８ ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93クラッド層
層 １４ ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93量子井戸層 １５ Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88障壁層 １６ ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88光閉じ込め
層 １７ ｐ型Ｚｎ0.80Ｍｇ0.20Ｓ0.26Ｓｅ0.74クラッド層 １８ ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93クラッド層
Claims (9)
- 【請求項１】 活性層と、前記活性層の一方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｐ型クラッド層と、前記活性層の他方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｎ型クラッド層とを少なくとも備えた半導体レー
ザー素子であって、前記ｐ型クラッド層のうち導電帯下
端のエネルギーが最も高い層の導電帯下端のエネルギー
が、前記ｎ型クラッド層のうち導電帯下端のエネルギー
が最も高い層の導電帯下端のエネルギーよりも高いこと
を特徴とする半導体レーザー素子。 - 【請求項２】 活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ1-X
（但し、０＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ（但
し、０．２＜Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体からなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体であるＺｎ Z Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、０．
４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを交互
に積層した多重量子井戸構造を有する請求項１に記載の
半導体レーザー素子。 - 【請求項３】 ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ
型クラッド層とＺｎVＭｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、
０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなるｐ型クラッ
ド層とを活性層を介して接合した請求項２に記載の半導
体レーザー素子。 - 【請求項４】 ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなるｎ
型クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層を介し
て接合し、前記第１のｐ型クラッド層に隣接してＺｎV
Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ
＜０．６）からなる第２のｐ型クラッド層を設けた請求
項３に記載の半導体レーザー素子。 - 【請求項５】 ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W からなるｎ
型クラッド層とＺｎSＭｇ1-S ＳT Ｓｅ1-T （但し、
０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．６）からなるｐ
型クラッド層とを活性層を介して接合した請求項２に記
載の半導体レーザー素子。 - 【請求項６】 ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第
１のｎ型クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層
を介して接合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-Wからなる
第２のｎ型クラッド層とＺｎS Ｍｇ1-S ＳT Ｓｅ
1-T （但し、０．４＜Ｓ＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜Ｔ＜０．
６）からなる第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ
型クラッド層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介し
て接合した請求項５に記載の半導体レーザー素子。 - 【請求項７】 活性層と、前記活性層の一方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｐ型クラッド層と、前記活性層の他方側に設けら
れ、少なくとも１層以上のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体か
らなるｎ型クラッド層とを少なくとも備えた半導体レー
ザー素子であって、活性層が、ＺｎＳｅ、ＺｎＳX Ｓｅ
1-X （但し、０＜Ｘ＜０．５）及びＺｎY Ｃｄ1-Y Ｓ
（但し、０．２＜Ｙ＜０．６）から選ばれるＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体からなる量子井戸層と、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体であるＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U （但し、
０．４＜Ｚ＜１、Ｘ＜Ｕ＜０．６）からなる障壁層とを
交互に積層した多重量子井戸構造を有し、ＺｎV Ｍｇ
1-V ＳW Ｓｅ1-W （但し、０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜
０．６）からなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド層とを
前記活性層を介して接合したことを特徴とする半導体レ
ーザー素子。 - 【請求項８】 ＺｎZ Ｍｇ1-Z ＳU Ｓｅ1-U からなる第
１のｎ型クラッド層と第１のｐ型クラッド層とを活性層
を介して接合し、ＺｎV Ｍｇ1-V ＳW Ｓｅ1-W（但し、
０．４＜Ｖ＜Ｚ、Ｕ＜Ｗ＜０．６）からなる第２のｎ型
クラッド層と第２のｐ型クラッド層とを、前記第１のｎ
型クラッド層と第１のｐ型クラッド層との接合層を介し
て接合した請求項７に記載の半導体レーザー素子。 - 【請求項９】 活性層にｎ型不純物又はｐ型不純物が実
質的に含まれていない請求項１から８のいずれかに記載
の半導体レーザー素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10938794A JPH07321409A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体レーザー素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10938794A JPH07321409A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体レーザー素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321409A true JPH07321409A (ja) | 1995-12-08 |
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ID=14508950
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|---|---|---|---|
| JP10938794A Pending JPH07321409A (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 半導体レーザー素子 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321409A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183922B1 (en) | 1998-07-31 | 2001-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
| US6683175B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Porphyrin compound, and electrophotographic photosensitive member, process-cartridge and apparatus using the compound |
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| EP1517379A2 (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| US7785762B2 (en) | 2005-12-15 | 2010-08-31 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and image forming method |
-
1994
- 1994-05-24 JP JP10938794A patent/JPH07321409A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6183922B1 (en) | 1998-07-31 | 2001-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
| US6683175B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Porphyrin compound, and electrophotographic photosensitive member, process-cartridge and apparatus using the compound |
| US6833227B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-12-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member, process-cartridge and apparatus |
| US6803932B2 (en) | 2002-08-22 | 2004-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
| EP1517379A2 (en) * | 2003-09-19 | 2005-03-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| EP1517379A3 (en) * | 2003-09-19 | 2011-07-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor light emitting device |
| US7785762B2 (en) | 2005-12-15 | 2010-08-31 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and image forming method |
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