JPH0773146B2 - 超格子構造体及び半導体発光素子 - Google Patents
超格子構造体及び半導体発光素子Info
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- JPH0773146B2 JPH0773146B2 JP7140393A JP7140393A JPH0773146B2 JP H0773146 B2 JPH0773146 B2 JP H0773146B2 JP 7140393 A JP7140393 A JP 7140393A JP 7140393 A JP7140393 A JP 7140393A JP H0773146 B2 JPH0773146 B2 JP H0773146B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、キャリアに対する見か
け上のエネルギー障壁を制御できる超格子構造体及びキ
ャリア・オーバフローが抑制された半導体発光素子に関
する。
け上のエネルギー障壁を制御できる超格子構造体及びキ
ャリア・オーバフローが抑制された半導体発光素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＩｎＰを活性層とする可視光
半導体レーザの高出力化、短波長化の研究が盛んに行わ
れている。前者の例ではＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
ＭＱＷ活性層を（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層で挟んだ構造を含むインデックスガイド導波構
造の半導体レーザがエレクトロニクス・レターズ誌ｖｏ
ｌ．２８、ＰＰ．８６０−６８１（１９９２）に記載さ
れている。この半導体レーザは５０℃で３０ｍｗの高出
力が得られている。また、後者の例では、（Ａｌ0.19Ｇ
ａ0.81）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層を（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層で挟んだ構造を含むインデッ
クスガイド導波構造の半導体レーザがジャパニーズ・ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（ＪＪＡ
Ｐ）誌ｖｏｌ．２９、ＰＰ．Ｌ１６６９−１６７１（１
９９０）に記載されている。この半導体レーザは２０℃
で６３２．７ｍｍのＣＷ発振が得られている。
半導体レーザの高出力化、短波長化の研究が盛んに行わ
れている。前者の例ではＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
ＭＱＷ活性層を（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層で挟んだ構造を含むインデックスガイド導波構
造の半導体レーザがエレクトロニクス・レターズ誌ｖｏ
ｌ．２８、ＰＰ．８６０−６８１（１９９２）に記載さ
れている。この半導体レーザは５０℃で３０ｍｗの高出
力が得られている。また、後者の例では、（Ａｌ0.19Ｇ
ａ0.81）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層を（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層で挟んだ構造を含むインデッ
クスガイド導波構造の半導体レーザがジャパニーズ・ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（ＪＪＡ
Ｐ）誌ｖｏｌ．２９、ＰＰ．Ｌ１６６９−１６７１（１
９９０）に記載されている。この半導体レーザは２０℃
で６３２．７ｍｍのＣＷ発振が得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、あがら、Ａｌ
ＧａＩｎＰ等の半導体材料においては、活性層とｐ型ク
ロッド層との界面でのキャリアに対するヘテロ障壁が小
さいため、活性層に注入されたキャリア（電子）がｐ型
クロッド層にオーバフローしてしまい、温度特性の悪
化、閾値電流の上昇を引き起こすという問題がある。
ＧａＩｎＰ等の半導体材料においては、活性層とｐ型ク
ロッド層との界面でのキャリアに対するヘテロ障壁が小
さいため、活性層に注入されたキャリア（電子）がｐ型
クロッド層にオーバフローしてしまい、温度特性の悪
化、閾値電流の上昇を引き起こすという問題がある。
【０００４】この問題を解決する１つの方法として、活
性層に隣接して超格子構造体を設けた例が特開昭６３−
４６７８８号公報に記載されている。この例では、活性
層に隣接した超格子構造体は、バンドギャップの異なる
複数の結晶層を交互に組み合せた積層体で成り、各結晶
層の厚さが、超格子構造体へ入射するキャリアの反射波
に対してその位相を強め合うように構成されている。こ
の結果、活性層から超格子構造体へ入射するキャリアは
超格子構造体によって強く反射されるので、活性層／超
格子構造体界面でのキャリアに対するエネルギー障壁が
高められたことと等価になり、キャリアのオーバフロー
が抑制される。しかし、この超格子構造体は、周期の異
なる超格子構造体を２〜４組ほど組み合わせて構成され
ているため電子波のコヒーレンシィの得られる各周期で
のウェル層とバリア層の総数は２〜４個以下と少なくな
ってしまう。このように各周期についてウェル層とバリ
ア層の組み合わせの組数不足のために、各周期について
の電子反射が中途半端で不十分なものとなり、キャリア
オーバフロー抑制効果が充分でない。
性層に隣接して超格子構造体を設けた例が特開昭６３−
４６７８８号公報に記載されている。この例では、活性
層に隣接した超格子構造体は、バンドギャップの異なる
複数の結晶層を交互に組み合せた積層体で成り、各結晶
層の厚さが、超格子構造体へ入射するキャリアの反射波
に対してその位相を強め合うように構成されている。こ
の結果、活性層から超格子構造体へ入射するキャリアは
超格子構造体によって強く反射されるので、活性層／超
格子構造体界面でのキャリアに対するエネルギー障壁が
高められたことと等価になり、キャリアのオーバフロー
が抑制される。しかし、この超格子構造体は、周期の異
なる超格子構造体を２〜４組ほど組み合わせて構成され
ているため電子波のコヒーレンシィの得られる各周期で
のウェル層とバリア層の総数は２〜４個以下と少なくな
ってしまう。このように各周期についてウェル層とバリ
ア層の組み合わせの組数不足のために、各周期について
の電子反射が中途半端で不十分なものとなり、キャリア
オーバフロー抑制効果が充分でない。
【０００５】また、図２の点線で示すように、上記の超
格子構造体は、実行的な障壁増大に寄与する層厚の範囲
が狭いので、製造時の設計値からのずれ、特に層厚の薄
い方へのずれに対する許容度が小さく、層厚の正確な制
御を必要とし、製造が難しいという欠点がある。
格子構造体は、実行的な障壁増大に寄与する層厚の範囲
が狭いので、製造時の設計値からのずれ、特に層厚の薄
い方へのずれに対する許容度が小さく、層厚の正確な制
御を必要とし、製造が難しいという欠点がある。
【０００６】本発明は、このような欠点を排除し、キャ
リアのオーバフローが抑制でき、かつ、製造の容易な超
格子構造体及びそれを用いた半導体発光素子を提供する
ことを目的としている。
リアのオーバフローが抑制でき、かつ、製造の容易な超
格子構造体及びそれを用いた半導体発光素子を提供する
ことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、バンドギャッ
プの異なる複数の結晶を組み合わせ、これら結晶の層厚
またはバンドギャップを、入射電子またはボールの反射
波が位相を強め合うように構成し、少なくとも１種類の
結晶の層厚またはバンドギャップを連続的に変化させた
ことを特徴とする超格子構造体である。
プの異なる複数の結晶を組み合わせ、これら結晶の層厚
またはバンドギャップを、入射電子またはボールの反射
波が位相を強め合うように構成し、少なくとも１種類の
結晶の層厚またはバンドギャップを連続的に変化させた
ことを特徴とする超格子構造体である。
【０００８】もう１つの発明は、活性層を、活性層より
もバンドギャップの大きい半導体層で挟んだダブルヘテ
ロ構造を含む多層積層構造を備え、上記の超格子構造体
を活性層に隣接、あるいは前記の半導体層中にまたは前
記の半導体層上に設けた構成の半導体発光素子である。
もバンドギャップの大きい半導体層で挟んだダブルヘテ
ロ構造を含む多層積層構造を備え、上記の超格子構造体
を活性層に隣接、あるいは前記の半導体層中にまたは前
記の半導体層上に設けた構成の半導体発光素子である。
【０００９】
【作用】本発明の超格子構造体の構成の１例を図１
（ａ）に、その伝導帯エネルギ・バンド図を図１（ｂ）
に示す。図では可視光レーザの材料であるＧａＩｎＰと
ＡｌＧａＩｎＰを用いてあるが、その他のＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＰ、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳＳｅ等の材料でもかま
わない。図１中、１は半導体レーザのＧａＩｎＰ活性
層、２，５はＡｌＧａＩｎＰクラッド層を示す。また、
３，４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクロッド層中に挿入された
本発明の超格子構造体のＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａ
ＩｎＰバリア層を示す。
（ａ）に、その伝導帯エネルギ・バンド図を図１（ｂ）
に示す。図では可視光レーザの材料であるＧａＩｎＰと
ＡｌＧａＩｎＰを用いてあるが、その他のＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＰ、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳＳｅ等の材料でもかま
わない。図１中、１は半導体レーザのＧａＩｎＰ活性
層、２，５はＡｌＧａＩｎＰクラッド層を示す。また、
３，４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクロッド層中に挿入された
本発明の超格子構造体のＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａ
ＩｎＰバリア層を示す。
【００１０】また、図２に本発明の超格子構造体と従来
型の超格子構造体の電子の多重反射による実行的なポテ
ンシャル増加の計算例を示す。計算は１次元のシュレー
ディンガー方程式を連続条件を用いて数値的に解き求め
た。計算は、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせ
で行った。ウェル層とバリア層の組み合わせは各々２０
組とし、バリア層厚を固定し、横軸のウェル層厚を変化
させた。ウェル層厚は、従来型では２０組とも均一で横
軸の値に設定した。また、本発明ではウェル層厚は薄い
方から厚い方へと連続的に変わるとし、その中心値を横
軸の値とし最小値を横軸の値の０．５倍、最大値を横軸
の値の１．５倍として等間隔で２０組与えた。具体的に
数値を用いて説明すると、横軸のウェル層厚が３ｎｍの
時、２０個のウェル層厚は、順次１．５ｎｍ、１．８１
６ｎｍ、１．９７４ｎｍ、・・・、４．３４２ｎｍ、
４．５ｎｍのように与えた。この作業を横軸の各ウェル
層厚について行い図２を得た。また、縦軸のポテンシャ
ル増加の値は電子の多重反射による実効的なポテンシャ
ル増加の計算値を表す。具体的には、電子の反射率が９
９％以上となる点で定義した。計算に用いた古典的なウ
ェル層とバリア層の間のエネルギ・ステップは１６０ｍ
ｅＶとして計算した。
型の超格子構造体の電子の多重反射による実行的なポテ
ンシャル増加の計算例を示す。計算は１次元のシュレー
ディンガー方程式を連続条件を用いて数値的に解き求め
た。計算は、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせ
で行った。ウェル層とバリア層の組み合わせは各々２０
組とし、バリア層厚を固定し、横軸のウェル層厚を変化
させた。ウェル層厚は、従来型では２０組とも均一で横
軸の値に設定した。また、本発明ではウェル層厚は薄い
方から厚い方へと連続的に変わるとし、その中心値を横
軸の値とし最小値を横軸の値の０．５倍、最大値を横軸
の値の１．５倍として等間隔で２０組与えた。具体的に
数値を用いて説明すると、横軸のウェル層厚が３ｎｍの
時、２０個のウェル層厚は、順次１．５ｎｍ、１．８１
６ｎｍ、１．９７４ｎｍ、・・・、４．３４２ｎｍ、
４．５ｎｍのように与えた。この作業を横軸の各ウェル
層厚について行い図２を得た。また、縦軸のポテンシャ
ル増加の値は電子の多重反射による実効的なポテンシャ
ル増加の計算値を表す。具体的には、電子の反射率が９
９％以上となる点で定義した。計算に用いた古典的なウ
ェル層とバリア層の間のエネルギ・ステップは１６０ｍ
ｅＶとして計算した。
【００１１】まず、本発明で入射電子或いはホールの反
射波が位相を強めあう条件を説明する。反射波が位相を
強めあう条件は、多層誘電体膜による光の反射と同一の
原理であり、光波を電子波に置き換えて考えれば良い。
即ち、各領域の層厚が１／２波長の奇数倍になっていれ
ば良い。具体的には以下の２式で表される条件を満たせ
ば良い。
射波が位相を強めあう条件を説明する。反射波が位相を
強めあう条件は、多層誘電体膜による光の反射と同一の
原理であり、光波を電子波に置き換えて考えれば良い。
即ち、各領域の層厚が１／２波長の奇数倍になっていれ
ば良い。具体的には以下の２式で表される条件を満たせ
ば良い。
【００１２】 （２ｍw *Ｅ）1/2 Ｌw ／ｈ＝（２ｍ−１）／４ （２ｍb *Ｅ（Ｅ−Ｕo ））1/2 Ｌb ／ｈ＝（２ｎ−１）／４ ここで、ｍw *、ｍb *は各々ウェル層、バリア層での有効
質量を、Ｅはウェル底を基準にした時の入射電子エネル
ギをＵo はウェルとバリアのエネルギ・ステップを、Ｌ
w 、Ｌb は各々ウェル層厚、バリア層厚を、ｈはプラン
ク定数を表す。また、ｍ、ｎは１，２，３・・・などの
整数である。上記の２式は入射電子エネルギによって反
射条件が異なることも意味している。本発明ではウェル
層とバリア層の組み合わせのうち、ウェル層またはバリ
ア層の少なくとも一方の層厚またはバンドギャップの値
を、連続的に変化させた。
質量を、Ｅはウェル底を基準にした時の入射電子エネル
ギをＵo はウェルとバリアのエネルギ・ステップを、Ｌ
w 、Ｌb は各々ウェル層厚、バリア層厚を、ｈはプラン
ク定数を表す。また、ｍ、ｎは１，２，３・・・などの
整数である。上記の２式は入射電子エネルギによって反
射条件が異なることも意味している。本発明ではウェル
層とバリア層の組み合わせのうち、ウェル層またはバリ
ア層の少なくとも一方の層厚またはバンドギャップの値
を、連続的に変化させた。
【００１３】以下、本発明の作用を説明する。まず、図
２の従来例を見ると、単一の周期をもつウェル層とバリ
ア層の組み合わせを２０組持つ場合、図２に示すとおり
ウェル層厚が最適の値から少し薄い方にずれた場合、急
激に効果が無くなることがわかる。また、厚い方にずれ
てもさほど設計の余裕度はないこともわかる。これは、
ウェル層、バリア層が非常に薄い層であることを考える
と作製上にきびしい制約を与えることになる。特開昭６
３−４６７８８号公報記載超格子構造体は、３種類の周
期を持つウェル層、バリア層の組み合わせをそれぞれ２
〜４組ほど組み合わせて構成されているが、このような
階段的な周期分布をもつウェル層、バリア層の組み合わ
せでは、電子波のコヒーレンシィの得られる薄い層厚に
トータルのウェル層、バリア層の組み合わせからなる層
数を限った場合、各周期でのウェル層、バリア層の組み
合わせは２〜４個以下と少なくなってしまう。その結
果、各周期についてウェル層、バリア層組み合わせの組
数不足のために、各周期についての電子反射が中途半端
で不十分なものとなってしまう。
２の従来例を見ると、単一の周期をもつウェル層とバリ
ア層の組み合わせを２０組持つ場合、図２に示すとおり
ウェル層厚が最適の値から少し薄い方にずれた場合、急
激に効果が無くなることがわかる。また、厚い方にずれ
てもさほど設計の余裕度はないこともわかる。これは、
ウェル層、バリア層が非常に薄い層であることを考える
と作製上にきびしい制約を与えることになる。特開昭６
３−４６７８８号公報記載超格子構造体は、３種類の周
期を持つウェル層、バリア層の組み合わせをそれぞれ２
〜４組ほど組み合わせて構成されているが、このような
階段的な周期分布をもつウェル層、バリア層の組み合わ
せでは、電子波のコヒーレンシィの得られる薄い層厚に
トータルのウェル層、バリア層の組み合わせからなる層
数を限った場合、各周期でのウェル層、バリア層の組み
合わせは２〜４個以下と少なくなってしまう。その結
果、各周期についてウェル層、バリア層組み合わせの組
数不足のために、各周期についての電子反射が中途半端
で不十分なものとなってしまう。
【００１４】これに対し、本発明では、ウェル層、バリ
ア層の組み合わせのうち、ウェル層またバリア層の少な
くとも一方の層厚またはバンドギャップの値を、連続的
に変化させた。このため、トータルの層厚を電子のコヒ
ーレンシィが得られる程度に抑えつつ、図２に示すよう
に広い範囲の中心ウェル層厚の設計値に対し、従来例と
同等以上の高い実効的なポテンシャル増加を得ることが
可能となる。このこは作製上の許容度を大幅に高め、歩
留まりを高める効果がある。また、設計値をうまく設定
することにより従来例よりもかなり高い実効的ポテンシ
ャル増加を得ることができる。
ア層の組み合わせのうち、ウェル層またバリア層の少な
くとも一方の層厚またはバンドギャップの値を、連続的
に変化させた。このため、トータルの層厚を電子のコヒ
ーレンシィが得られる程度に抑えつつ、図２に示すよう
に広い範囲の中心ウェル層厚の設計値に対し、従来例と
同等以上の高い実効的なポテンシャル増加を得ることが
可能となる。このこは作製上の許容度を大幅に高め、歩
留まりを高める効果がある。また、設計値をうまく設定
することにより従来例よりもかなり高い実効的ポテンシ
ャル増加を得ることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の超格子構造体の実施例を説明
する。図１（ａ）に示す超格子構造体をＡｌＧａＩｎＰ
系可視光半導体レーザに用いて試作を行った。図３に試
作したＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＲｎＰ ＭＱＷレーザの構
造図を示す。試作した半導体レーザはＧａＩｎＰ／Ａｌ
ＧａＩｎＰ ＭＱＷ活性層を有するインデックス・ガイ
ド型レーザである。超格子構造体は活性層６からｐ型ク
ラッド層７へのキャリア・オーバフローを抑制するた
め、活性層直上のｐ型クラッド層７中に挿入した。超格
子構造体の構成は、ウェル層はＧａＩｎＰで、バリア層
はＡｌＧａＩｎＰで構成し、オーバフローするキャリ
ア、特に電子に対して有効に働くように設計した。ウェ
ル層とバリア層の組み合わせは２０個とした。バリア層
厚はすべて２．７ｎｍ一定とした。ウェル層厚は、中心
値３ｎｍ、最小値１．５ｎｍ、最大値４．５ｎｍとし
て、等間隔かつ連続的に２０個設定した。具体的には、
１．５、１．６５８、１．８１６、１．９７４、・・
・、４．３４２、４．５ｎｍとした。この時、図２より
実効的なポテンシャル増加は６０ｍｅＶ程度が得られ
る。また、設計ウェル層厚のずれに対しても大きな許容
度を持っている。
する。図１（ａ）に示す超格子構造体をＡｌＧａＩｎＰ
系可視光半導体レーザに用いて試作を行った。図３に試
作したＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＲｎＰ ＭＱＷレーザの構
造図を示す。試作した半導体レーザはＧａＩｎＰ／Ａｌ
ＧａＩｎＰ ＭＱＷ活性層を有するインデックス・ガイ
ド型レーザである。超格子構造体は活性層６からｐ型ク
ラッド層７へのキャリア・オーバフローを抑制するた
め、活性層直上のｐ型クラッド層７中に挿入した。超格
子構造体の構成は、ウェル層はＧａＩｎＰで、バリア層
はＡｌＧａＩｎＰで構成し、オーバフローするキャリ
ア、特に電子に対して有効に働くように設計した。ウェ
ル層とバリア層の組み合わせは２０個とした。バリア層
厚はすべて２．７ｎｍ一定とした。ウェル層厚は、中心
値３ｎｍ、最小値１．５ｎｍ、最大値４．５ｎｍとし
て、等間隔かつ連続的に２０個設定した。具体的には、
１．５、１．６５８、１．８１６、１．９７４、・・
・、４．３４２、４．５ｎｍとした。この時、図２より
実効的なポテンシャル増加は６０ｍｅＶ程度が得られ
る。また、設計ウェル層厚のずれに対しても大きな許容
度を持っている。
【００１６】図３のレーザの作製方法は、まずｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１７に設けたｎ型ＧａＡｓバッファ層１６上
に、順次有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用い
て、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド
層１２、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａ２ｎＰＭＱＷ活性層６、
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層７、超
格子構造体８、Ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層７、Ｐ型ＧａＩｎＰエッチグストッパー層
１０、Ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層１１、Ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層１４を１回目の成
長で形成した。次に、その上に誘電体膜をストタイプ上
に形成し、それをマスクとし、Ｐ型ＧａＩｎＰキャップ
層１４とＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層１１を選択メサ・エッチングした後、選択埋め込
み成長によりｎ型ＧａＡｓブロック層１３を形成して埋
め込みメサ形状を作製した。この後、誘電体膜を除去
し、３回目の結晶成長でｐ型ＧａＡｓキャップ層１５を
成長した後、ｐ側電極１８及びｎ側電極１９の形成工
程、研磨工程、ペレッタイズ工程を経て図３に示す半導
体レーザができあがった。
Ａｓ基板１７に設けたｎ型ＧａＡｓバッファ層１６上
に、順次有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用い
て、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド
層１２、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａ２ｎＰＭＱＷ活性層６、
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層７、超
格子構造体８、Ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層７、Ｐ型ＧａＩｎＰエッチグストッパー層
１０、Ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層１１、Ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層１４を１回目の成
長で形成した。次に、その上に誘電体膜をストタイプ上
に形成し、それをマスクとし、Ｐ型ＧａＩｎＰキャップ
層１４とＰ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層１１を選択メサ・エッチングした後、選択埋め込
み成長によりｎ型ＧａＡｓブロック層１３を形成して埋
め込みメサ形状を作製した。この後、誘電体膜を除去
し、３回目の結晶成長でｐ型ＧａＡｓキャップ層１５を
成長した後、ｐ側電極１８及びｎ側電極１９の形成工
程、研磨工程、ペレッタイズ工程を経て図３に示す半導
体レーザができあがった。
【００１７】試作した可視光半導体レーザを測定したと
ころ、超格子構造体を含まない場合に比べ、大幅にキャ
リア・オーバフローが抑制され、従来５０ｍＷの光出力
が得られるのは高さ６０℃ったが、本実施例では８０℃
０ｍＷの光出力が得られ、良好な温度特性と低閾値電流
特性が得られた。また、ウェファ内の歩留まりについて
も、従来例の超格子構造体を用いた場合よりも構造が見
られた。
ころ、超格子構造体を含まない場合に比べ、大幅にキャ
リア・オーバフローが抑制され、従来５０ｍＷの光出力
が得られるのは高さ６０℃ったが、本実施例では８０℃
０ｍＷの光出力が得られ、良好な温度特性と低閾値電流
特性が得られた。また、ウェファ内の歩留まりについて
も、従来例の超格子構造体を用いた場合よりも構造が見
られた。
【００１８】上記実施例では、ウェル層厚のみを連続的
に変化させたが、これにより同様な効果が得られる。
に変化させたが、これにより同様な効果が得られる。
【００１９】さらに、上記実施例ではＧａＩｎＰとＡｌ
ＧａＩｎＰの２種類の結晶の組み合わせを用いたが、こ
れは３種類以上の結晶の組み合わせでもかまわない。ま
た、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰは陰イオン共通の材料
系であるが、用イオン共通の材料系の場合などの逆に価
電子帯のヘテロの障壁が小さくなるため、ホールのオー
バフロー抑制に有効である。
ＧａＩｎＰの２種類の結晶の組み合わせを用いたが、こ
れは３種類以上の結晶の組み合わせでもかまわない。ま
た、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰは陰イオン共通の材料
系であるが、用イオン共通の材料系の場合などの逆に価
電子帯のヘテロの障壁が小さくなるため、ホールのオー
バフロー抑制に有効である。
【００２０】なお、上記実施例は半導体レーザについて
説明したが、発光ダイオードに超格子構造体を設けても
上記実施例と同様の効果がある。
説明したが、発光ダイオードに超格子構造体を設けても
上記実施例と同様の効果がある。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の超格子構造
体では入射電子あるいはホールを有効に閉じ込めること
ができ、半導体レーザに用いた場合、良好な温度特性と
低閾値電流特性が得られる。
体では入射電子あるいはホールを有効に閉じ込めること
ができ、半導体レーザに用いた場合、良好な温度特性と
低閾値電流特性が得られる。
【図１】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の超格子構造
体の構成例を示す図及びその伝導帯バンド構造を示す図
である。
体の構成例を示す図及びその伝導帯バンド構造を示す図
である。
【図２】本発明と従来例の、入射電子反射によるポテン
シャル増加の比較を示す図である。
シャル増加の比較を示す図である。
【図３】本発明の超格子構造体をｐ型クラッド層中に含
むＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ半導体レーザの構造を示す図
である。
むＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ半導体レーザの構造を示す図
である。
１ ＧａＩｎＰ活性層 ２，５ ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３ ＧａＩｎＰウェル層 ４ ＡｌＧａＩｎＰバリア層 ６ ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ活性層 ７，１１ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
クラッド層 ８ 超格子構造体 １０ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング・ストッパー層 １２ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層 １３ ｎ型ＧａＡｓブロック層 １４ ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層 １５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １６ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １７ ｎ型ＧａＡｓ基板 １８ ｐ側電極 １９ ｎ側電極
クラッド層 ８ 超格子構造体 １０ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング・ストッパー層 １２ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層 １３ ｎ型ＧａＡｓブロック層 １４ ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層 １５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １６ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １７ ｎ型ＧａＡｓ基板 １８ ｐ側電極 １９ ｎ側電極
Claims (2)
- 【請求項１】 バンドギャップの異なる複数の結晶を組
み合わせて成る超格子構造体において、超格子構造体へ
入射するキャリアの反射波が位相を強め合うように前記
結晶の層厚またはバンドキャップを構成し、さらに、少
なくとも１種類の結晶の層厚またはバンドキャッブを連
続的に変化させたことを特徴とする超格子構造体。 - 【請求項２】 活性層を、当該活性層のバンドギャップ
よりも多いきいバンドギャップを有する半導体層で挟ん
だダブルヘテロ構造を含む多層積層構造を備えた半導体
発光素子において、前記活性層に隣接して、あるいは前
記半導体層中に、または前記半導体層上に、バンドギャ
ップの異なる複数の結晶を組み合せて成る超格子構造体
を備え、前記超格子構造体の結晶の層厚またはバンドギ
ャップが、当該超格子構造体に入射するキャリアの反射
波が位相を強め合うように定められ、かつ、少なくとも
１種類の結晶の層厚またはバンドギャップが連続的に変
化していることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140393A JPH0773146B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超格子構造体及び半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140393A JPH0773146B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超格子構造体及び半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283822A JPH06283822A (ja) | 1994-10-07 |
| JPH0773146B2 true JPH0773146B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=13459520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7140393A Expired - Lifetime JPH0773146B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超格子構造体及び半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773146B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3719047B2 (ja) | 1999-06-07 | 2005-11-24 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP4622466B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2011-02-02 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JP5648475B2 (ja) | 2010-12-28 | 2015-01-07 | 信越半導体株式会社 | 発光素子 |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP7140393A patent/JPH0773146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICE LETTERS=1991 * |
| IEE INTERNATIONAL SEMICONDUCTER=1990 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06283822A (ja) | 1994-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961210 |