JPH10112565A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

Semiconductor light emitting element

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JPH10112565A
JPH10112565A JP26428496A JP26428496A JPH10112565A JP H10112565 A JPH10112565 A JP H10112565A JP 26428496 A JP26428496 A JP 26428496A JP 26428496 A JP26428496 A JP 26428496A JP H10112565 A JPH10112565 A JP H10112565A
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JP
Japan
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type
semiconductor
layer
zns
znte
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Application number
JP26428496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Sasai
洋一 佐々井
Satoshi Kamiyama
智 上山
Toru Saito
徹 齋藤
Ayumi Tsujimura
歩 辻村
Koji Nishikawa
孝司 西川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser structure driven with low voltage, in a bluish green semiconductor laser using a ZnSe 2-6 compound semiconductor. SOLUTION: A semiconductor laser possesses an n-type ZnSSe buffer layer 3, an n-type ZnMgSSe clad layer 4, a ZnCdSe active layer 6, a p-type ZnMgSSe clad layer 8, and a p-type ZnSSe layer 9 on an n-type GaAs substrate 1. The contact resistance becomes small, and the lowering of the drive voltage can be achieved with good reproducibility, by the constitution consisting of a semiconductor where the band off set of a valence band is 0.3eV or under to the n-type ZnSSe semiconductor 9, for example, a p-type ZnCdSSe semiconductor, a p-type ZnSe/ZnTe superlattice layer, and a p-type ZnTe contact layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は緑色から青色までの
波長において発光可能な半導体レーザ等の半導体発光素
子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser capable of emitting light in a wavelength range from green to blue.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化、レーザプ
リンタの高解像度化をはかるため、短波長半導体レーザ
の要求があり、ZnSe系2ー6族化合物半導体を用い
た青、緑色半導体レーザの研究開発が盛んに行われてい
る。ZnSe系2ー6族を用いた半導体レーザの開発進
捗の報告については、Electronics Letters 31st March
1994 Vol.30、第568項〜第569項に記載されてい
る利得導波型半導体レーザ、もしくはElectronics Lett
ers 9th December 1993 Vol.29、第2192項〜第21
93項に記載されているように、リッジ側面に絶縁膜で
埋めこんだリッジ屈折率型半導体レーザにて室温連続発
振が達成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a short-wavelength semiconductor laser in order to increase the density of an optical disc and increase the resolution of a laser printer. Research on blue and green semiconductor lasers using ZnSe-based group 2-6 compound semiconductors has been required. Development is active. For a report on the development progress of semiconductor lasers using ZnSe-based Group 2-6, see Electronics Letters 31st March
1994, Vol. 30, Paragraphs 568 to 569, a gain-guided semiconductor laser, or Electronics Lett.
ers 9th December 1993 Vol.29, paragraphs 2192 to 21
As described in Item 93, continuous oscillation at room temperature has been achieved by a ridge refractive index type semiconductor laser in which an insulating film is embedded on the side surface of the ridge.

【0003】しかし、Electronics Letters 14th Marc
h 1996 Vol.32、第552項〜第553項に記載されて
いる室温動作においてはせいぜい100時間程度で故障
しており、この大きな原因の一つとして11Vという大
きな動作電圧があげられる。動作電圧低減化に対して
は、例えばJ.Vac.Sci.Technol.B 12(4). Jul/Aug 19
94、第2480項〜第2483項に記載されているp型
ZnSe/ZnTe超格子構造を用いた疑似傾斜層が提
案され有効に電圧低減化が図られているが、この構造は
厚さ0.3nmのp型ZnTeと厚さ1.7nmのp型
ZnSe層から始まって、それぞれの厚みを0.1nm
ずつ増減させて疑似混晶を形成している(特開平6−5
920号公報、特表平8−506694号公報)。
[0003] However, Electronics Letters 14th Marc
In the room temperature operation described in h 1996 Vol. 32, paragraphs 552 to 553, failure occurs at most for about 100 hours, and one of the major causes is a large operating voltage of 11V. For the reduction of operating voltage, for example, J. Vac.Sci.Technol.B 12 (4). Jul / Aug 19
94, a pseudo-gradient layer using a p-type ZnSe / ZnTe superlattice structure described in paragraphs 2480 to 2483 has been proposed to effectively reduce the voltage. Starting from a 3 nm p-type ZnTe and a 1.7 nm thick p-type ZnSe layer, each thickness is reduced to 0.1 nm.
A pseudo mixed crystal is formed by increasing or decreasing the amount by
No. 920, Japanese Patent Publication No. Hei 8-506694).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来構造は成長初段のp型ZnTe層は1〜2原子層とい
う超薄膜なため、成長速度が通常と異なり厚み制御が困
難である。また、基板上に均一に2次元成長させる条件
は厳しく、島状の3次元成長が起こりやすい。成長初段
のp型ZnTe層がうまく成長できないと、それが電圧
障壁となって低電圧化ができず、非常に重要な技術ポイ
ントとなっている。したがって、量産性を考慮したと
き、再現性よく低電圧化がはかれるとは言い難い。
However, in this conventional structure, the p-type ZnTe layer in the first stage of growth is an ultra-thin film of 1 to 2 atomic layers, so that the growth rate is different from usual and the thickness control is difficult. Also, the conditions for uniform two-dimensional growth on the substrate are severe, and island-like three-dimensional growth is likely to occur. If the p-type ZnTe layer in the first stage of growth cannot be successfully grown, it becomes a voltage barrier and the voltage cannot be reduced, which is a very important technical point. Therefore, it is hard to say that the voltage can be reduced with good reproducibility when considering mass productivity.

【0005】そこで本発明は、この動作電圧を再現性よ
く低減する半導体発光素子およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device which reduces the operating voltage with good reproducibility and a method for manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第一の発明では、n型のGaAs半導体基板上にn型の
ZnSeもしくはZnSSe半導体層を形成した後、G
aAs基板と格子整合のとれたn型のZnMgSSe系
半導体層からなる第一のクラッド層と、第一のZnSS
e系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層と第二のZn
SSe系光ガイド層とを有する発光層と、p型のZnM
gSSe系半導体からなる第二のクラッド層と少なくと
もp型ZnSSeもしくはp型ZnSe層を有する半導
体レーザにおいて、前記p型ZnSSeもしくはp型Z
nSe層の上部にp型ZnSSeもしくはp型ZnSe
層に対し価電子帯のバンドオフセットΔEvが0.3e
V以下のp型化合物半導体とp型ZnSe/ZnTe多
層膜半導体層とp型ZnTeコンタクト層を形成する。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, after forming an n-type ZnSe or ZnSSe semiconductor layer on an n-type GaAs semiconductor substrate,
a first cladding layer made of an n-type ZnMgSSe-based semiconductor layer lattice-matched with an aAs substrate;
e-based light guide layer, ZnCdSe quantum well layer, and second Zn
A light emitting layer having an SSe-based light guide layer, and p-type ZnM
In a semiconductor laser having a second cladding layer made of a gSSe-based semiconductor and at least a p-type ZnSSe or p-type ZnSe layer, the p-type ZnSSe or p-type Z
p-type ZnSSe or p-type ZnSe on the nSe layer
The band offset ΔEv of the valence band is 0.3 e with respect to the layer.
A p-type compound semiconductor of V or less, a p-type ZnSe / ZnTe multilayer semiconductor layer, and a p-type ZnTe contact layer are formed.

【0007】以上の構成によりp型ZnSeもしくはZ
nSSe半導体層とp型ZnTeコンタクト層の間で発
生する電圧障壁を抑制し、本半導体レーザの低電圧駆動
が可能となる。
With the above configuration, p-type ZnSe or Z
A voltage barrier generated between the nSSe semiconductor layer and the p-type ZnTe contact layer is suppressed, and the present semiconductor laser can be driven at a low voltage.

【0008】次に本件の第二の発明では、n型のGaA
s半導体基板上にn型のZnSeもしくはZnSSe半
導体層を形成した後、GaAs基板と格子整合のとれた
n型のZnMgSSe系半導体層からなる第一のクラッ
ド層と、第一のZnSSe系光ガイド層とZnCdSe
量子井戸層と第二のZnSSe系光ガイド層とを有する
発光層と、p型のZnMgSSe系半導体からなる第二
のクラッド層と少なくともp型ZnSSeもしくはp型
ZnSe層を有する半導体レーザにおいて、前記p型Z
nSSeもしくはp型ZnSe層の上部にp型Zn1−
αCdαS1−βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半導
体とp型ZnSe/ZnTe多層膜半導体層とp型Zn
Teコンタクト層を形成する。
Next, in the second aspect of the present invention, n-type GaAs
After forming an n-type ZnSe or ZnSSe semiconductor layer on an s semiconductor substrate, a first cladding layer composed of an n-type ZnMgSSe-based semiconductor layer lattice-matched with a GaAs substrate, and a first ZnSSe-based light guide layer And ZnCdSe
In a semiconductor laser having a light emitting layer having a quantum well layer and a second ZnSSe-based light guide layer, a second cladding layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor, and at least a p-type ZnSSe or a p-type ZnSe layer, Type Z
On top of the nSSe or p-type ZnSe layer, p-type Zn1-
αCdαS1-βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) compound semiconductor, p-type ZnSe / ZnTe multilayer semiconductor layer and p-type Zn
A Te contact layer is formed.

【0009】以上の構成によりp型ZnSeもしくはZ
nSSe半導体層とp型ZnTeコンタクト層の間で発
生する電圧障壁を抑制し、本半導体レーザの低電圧駆動
が可能となる。
With the above structure, p-type ZnSe or Z
A voltage barrier generated between the nSSe semiconductor layer and the p-type ZnTe contact layer is suppressed, and the present semiconductor laser can be driven at a low voltage.

【0010】次に本件の第三の発明では、第二の発明の
p型Zn1−αCdαS1−βSeβ(0≦α、β≦
1)化合物半導体の組成において、Cd組成を50%以
下にS組成を30%以下で層の厚みを6nm以下にする
と、GaAs基板との格子不整合が小さく、またp型Z
nSeもしくはZnSSe半導体層との間の価電子帯の
障壁差を大きくとることが可能となり、半導体レーザの
低電圧化に大きく貢献する。
Next, in the third invention of the present invention, the p-type Zn1-αCdαS1-βSeβ (0 ≦ α, β ≦
1) In the composition of the compound semiconductor, when the Cd composition is 50% or less, the S composition is 30% or less, and the layer thickness is 6 nm or less, the lattice mismatch with the GaAs substrate is small, and the p-type Z
A valence band barrier difference between the semiconductor layer and the nSe or ZnSSe semiconductor layer can be increased, which greatly contributes to lowering the voltage of the semiconductor laser.

【0011】第4の発明では、第二の発明のp型Zn1
−αCdαS1−βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半
導体をp型ZnSeもしくはZnSzSe1−z半導体
層を間に挟んで複数層形成する。また、層厚は順次厚く
した構成にする。すると、価電子帯はp型ZnSe/Z
nTe多層膜半導体層に向かってエネルギーが大きくな
り、いわゆる疑似傾斜層が形成され、電圧障壁が緩和さ
れる。本発明では最初のp型ZnTe層の成長が不充分
でも複数層のp型Zn1−αCdαS1−βSeβ(0
≦α、β≦1)化合物半導体にて確実に価電子帯の障壁
差を緩和できる。
In the fourth invention, the p-type Zn1 of the second invention is used.
-ΑCdαS1-βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) A plurality of compound semiconductors are formed with a p-type ZnSe or ZnSzSe1-z semiconductor layer interposed therebetween. Further, the layer thickness is configured to be sequentially increased. Then, the valence band becomes p-type ZnSe / Z
The energy increases toward the nTe multilayer semiconductor layer, so that a so-called pseudo-gradient layer is formed, and the voltage barrier is reduced. In the present invention, even if the growth of the first p-type ZnTe layer is insufficient, a plurality of p-type Zn1-αCdαS1-βSeβ (0
.Ltoreq..alpha., .Beta..ltoreq.1) The barrier difference in the valence band can be reliably reduced in the compound semiconductor.

【0012】第5の発明では、n型のGaAs半導体基
板上にn型のZnSeもしくはZnSSe半導体層を形
成した後、GaAs基板と格子整合のとれたn型のZn
MgSSe系半導体層からなる第一のクラッド層と、第
一のZnSSe系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層
と第二のZnSSe系光ガイド層とを有する発光層と、
p型のZnMgSSe系半導体からなる第二のクラッド
層と少なくともp型ZnSSeもしくはp型ZnSe層
を有する半導体レーザにおいて、前記p型ZnSSeも
しくはp型ZnSe層の上部にp型Zn1−αCdαS
1−βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半導体とp型Z
nTeコンタクト層を形成する。前記p型Zn1−αC
dαS1−βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半導体は
p型ZnSeもしくはZnSSe半導体層を間に挟んで
複数層形成する。p型Zn1−αCdαS1−βSeβ
(0≦α、β≦1)化合物半導体層は順次層厚を薄くす
ることによって、疑似傾斜層をなし、p型ZnTeコン
タクト層に対して段階的に価電子帯の障壁差を緩和し、
半導体レーザの低電圧化に寄与する効果が期待できる。
In a fifth aspect of the present invention, after forming an n-type ZnSe or ZnSSe semiconductor layer on an n-type GaAs semiconductor substrate, the n-type ZnSe lattice-matched with the GaAs substrate is formed.
A first cladding layer made of a MgSSe-based semiconductor layer, a light-emitting layer having a first ZnSSe-based light guide layer, a ZnCdSe quantum well layer, and a second ZnSSe-based light guide layer;
In a semiconductor laser having a second cladding layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor and at least a p-type ZnSSe or a p-type ZnSe layer, p-type Zn1-αCdαS is formed on the p-type ZnSSe or the p-type ZnSe layer.
1-βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) compound semiconductor and p-type Z
An nTe contact layer is formed. The p-type Zn1-αC
A plurality of dαS1-βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) compound semiconductors are formed with a p-type ZnSe or ZnSSe semiconductor layer interposed therebetween. p-type Zn1-αCdαS1-βSeβ
(0 ≦ α, β ≦ 1) The compound semiconductor layer forms a pseudo-graded layer by sequentially reducing the layer thickness, and gradually reduces the valence band barrier difference with respect to the p-type ZnTe contact layer.
An effect contributing to lowering the voltage of the semiconductor laser can be expected.

【0013】第6の発明では、n型のGaAs化合物半
導体基板上にn型のZnSeもしくはZnSSe化合物
半導体と、前記GaAs基板に格子整合のとれたn型の
Zn1−xMgxS1−ySey系化合物半導体からな
るクラッド層と、ZnSSe系光ガイド層とZnCdS
e量子井戸層とを有する発光層と、p型のZnMgSS
e系半導体からなる第二のクラッド層と、p型ZnSz
Se1−z(0≦z≦0.08)半導体層を有し、前記
p型ZnSzSe1−z半導体層上に、p型ZnTe半
導体層を順次厚くp型ZnSe半導体層を順次薄くした
p型ZnSe/ZnTe多層膜半導体層を有する半導体
発光素子において、前記p型ZnSzSe1−z半導体
層側の同じ層厚のp型ZnTe半導体層を複数層繰り返
し形成する。p型ZnSzSe1−z半導体層側のp型
ZnTe半導体層は超薄膜なため、3次元成長しやす
く、面内の均一性が悪いことに対して、本発明では同じ
層構造を複数層形成することにより不均一部を補完する
ことになり、半導体レーザの低電圧駆動の再現性の向上
が期待できる。
In a sixth aspect, an n-type GaAs compound semiconductor substrate comprises an n-type ZnSe or ZnSSe compound semiconductor and an n-type Zn1-xMgS1-ySey compound semiconductor lattice-matched to the GaAs substrate. Cladding layer, ZnSSe-based light guide layer and ZnCdS
a light emitting layer having an e quantum well layer and a p-type ZnMgSS
a second cladding layer made of an e-based semiconductor and p-type ZnSz
A p-type ZnSe layer having a Se1-z (0 ≦ z ≦ 0.08) semiconductor layer, and a p-type ZnTe semiconductor layer is sequentially thicker and a p-type ZnSe semiconductor layer is sequentially thinner on the p-type ZnSzSe1-z semiconductor layer. In a semiconductor light emitting device having a ZnTe multilayer semiconductor layer, a plurality of p-type ZnTe semiconductor layers having the same thickness on the p-type ZnSzSe1-z semiconductor layer side are repeatedly formed. Since the p-type ZnTe semiconductor layer on the p-type ZnSzSe1-z semiconductor layer side is an ultra-thin film, it is easy to grow three-dimensionally and has poor in-plane uniformity. As a result, the non-uniform portion is complemented, and improvement in reproducibility of low-voltage driving of the semiconductor laser can be expected.

【0014】第7の発明では、上記発明を通じて作製し
た半導体レーザは低電圧駆動が可能となるため、低電圧
駆動が必須の光ディスクなどの光記録装置に応用可能と
なる。
In the seventh invention, the semiconductor laser manufactured according to the above invention can be driven at a low voltage, so that it can be applied to an optical recording device such as an optical disk which requires a low voltage drive.

【0015】第8の発明では、上記発明を通じて作製し
た半導体レーザは低電圧駆動が可能となるため、低電圧
駆動が必須の光ディスクなどの光記録装置に応用可能と
なる。
In the eighth invention, the semiconductor laser manufactured according to the above invention can be driven at a low voltage, so that it can be applied to an optical recording apparatus such as an optical disk which requires a low voltage drive.

【0016】第9の発明では、上記発明を通じて作製し
た半導体レーザは低電圧駆動が可能となるため、信頼性
および高出力化が可能となり、短波長のレーザ光で反応
する血液分析や医学治療などの医療機器に応用可能とな
る。
According to the ninth aspect, the semiconductor laser manufactured according to the above aspect of the present invention can be driven at a low voltage, so that the reliability and the output can be increased. Of medical equipment.

【0017】第10の発明では、上記発明を通じて作製
した半導体レーザは低電圧駆動が可能となるため、低電
圧駆動が必須の光ファイバー通信などの光通信装置に応
用可能となる。
In the tenth aspect, the semiconductor laser manufactured according to the above aspect of the invention can be driven at a low voltage, so that it can be applied to an optical communication device such as an optical fiber communication which requires a low voltage drive.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下本発明の半導体レーザの実施
形態について、図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the semiconductor laser according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(実施の形態1)図1に本発明の半導体レ
ーザのエピタキシャル成長による半導体多層膜構造を示
している。n型GaAs基板1(n=1×1018cm-3)上
にn型GaAsハ゛ッファ層2(n=1×1018cm-3)を
0.5μm成長し、成長温度280℃でn型塩素ドープ
ZnSeもしくはZnS0.06Seハ゛ッファ層3(厚み10
nm、n=1×1018cm-3)成長後、n型塩素ドープ
Zn0.9Mg0.10.13Se0.87クラット゛層4(n=1×1
18cm-3)、n型ZnS0.06Se0.94光ガイド層5
(厚み100nm)、ZnCdSe活性層6(厚み6n
m)、ZnS0.06Se光ガイド層7(厚み100nm)
を成長し発光領域を形成する。そしてp型窒素ドープZ
0.9Mg0.10.13Se0.87クラット゛層8(p=1×10
17cm-3)、p型窒素ドープZnS0.06Se層9(p=
5×1017cm-3)、p型窒素ドープZn0.6Cd0.4
0. 06Se0.94超格子層10(p=1×1017cm-3、厚
み3nm)、p型窒素ドープZnSe/ZnTe超格子
疑似傾斜層11、そしてp型窒素ドープZnTeコンタ
クト層12を形成する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a semiconductor multilayer film structure obtained by epitaxial growth of a semiconductor laser of the present invention. n-type GaAs wafer Bu Ffa layer 2 (n = 1 × 10 18 cm -3) was 0.5μm grown on the n-type GaAs substrate 1 (n = 1 × 10 18 cm -3), n -type chlorine at a growth temperature 280 ° C. Doped ZnSe or ZnS 0.06 Se buffer layer 3 (thickness 10
nm, n = 1 × 10 18 cm −3 ) and n-type chlorine-doped Zn 0.9 Mg 0.1 S 0.13 Se 0.87 clat layer 4 (n = 1 × 1 cm −3 )
0 18 cm -3 ), n-type ZnS 0.06 Se 0.94 light guide layer 5
(Thickness 100 nm), ZnCdSe active layer 6 (thickness 6 n
m), ZnS 0.06 Se light guide layer 7 (thickness 100 nm)
To form a light emitting region. And p-type nitrogen-doped Z
n 0.9 Mg 0.1 S 0.13 Se 0.87 ct layer 8 (p = 1 × 10
17 cm -3 ), p-type nitrogen-doped ZnS 0.06 Se layer 9 (p =
5 × 10 17 cm −3 ), p-type nitrogen-doped Zn 0.6 Cd 0.4 S
0. 06 Se 0.94 superlattice layer 10 (p = 1 × 10 17 cm -3, thickness 3 nm), a p-type nitrogen doped ZnSe / ZnTe superlattice pseudo gradient layer 11, and forms a p-type nitrogen doped ZnTe contact layer 12 .

【0020】p型窒素ドープZn0.6Cd0.40.06Se
0.94超格子層10の禁止帯幅は約2.34eVでp型窒素
ドープZnS0.06Se層9に対して価電子帯オフセット
ΔEvは約0.1eVである。p型窒素ドープZnSe/Z
nTe超格子疑似傾斜層11の構造は単位としてZnS
e層とZnTe層の膜厚の和は2nm一定として疑似Z
nSeTe混晶を形成した。始めの層はp型ZnSe
1.6nm、p型ZnTe0.4nm、その次は、p型
ZnSe1.5nm、p型ZnTe0.5nmとし、こ
のようにp型ZnSeを0.1nmずつ減少させ、p型
ZnTeを0.1nmずつ増加させた。最後は、p型Z
nSe0.1nm、p型ZnTe1.9nmとし、p型
ZnTeコンタクト層12へとつながっている(図
3)。
P-type nitrogen-doped Zn 0.6 Cd 0.4 S 0.06 Se
The band gap of the 0.94 superlattice layer 10 is about 2.34 eV, and the valence band offset ΔEv is about 0.1 eV with respect to the p-type nitrogen-doped ZnS 0.06 Se layer 9. p-type nitrogen doped ZnSe / Z
The structure of the nTe superlattice pseudo-gradient layer 11 is ZnS as a unit.
The sum of the thicknesses of the e-layer and the ZnTe layer is assumed to be 2 nm and the pseudo Z
An nSeTe mixed crystal was formed. The first layer is p-type ZnSe
1.6 nm, p-type ZnTe 0.4 nm, followed by p-type ZnSe 1.5 nm and p-type ZnTe 0.5 nm, thus decreasing p-type ZnSe by 0.1 nm and increasing p-type ZnTe by 0.1 nm I let it. Finally, p-type Z
nSe 0.1 nm and p-type ZnTe 1.9 nm, which are connected to the p-type ZnTe contact layer 12 (FIG. 3).

【0021】ここで、従来のp型窒素ドープZnSe/
ZnTe超格子疑似傾斜層を用いた構造について図2を
用いて説明する。(a)はp型ZnSeとp型ZnTe
とのバンド図で(a)のようにp型ZnSeはp型Zn
TeよりもEc、Evとも下がったタイプIIのヘテロ接
合の構造をとる。(b)は熱平衡状態でのバンド図を示
し、ヘテロ接合界面で価電子帯オフセットΔEvが約0.
7eV存在することが知られている。このオフセットが
ホールの移動の妨げとなり、オフセット量が多いと抵抗
が高くなる。それを緩和するため、(c)の様にp型Z
nSeとp型ZnTeの間に傾斜禁止帯幅を持つp型Z
nSeTe層を挿入する方法がとられる。その構造を実
現する方法として、(d)のようにp型ZnSe11b
/p型ZnTe11aの超格子を用いて、各層の厚さを
少しずつ変えて擬似的な傾斜禁止帯幅を形成する。この
構造では、単位としてZnSe層11bとZnTe層1
1aの膜厚の和は2nm一定として疑似ZnSeTe混
晶を形成している。具体的には厚さ0.2nmのp型Z
nTe11aと厚さ1.8nmのp型ZnSe11bか
ら始まって、それぞれの膜厚を0.1nmずつ増減させ
ている。しかしながら、0.2〜0.4nm程度の厚み
の層は1〜2原子層程度のもので、ウエハー面内で均一
に形成することは実用上非常に困難である。
Here, a conventional p-type nitrogen-doped ZnSe /
A structure using a ZnTe superlattice pseudo-gradient layer will be described with reference to FIG. (A) shows p-type ZnSe and p-type ZnTe
P-type ZnSe is p-type ZnSe as shown in FIG.
It has a type II heterojunction structure in which both Ec and Ev are lower than Te. (B) shows a band diagram in a thermal equilibrium state, in which the valence band offset ΔEv at the heterojunction interface is about 0.5.
It is known that 7 eV exists. This offset hinders the movement of the hole, and the resistance increases when the offset amount is large. To mitigate this, p-type Z
p-type Z having a forbidden band width between nSe and p-type ZnTe
A method of inserting an nSeTe layer is used. As a method for realizing the structure, a p-type ZnSe 11b as shown in FIG.
Using a / p-type ZnTe11a superlattice, the thickness of each layer is gradually changed to form a pseudo gradient band gap. In this structure, the ZnSe layer 11b and the ZnTe layer 1 are used as units.
Assuming that the sum of the film thicknesses of 1a is constant at 2 nm, a pseudo ZnSeTe mixed crystal is formed. Specifically, p-type Z having a thickness of 0.2 nm
Starting with nTe11a and p-type ZnSe11b with a thickness of 1.8 nm, the thickness of each is increased or decreased by 0.1 nm. However, a layer having a thickness of about 0.2 to 0.4 nm has a thickness of about 1 to 2 atomic layers, and it is very difficult in practice to form the layer uniformly on the wafer surface.

【0022】本実施形態では図3のように、p型窒素ド
ープZnCdSSe系超格子層10は、ZnSSe層9
と疑似傾斜層11との間に設置し、膜厚も3nmとして
いるので、分子線エピタキシー法(MBE)や有機金属
気相成長法(MOVPE)で十分制御可能な厚みである
ため、疑似傾斜層11の始めの疑似ZnSeTe混晶層
の代替として用いることに対して、均一性よく形成する
ことが可能となる。懸案となる価電子帯オフセットΔEv
として、本実施形態のものは約0.1eVであり、始め
の疑似ZnSeTe混晶層とほぼ等価な値をとる。ま
た、GaAsとの格子不整合率は約1.5%と大きいが
超格子薄膜なため、格子緩和を生ぜず無欠陥の結晶構造
がえられる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the p-type nitrogen-doped ZnCdSSe-based superlattice layer 10 is
And the pseudo-gradient layer 11, and the film thickness is 3 nm, so that the thickness can be sufficiently controlled by molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). In contrast to the use of the pseudo-ZnSeTe mixed crystal layer at the beginning of Example 11, it is possible to form the layer with good uniformity. Valence band offset ΔEv of concern
In this embodiment, the value is about 0.1 eV, which is almost equivalent to the value of the first pseudo ZnSeTe mixed crystal layer. Although the lattice mismatch with GaAs is as large as about 1.5%, since it is a superlattice thin film, a defect-free crystal structure without lattice relaxation is obtained.

【0023】また、4元混晶であるから、結晶硬度が向
上し欠陥発生に対して強くなるという効果が期待でき
る。なお、ZnCdSe3元混晶においても、同様の効
果が期待できることはいうまでもない。このZnCdS
Se10をはさむことで、p型ZnSe/p型ZnTe
超格子層の始めのp型ZnTe層の厚みは0.4nmと
比較的厚くできるため、結晶成長において面内均一に制
御可能となる。
Further, since it is a quaternary mixed crystal, the effect of improving the crystal hardness and increasing the resistance to the occurrence of defects can be expected. It is needless to say that the same effect can be expected in the case of ZnCdSe ternary mixed crystal. This ZnCdS
By sandwiching Se10, p-type ZnSe / p-type ZnTe
Since the thickness of the p-type ZnTe layer at the beginning of the superlattice layer can be made relatively thick at 0.4 nm, it is possible to uniformly control the crystal growth in the plane.

【0024】ZnCdSSe系超格子層10の組成に関
して説明する。この超格子層10は、価電子帯のバンド
オフセットΔEvの大きさと臨界膜厚を考慮する必要が
ある。ホールキャリアが半導体中を十分走行可能なヘテ
ロ障壁ΔEvとして約0.1eV以下が好ましく、した
がって、疑似ZnSeTe混晶層の始めの層構造と同等
のΔEv値の組成としてCd組成は50%以下、S組成
30%以下、膜厚としては6nm以下とすると良好な結
果が得られる。ヘテロ障壁は少なくとも0.3eV以下
でなくてはならない。このときの組成はほぼ、Cd組成
は60%以下、S組成50%以下、膜厚としては10n
m以下である。
The composition of the ZnCdSSe-based superlattice layer 10 will be described. In the superlattice layer 10, it is necessary to consider the magnitude of the band offset ΔEv of the valence band and the critical film thickness. The hetero barrier ΔEv that allows hole carriers to travel sufficiently in the semiconductor is preferably about 0.1 eV or less. Therefore, as a composition having a ΔEv value equivalent to the initial layer structure of the pseudo ZnSeTe mixed crystal layer, the Cd composition is 50% or less, and Good results can be obtained when the composition is 30% or less and the film thickness is 6 nm or less. The hetero barrier must be at least 0.3 eV or less. At this time, the composition was almost 60% or less for the Cd composition, 50% or less for the S composition, and the film thickness was 10n.
m or less.

【0025】また、上記実施例ではp型ZnCdSSe
系超格子層を1層で形成したが、複数層形成するとより
いっそうの効果が期待できる。
In the above embodiment, the p-type ZnCdSSe
Although the single superlattice layer is formed, more effects can be expected if a plurality of layers are formed.

【0026】図6はp型ZnCdSSe系超格子層10
が2層構造のバンド図を示す。1層めと2層めの組成は
同じで、p型窒素ドープZn0.6Cd0.40.06Se0.94
(p=1×1017cm-3)であるが、膜厚はp−ZnS
e側からそれぞれ2nm、3nmにしてある。禁止帯幅
はそれぞれ約2.4eV、2.34eV、ΔEv値は約
0.07eV、0.1eVである。なお、2層p型Zn
CdSSe系超格子層の間に厚み2nmのp型ZnSe
層を形成した。このように段階的に複数層形成すると障
壁が小さくなり正孔はより流れやすくなる。同様に、p
型ZnCdSSe系超格子層を3層以上にするか、もし
くはp型ZnCdSSe系超格子層の組成を徐々に変化
させてΔEvを小さくして正孔が流れやすくい構造にす
ることもできる。
FIG. 6 shows a p-type ZnCdSSe-based superlattice layer 10.
Shows a band diagram of a two-layer structure. The compositions of the first layer and the second layer are the same, and are p-type nitrogen-doped Zn 0.6 Cd 0.4 S 0.06 Se 0.94
(P = 1 × 10 17 cm −3 ), but the film thickness is p-ZnS
From the e side, they are 2 nm and 3 nm, respectively. The forbidden band widths are about 2.4 eV and 2.34 eV, and the ΔEv values are about 0.07 eV and 0.1 eV, respectively. Note that two-layer p-type Zn
2 nm thick p-type ZnSe between CdSSe-based superlattice layers
A layer was formed. When a plurality of layers are formed in a stepwise manner as described above, the barrier becomes small, and the holes flow more easily. Similarly, p
It is also possible to use three or more ZnCdSSe-based superlattice layers or to gradually change the composition of the p-type ZnCdSSe-based superlattice layer to reduce ΔEv so that a hole can easily flow.

【0027】図7は6層からなるp型ZnCdSSe系
超格子層72とp型ZnSe層71からなる多層構造7
00と、p型ZnTeコンタクト層73とからなる。p
型ZnCdSSe系超格子層72のそれぞれの組成は同
じであるが、膜厚はZnSe70側から順次、1nm、
2nm、3nm、4nm、5nm、6nmとだんだん厚
くなっており、禁止帯幅も2.5eVから2.3eVま
で順次変化している。p型ZnSe71の膜厚は1nm
の一定とした。p型ZnCdSSe系超格子層72の価
電子帯のバンドオフセットΔEvの大きさについては、
圧縮ひずみの生じる組成を導入することによって、最終
層のp型ZnCdSSe系超格子層のΔEvを0.4e
Vまでとることを可能ににしている。この構造は、多層
構造700中にp型ZnTe層の超格子層を用いていな
いため、作製が簡単である。
FIG. 7 shows a multilayer structure 7 composed of a p-type ZnCdSSe-based superlattice layer 72 composed of six layers and a p-type ZnSe layer 71.
00 and a p-type ZnTe contact layer 73. p
Although the composition of each of the type ZnCdSSe-based superlattice layers 72 is the same, the film thickness is 1 nm sequentially from the ZnSe 70 side.
The thickness is gradually increased to 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, and 6 nm, and the band gap changes sequentially from 2.5 eV to 2.3 eV. The film thickness of p-type ZnSe71 is 1 nm
And constant. Regarding the magnitude of the band offset ΔEv of the valence band of the p-type ZnCdSSe-based superlattice layer 72,
By introducing a composition that generates a compressive strain, ΔEv of the p-type ZnCdSSe-based superlattice layer of the final layer can be increased by 0.4 e
It is possible to take up to V. This structure is simple to fabricate because a superlattice layer of a p-type ZnTe layer is not used in the multilayer structure 700.

【0028】(実施の形態2)実施形態1の構造を用い
て利得導波型レーザを作製した。図4に作製した半導体
レーザの断面構造図を示す。なお、図中の番号につい
て、図1と同等のものについては同じ番号を付与した。
(Embodiment 2) A gain guided laser was manufactured using the structure of Embodiment 1. FIG. 4 shows a sectional structural view of the manufactured semiconductor laser. In addition, about the number in a figure, the same number is attached | subjected about the thing equivalent to FIG.

【0029】図4において(011)方向に深さ0.3
μm、ストライプ幅W=10μmのメサストライプを形
成し、ZnO絶縁膜13でメサ部の両側を埋め込んだ。
その後、n型GaAs基板1にAuGeNiなどのn型
電極14、p型ZnTeコンタクト層12表面にAuP
d電極15を真空蒸着にて形成した。共振器長は750
μm、TiOx/SiO2からなる端面コート、70%
(前端面)/95%(後端面)を施し、室温連続動作で
の電流・電圧・光出力特性を測定した。その結果の一例
を図5に示す。しきい値電流は約40mA、しきい値電
圧は約5Vの良好な値が得られた。また、同時に従来構
造で作製した通常得られる特性も同時に示した。従来構
造ではしきい値電圧が11Vであったのに対して本実施
形態では、約半分程度まで低減することができた。
In FIG. 4, the depth is 0.3 in the (011) direction.
A mesa stripe having a width of 10 μm and a width of 10 μm was formed, and both sides of the mesa were buried with a ZnO insulating film 13.
Then, the n-type GaAs substrate 1 has an n-type electrode 14 such as AuGeNi, and the p-type ZnTe contact layer 12 has a AuP
The d electrode 15 was formed by vacuum evaporation. Resonator length is 750
μm, end face coat made of TiOx / SiO2, 70%
(Front end face) / 95% (rear end face), and the current / voltage / light output characteristics during continuous operation at room temperature were measured. One example of the result is shown in FIG. Good values were obtained with a threshold current of about 40 mA and a threshold voltage of about 5 V. At the same time, the normally obtainable characteristics of the conventional structure are also shown. While the threshold voltage was 11 V in the conventional structure, it could be reduced to about half in the present embodiment.

【0030】(実施の形態3)本実施の形態では、p型
ZnTe/ZnSe疑似傾斜層のはじめのp型ZnTe
層を複数にわたり同じ構造の層を形成するものである。
図8を用いて説明する。
(Embodiment 3) In this embodiment, the first p-type ZnTe of the p-type ZnTe / ZnSe pseudo-gradient layer is used.
A plurality of layers are formed to form a layer having the same structure.
This will be described with reference to FIG.

【0031】図8に本発明の半導体レーザのエピ構造を
示し、n型GaAs基板1(n=1×1018cm-3)上にn
型GaAsハ゛ッファ層2(n=1×1018cm-3)を0.5
μm成長し、成長温度280℃でn型塩素ドープZnS
eもしくはZnS0.06Seハ゛ッファ層3(厚み10n
m、n=1×1018cm-3)成長後、n型塩素ドープZ
0.9Mg0.10.13Se0.87クラット゛層4(n=1×10
18cm-3)、n型ZnS0.06Se光ガイド層5(厚み1
00nm)、ZnCdSe活性層6(厚み6nm)、Z
nS0.06Se光ガイド層7(厚み100nm)を成長し
発光領域を形成する。そしてp型窒素ドープZn0.9Mg
0.10.13Se0.87クラット゛層8(p=1×1017
-3)、p型窒素ドープZnS0.06Se層9(p=
5×1017cm- 3)、p型窒素ドープZnSe/ZnT
e超格子疑似傾斜層11、そしてp型窒素ドープZnT
eコンタクト層12を形成する。p型窒素ドープZnS
e/ZnTe超格子疑似傾斜層11の構造は単位として
ZnSe層とZnTe層の膜厚の和は2nm一定として
疑似ZnSeTe混晶を形成した。詳細な構成は図9に
示す。
FIG. 8 shows an epi-structure of the semiconductor laser of the present invention, wherein n-type GaAs substrate 1 (n = 1 × 10 18 cm −3 )
Type GaAs buffer layer 2 (n = 1 × 10 18 cm −3 )
grown at 280 ° C. and n-type chlorine-doped ZnS
e or ZnS 0.06 Se buffer layer 3 (thickness 10 n
m, n = 1 × 10 18 cm −3 ) After growth, n-type chlorine-doped Z
n 0.9 Mg 0.1 S 0.13 Se 0.87 ct layer 4 (n = 1 × 10
18 cm -3 ), n-type ZnS 0.06 Se light guide layer 5 (thickness 1
00 nm), ZnCdSe active layer 6 (thickness 6 nm), Z
An nS 0.06 Se light guide layer 7 (thickness: 100 nm) is grown to form a light emitting region. And p-type nitrogen doped Zn 0.9 Mg
0.1 S 0.13 Se 0.87 ct layer 8 (p = 1 × 10 17 c
m -3 ), p-type nitrogen-doped ZnS 0.06 Se layer 9 (p =
5 × 10 17 cm - 3) , p -type nitrogen-doped ZnSe / ZnT
e-superlattice pseudo-gradient layer 11 and p-type nitrogen-doped ZnT
An e-contact layer 12 is formed. p-type nitrogen doped ZnS
The structure of the e / ZnTe superlattice pseudo-gradient layer 11 was a unit, and a pseudo ZnSeTe mixed crystal was formed with the sum of the thicknesses of the ZnSe layer and the ZnTe layer being constant at 2 nm. The detailed configuration is shown in FIG.

【0032】疑似傾斜層11の始めの層はp型ZnSe
層20が1.9nm、p型ZnTe層21が0.1nm
とし、順次厚みを0.1nmずつ増減させる。具体的に
は2ペアからなるp型ZnSe層20(厚み1.9n
m)とp型ZnTe層21(厚み0.1nm)、p型Z
nSe層22(厚み1.8nm)とp型ZnTe層23
(厚み0.2nm)をそれぞれ形成して2層の疑似混晶
としている。これは1〜2原子層の厚みのZnTe層に
対してp型窒素ドープZnSe/ZnTe超格子疑似傾
斜層11のはじめの層構成をなし、面内で不均一なZn
Te層に対して複数ペアで形成することによって、不均
一化を緩和する効果が期待できる。また、本実施例では
2ペアとしたが、3ペア以上でも、さらに疑似混晶組成の
ものを2種類で説明したが3種類以上でもより効果が期
待できることは言うまでもない。
The first layer of the pseudo-gradient layer 11 is p-type ZnSe
The layer 20 is 1.9 nm, and the p-type ZnTe layer 21 is 0.1 nm.
And the thickness is sequentially increased or decreased by 0.1 nm. Specifically, two pairs of p-type ZnSe layers 20 (1.9 n thick)
m), p-type ZnTe layer 21 (0.1 nm thick), p-type Z
nSe layer 22 (1.8 nm in thickness) and p-type ZnTe layer 23
(Thickness: 0.2 nm) to form two layers of pseudo mixed crystals. This is the first layer configuration of the p-type nitrogen-doped ZnSe / ZnTe superlattice pseudo-gradient layer 11 with respect to a ZnTe layer having a thickness of 1 to 2 atomic layers, and the Zn layer which is non-uniform in the plane is formed.
By forming a plurality of pairs on the Te layer, an effect of alleviating non-uniformity can be expected. In this embodiment,
Although two pairs were used, three or more pairs were used, and two types having a pseudo-mixed crystal composition were described. However, it goes without saying that more effects can be expected with three or more types.

【0033】以上のような構成で半導体レーザを図4と
同様な構造で試作した。特性的には図5の実施の形態1と
同様に、駆動電圧約11Vのものが約5V程度まで減少
し、電圧低減に対して有効であることを確認した。
A semiconductor laser having the above-described structure was prototyped with a structure similar to that shown in FIG. In terms of characteristics, it was confirmed that the driving voltage of about 11 V was reduced to about 5 V as in the first embodiment of FIG.

【0034】(実施の形態4)半導体レーザを用いた光
ディスク装置の具体構成を図面を用いて説明する。
(Embodiment 4) A specific configuration of an optical disk apparatus using a semiconductor laser will be described with reference to the drawings.

【0035】この半導体レーザを光ディスク装置に応用
したものを図14に示す。キャンにレーザチップが入っ
たキャンタイプの半導体レーザ801より波長520n
mのレーザ光802は、コリメータレンズ803で平行
光にされた後、回折格子804で3ビームに分割され
(図示していない)、ハーフプリズム805を通り集光
レンズ806で集光され、光ディスク807上に直径1
μmのスポットを結ぶ。ディスク807上での反射光
は、再度、集光レンズ806を通り、ハーフプリズム8
05で反射され、受光レンズ808で絞られたシリンド
リカルレンズ809を経てホトダイオード810に入り
電気信号に変換される。
FIG. 14 shows an application of this semiconductor laser to an optical disk device. 520n wavelength from can-type semiconductor laser 801 with laser chip in can
The laser beam 802 of m is collimated by a collimator lens 803, then split into three beams (not shown) by a diffraction grating 804, passes through a half prism 805, and is condensed by a condenser lens 806. Diameter 1 on
Connect a μm spot. The reflected light on the disk 807 passes through the condenser lens 806 again and passes through the half prism 8.
The light is reflected at 05, passes through a cylindrical lens 809 narrowed by a light receiving lens 808, enters a photodiode 810, and is converted into an electric signal.

【0036】この際、分割された3ビームにより光ディ
スク807の半径方向のずれを検出し、またシリンドリ
カルレンズ809により焦点の位置ずれを検出する。そ
してこのずれは、駆動系811により光学系が微動調整
され修正される。
At this time, the displacement of the optical disc 807 in the radial direction is detected by the divided three beams, and the displacement of the focal point is detected by the cylindrical lens 809. This deviation is corrected by fine adjustment of the optical system by the drive system 811.

【0037】このように、半導体レーザからのレーザ光
を光ディスクに導く集光光学系、光ディスクで反射した
光を読む光検出器を備えた光ディスク装置に応用すれば
簡単な構成により光ディスク装置が実現できる。
As described above, an optical disk device can be realized with a simple configuration by applying the present invention to an optical disk device provided with a condensing optical system for guiding laser light from a semiconductor laser to an optical disk and a photodetector for reading light reflected by the optical disk. .

【0038】(実施の形態5)この光ディスク装置は、
実施例1と比べて、レーザチップをシリコン基板上に配
置して、レーザチップ、光信号検出用のフォトダイオー
ド、それにレーザチップからのレーザ光を反射させるマ
イクロミラーをいったいに構成することで、小型化・う
す型化を図ったものである。
(Embodiment 5)
Compared with the first embodiment, the laser chip is arranged on the silicon substrate, and the laser chip, the photodiode for detecting the optical signal, and the micromirror that reflects the laser light from the laser chip are configured at once, so that the size is reduced. It is designed to be lighter and lighter.

【0039】概略構成を図10および図11に示す。レ
ーザチップ、フォトダイオード、マイクロミラーをあわ
せてここでは、レーザユニットと呼ぶ。このレーザユニ
ットから出射してレーザ光は、ホログラム素子の下面に
形成されたグレーティングパターンにより、3ビームに
分割され、さらに1/4λ板を通して対物レンズによ
り、光ディスク表面の情報トラックに集光される。
The schematic structure is shown in FIGS. The laser chip, the photodiode, and the micromirror are collectively referred to herein as a laser unit. The laser light emitted from this laser unit is divided into three beams by a grating pattern formed on the lower surface of the hologram element, and further focused on an information track on the surface of the optical disk by an objective lens through a 4λ plate.

【0040】そして、光ディスクからの反射ビームは、
再び、対物レンズ、1/4λ板とを通過し、ホログラム
素子上面に形成されたホログラムパターンにより、それ
ぞれ左右に±1次光として、それぞれ集光および発散作
用を付加されて回折される。つまり、図11のように、
左側に回折された回折光は、フォトダイオードの受光面
の前に焦点をもつビームとなり、右側に回折された回折
光は、受光面の後ろに焦点を持つビームとなる。
Then, the reflected beam from the optical disk is
The light again passes through the objective lens and the 4λ plate, and is diffracted by the hologram pattern formed on the upper surface of the hologram element, as a ± 1st-order light to the left and right, with the addition of a condensing and diverging action. That is, as shown in FIG.
The diffracted light diffracted to the left becomes a beam having a focal point in front of the light receiving surface of the photodiode, and the diffracted light diffracted to the right becomes a beam having a focal point behind the light receiving surface.

【0041】反射ビームを受光するフォトダイオード
は、レーザチップを配置する凹部の左右のシリコン基板
に直接形成され、それぞれ、5分割されている。図13
のように、フォーカスエラー信号の検出には、フォトダ
イオードの真ん中の3つの部分を利用する。ジャストフ
ォーカスの場合は、図13のようになり、フォーカスが
ずれていると、図13のようになる。フォーカスエラー
信号の演算式は、FES=(1+3+5)ー(2+4+
6)であり、FESがゼロになるようにアクチュエータ
を駆動させて対物レンズを光ディスクの情報トラックに
追従させる。
The photodiodes for receiving the reflected beam are formed directly on the silicon substrate on the left and right sides of the concave portion in which the laser chip is arranged, and are each divided into five. FIG.
As described above, the middle three parts of the photodiode are used to detect the focus error signal. FIG. 13 shows a case of just focus, and FIG. 13 shows a case of defocus. The equation for calculating the focus error signal is FES = (1 + 3 + 5) − (2 + 4 +
6), the actuator is driven so that the FES becomes zero, and the objective lens follows the information track of the optical disk.

【0042】同様に、トラッキングエラー信号の検出
は、TES=(T1ーT2)+(T3ーT4)となり、
また、光ディスクの記録内容を示す情報信号は、RFS
=(1+3+5)+(2+4+6)となる。
Similarly, the detection of the tracking error signal becomes TES = (T1−T2) + (T3−T4).
The information signal indicating the recorded content of the optical disc is RFS
= (1 + 3 + 5) + (2 + 4 + 6).

【0043】図12にレーザユニットの構成図を説明す
る。このように、レーザユニットは、シリコン基板上に
凹部を形成し、この凹部に半導体レーザチップを配置す
る。レーザから出射する光は、シリコン基板に形成さ
れ、かつ、シリコン基板の表面に対して45度の角度を
持つマイクロミラーにより、上方へ出射する。マイクロ
ミラーは、シリコンの(111)面を利用して形成され
る。(111)面は、異方性エッチングにより簡単に得
られ、また、化学的に安定な面であるので、光学的に平
坦な面が得られやすいからである。
FIG. 12 shows a configuration diagram of the laser unit. As described above, the laser unit forms the concave portion on the silicon substrate, and arranges the semiconductor laser chip in the concave portion. Light emitted from the laser is emitted upward by a micromirror formed on the silicon substrate and having an angle of 45 degrees with respect to the surface of the silicon substrate. The micromirror is formed using the (111) plane of silicon. This is because the (111) plane is easily obtained by anisotropic etching and is a chemically stable plane, so that an optically flat surface is easily obtained.

【0044】しかし、シリコン(100)面を用いる
と、(111)面は、(100)面と54度の角度とな
るので、(100)面の面方位から<110>方向へ9
度傾斜した基板を用いることで、45度の角度が得られ
る。マイクロミラーと対向する面の角度は63度となる
が、この面には、レーザチップからの光出力をモニター
するモニター用フォトダイオードが形成されている。
However, when the silicon (100) plane is used, the (111) plane is at an angle of 54 degrees with the (100) plane, so that the (100) plane is oriented in the <110> direction by 9 degrees.
By using a substrate inclined at an angle of 45 degrees, an angle of 45 degrees can be obtained. The angle of the surface facing the micromirror is 63 degrees, and a monitoring photodiode for monitoring the light output from the laser chip is formed on this surface.

【0045】マイクロミラーの表面は平坦なシリコンで
あるが、レーザ光の吸収がなく、光の利用効率を高める
ために、金など、反射効率が高く、レーザ光を吸収しな
い金属を蒸着して光の損失を少なくするのが好ましい。
Although the surface of the micromirror is flat silicon, it does not absorb laser light and, in order to increase the light use efficiency, deposits a metal such as gold which has high reflection efficiency and does not absorb laser light. Is preferably reduced.

【0046】以上のように、レーザユニットを用いるこ
とにより、光ディスクの小型化、うす型が可能となると
ともに、製造上も、フォトダイオード、マイクロミラー
が形成されているシリコン基板表面の凹部に、レーザチ
ップを配置するだけでよいので、工程も簡略化でき、歩
留まりも高くなる。
As described above, the use of the laser unit makes it possible to reduce the size of the optical disk and make it thinner, and also to manufacture the laser in the concave portion on the surface of the silicon substrate on which the photodiodes and micromirrors are formed. Since it is only necessary to arrange the chips, the process can be simplified and the yield can be increased.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように、本発明によればp型Zn
SSe系半導体に対して、価電子帯のバンドオフセット
が0.3eV以下の半導体、例えばp型ZnCdSSe
系半導体とp型ZnSe/ZnTe超格子層とp型ZnT
eコンタクト層からなる構成、または、p型ZnSSe
系半導体に対して価電子帯のバンドオフセットが0.3
eV以下の半導体、例えばp型ZnCdSSe系半導体
とp型ZnTeコンタクト層からなる構成、または、p型
ZnSe/ZnTe超格子層ではじめのp型ZnTe層
が薄いp型ZnSeTe疑似混晶層を複数の周期を具備
した構成、のいずれかの構成により、価電子帯のバンド
オフセットが小さくなり、正孔の流れやすくなり電極と
の半導体層とのコンタクト抵抗が低減できるため、半導
体レーザ等の発光素子において低駆動電圧化が再現性よ
く達成できる。
As described above, according to the present invention, p-type Zn
A semiconductor having a valence band offset of 0.3 eV or less, for example, p-type ZnCdSSe
-Based semiconductor, p-type ZnSe / ZnTe superlattice layer and p-type ZnT
e-contact layer or p-type ZnSSe
Band offset of valence band is 0.3
eV or lower semiconductors, for example, a structure composed of a p-type ZnCdSSe-based semiconductor and a p-type ZnTe contact layer, or a p-type ZnSe / ZnTe superlattice layer formed of a plurality of p-type ZnSeTe pseudo-mixed crystal layers in which the first p-type ZnTe layer is thin. In any of the configurations having a period, the band offset of the valence band is reduced, holes easily flow, and the contact resistance between the electrode and the semiconductor layer can be reduced. Low driving voltage can be achieved with good reproducibility.

【0048】更に本発明の構成で作製した半導体レーザ
を用いて、光ディスクやレーザプリンター、医療用機
器、ディスプレーに応用したとき、実用的に充分使用可
能となる。
Further, when the semiconductor laser manufactured by the structure of the present invention is applied to an optical disk, a laser printer, a medical device, and a display, it can be practically used sufficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
エピタキシャル層の構造断面図
FIG. 1 is a structural sectional view of an epitaxial layer of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体レーザとバンド図FIG. 2 shows a conventional semiconductor laser and a band diagram.

【図3】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
p型コンタクト構造図
FIG. 3 shows a semiconductor laser according to Embodiment 1 of the present invention;
p-type contact structure

【図4】本発明の実施の形態1における半導体レーザ構
造図
FIG. 4 is a structural diagram of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
電流・光出力・電圧特性図
FIG. 5 is a diagram showing current / light output / voltage characteristics of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;

【図6】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
p型コンタクト構造図
FIG. 6 shows a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;
p-type contact structure

【図7】本発明の実施の形態1における半導体レーザの
p型コンタクト構造図
FIG. 7 shows a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention;
p-type contact structure

【図8】本発明の実施の形態2における半導体レーザ構
造図
FIG. 8 is a structural diagram of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態2における半導体レーザの
p型コンタクト構造図
FIG. 9 shows a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention;
p-type contact structure

【図10】本発明を用いて作製した半導体レーザを具備
した光ディスク装置の構成図
FIG. 10 is a configuration diagram of an optical disk device including a semiconductor laser manufactured by using the present invention.

【図11】本発明を用いて作製した半導体レーザを具備
した光ディスク装置の構成図
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical disk device including a semiconductor laser manufactured by using the present invention.

【図12】本発明を用いて作製した半導体レーザを具備
したホログラム一体型モジュールの光学図
FIG. 12 is an optical diagram of a hologram integrated module including a semiconductor laser manufactured by using the present invention.

【図13】本発明を用いて作製した半導体レーザを具備
したホログラム一体型モジュールのチップ構成図
FIG. 13 is a chip configuration diagram of a hologram integrated module including a semiconductor laser manufactured by using the present invention.

【図14】本発明を用いて作製した半導体レーザを具備
した光ディスク装置の光学系を示す図
FIG. 14 is a diagram showing an optical system of an optical disk device including a semiconductor laser manufactured by using the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 6 ZnCdSe活性層 9 p型ZnSSe層 10 p型ZnCdSSe超格子層 11 p型ZnSe/ZnTe疑似傾斜層 12 p型ZnTeコンタクト層 13,22 p型ZnSe超格子層 14,23 p型ZnTe超格子層 Reference Signs List 1 n-type GaAs substrate 6 ZnCdSe active layer 9 p-type ZnSSe layer 10 p-type ZnCdSSe superlattice layer 11 p-type ZnSe / ZnTe pseudo-gradient layer 12 p-type ZnTe contact layer 13, 22 p-type ZnSe superlattice layer 14, 23 p-type ZnTe superlattice layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西川 孝司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Ayumu Tsujimura 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Koji Nishikawa 1006 Okadoma Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にn型のZnSeもしくはZnSS
e化合物半導体と、前記基板にn型のZn1-xMgx
1-ySey系化合物半導体からなるクラッド層と、ZnS
Se系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層とを有する
発光層と、p型のZnMgSSe系半導体からなる第二
のクラッド層と、p型ZnSzSe1-z(0≦z≦0.0
8)半導体層とを有し、 前記p型ZnSzSe1-z半導体層上に前記p型ZnSz
Se1-z半導体層に対し価電子帯のバンドオフセットが
0.3eV以下のp型半導体とp型ZnSe/ZnTe
多層膜半導体層とp型ZnTeコンタクト層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
An n-type ZnSe or ZnSS is provided on a substrate.
e-compound semiconductor and n-type Zn 1-x Mg x S
1-y Se cladding layer consisting of y-based compound semiconductor, ZnS
A light-emitting layer having a Se-based light guide layer and a ZnCdSe quantum well layer, a second clad layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor, and a p-type ZnS z Se 1-z (0 ≦ z ≦ 0.0
8) a semiconductor layer, and the p-type ZnS z Se 1 -z semiconductor layer is provided with the p-type ZnS z
A p-type semiconductor having a valence band offset of 0.3 eV or less and a p-type ZnSe / ZnTe with respect to the Se 1-z semiconductor layer.
A semiconductor light emitting device comprising a multilayer semiconductor layer and a p-type ZnTe contact layer.
【請求項2】基板上にn型のZnSeもしくはZnSS
e化合物半導体と、前記基板にn型のZn1-xMgx
1-ySey系化合物半導体からなるクラッド層と、ZnS
Se系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層とを有する
発光層と、p型のZnMgSSe系半導体からなる第二
のクラッド層と、p型ZnSzSe1-z(0≦z≦0.0
8)半導体層とを有し、 前記p型ZnSzSe1-z半導体層上にp型Zn1-αCd
αS1-βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半導体とp型
ZnSe/ZnTe多層膜半導体層とp型ZnTeコン
タクト層とを有することを特徴とする半導体発光素子。
2. An n-type ZnSe or ZnSS on a substrate.
e-compound semiconductor and n-type Zn 1-x Mg x S
1-y Se cladding layer consisting of y-based compound semiconductor, ZnS
A light-emitting layer having a Se-based light guide layer and a ZnCdSe quantum well layer, a second clad layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor, and a p-type ZnS z Se 1-z (0 ≦ z ≦ 0.0
8) a semiconductor layer, and p-type Zn 1 -αCd is formed on the p - type ZnS z Se 1 -z semiconductor layer.
A semiconductor light emitting device comprising an αS 1 -βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) compound semiconductor, a p-type ZnSe / ZnTe multilayer semiconductor layer, and a p-type ZnTe contact layer.
【請求項3】Cd組成αが50%以下、S組成βが30
%以下で、膜厚が6nm以下であることを特徴とする請
求項2記載の半導体発光素子。
3. The Cd composition α is 50% or less, and the S composition β is 30%.
The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the thickness is 6 nm or less.
【請求項4】p型ZnSzSe1-z(0≦z≦0.08)
半導体層上にp型Zn 1-αCdαS1-βSeβ(0≦
α、β≦1)化合物半導体とp型ZnSzSe1-z半導体
層とp型Zn1-α‘Cdα’S1-β‘Seβ’(0≦α
‘、β’≦1)化合物半導体を繰り返しの多層膜構造を
有することを特徴とする請求項2記載の半導体発光素
子。
4. A p-type ZnSzSe1-z(0 ≦ z ≦ 0.08)
P-type Zn on the semiconductor layer 1-αCdαS1-βSeβ (0 ≦
α, β ≦ 1) Compound semiconductor and p-type ZnSzSe1-zsemiconductor
Layer and p-type Zn1-α‘Cdα'S1-β‘Seβ '(0 ≦ α
‘, Β '≦ 1) A multilayer film structure in which a compound semiconductor is repeated
3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, comprising:
Child.
【請求項5】基板上にn型のZnSeもしくはZnSS
e化合物半導体と、前記基板にn型のZn1-xMgx
1-ySey系化合物半導体からなるクラッド層と、ZnS
Se系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層とを有する
発光層と、p型のZnMgSSe系半導体からなる第二
のクラッド層と、p型ZnSzSe1-z(0≦z≦0.0
8)半導体層とを有し、 前記p型ZnSzSe1-z半導体層上にp型Zn1-αCd
αS1-βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半導体とp型
ZnSzSe1-zからなる多層膜半導体層とp型ZnTe
コンタクト層とを有することを特徴とする半導体発光素
子。
5. An n-type ZnSe or ZnSS on a substrate
e-compound semiconductor and n-type Zn 1-x Mg x S
1-y Se cladding layer consisting of y-based compound semiconductor, ZnS
A light-emitting layer having a Se-based light guide layer and a ZnCdSe quantum well layer, a second clad layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor, and a p-type ZnS z Se 1-z (0 ≦ z ≦ 0.0
8) a semiconductor layer, and p-type Zn 1 -αCd is formed on the p - type ZnS z Se 1 -z semiconductor layer.
αS 1- βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) multilayer semiconductor layer and the p-type ZnTe formed of a compound semiconductor and a p-type ZnS z Se 1-z
A semiconductor light-emitting device comprising a contact layer.
【請求項6】基板上にn型のZnSeもしくはZnSS
e化合物半導体と、前記基板にn型のZn1-xMgx
1-ySey系化合物半導体からなるクラッド層と、ZnS
Se系光ガイド層とZnCdSe量子井戸層とを有する
発光層と、p型のZnMgSSe系半導体からなる第二
のクラッド層と、p型ZnSzSe1-z(0≦z≦0.0
8)半導体層とを有し、 前記p型ZnSzSe1-z半導体層上に、p型ZnTe半
導体層を順次厚くp型ZnSe半導体層を順次薄くした
p型ZnSe/ZnTe多層膜半導体層を有する半導体
発光素子において、前記p型ZnSzSe1-z半導体層側
の同じ層厚のp型ZnTe半導体層を複数層繰り返し形
成することを特徴とする半導体発光素子。
6. An n-type ZnSe or ZnSS on a substrate.
e-compound semiconductor and n-type Zn 1-x Mg x S
1-y Se cladding layer consisting of y-based compound semiconductor, ZnS
A light-emitting layer having a Se-based light guide layer and a ZnCdSe quantum well layer, a second clad layer made of a p-type ZnMgSSe-based semiconductor, and a p-type ZnS z Se 1-z (0 ≦ z ≦ 0.0
8) and a semiconductor layer, the p-type ZnS z Se 1-z semiconductor layer, a p-type ZnTe semiconductor layer gradually decrease the sequential thick p-type ZnSe semiconductor layer and the p-type ZnSe / ZnTe multilayer semiconductor layer 1. A semiconductor light emitting device comprising: a plurality of p-type ZnTe semiconductor layers having the same thickness on the side of the p-type ZnS z Se 1-z semiconductor layer;
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体レ
ーザと、前記半導体レーザから出射したレーザ光を記録
媒体に集光する集光光学系と、前記記録媒体からの反射
光を受光する光検出器とを備えた光ディスク装置。
7. A semiconductor laser according to claim 1, a condensing optical system for converging laser light emitted from said semiconductor laser on a recording medium, and receiving reflected light from said recording medium. An optical disc device provided with a photodetector.
【請求項8】前記半導体レーザチップは、前記シリコン
に形成された凹部に配置され、前記レーザから出射した
レーザ光は、前記シリコンに形成されたマイクロミラー
により、反射されて前記シリコンに対してほぼ垂直方向
に進む請求項7に記載の光ディスク装置。
8. The semiconductor laser chip is disposed in a concave portion formed in the silicon, and a laser beam emitted from the laser is reflected by a micro mirror formed in the silicon and substantially reflected by the silicon. The optical disk device according to claim 7, wherein the optical disk device travels in a vertical direction.
【請求項9】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体レ
ーザを用いて光ディスクなどの光記録に応用した光記憶
装置。
9. An optical storage device applied to optical recording of an optical disk or the like using the semiconductor laser according to claim 1.
【請求項10】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
レーザを用いてプリンターなどの印刷製版などに応用し
た情報記録装置。
10. An information recording apparatus using the semiconductor laser according to any one of claims 1 to 6 for printing plate making of a printer or the like.
【請求項11】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
レーザを用いて血液分析や病気治療などに応用した医療
機器。
11. A medical device using the semiconductor laser according to claim 1 for blood analysis or disease treatment.
【請求項12】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
レーザを用いてレーザポインターなどのディスプレーに
応用したディスプレー装置。
12. A display device applied to a display such as a laser pointer using the semiconductor laser according to claim 1.
【請求項13】請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
レーザを用いて光ファイバー通信などの光情報通信など
に応用した通信機器。
13. A communication device applied to optical information communication such as optical fiber communication using the semiconductor laser according to claim 1.
【請求項14】p型ZnSzSe1-z半導体層上に、前記
p型ZnSzSe1-z半導体層に対し価電子帯のバンドオ
フセットが0.3eV以下のp型半導体とp型ZnSe
/ZnTe多層膜半導体層とp型ZnTeコンタクト層
とを有する半導体素子。
14. A p-type semiconductor and a p-type ZnSe having a valence band band offset of 0.3 eV or less with respect to the p-type ZnS z Se 1-z semiconductor layer on the p-type ZnS z Se 1-z semiconductor layer.
/ A semiconductor device having a ZnTe multilayer semiconductor layer and a p-type ZnTe contact layer.
【請求項15】0.3eV以下のp型半導体は、p型Z
1-αCdαS1-βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半
導体である請求項14に記載の半導体素子。
15. A p-type semiconductor of 0.3 eV or less is a p-type Z
The semiconductor device according to claim 14, wherein the semiconductor device is a compound semiconductor of n 1 -αCdαS 1 -βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1).
【請求項16】0.3eV以下のp型半導体は、p型Z
1-αCdαS1-βSeβ(0≦α、β≦1)化合物半
導体とp型ZnSzSe1-zからなる多層膜半導体層であ
る請求項14に記載の半導体素子。
16. A p-type semiconductor of 0.3 eV or less is p-type Z
n 1- αCdαS 1- βSeβ (0 ≦ α, β ≦ 1) compound semiconductor and a p-type ZnS z semiconductor device according to claim 14 Se consisting 1-z multilayer film is a semiconductor layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002094110A (en) * 2000-09-12 2002-03-29 ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 Structure of light emitting diode
JP2007073606A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Sophia School Corp OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING InP SUBSTRATE

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