JPH10135576A - Semiconductor light-emitting element, optical semiconductor element, light-emitting diode, and display - Google Patents

Semiconductor light-emitting element, optical semiconductor element, light-emitting diode, and display

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JPH10135576A
JPH10135576A JP3813897A JP3813897A JPH10135576A JP H10135576 A JPH10135576 A JP H10135576A JP 3813897 A JP3813897 A JP 3813897A JP 3813897 A JP3813897 A JP 3813897A JP H10135576 A JPH10135576 A JP H10135576A
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和彦 堀野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a threshold current density required for optical oscillation by forming an active layer with a specific property on a second semiconductor layer that is formed via a first semiconductor layer on a substrate main surface, forming a third semiconductor layer with a different property on it, and making the direction of the film thickness of the active layer different from the axis of one-axis anisotropy. SOLUTION: A second semiconductor layer 13 is formed on the main surface of a substrate 11 directly or via a first semiconductor layer 12, and an active layer 14 whose energy band gap is smaller than the second semiconductor layer 13 and is made of a semiconductor with one-axis anisotropy is formed on the second semiconductor layer 13. Further, a third semiconductor layer 15 with a larger energy band gap than that of the active layer 14 is formed on the active layer 14. Then, a pair of electrodes 17 and 18 for causing current to flow in the direction of a film thickness are provided on the second semiconductor layer 13, the active layer 14, and the third semiconductor layer 15, where at least the direction of the film thickness of the active layer 14 is different from the axis of the one-axis anisotropy.

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】本発明は半導体発光素子、光
半導体素子、発光ダイオード及び表示装置に関するもの
であり、より詳しくは、青色から紫外にかけた波長帯の
光を発光するGaN等のウルツ鉱型化合物半導体を発光部
に有する半導体発光素子、光半導体素子、発光ダイオー
ド及び表示装置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, an optical semiconductor device, a light emitting diode, and a display device, and more particularly to a wurtzite type such as GaN that emits light in a wavelength band from blue to ultraviolet. The present invention relates to a semiconductor light emitting device, an optical semiconductor device, a light emitting diode, and a display device having a compound semiconductor in a light emitting section.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスク用光源として、青色か
ら紫外にかけての領域に波長を有する短波長レーザの開
発が盛んである。青色レーザ用光源としては、II-VI 族
のZnSe系材料を使用した光素子と、III-V族のGaN 系材
料を使用した光素子がある。そのうち、半導体レーザの
研究に関してはZnSe系材料が先んじていて、既に室温連
続発振が得られるという報告がある。しかし、ZnSe系材
料は本質的に劣化し易い材料であることから信頼性に問
題があり、未だ実用化に至ってはいない。
2. Description of the Related Art In recent years, as a light source for an optical disk, a short wavelength laser having a wavelength in a range from blue to ultraviolet has been actively developed. As a blue laser light source, there are an optical element using a II-VI group ZnSe-based material and an optical element using a III-V group GaN-based material. Among them, there is a report that ZnSe-based materials lead the research on semiconductor lasers, and that room-temperature continuous oscillation can be already obtained. However, since ZnSe-based materials are inherently easily deteriorated, there is a problem in reliability, and they have not yet been put to practical use.

【0003】一方、数年前にGaN を使用した高輝度のL
EDの発表されたことを境にして、耐環境性に優れるGa
N が見直され、世界中で研究者の大きな増加を見てい
る。そして、1996年に日亜化学によってInGaN を用
いてレーザ発振する半導体レーザが発表された。発光素
子として用いられているGaN 系半導体はウルツ鉱型化合
物半導体であるため、類似の結晶構造を有する六方晶系
のサファイア基板或いは6H−SiC基板上にMOVP
E法(有機金属気相成長法) を用いてエピタキシャル成
長させていた。ここで、6H−SiCのうち“H”は、
6階回転対称を有する結晶であることを示し、また、
“6”は、結晶が6相の原子又は分子の配列が周期的に
形成された六相同期構造を有する結晶であることを示し
ている。
[0003] On the other hand, several years ago, high-brightness L using GaN was used.
Since the announcement of the ED, Ga has excellent environmental resistance
N has been reviewed and sees a huge increase in researchers worldwide. Then, in 1996, Nichia introduced a semiconductor laser that oscillates using InGaN. Since the GaN-based semiconductor used as the light-emitting element is a wurtzite compound semiconductor, MOVP is formed on a hexagonal sapphire substrate or 6H-SiC substrate having a similar crystal structure.
Epitaxial growth was performed using the E method (metal organic chemical vapor deposition). Here, “H” of 6H—SiC is
Indicates that the crystal has 6th-order rotational symmetry.
“6” indicates that the crystal is a crystal having a six-phase synchronous structure in which an arrangement of atoms or molecules of six phases is periodically formed.

【0004】六方晶系のサファイア基板又は6H−Si
C基板を用いる半導体レーザの形成は、次のような手順
により形成される。サファイア基板を用いた場合には、
例えば図24(a) に示すように、(0001)面を主面
とするサファイア(0001)基板141上に、GaN バ
ッファ層142を介して、n型Al0.1Ga0.9N クラッド層
143、n型GaN 光ガイド層144、Ga0.9ln0.1N 活性
層145、p型GaN 光ガイド層146、及び、p型Al
0.1Ga0 .9N クラッド層147をMOVPE法によってエ
ピタキシャル成長させた後に、エッチングによりn型Al
0.1Ga0.9N クラッド層143の一部を露出させて、その
露出面上にTi/Au電極148からなるn側電極を設ける
と共に、p型Al0.1 Ga0. 9Nクラッド層147上にはNi/
Au電極14 9 からなるp側電極を設け、このような工程
により半導体レーザが形成される。
[0004] Hexagonal sapphire substrate or 6H-Si
A semiconductor laser using a C substrate is formed by the following procedure. When using a sapphire substrate,
For example, as shown in FIG. 24A, an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 143 and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 143 are provided on a sapphire (0001) substrate 141 having a (0001) plane as a main surface via a GaN buffer layer 142. GaN light guide layer 144, Ga 0.9 ln 0.1 N active layer 145, p-type GaN light guide layer 146, and p-type Al
The 0.1 Ga 0 .9 N cladding layer 147 after epitaxially grown by MOVPE method, n-type Al etching
0.1 Ga 0.9 N part of the cladding layer 143 to expose the, provided with an n-side electrode made of Ti / Au electrode 148 on the exposed surface, p-type Al 0.1 Ga 0. 9 N Ni is formed on the cladding layer 147 /
A p-side electrode made of an Au electrode 149 is provided, and a semiconductor laser is formed by such a process.

【0005】一方、6H−SiC基板を用いる場合に
は、図24(b) に示すように、(0001)Si面即ち、
6H−SiC(0001)基板151のうちSi面の上
に、n型AIN バッファ層15 2 を介して、n型Al0.1Ga
0.9N クラッド層153、n型GaN光ガイド層154、Ga
0.9ln0.1N 活性層155、p型GaN 光ガイド層156、
及び、p型Al0.1Ga0.9N クラッド層157をMOVPE
法によってエピタキシャル成長した後に、さらに、6H
−SiC(0001)基板151裏面にTi/Au電極15
8からなるn側電極を設けると共に、p型Al0.1Ga0.9N
クラッド層157上にはNi/Au電極159からなるp側
電極を設ける工程を経て、これにより半導体レーザが形
成される。
On the other hand, in the case of using a 6H-SiC substrate, as shown in FIG. 24 (b), (0001) Si plane or,
An n-type Al 0.1 Ga layer is formed on the Si surface of the 6H—SiC (0001) substrate 151 via an n-type AIN buffer layer 152.
0.9 N clad layer 153, n-type GaN optical guide layer 154, Ga
0.9 ln 0.1 N active layer 155, p-type GaN optical guide layer 156,
And MOVPE of the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 157
After epitaxial growth by the method, 6H
-Ti / Au electrode 15 on the back of SiC (0001) substrate 151
8 and an n-side electrode made of p-type Al 0.1 Ga 0.9 N
A semiconductor laser is formed through a step of providing a p-side electrode made of a Ni / Au electrode 159 on the cladding layer 157.

【0006】この様な従来の発光素子においては、GaN
系のエピタキシャル層142〜147,152〜157
は、サファイア(0001)基板141或いは6H−S
iC(0001)基板151の<0001>方向に(0
001)面が成長することから、面内での歪みは等方的
となり、Ga0.9ln0.1N 活性層145,155は一軸異方
性のままであった。その<0001>方向は、c軸方向
である。
In such a conventional light emitting device, GaN is used.
-Based epitaxial layers 142 to 147, 152 to 157
Is a sapphire (0001) substrate 141 or 6H-S
In the <0001> direction of the iC (0001) substrate 151, (0
Since the (001) plane grew, the in-plane strain became isotropic, and the Ga 0.9 ln 0.1 N active layers 145 and 155 remained uniaxially anisotropic. The <0001> direction is the c-axis direction.

【0007】次に、GaN 系半導体のエネルギーバンド構
造について説明する。図25(a) は、歪みがかからない
状態のGaN 系半導体の価電子帯のバンド構造を示す図で
あり、HH(Heavy Hole)とLH(Light Hole)のバン
ドがほぼ縮退しており、また、GaN 系半導体においては
CHバンドが近接している。上記図24(a) に示した従
来の発光素子においては、n型Al0.1Ga0.9N クラッド層
143乃至p型Al0.1Ga0.9N クラッド層147の面内格
子定数が、GaN バッファ層142の直上のn型Al0.1Ga
0.9N クラッド層143の格子定数で規定されるため、
コヒーレントに成長したn型GaN 光ガイド層144乃至
p型GaN 光ガイド層146は格子不整合及び熱膨張係数
差による圧縮応力を受ける。
Next, the energy band structure of a GaN-based semiconductor will be described. FIG. 25A is a diagram showing the band structure of the valence band of the GaN-based semiconductor in a state where no distortion is applied. The bands of HH (Heavy Hole) and LH (Light Hole) are almost degenerate. In a GaN-based semiconductor, the CH band is close. In the conventional light emitting device shown in FIG. 24A, the in-plane lattice constant of the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 143 to the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 147 is just above the GaN buffer layer 142. N-type Al 0.1 Ga
Since it is specified by the lattice constant of the 0.9 N cladding layer 143,
The coherently grown n-type GaN light guide layer 144 to p-type GaN light guide layer 146 receive compressive stress due to lattice mismatch and difference in thermal expansion coefficient.

【0008】また、図24(b) に示した素子においても
同様で、熱膨張係数差では引張応力を受けるが、Ga0.9l
n0.1N 活性層155に関しては格子定数による歪みの影
響が強く、圧縮応力が働いている。以上のような半導体
レーザの他に、本発明者等は、GaN の光学利得が従来材
料に比べて非常に高いことを見い出し、この材料が面発
光レーザに適していることを確認している。
[0008] The same applies to the device shown in FIG. 24 (b), but subjected to tensile stress by thermal expansion coefficient difference, Ga 0.9 l
With respect to the n 0.1 N active layer 155, the influence of strain due to the lattice constant is strong, and a compressive stress acts. In addition to the above semiconductor lasers, the present inventors have found that the optical gain of GaN is much higher than that of conventional materials, and confirmed that this material is suitable for a surface emitting laser.

【0009】次に、面発光レーザについて説明する。基
板上に形成された活性層の垂直方向に共振軸を有する光
共振器(垂直共振器)を備え、活性層表面の垂直方向に
光を出射する構造を有している。そのような面発光半導
体レーザは、共振器長が短くて閾値電流が低いこと、半
導体レーザ素子の2次元アレイを容易に実現できるこ
と、単位ウエーハ面積当たりの素子数が多いこと、或い
はウェーハのまま素子の試験ができること等、特性上及
び製造上の有用な性質を有しており、特に光ディスク用
又は短距離光通信用として短波長光を発振する面発光レ
ーザの開発が進められている。
Next, a surface emitting laser will be described. An optical resonator (vertical resonator) having a resonance axis in a direction perpendicular to the active layer formed on the substrate is provided, and has a structure to emit light in a direction perpendicular to the surface of the active layer. Such a surface emitting semiconductor laser has a short cavity length and a low threshold current, can easily realize a two-dimensional array of semiconductor laser devices, has a large number of devices per unit wafer area, or has a device as a wafer. The surface emitting laser which oscillates short-wavelength light for optical discs or short-distance optical communication has been developed especially for optical disks or for short-distance optical communication.

【0010】しかし、従来材料の面発光レーザは、発振
光の偏光面の方向が固定されないため、使用中に偏光面
が変化し又は偏光面の変化に伴い発光出力特性にキンク
を生ずることがある。これでは、偏光を利用した光ディ
スクの読み出しができず、また光による書込み・読出し
を安定して行うことができず、さらに安定した通信を実
現することができない。
However, in the surface emitting laser of the conventional material, since the direction of the polarization plane of the oscillating light is not fixed, the polarization plane changes during use, or a kink may occur in the emission output characteristic due to the change in the polarization plane. . In this case, reading of an optical disk using polarized light cannot be performed, writing and reading with light cannot be performed stably, and more stable communication cannot be realized.

【0011】そこで、面発光半導体レーザの発振光の偏
光面方位を固定し安定化することが必要とされている。
従来の面発光半導体レーザの活性層は、閃亜鉛鉱型結晶
の(001) 面を主面とする基板上に堆積されていた。
他方、GaN に代表される六方晶半導体を活性層とする面
発光半導体レーザを同様の構造で構成する場合には、六
方晶結晶のc軸に垂直な(0001)面を主面とする基
板上に活性層を堆積することが予想される。以下、かか
る構造を有する従来の面発光半導体レーザのについて説
明する。
Therefore, it is necessary to fix and stabilize the polarization plane direction of the oscillation light of the surface emitting semiconductor laser.
The active layer of a conventional surface emitting semiconductor laser has been deposited on a substrate having a (001) plane of a zinc blende type crystal as a main surface.
On the other hand, when a surface-emitting semiconductor laser having a hexagonal semiconductor represented by GaN as an active layer is configured in a similar structure, a substrate having a (0001) plane perpendicular to the c-axis of the hexagonal crystal as a main surface is formed on a substrate. It is expected that an active layer will be deposited. Hereinafter, a conventional surface emitting semiconductor laser having such a structure will be described.

【0012】図26は、従来の面発光半導体レーザ斜視
図であり、垂直共振器を有する面発光半導体レーザの基
本構造を表している。図26に示すように、基板101
は六方晶結晶、例えばサファイアからなり、c軸104
に垂直な主面を有する。或いは、基板1は閃亜鉛鉱型結
晶の(001) 面を主面とする。かかる基板101上に
第一導電型の障壁層107, 活性層102及び第二導電
型の障壁層108が順次工ピタキシャルに堆積される。
さらに、第二導電型の障壁層108上に円板形の多層膜
からなる反射鏡103が形成される。この反射鏡103
を一方の反射面とし、障壁層107の下面、即ち障壁層
107と基板101との界面を他の反射面として、活性
層102に平行な反射面と活性層102に垂直な共振軸
とを有する光共振器が構成される。
FIG. 26 is a perspective view of a conventional surface emitting semiconductor laser, showing the basic structure of a surface emitting semiconductor laser having a vertical cavity. As shown in FIG.
Is made of a hexagonal crystal, for example, sapphire, and has a c-axis 104
It has a main surface perpendicular to. Alternatively, the substrate 1 has the (001) plane of the zinc blende type crystal as the main surface. On the substrate 101, a barrier layer 107 of the first conductivity type, an active layer 102, and a barrier layer 108 of the second conductivity type are sequentially and sequentially deposited.
Further, the reflecting mirror 103 made of a disc-shaped multilayer film is formed on the barrier layer 108 of the second conductivity type. This reflecting mirror 103
Is a reflection surface, and the lower surface of the barrier layer 107, that is, the interface between the barrier layer 107 and the substrate 101 is another reflection surface, and has a reflection surface parallel to the active layer 102 and a resonance axis perpendicular to the active layer 102. An optical resonator is configured.

【0013】ところで、現在実現されている閃亜鉛鉱型
結晶の活性層を用いた面発光半導体レーザでは、反射鏡
103を半導体の多層構造としかつ光共振器の両反射面
に設けられる。これに対して、光学利得が大きいGaN を
活性層とする面発光半導体レーザは上記の反射鏡103
を一方に備えることで発振可能であるとされる。また、
発振光は、基板101の下面(主面の反対面)に形成さ
れた光学的窓から出射される。
In a surface emitting semiconductor laser using an active layer of zinc blende type crystal which is currently realized, the reflecting mirror 103 has a semiconductor multilayer structure and is provided on both reflecting surfaces of the optical resonator. On the other hand, the surface emitting semiconductor laser using GaN having a large optical gain as the active layer is the above-described reflector 103
It is said that oscillation can be achieved by providing one of them. Also,
The oscillating light is emitted from an optical window formed on the lower surface of the substrate 101 (opposite the main surface).

【0014】上述した面発光半導体レーザの活性層10
2は基板101上にエピタキシャルに堆積される。従っ
て、六方晶又は閃亜鉛鉱型結晶からなる活性層102
は、六方晶のc軸又は閃亜鉛鉱型結晶の<001>軸が
面に垂直な薄層として形成される。他方 ,共振器は活性
層102に垂直な共振軸を有するから、発振光は活性層
102に垂直に進行し、活性層102面が偏光規定面と
なる。即ち、偏光規定面をxy面とし光の進行方向をz
軸にとるとき、発振光は、偏光面がx軸を含むx偏光1
05及び偏光面がy軸を含むy偏光106から構成され
る。このz軸は、活性層2に垂直、即ち六方晶のc軸又
は閃亜鉛鉱型結晶の<001>軸に平行であり、光学的
異方性の回転対称軸をなすため、x偏光105とy偏光
106とは結晶との光学的結合が等しい。このため、結
晶学的にはx偏光105とy偏光106とのいずれも等
しい強度で発振することができるので、発振光の偏光面
は定まらず、偏光面は不安定になる。
The active layer 10 of the above-described surface emitting semiconductor laser
2 is epitaxially deposited on the substrate 101. Therefore, the active layer 102 made of a hexagonal crystal or a zinc blende crystal
Is formed as a thin layer in which the hexagonal c-axis or the <001> axis of the zinc blende type crystal is perpendicular to the plane. On the other hand, since the resonator has a resonance axis perpendicular to the active layer 102, the oscillated light travels perpendicular to the active layer 102, and the surface of the active layer 102 becomes a polarization defining surface. That is, the polarization defining plane is defined as the xy plane, and the traveling direction of light is defined as z.
When taking the axis, the oscillating light is an x-polarized light 1 whose polarization plane includes the x-axis.
05 and y-polarized light 106 whose polarization plane includes the y-axis. The z-axis is perpendicular to the active layer 2, that is, parallel to the hexagonal c-axis or the <001> axis of the zinc blende crystal, and forms a rotationally symmetric axis of optical anisotropy. The y-polarized light 106 has the same optical coupling with the crystal. Therefore, crystallographically, both the x-polarized light 105 and the y-polarized light 106 can oscillate with the same intensity, so that the plane of polarization of the oscillated light is not determined and the plane of polarization becomes unstable.

【0015】かかる発振光の偏光面を安定化するため、
反射鏡を楕円形又は長方形にすることで、x偏光105
又はy偏光106の一方のみを発振させる半導体レーザ
が開発された。しかし、この半導体レーザは、出射光が
円形ビームにならないという問題があり、また反射鏡の
形状を精密に製造することが難しい。さらに、かかる不
都合を解消すべく、活性層102又は障壁層107, 1
08に面内屈折率分布を形成することでz軸廻りの屈折
率の対称性を劣化させ、発振光の偏光面を規定する半導
体レーザが提案された。しかし、屈折率分布を形成する
ための工程が必要で、製造工程が複雑になることは避け
られない。
In order to stabilize the plane of polarization of such oscillation light,
By making the reflector elliptical or rectangular, the x-polarized light 105
Alternatively, a semiconductor laser that oscillates only one of the y-polarized light 106 has been developed. However, this semiconductor laser has a problem that the emitted light does not become a circular beam, and it is difficult to precisely manufacture the shape of the reflecting mirror. Further, in order to eliminate such inconvenience, the active layer 102 or the barrier layers 107, 1
A semiconductor laser has been proposed in which the in-plane refractive index distribution is formed at 08 to degrade the symmetry of the refractive index around the z-axis and define the polarization plane of oscillation light. However, a process for forming the refractive index distribution is required, and it is inevitable that the manufacturing process becomes complicated.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】従来のGaN 系の半導体
の場合、価電子帯におけるエネルギー的に一番高いバン
ドHH、LHが二重に縮退しているので、このようなGa
N 系半導体ではHHとLHの双方のバンドに正孔が分布
するので、このためレーザ発振をさせるための閾値電流
密度が高くなるという問題があった。
In the case of a conventional GaN-based semiconductor, the energetically highest bands HH and LH in the valence band are double degenerate.
Since holes are distributed in both the HH and LH bands in an N-based semiconductor, there has been a problem that the threshold current density for causing laser oscillation is high.

【0017】また、6H−SiC基板上にGaN 系半導体
を成長する際に、そのGaN 系半導体層の(0001)面
に熱膨張により生じた応力によってクラッキングが発生
し易く、結晶性が良いものが得られにくい。なお、発光
部を構成する上記Ga0.9ln0.1N 活性層145,155に
(0001)面内で熱膨張係数差、格子不整合による圧
縮応力がかかる場合には、図25(b) に示すように、無
歪みの状態からさらにCHバンドのエネルギーがHH、
LHに対して相対的に低いバンド構造となるだけで、価
電子帯のエネルギー的に一番高いバンドHH、LHは二
重に縮退したままである。
Further, when a GaN-based semiconductor is grown on a 6H-SiC substrate, cracking is likely to occur on the (0001) plane of the GaN-based semiconductor layer due to stress caused by thermal expansion, and the GaN-based semiconductor has good crystallinity. It is difficult to obtain. When the Ga 0.9 ln 0.1 N active layers 145 and 155 constituting the light emitting portion are subjected to a compressive stress due to a difference in thermal expansion coefficient and lattice mismatch in the (0001) plane, as shown in FIG. In addition, the energy of the CH band further changes from the unstrained state to HH,
Only a band structure relatively lower than LH is obtained, and the energetically highest bands HH and LH in the valence band remain doubly degenerated.

【0018】さらに、閾値電流密度が高くなるもう1つ
の原因として、サファイア基板に劈開性がないというこ
とが挙げられる。それらの問題の他に、従来の垂直共振
器を有する面発光半導体レーザでは、活性層の面内異方
性が小さいため発振光の偏光面が定まらず、出射光の偏
光面を固定することができない、あるいは発振が安定し
ないということが挙げられる。
Further, another cause of the high threshold current density is that the sapphire substrate has no cleavage. In addition to these problems, in the conventional surface emitting semiconductor laser having a vertical cavity, the polarization plane of oscillation light is not fixed because the in-plane anisotropy of the active layer is small, and the polarization plane of the emitted light can be fixed. Cannot be performed or oscillation is not stable.

【0019】また、反射鏡を長方形にして偏光面を規定
する構造では、出射光が円形ビームにならす、また微細
化するにつれて矩形状のパターンの形成が困難という問
題がある。さらに、活性層又は障壁層に面内屈折率を形
成する方法は、製造工程の簡素化に限界がある。ところ
で、発振光の偏光面が定まらないことは、面発光半導体
レーザを光磁気ディスク装置の光源に用いる場合に別な
問題が生じる。
In a structure in which the reflecting mirror is rectangular and the plane of polarization is defined, there is a problem that the emitted light becomes a circular beam, and it is difficult to form a rectangular pattern as the size of the light is reduced. Further, the method of forming an in-plane refractive index in the active layer or the barrier layer has a limitation in simplification of a manufacturing process. The fact that the plane of polarization of the oscillating light is not determined poses another problem when a surface emitting semiconductor laser is used as a light source for a magneto-optical disk drive.

【0020】即ち、光磁気ディスク装置では、光の偏光
面の回転を検出することによってデータを読むためにレ
ーザ光の偏光面が揃っていることが必要になる。しか
し、従来の面発光レーザでは偏光面が揃っていないので
データ読み出し素子として使用されていない。本発明
は、光発振に必要な閾値電流密度を低減し、クラキング
の発生し難いGaN 系半導体層を有するとともに、面発光
半導体レーザにおいては光の偏光面を固定し且つ偏光面
の変動を抑制できる半導体発光素子、光半導体素子、発
光ダイオード及び表示装置を提供することを目的とす
る。
That is, in the magneto-optical disk device, it is necessary that the polarization planes of the laser beams are aligned in order to read the data by detecting the rotation of the polarization plane of the light. However, conventional surface emitting lasers are not used as data reading elements because their polarization planes are not uniform. The present invention can reduce the threshold current density required for light oscillation, have a GaN-based semiconductor layer in which cracking is unlikely to occur, and can fix the polarization plane of light and suppress the fluctuation of the polarization plane in a surface emitting semiconductor laser. It is an object to provide a semiconductor light emitting device, an optical semiconductor device, a light emitting diode, and a display device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図2又
は図10に例示するように、基板11(41)の主面上
に直接又は第1の半導体層12(52)を介して形成さ
れた第2の半導体層13(47)と、前記第2の半導体
層13(47)の上に形成され、且つエネルギーバンド
ギャップが前記第2の半導体層13(47)よりも小さ
く、一軸異方性を有する半導体よりなる活性層14(4
2)と、前記活性層14(42)上に形成されてエネル
ギーバンドギャップが前記活性層14(42)よりも大
きい第3の半導体層15(48)と、前記第2の半導体
層13(47)、前記活性層14(42)及び前記第3
の半導体層15(48)に膜厚方向に電流を流すための
一対の電極17,18(10a,10b)とを有し、少
なくとも前記活性層14(42)の膜厚方向は前記一軸
異方性の軸とは異なる方向であることを特徴とする半導
体発光素子によって解決する。
The above-mentioned object is achieved by forming the semiconductor device directly or via the first semiconductor layer 12 (52) on the main surface of the substrate 11 (41) as illustrated in FIG. 2 or FIG. A second semiconductor layer 13 (47) formed on the second semiconductor layer 13 (47) and having an energy band gap smaller than that of the second semiconductor layer 13 (47). The active layer 14 (4
2), a third semiconductor layer 15 (48) formed on the active layer 14 (42) and having an energy band gap larger than that of the active layer 14 (42), and a second semiconductor layer 13 (47). ), The active layer 14 (42) and the third
And a pair of electrodes 17, 18 (10a, 10b) for flowing a current in the thickness direction of the semiconductor layer 15 (48). At least the thickness direction of the active layer 14 (42) is the uniaxial anisotropic direction. The problem is solved by a semiconductor light emitting device characterized in that the direction is different from the sex axis.

【0022】上記半導体発光素子において、図2に例示
するように、前記活性層14(42)を構成する前記半
導体は、ウルツ型窒化物半導体であることを特徴とす
る。前記ウルツ鉱型窒化物はAlx Ga1-x-y Iny N であ
り、該組成比xは0≦x≦1、該組成比yは0≦y≦1
であって、該組成比xと該組成比yはxy座標におい
て、y=0.214x−0.328を示す直線とy=
0.353x−0.209を示す直線の間の範囲内に存
在することを特徴とする。
In the above semiconductor light emitting device, as shown in FIG. 2, the semiconductor constituting the active layer 14 (42) is a wurtzite nitride semiconductor. The wurtzite nitride is Al x Ga 1-xy In y N, the composition ratio x is 0 ≦ x ≦ 1, and the composition ratio y is 0 ≦ y ≦ 1
In the xy coordinates, the composition ratio x and the composition ratio y are represented by a straight line indicating y = 0.214x−0.328 and y =
It is characterized by being present in the range between the straight lines indicating 0.353x-0.209.

【0023】上記半導体発光素子において、前記基板1
1(41)は、GaN 、AlN 、SiC のいずれかからなり、
前記主面は、{11−20}面、または{1−100}
面、または{11−20}面若しくは{1−100}面
から−5度〜+5度の範囲内で傾いた面であることを特
徴とする。上記半導体発光素子において、前記基板11
(41)はLiAlO2基板であり、前記主面は{100}面
又は{100}面から−5度から+5度の角度でオフし
た面であることを特徴とする。
In the semiconductor light emitting device, the substrate 1
1 (41) is made of any one of GaN, AlN, and SiC,
The main surface is a {11-20} plane or {1-100}
Or {1-20} or {1-100} inclined from −5 ° to + 5 ° from the {1-100} plane. In the semiconductor light emitting device, the substrate 11
(41) is a LiAlO 2 substrate, wherein the main surface is a {100} surface or a surface turned off at an angle of −5 ° to + 5 ° from the {100} surface.

【0024】上記半導体発光素子において、前記活性層
14(42)は、一軸異方性結晶構造を有し、且つ、異
方性を示すc軸に垂直でない面内で歪みが加わえられて
c面内歪異方性を有することを特徴とする特徴とする。
また、前記活性層14(42)は、AIx Ga1-x-y lny N
(但し、0 ≦x≦1、0 ≦y≦1)からなることを特徴
とする。
In the above-mentioned semiconductor light emitting device, the active layer 14 (42) has a uniaxial anisotropic crystal structure, and is subjected to a strain in a plane not perpendicular to the c-axis indicating anisotropy. It is characterized by having in-plane strain anisotropy.
Further, the active layer 14 (42), AI x Ga 1-xy ln y N
(Where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1).

【0025】上記半導体発光素子において、前記第2の
半導体層13はAlu Ga1-u-v lnv N(但し、0 ≦u≦1
、0 ≦v≦1 )からなり、且つ、前記第3の半導体層
15はAlw Ga1-w-z 1nz N (但し、0 ≦w≦1、0 ≦z
≦1)からなることを特徴とする。上記半導体発光素子
において、前記活性層14(42)のa軸の格子定数a
1と、前記第2の半導体層及び第3の半導体層のa軸の
格子定数a2 ,a3 とが、a1 <a2 、a1 <a3 の関
係を満たすことを特徴とする。また、前記活性層14
(42)のc軸の格子定数c1 と、前記第2の半導体層
及び第3の半導体層のc軸の格子定数c2 ,c3 とが、
1 <c2 、及び、c1 <c3 の関係を満たすことを特
徴とする。
In the semiconductor light emitting device, the second semiconductor layer 13 is formed of Al u Ga 1-uv ln v N (where 0 ≦ u ≦ 1).
, 0 ≦ v ≦ 1) consists, and the third semiconductor layer 15 is Al w Ga 1-wz 1n z N ( where, 0 ≦ w ≦ 1,0 ≦ z
≦ 1). In the semiconductor light emitting device, the lattice constant a of the a-axis of the active layer 14 (42)
1 and the lattice constants a 2 and a 3 of the a-axis of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer satisfy the relationship of a 1 <a 2 and a 1 <a 3 . Further, the active layer 14
The c-axis lattice constant c 1 of (42) and the c-axis lattice constants c 2 and c 3 of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are represented by:
It is characterized by satisfying the relations of c 1 <c 2 and c 1 <c 3 .

【0026】上記半導体発光素子において、前記活性層
14(42)のa軸の格子定数a1と、前記第2の半導
体層及び第3の半導体層のa軸の格子定数、a2 ,a3
とが、a1 >a2 、a1 >a3 の関係を満たすことを特
徴とする。また、前記活性層14(42)のc軸の格子
定数c1 と、前記第2の半導体層及び第3の半導体層の
c軸の格子定数c2 ,c3 とが、c1 >c2 、c1 >c
3 の関係を満たすことを特徴とする。
In the semiconductor light emitting device, the lattice constant a 1 of the a-axis of the active layer 14 (42) and the lattice constants of the a-axis of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, a 2 , a 3
Satisfy the relationships of a 1 > a 2 and a 1 > a 3 . The c-axis lattice constant c 1 of the active layer 14 (42) and the c-axis lattice constants c 2 and c 3 of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are c 1 > c 2. , C 1 > c
It is characterized by satisfying the relationship of 3 .

【0027】上記半導体発光素子において、前記基板1
1の前記主面は、{1−100}面または{11−2
0}面のいずれかに対してオフ角θ(但し、0°≦θ≦
1 0 °)だけオフした基板であることを特徴とする。ま
たは、前記基板11、前記第213及び第3の半導体層
15及び前記活性層14は、{0001}面、{1−1
00}面、又は、{11−20}面のいずれかで劈開さ
れていることを特徴とするまた、前記基板41の前記主
面は、{0001}面と交差する面方位を有する小面で
あり、該小面の上方に形成した前記活性層を発光部とし
たことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光素子。
その小面は、{1−100}面又は{11−20}面又
は{0001}面のいずれかに垂直な面方位に形成さ
れ、該{1−100}面又は該{11−20}面又は該
{0001}面は共振器の両端の劈開面であることを特
徴とする。
In the semiconductor light emitting device, the substrate 1
1 is a {1-100} plane or {11-2}.
Off angle θ to any of the 0 ° planes (where 0 ° ≦ θ ≦
The substrate is turned off by 10 °). Alternatively, the substrate 11, the 213 and the third semiconductor layers 15, and the active layer 14 may have a {0001} plane, a {1-1} plane.
Wherein the main surface of the substrate 41 is a small surface having a plane orientation that intersects the {0001} plane. 8. The semiconductor light emitting device according to claim 7, wherein said active layer formed above said small surface is a light emitting portion.
The facet is formed in a plane orientation perpendicular to either the {1-100} plane, the {11-20} plane or the {0001} plane, and the {1-100} plane or the {11-20} plane Alternatively, the {0001} plane is a cleavage plane at both ends of the resonator.

【0028】上記した半導体発光素子において、図17
に例示するように、前記第2の半導体層42の下方又は
第3の半導体層48の上方にはミラー層が形成され、該
ミラー層を一端として前記活性層42、前記第2及び第
3の半導体層47、48の膜厚方向に共振器が形成され
ていることを特徴とする。この場合、前記共振器の共振
波長は、フォトルミネッセンス光強度が最大となる波長
であることを特徴とする。また、前記活性層42は、Ga
N 又はlnGaN の第1の層とAlGalnN 又はGaN 又はInGaN
の第2の層の多層構造を有する多重量子井戸層、GaN 単
層、lnGaN 単層又はAlGalnN 単層のいずれかからなるこ
とを特徴とする。さらに、前記基板41の前記主面は、
SiC 基板の(11−20)面若しくは(1−100)面
か、又は、サファイア基板の(1−102)面のいずれ
かであることを特徴とする。
In the semiconductor light emitting device described above, FIG.
As shown in FIG. 2, a mirror layer is formed below the second semiconductor layer 42 or above the third semiconductor layer 48, and the active layer 42, the second and third layers are formed with the mirror layer as one end. A resonator is formed in the thickness direction of the semiconductor layers 47 and 48. In this case, the resonance wavelength of the resonator is a wavelength at which the photoluminescence light intensity is maximized. Further, the active layer 42 is made of Ga.
First layer of N or lnGaN and AlGalnN or GaN or InGaN
Characterized by comprising a multi-quantum well layer having a multilayer structure of the second layer, a GaN single layer, an lnGaN single layer or an AlGalnN single layer. Further, the main surface of the substrate 41 is
It is either the (11-20) plane or the (1-100) plane of the SiC substrate or the (1-102) plane of the sapphire substrate.

【0029】上記した課題は、(11−20)面を主面
とするSiC 基板41上に成長された第一導電型のAIGaN
からなる第一の障壁層47と、該第一の障壁層47上に
堆積された、GaN 層若しくはlnGaN 層を含む多重量子井
戸層、GaN 層又はlnGaN 層からなる活性層42と、該活
性層42上に堆積された第二導電型のAIGaN からなる第
二の障壁層48と、該第二の障壁層48上に設けられた
多層膜からなる反射鏡43を第一の反射面とし、該第一
の障壁層47下に第二の反射面を有する膜厚方向の光共
振器と、第一及び第二の電極50a,50bとを有する
ことを特徴とする半導体発光素子に解決する。
The above-mentioned problem is caused by the first conductivity type AIGaN grown on the SiC substrate 41 having the (11-20) plane as the main surface.
A first barrier layer 47 comprising a GaN layer or an lnGaN layer, a multiple quantum well layer including a GaN layer or an lnGaN layer, an active layer 42 comprising a GaN layer or an lnGaN layer deposited on the first barrier layer 47; A second barrier layer 48 of AIGaN of the second conductivity type deposited on the second barrier layer 42 and a reflecting mirror 43 of a multilayer film provided on the second barrier layer 48 are used as a first reflecting surface. The semiconductor light emitting device is characterized by having a thickness direction optical resonator having a second reflection surface below the first barrier layer 47 and first and second electrodes 50a and 50b.

【0030】また、上記した課題は、図18に例示する
ように、(11−20)面を主面とするるc軸が主面に
平行である基板53と、前記基板53の上方に形成され
てウルツ鉱構造結晶からなる第1の活性層58と、該第
1の活性層58の下に形成された第1導電型不純物を含
む第1の障壁層56と、該第1の活性層58の上に形成
された第2導電型不純物を含む第2の障壁層60と、該
第1の活性層58と第1及び第2の障壁層56、60の
膜厚方向に電流を流すための電極64,65とを有する
面発光半導体レーザ66と、さらに、前記面発光半導体
レーザ66から電気的に分離されて前記基板53の上方
に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる第2の活性層5
8と、該第2の活性層58の下に形成された第1導電型
不純物を含む第1の半導体層56と、該第2の活性層5
6の上に形成された第2導電型不純物を含む第2の半導
体層58と、該第2の活性層58と第1及び第2の半導
体層56,58の膜厚方向に流れる電流を外部に取り出
すための電極64、65とを有する受光素子67とを有
することを特徴とする光半導体装置によって解決する。
Further, as shown in FIG. 18, the above-described problem is caused by forming a substrate 53 having a (11-20) plane as a main surface and a c-axis parallel to the main surface, and forming the substrate 53 above the substrate 53. A first active layer 58 made of a wurtzite structure crystal, a first barrier layer 56 containing a first conductivity type impurity formed under the first active layer 58, and a first active layer A second barrier layer 60 containing impurities of the second conductivity type formed on top of the first active layer 58 and the first and second barrier layers 56 and 60 for flowing a current in the film thickness direction. A surface emitting semiconductor laser 66 having electrodes 64 and 65, and a second active layer electrically separated from the surface emitting semiconductor laser 66 and formed above the substrate 53 and made of wurtzite structure crystal 5
8, a first semiconductor layer 56 including a first conductivity type impurity formed below the second active layer 58, and a second active layer 5
6, a current flowing in the thickness direction of the second semiconductor layer 58 containing the second conductivity type impurity and the second active layer 58 and the first and second semiconductor layers 56, 58 And a light receiving element 67 having electrodes 64 and 65 for taking out the light.

【0031】この場合、前記半導体レーザ66の前記第
1の活性層56と前記受光素子67の前記第2の活性層
56は、GaN 、InGaN 、AlGaN 又はAlGaInN からなるこ
とを特徴とする請求項23記載の光半導体装置。また、
前記半導体レーザ66の前記第1及び第2の障壁層5
6、58と前記受光素子67の前記第1及び第2の半導
体層56,58は、GaN 、InGaN 、AlGaN又はAlGaInN
からなることを特徴とする。
In this case, the first active layer 56 of the semiconductor laser 66 and the second active layer 56 of the light receiving element 67 are made of GaN, InGaN, AlGaN or AlGaInN. The optical semiconductor device according to the above. Also,
The first and second barrier layers 5 of the semiconductor laser 66
6, 58 and the first and second semiconductor layers 56, 58 of the light receiving element 67 are made of GaN, InGaN, AlGaN or AlGaInN.
It is characterized by consisting of.

【0032】また、前記基板53は、炭化シリコン、サ
ファイアのいずれかから構成されていることを特徴とす
る。さらに、前記基板53は六方晶系構造を有し、前記
主面は、{1−100}面又は{11−20}であるこ
とを特徴とする。上記した課題は、図19に例示するよ
うに、ウルツ鉱型化合物半導体結晶のc軸方向が、光の
放出方向とほぼ直交していることを特徴とする発光ダイ
オード70によって達成する。
Further, the substrate 53 is made of one of silicon carbide and sapphire. Further, the substrate 53 has a hexagonal structure, and the main surface is a {1-100} plane or a {11-20} plane. The above-mentioned object is achieved by a light-emitting diode 70 characterized in that the c-axis direction of a wurtzite compound semiconductor crystal is substantially orthogonal to the light emission direction, as illustrated in FIG.

【0033】また、上記ウルツ鉱型化合物半導体結晶の
c軸方向と、結晶成長方向とがほぼ直交していることを
特徴とする。また、上記ウルツ鉱型化合物半導体結晶
が、III 族の窒化物からなるIII-V 族化合物半導体であ
ることを特徴とする。さらに、図23に例示するよう
に、光の放出方向がc軸方向とほぼ直交するウルツ鉱型
化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオード98、
99を用い、前記複数の発光ダイオード98、99のう
ち、偏光方向がある方向に偏光した右目用発光ダイオー
ド98と、前記右目用発光ダイオードの偏光方向に垂直
な方向に偏光した左目用発光ダイオード99とになるよ
うに配置し、立体表示を得るようにしたことを特徴とす
る表示装置。
Further, the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal is substantially orthogonal to the crystal growth direction. The wurtzite compound semiconductor crystal is a group III-V compound semiconductor made of a group III nitride. Further, as illustrated in FIG. 23, a plurality of light emitting diodes 98 made of a wurtzite compound semiconductor crystal whose light emission direction is substantially orthogonal to the c-axis direction,
And a light emitting diode for the right eye polarized in one direction and a light emitting diode for the left eye polarized in a direction perpendicular to the polarization direction of the light emitting diode among the plurality of light emitting diodes. A display device characterized in that the display device is arranged so as to obtain a three-dimensional display.

【0034】次に、上記した発明の作用を説明する。本
発明では、基板の主面を選ぶことによって、その基板の
上に形成される六方晶型又はウルツ鉱型の半導体層のc
軸がその半導体層の面に対して垂直でなくなるようにし
ている。したがって、その基板の上に形成される六方晶
型又はウルツ鉱型の活性層に、面方向の圧縮歪又は引張
歪をかけると、その活性層は3軸異方性を持つようにな
る。この結果、活性層の価電子帯での縮退が解け、その
ような活性層を有する半導体レーザの発振の閾値電流が
低下する。
Next, the operation of the above-described invention will be described. In the present invention, by selecting the main surface of the substrate, the c-type of the hexagonal or wurtzite type semiconductor layer formed on the substrate is determined.
The axis is not perpendicular to the plane of the semiconductor layer. Therefore, when compressive or tensile strain in the plane direction is applied to the hexagonal or wurtzite active layer formed on the substrate, the active layer has triaxial anisotropy. As a result, the degeneracy of the active layer in the valence band is released, and the oscillation threshold current of the semiconductor laser having such an active layer is reduced.

【0035】このような構造によれば、化合物半導体層
による発光の偏光面(光学的異方性)が一義的に決定で
きる。また、基板の上にそのような活性層などを成長し
て面発光半導体レーザを形成すると、活性層の面内異方
性が大きくなって電場ベクトルが一方向に定められるた
め、偏光が決定できる。
According to such a structure, the plane of polarization (optical anisotropy) of light emission by the compound semiconductor layer can be uniquely determined. In addition, when a surface emitting semiconductor laser is formed by growing such an active layer on a substrate, the in-plane anisotropy of the active layer is increased and the electric field vector is determined in one direction, so that the polarization can be determined. .

【0036】このように、面発光半導体レーザの発振光
の偏光面が一義的に定まると、光磁気ディスク装置の光
源としての使用が可能になるとともに、面発光半導体レ
ーザと同一基板に受光素子を製造することが容易にな
る。これにより、従来行っていた半導体レーザと受光素
子の取付け作業が不要になるとともに、受発光装置の小
型化がさらに進むことになる。
As described above, when the plane of polarization of the oscillation light of the surface emitting semiconductor laser is uniquely determined, it can be used as a light source for a magneto-optical disk drive, and the light receiving element can be mounted on the same substrate as the surface emitting semiconductor laser. It is easy to manufacture. As a result, the work of mounting the semiconductor laser and the light receiving element, which has been conventionally performed, becomes unnecessary, and the size of the light receiving / emitting device is further reduced.

【0037】なお、基板としては、GaN のようなウルツ
鉱型構造、LiAlO2のような四方晶、サファイア、6H−
SiCのような六方晶の結晶を用いる。また、その基板
の主面として、(1−100)面、又は(11−20)
面を使用する。ところで、発光ダイオードを構成するウ
ルツ鉱型化合物半導体結晶のc軸方向が、光の放出方向
とほぼ直交するようにすると、偏光方向が定まる。そこ
で、そのような発光ダイオードを表示装置の表示面に複
数個配置し、1つの発光ダイオードによって画素の一部
又は全部を構成するようにするととともに、隣接する発
光ダイオードの偏光方向を互いに90度相違させる。こ
れにより、右目偏光方向用の発光ダイオードと左目偏光
用の発光ダイオードを隣接することができ、立体表示装
置で偏向子を省略して部品点数を減らし、製造コストを
低減できる。しかも、そのような表示装置は画像が明る
くなる。
As the substrate, a wurtzite structure such as GaN, a tetragonal crystal such as LiAlO 2 , sapphire, 6H—
A hexagonal crystal such as SiC is used. Further, as a main surface of the substrate, a (1-100) plane or (11-20)
Use face. By the way, when the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal constituting the light emitting diode is set to be substantially orthogonal to the light emission direction, the polarization direction is determined. Therefore, a plurality of such light-emitting diodes are arranged on the display surface of the display device, and one or more light-emitting diodes constitute a part or all of the pixels, and the polarization directions of adjacent light-emitting diodes are different from each other by 90 degrees. Let it. Thereby, the light emitting diode for the right eye polarization direction and the light emitting diode for the left eye polarization can be adjacent to each other, and the number of parts can be reduced by omitting the deflector in the stereoscopic display device, and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, such a display device has a bright image.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形態
を図面に基づいて説明する。 (第1実施形態)図1(a) 及び(b) は、本発明の第一実
施形態の構成図である。図1(a) 及び(b) に示す半導体
レーザにおいて、一軸異方性結晶構造を有する第一の半
導体層1を発光部とし、この第一の半導体層1の異方性
を示す軸に垂直でない面内で歪みを加えて3軸異方性を
持たせている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. (First Embodiment) FIGS. 1A and 1B are configuration diagrams of a first embodiment of the present invention. In the semiconductor laser shown in FIGS. 1A and 1B, a first semiconductor layer 1 having a uniaxial anisotropic crystal structure is used as a light emitting portion, and is perpendicular to an axis indicating the anisotropy of the first semiconductor layer 1. In other words, a three-dimensional anisotropy is provided by applying a strain in a plane other than the above.

【0039】このように、異方性を示す軸(即ち、c
軸)に対して垂直とならない面内で歪みを加えると、加
わる歪みは各方位において等方的において三軸異方性を
示すことになる。この結果、価電子帯におけるHHとL
Hの縮退が解け、レーザ発振のための閾値電流密度が低
減する。即ち、図1(b) に示すように、エネルギー的に
最上位にあったHHとLHのバンドの縮退が解け、LH
とHHとCH(crystalline field split hole)の各バン
ドの相互間にエネルギー差が生じるので、レーザ発振の
ためにはHHにのみキャリアを遷移させればよく、閾値
電流密度が大きくなる。このとき、トップバンドの分極
で決定される電場ベクトルの向きに垂直に共振器を作製
する。
Thus, the axis indicating anisotropy (ie, c
When strain is applied in a plane that is not perpendicular to (axis), the applied strain isotropically shows triaxial anisotropy in each direction. As a result, HH and L in the valence band
The degeneracy of H is released, and the threshold current density for laser oscillation is reduced. That is, as shown in FIG. 1 (b), the degeneracy of the bands of HH and LH, which were at the top in terms of energy, is released and LH
, HH and a band of a crystalline field split hole (CH), an energy difference is generated between the bands. Therefore, for laser oscillation, carriers need only be transferred to HH, and the threshold current density increases. At this time, a resonator is manufactured perpendicular to the direction of the electric field vector determined by the polarization of the top band.

【0040】これに対して、従来技術で説明したよう
に、c軸に垂直なGaInN 層の(0001)面内で圧縮応
力がかかった活性層を有する半導体レーザでは、レーザ
発振させるために、HH、LHの2つのバンドの双方を
キャリアで満たす必要があり、閾値電流密度が高くな
る。図1(a) において、第一の半導体層1とは異なる格
子定数を有する第二及び第三の半導体2、3によって第
一の半導体層1が挟まれ、しかも、それらの層の界面が
第一の半導体層1の異方性を示す軸に垂直でないように
する。
On the other hand, as described in the prior art, in a semiconductor laser having an active layer in which a compressive stress is applied in the (0001) plane of a GaInN layer perpendicular to the c-axis, HH is required to cause laser oscillation. , LH must be filled with carriers, and the threshold current density increases. In FIG. 1A, the first semiconductor layer 1 is sandwiched between second and third semiconductors 2 and 3 having a different lattice constant from that of the first semiconductor layer 1, and the interface between the layers is the second semiconductor. It is not perpendicular to the axis indicating the anisotropy of one semiconductor layer 1.

【0041】この様に、第一の半導体層1よりなる発光
部の主面をc軸に垂直でない面で構成し、この第一の半
導体層1とは格子定数の異なる第二の半導体2及び第三
の半導体層3で第一の半導体層1を挟むと、それらの格
子定数の差に基づいて、c軸に垂直でない面内に歪み加
わり、発光部に三軸異方性を持たせることができる。次
に、第1〜第3の半導体層1、2、3についての材料、
結晶格子定数について説明する。
As described above, the main surface of the light emitting portion composed of the first semiconductor layer 1 is constituted by a surface which is not perpendicular to the c-axis, and the second semiconductor 2 and the second semiconductor 2 having a different lattice constant from the first semiconductor layer 1 are formed. When the first semiconductor layer 1 is sandwiched between the third semiconductor layers 3, a strain is applied in a plane that is not perpendicular to the c-axis based on the difference in their lattice constants, so that the light emitting portion has triaxial anisotropy. Can be. Next, materials for the first to third semiconductor layers 1, 2, and 3;
The crystal lattice constant will be described.

【0042】上記した第一の半導体層1を構成する材料
として、例えばAIx Ga1-x-y Iny N(但し、0≦x≦
1、0≦y≦1)を用いる。そのようなウルツ鉱型の窒
化物半導体は、一軸異方性を有する発光素子用半導体材
料として最も典型的且つ有用なものである。また、第二
の半導体層2を構成する材料としてAlu Ga1-u-v Inv N
(但し、0≦u≦1、0≦v≦1)を採用し、且つ、第
三の半導体層3を構成する材料としてAlw Ga1-w-z Inz
N (但し、0≦w≦1、0≦z≦1)を採用する。第二
の半導体層2及び第三の半導体層3として、同じGaN 系
材料からなる第一の半導体層1とは混晶比の異なるGaN
系半導体を用いることによって、結晶性を損なうことな
く第一の半導体層1に対して応力を加えることができ
る。第二の半導体層2と第三の半導体層3の混晶比は同
じであっても良い。
As a material constituting the first semiconductor layer 1, for example, AI x Ga 1-xy In y N (where 0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1) is used. Such a wurtzite-type nitride semiconductor is most typical and useful as a semiconductor material for a light-emitting element having uniaxial anisotropy. Al u Ga 1-uv In v N is used as a material for forming the second semiconductor layer 2.
(Where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1), and Al w Ga 1-wz In z is used as a material forming the third semiconductor layer 3.
N (where 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) is adopted. As the second semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3, GaN having a different mixed crystal ratio from the first semiconductor layer 1 made of the same GaN-based material is used.
By using a system semiconductor, stress can be applied to the first semiconductor layer 1 without deteriorating the crystallinity. The mixed crystal ratio of the second semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3 may be the same.

【0043】さらに、第一の半導体層1のa軸の格子定
数a1 と、第二の半導体層2及び第三の半導体層3のa
軸の格子定数a2 ,a3 とが、a1 <a2 、a1 <a3
の関係を満たすようにする。加えて、第一の半導体層1
のc軸の格子定数c1 と、第二の半導体層2及び第三の
半導体層3のc軸の格子定数c2 ,c3 とが、c1 <c
2 、c1 <c3 の関係を満たすようにする。
Further, the lattice constant a 1 of the a-axis of the first semiconductor layer 1 and the a-axis of the second semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3
The lattice constants a 2 and a 3 of the axes are a 1 <a 2 and a 1 <a 3
To satisfy the relationship. In addition, the first semiconductor layer 1
Between the lattice constant c 1 of c-axis, a second lattice constant c 2 of the c-axis of the semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3, c 3 is, c 1 <c
2 , so as to satisfy the relationship of c 1 <c 3 .

【0044】このような格子定数の関係にすると、第一
の半導体層1に面内二軸性引張応力を加えることがで
き、それによってバンドの縮退を解いて閾値電流密度を
低減することができる。この場合には、圧縮応力に比べ
て価電子帯のエネルギー的に一番高いバンドと二番目の
バンドとのエネルギー差が大きくなり(図14参照)、
且つトップバンドがLHとなるため、閾値電流密度がさ
らに低減する。
With such a lattice constant relationship, an in-plane biaxial tensile stress can be applied to the first semiconductor layer 1, whereby the band degeneracy can be resolved and the threshold current density can be reduced. . In this case, the energy difference between the highest band of the valence band and the second band is larger than the compressive stress (see FIG. 14).
In addition, since the top band is at LH, the threshold current density is further reduced.

【0045】これに対して、第一の半導体層1のa軸の
格子定数a1 と、第二の半導体層2及び第三の半導体層
3のa軸格子定数a2 ,a3 とが、a1 >a2 、a1
3の関係を満たすようにする。かつ、第一の半導体層
1のc軸の格子定数c1 と、第二の半導体層2及び第三
の半導体層3のc軸の格子定数c2 ,c3 とが、c1
2 、c1 >c3 の関係を満たすようにする。
[0045] By contrast, the lattice constant a 1 of the first a-axis of the semiconductor layer 1, and the second a-axis lattice constant a 2 of the semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3, a 3 is, a 1 > a 2 , a 1 >
to satisfy the relation of a 3. The c-axis lattice constant c 1 of the first semiconductor layer 1 and the c-axis lattice constants c 2 and c 3 of the second semiconductor layer 2 and the third semiconductor layer 3 are c 1 >
The relationship of c 2 , c 1 > c 3 is satisfied.

【0046】このような格子定数の関係にすると、第一
の半導体層1の面内に圧縮応力(歪)を加えることがで
き、それによってHH,LHバンドの縮退を解いて閾値
電流密度を低減することができるとともにに、引張応力
になる場合に比べてクラックの発生の心配がなくなるの
で、信頼性がより高められる。また、第二の半導体層2
及び第三の半導体層3のエネルギーバンドギャップが、
第一の半導体層1のエネルギーギャッブよりも大きいよ
うな材料と膜厚を選択する。このようなエネルギーバン
ドギャップの関係を設定することによって、光及びキャ
リアを第一の半導体層1に閉じ込められ、効率よい発光
が得られる。
With such a relation of the lattice constant, a compressive stress (strain) can be applied in the plane of the first semiconductor layer 1, whereby the degeneracy of the HH and LH bands is solved, and the threshold current density is reduced. In addition to the above, there is no need to worry about the occurrence of cracks as compared with the case where tensile stress occurs, so that the reliability is further improved. Also, the second semiconductor layer 2
And the energy band gap of the third semiconductor layer 3 is
A material and a film thickness that are larger than the energy gap of the first semiconductor layer 1 are selected. By setting such a relation of the energy band gap, light and carriers are confined in the first semiconductor layer 1, and efficient light emission can be obtained.

【0047】また、半導体レーザを構成する基板の構成
材料として、GaN 、AIN 、或いは、SiC のいずれかから
形成されたものを選択する。半導体レーザを構成する半
導体基板として、一軸異方性結晶構造のGaN 、AIN 、或
いは、SiC のいずれかからなる基板を用いた場合、その
主面を適当に選択することによって、基板上に成長した
第一の半導体層1に歪みを加えたときに第一の半導体層
1に三軸異方性をもたせることができる。
Further, as a constituent material of the substrate constituting the semiconductor laser, a material formed of GaN, AIN, or SiC is selected. When a substrate composed of GaN, AIN, or SiC having a uniaxial anisotropic crystal structure was used as a semiconductor substrate constituting a semiconductor laser, the substrate was grown on the substrate by appropriately selecting its main surface. When strain is applied to the first semiconductor layer 1, the first semiconductor layer 1 can have triaxial anisotropy.

【0048】半導体レーザを構成する基板上に最初に設
けた半導体層を、基板と同じ組成にする。例えばGaN 系
の混晶基板を用い、同じ組成のクラッド層を基坂上に直
接設ける。これによって、クラッド層上で発光部を構成
する第一の半導体層1に対して効果的に歪みを加えるこ
とができる。次に、上記した基板の面方位について説明
する。
The first semiconductor layer provided on the substrate constituting the semiconductor laser has the same composition as the substrate. For example, using a GaN-based mixed crystal substrate, a cladding layer having the same composition is provided directly on the base slope. Thereby, strain can be effectively applied to the first semiconductor layer 1 constituting the light emitting section on the cladding layer. Next, the plane orientation of the substrate will be described.

【0049】半導体レーザを構成する半導体基板の主面
を、{1−100}面または{11−20}面のいずれ
かからオフ角θ(但し、0°≦θ≦10°)だけオフさ
せた面に形成する。なお、本明細書においては、通常
“1バー" 或いは“2バー" で表される指数を便宜的
に、“−1 "或いは“−2" 等で表記する。半導体レー
ザを構成する基板として一軸異方性結晶構造を有する半
導体を用いた場合、その主面を{1−100}面又は
{11−20}面にすることによって、基板上方の第一
の半導体層1に歪みを加えて三軸異方性をもたせること
ができる。この場合、図1(c) に示すように、双晶等の
発生を抑制するためにオフ角θ(但し、0°≦θ≦10
°)だけ主面をオフしても良い。
The main surface of the semiconductor substrate constituting the semiconductor laser was turned off from either the {1-100} plane or the {11-20} plane by an off angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 10 °). Form on the surface. In the present specification, an index usually represented by "1 bar" or "2 bar" is represented by "-1" or "-2" for convenience. When a semiconductor having a uniaxial anisotropic crystal structure is used as a substrate constituting a semiconductor laser, the principal surface of the semiconductor laser is set to a {1-100} plane or a {11-20} plane, whereby a first semiconductor above the substrate is formed. The layer 1 can be given a triaxial anisotropy by applying a strain. In this case, as shown in FIG. 1 (c), the off-angle θ (where 0 ° ≦ θ ≦ 10
°) Only the main surface may be turned off.

【0050】また、半導体レーザの共振器を構成する劈
開面を、{0001}面、{1−100)面、及び、
{11−20}面のいずれかにする。基板の主面として
{1−100}面を用いた場合には、{0001}面、
{11−20}面のいずれかが基板の主面に対して垂直
な劈開面となる。また、基板の主面として{11−2
0}面を用いた場合には、{0001}面、{1−10
0}面のいずれかが基板の主面に対して垂直な劈開面と
なる。この場合、第一の半導体層1の2つの劈開面によ
って共振器が構成される。
Also, the cleavage planes constituting the resonator of the semiconductor laser are {0001} plane, {1-100) plane, and
Make any of the {11-20} planes. When the {1-100} plane is used as the main surface of the substrate, the {0001} plane,
One of the {11-20} planes becomes a cleavage plane perpendicular to the main surface of the substrate. Further, as the main surface of the substrate, {11-2}
When the {0} plane is used, {0001} plane, {1-10}
One of the 0 ° planes becomes a cleavage plane perpendicular to the main surface of the substrate. In this case, a resonator is formed by the two cleavage planes of the first semiconductor layer 1.

【0051】さらに、半導体レーザを構成する半導体基
板の主面を{0001}面とすると共に、その基板の表
面に{0001}面以外の小面を設け、この小面上に設
けた第一の半導体層1を発光部(活性層)とした。その
小面は、半導体基板の{0001}面に対して傾斜する
面をも含む概念である。このように、三軸異方性を持た
せるための{0001}面以外の小面を、基板の一部に
設けても良いものであり、その小面によって、例えばT
S(Terraced Substrate)型半導体レーザ等の一部を構
成できる。
Further, the principal surface of the semiconductor substrate constituting the semiconductor laser is a {0001} surface, and a small surface other than the {0001} surface is provided on the surface of the substrate. The semiconductor layer 1 was used as a light emitting section (active layer). The small surface is a concept including a surface inclined with respect to the {0001} plane of the semiconductor substrate. As described above, a small surface other than the {0001} plane for providing the triaxial anisotropy may be provided on a part of the substrate.
Part of an S (Terraced Substrate) type semiconductor laser or the like can be configured.

【0052】小面を、{1−100}面、或いは{11
−20}面のいずれかと垂直な面とし、この垂直な面を
共振器を構成する劈開面としてもよい。この場合にも、
小面に垂直な{1−100}面又は{11−20}面を
劈開面とすることによって、2つの劈開面によって共振
器を構成することができる。次に、上記した光半導体装
置の構造とその製造方法を具体的に説明する。
The small face is defined as {1-100} face or {11}
A plane perpendicular to any one of the -20 ° planes may be used as the cleavage plane constituting the resonator. Again, in this case,
By using a {1-100} plane or a {11-20} plane perpendicular to the facet as a cleavage plane, a resonator can be constituted by two cleavage planes. Next, the structure of the above-described optical semiconductor device and its manufacturing method will be specifically described.

【0053】第1例 まず、図2(a) に示すように、(1−100)面を主面
とするn型GaN (1−100)基板11上に、TMGa
(トリメチルガリウム)を10〜100μmol /分、例
えば、45μmol /分、TMA1(トリメチルアルミニ
ウム)を10〜100μmol /分、例えば、45μmol
/分、アンモニア(NH3)を0. 02〜0.2mol /分、
例えば、0.1mol /分、Si2 6 を0. 0001〜
0. 002μmol /分、例えば、0. 0007μmol /
分、及び、キャリアガスとしての水素を300〜300
0sccm、例えば、1000sccm流し、成長圧力を70〜
760Torr、例えば、100Torrとし、成長温度を85
0〜1100℃、例えば、950℃とした状態で、10
0〜5000nm、好適には2000nmのn型Al0.1Ga0 .9
N クラッド層12を成長させる。
First Example First, as shown in FIG. 2A, TMGa is placed on an n-type GaN (1-100) substrate 11 having a (1-100) plane as a main surface.
(Trimethylgallium) is 10 to 100 μmol / min, for example, 45 μmol / min, and TMA1 (trimethylaluminum) is 10 to 100 μmol / min, for example, 45 μmol.
/ Min, 0.02 to 0.2 mol / min of ammonia (NH 3 ),
For example, 0.1 mol / min, 0.1 to Si 2 H 6 0001~
0.002 μmol / min, for example, 0.0007 μmol / min
And hydrogen as a carrier gas for 300 to 300 minutes.
0 sccm, for example, 1000 sccm, and the growth pressure is 70 to
760 Torr, for example, 100 Torr, and a growth temperature of 85
0 to 1100 ° C., for example, at 950 ° C., 10
0~5000Nm, preferably 2000 nm n-type is Al 0.1 Ga 0 .9
The N cladding layer 12 is grown.

【0054】引き続いて、TMGaを10〜100μmol
/分、例えば、45μmol /分、アンモニアを0. 02
〜0. 2mol /分、例えば、0.1mol /分、Si2H6
0.0001〜0. 002μmol /分、例えば、0. 0
007μmol /分、及び、キャリアガスとしての水素を
300〜3000sccm、例えば、1000sccmを流し、
成長圧力を70〜760Torr、例えば、100Torrと
し、成長温度を800〜1050℃、例えば、930℃
とした状態で、厚さ50〜500nm、好適には100nm
のn型GaN 光ガイド層13を成長させる。
Subsequently, TMGa was added in an amount of 10 to 100 μmol.
/ Min, for example, 45 μmol / min.
00.2 mol / min, for example, 0.1 mol / min, and Si 2 H 6 from 0.0001 to 0.002 μmol / min, for example, 0.0
007 μmol / min, and flowing hydrogen as a carrier gas at a flow rate of 300 to 3000 sccm, for example, 1000 sccm,
The growth pressure is 70 to 760 Torr, for example, 100 Torr, and the growth temperature is 800 to 1,050 ° C., for example, 930 ° C.
In a state of 50 to 500 nm, preferably 100 nm
The n-type GaN optical guide layer 13 is grown.

【0055】引き続いて、TMGaを2. 5〜25μmol
/分、例えば、10μmol /分、TMIn(トリメチルイ
ンジウム)を25〜250μmol /分、例えば、100
μmol/分、アンモニアを0. 02〜0. 2mol /分、
例えば、0.1mol /分、及び、キャリアガスとしての
窒素を300〜3000sccm、例えば、1000sccmを
流し、成長圧力を70〜760Torr、例えば、100 T
orr とし、成長温度を550〜800℃、例えば、65
0℃とした状態で、厚さ1〜20nm、好適には3nmのGa
0.9In0.1N 活性層14を成長させる。
Subsequently, 2.5 to 25 μmol of TMGa was added.
/ Min, for example, 10 μmol / min, and TMIn (trimethylindium) at 25 to 250 μmol / min, for example, 100 μmol / min.
μmol / min, 0.02-0.2 mol / min of ammonia,
For example, a flow rate of 0.1 mol / min, nitrogen as a carrier gas of 300 to 3000 sccm, for example, 1000 sccm is flowed, and a growth pressure of 70 to 760 Torr, for example, 100 T
orr and a growth temperature of 550 to 800 ° C., for example, 65
At 0 ° C., a Ga having a thickness of 1 to 20 nm, preferably 3 nm
A 0.9 In 0.1 N active layer 14 is grown.

【0056】引き続いて、TMGaを10〜100μmol
/分、例えば、45μmol /分、アンモニアを0. 02
〜0. 2mol /分、例えば、0.1mol /分、ビスシク
ロベンタジエニルマグネシウムを0.01〜0.5μmo
l /分、例えば、0. 05μmol /分、及び、キャリア
ガスとしての水素を300〜3000sccm、例えば、1
000sccmを流し、成長圧力を70〜760Torr、例え
ば、100Torrとし、成長温度を800〜1050℃、
例えば、930℃とした状態で、厚さ50〜500nm、
好適には100nmのp型GaN 光ガイド層15を成長させ
る。
Subsequently, TMGa was added in an amount of 10 to 100 μmol.
/ Min, for example, 45 μmol / min.
~ 0.2 mol / min, for example, 0.1 mol / min.
l / min, for example, 0.05 μmol / min, and 300 to 3000 sccm of hydrogen as a carrier gas, for example, 1 μmol / min.
At a growth pressure of 70 to 760 Torr, for example, 100 Torr, and a growth temperature of 800 to 1050 ° C.
For example, at a temperature of 930 ° C., a thickness of 50 to 500 nm,
Preferably, a 100 nm p-type GaN light guide layer 15 is grown.

【0057】引き続いて、TMGaを10〜100μmol
/分、例えば、45μmol /分、TMAlを10〜100
μmol /分、例えば、45μmol /分、アンモニアを
0. 02〜0. 2mo l/分、例えば、01mol /分、ビ
スシクロペンタジエニルマグネシウムを0. 01〜0.
5μmol /分、例えば、0. 05μmol /分、及び、キ
ャリアガスとしての水素を300〜3000sccm、例え
ば、1000sccm流し、成長圧力を70〜760Torr、
例えば、100 Torr とし、成長温度を850〜110
0 ℃、例えば、950℃とした状態で、100〜20
00nm、好適には500nmのp型Al0.1Ga0.9 N クラッ
ド層16を成長させる。
Subsequently, TMGa was added in an amount of 10 to 100 μmol.
Per minute, for example, 45 μmol / min.
μmol / min, for example, 45 μmol / min, ammonia: 0.02 to 0.2 mol / min, for example, 01 mol / min, biscyclopentadienyl magnesium: 0.01 to 0.1 mol / min.
5 μmol / min, for example, 0.05 μmol / min, and hydrogen as a carrier gas flowing at 300 to 3000 sccm, for example, 1000 sccm, and a growth pressure of 70 to 760 Torr,
For example, 100 Torr and a growth temperature of 850 to 110
0 ° C., for example, at 950 ° C.,
A p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 16 of 00 nm, preferably 500 nm is grown.

【0058】なお、この場合のAl0.1 Ga0.9 N クラッド
層12, 16の成長速度は0. 6〜5. 5μm/時、典
型的には2. 6μm/時であり、また、GaN 光ガイド層
13, 15の成長速度は0. 5〜5. 2μm/時、典型
的には2. 4μm/時であり、さらに、Ga0.9In0.1N 活
性層14の成長速度は0. 1〜1. 5μm/時、典型的
には0. 6μm/時である。
In this case, the growth rate of the Al 0.1 Ga 0.9 N clad layers 12 and 16 is 0.6 to 5.5 μm / hour, typically 2.6 μm / hour. The growth rate of 13, 15 is 0.5 to 5.2 μm / hour, typically 2.4 μm / hour, and the growth rate of the Ga 0.9 In 0.1 N active layer 14 is 0.1 to 1.5 μm. / Hr, typically 0.6 μm / hr.

【0059】次いで、n型GaN (1−100)基板11
の裏面にn側電極としてのTi/Au電極17を設け、一
方、p型Al0.1Ga0.9 N クラッド層16上にはp側電極
としてNi/Au電極18を設け、適当に素子分離したの
ち、(0001)面で劈開して共振器を形成して半導体
レーザが完成する。この場合、(0001)面は基板の
主面である(1−100)面に対して垂直であるので、
一対の劈開面が共振器として作用することになる。
Next, the n-type GaN (1-100) substrate 11
A Ti / Au electrode 17 is provided as an n-side electrode on the back surface of the substrate, while a Ni / Au electrode 18 is provided as a p-side electrode on the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 16 and after appropriate element isolation, The semiconductor laser is completed by cleaving at the (0001) plane to form a resonator. In this case, since the (0001) plane is perpendicular to the (1-100) plane, which is the main surface of the substrate,
The pair of cleavage planes will act as a resonator.

【0060】この第一の例においては、基板として(1
−100)面を用いているので、その上に成長するn型
Al0.1Ga0.9N クラッド層12乃至p型Al0.1Ga0.9 N ク
ラッド層16の成長面も(1−100)面となり、Ga
0.9 In0.1N活性層14はn型GaN 光ガイド層13との格
子定数の差により、(1−100)面内において圧縮応
力を受けるため、3軸異方性となる。
In this first example, (1)
(-100) plane, n-type grown on it
The growth surfaces of the Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 12 to the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 16 are also (1-100) planes.
The 0.9 In 0.1 N active layer 14 receives a compressive stress in the (1-100) plane due to a difference in lattice constant between the active layer 14 and the n-type GaN optical guide layer 13, and thus becomes triaxial anisotropic.

【0061】即ち、第一の例における面内の原子間隔
は、n型Al0.1Ga0.9N クラッド層12のa軸及びc軸の
格子定数3. 189Å及び5. 185Åで規定されるた
め、a軸及びc軸の格子定数が3. 225Å及び5. 2
43ÅであるGa0.9In0.1N 活性層14には圧縮応力が加
わり、3軸異方性となる。なお、Ga0.9In0.1N 、GaN 、
及び、Al0.1Ga0.9N のエネルギーバンドギャップは、そ
れぞれ3. 15eV、3. 4eV、及び3. 7eVである。
That is, the in-plane atomic spacing in the first example is defined by the lattice constants 3.189 ° and 5.185 ° of the a-axis and c-axis of the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 12, so that a The lattice constants of the axis and the c axis are 3.225 ° and 5.2
A compressive stress is applied to the Ga 0.9 In 0.1 N active layer 14 of 43 °, and the active layer 14 becomes triaxial anisotropic. Note that Ga 0.9 In 0.1 N, GaN,
And the energy band gaps of Al 0.1 Ga 0.9 N are 3.15 eV, 3.4 eV, and 3.7 eV, respectively.

【0062】この様なGaN 系半導体に面内圧縮応力が印
加された場合、図2(b) に示すように、エネルギー的に
最上位にあり縮退していたHHとLHのバンドの縮退が
とけて分離し、LHが最上位になり、このLHと伝導帯
との間の遷移によってレーザ発振が行われることにな
り、閾値電流密度が大きく低減する。この第一の例にお
いては、基板として(1−100)面を主面とする Ga
N (1−100)基板11を用いているが、(11−2
0)面を主面とする GaN 基板を用いても良く、更に、
(1−100)面、或いは(11−20)面を主面とす
るAlN 基板或いはSiC 基板を用いても良く、且つ、この
主面については(1−100)面或いは(11−20)
面と結晶学的に等価な全ての面を含むものであり、本実
施形態の以下の例等においても同様である。
When an in-plane compressive stress is applied to such a GaN-based semiconductor, as shown in FIG. 2 (b), the degeneracy of the HH and LH bands, which were the highest in energy and degenerate, is released. LH is at the highest level, and the transition between this LH and the conduction band causes laser oscillation, and the threshold current density is greatly reduced. In the first example, the substrate has a (1-100) plane as a main surface.
N (1-100) The substrate 11 is used, but (11-2)
A GaN substrate whose main surface is 0) may be used.
An AlN substrate or a SiC substrate having a (1-100) plane or a (11-20) plane as a principal plane may be used, and the principal plane is a (1-100) plane or a (11-20) plane.
This includes all planes that are crystallographically equivalent to the plane, and the same applies to the following examples of the present embodiment.

【0063】なお、半導体レーザの活性層、クラッド層
が形成される基板として、GaN 以外にAlN 、SiC その他
の基板を用いてもよい。例えば、図2(a) に示した素子
構造におけるGaN 基板をAlN 基板に置き換え、その上に
図2(a) と同じ構造を設ければ良く、また、SiC 基板を
用いる場合には、n型SiC 基坂上に厚さ5〜100nm、
例えば、20nmのn型AlN バッファ層を介してその上に
図2(a) と同じ構造を設ければ良い。
As a substrate on which the active layer and the cladding layer of the semiconductor laser are formed, other than GaN, other substrates such as AlN, SiC and the like may be used. For example, the GaN substrate in the device structure shown in FIG. 2A may be replaced with an AlN substrate, and the same structure as that shown in FIG. 2A may be provided thereon. 5-100nm thick on SiC base slope,
For example, the same structure as that shown in FIG. 2A may be provided thereon via an n-type AlN buffer layer of 20 nm.

【0064】なお、図3に示すように、AlN 基板11a
の抵抗が高いと思われる場合には、AlGaN クラッド層1
2の一部に電極17aを接続した構造を採用する。AlN
バッファ層を使用する場合にも同様である。これらは、
以下の例でも同様に採用してもよい。なお、本実施形態
及び以下の実施形態では、図2(c) に示すように、活性
層のエネルギーバンドギャップは、クラッド層、後述す
るガイド層、後述する光閉じ込め層のエネルギーバンド
ギャップよりも小さい。
As shown in FIG. 3, the AlN substrate 11a
If the resistance of the AlGaN cladding layer is considered to be high,
A structure in which an electrode 17a is connected to a part of 2 is adopted. AlN
The same applies when a buffer layer is used. They are,
The following example may be similarly adopted. In this embodiment and the following embodiments, as shown in FIG. 2C, the energy band gap of the active layer is smaller than the energy band gaps of the cladding layer, a guide layer described later, and a light confinement layer described later. .

【0065】第2例 次に、図4を参照して本実施形態の第2例を説明する。
まず、図4(a) に示すように、(1−100)面を主面
とするn型GaN (1−100)基板21上に、TMGaを
2. 5〜25μmol /分、例えば、10μmol/分、T
MAlを30〜300μmol /分、例えば、150μmol
/分、TMInを250〜2500μmol /分、例えば、
1000μmol /分、アンモニアを0.02〜0. 2mol
/分、例えば、01mol /分、Si2 H6を0. 0001
〜0. 002μmol /分、例えば、0. 0007μmol
/分、及び、キャリアガスとしての窒素を300〜30
00sccm、例えば、1000sccm流し、成長圧力を70
〜760Torr、例えば、100Torrとし、成長温度を5
50〜900℃、例えば、700℃とした状態で、10
0〜5000nm、好適には2000nmのn型Al0.4Ga0.3
In0.3Nクラッド層22を成長させる。
Second Example Next, a second example of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 4 (a), on an n-type GaN (1-100) substrate 21 having a (1-100) plane as a main surface, TMGa is added at 2.5 to 25 μmol / min, for example, 10 μmol / min. Minutes, T
30 to 300 μmol / min, for example, 150 μmol
/ Min, 250 to 2500 μmol / min of TMIn, for example,
1000 μmol / min, 0.02-0.2 mol of ammonia
/ Min, for example, 01Mol / min, 0.1 to Si 2 H 6 0001
~ 0.002 μmol / min, for example 0.0007 μmol
/ Min, and 300 to 30 nitrogen as a carrier gas.
At a flow rate of 00 sccm, for example, 1000 sccm, and a growth pressure of 70 sccm.
Up to 760 Torr, for example, 100 Torr and a growth temperature of 5
50 to 900 ° C., for example, at 700 ° C., 10
0~5000Nm, preferably 2000 nm n-type of Al 0.4 Ga 0.3
The In 0.3 N cladding layer 22 is grown.

【0066】引き続いて、TMGaを5〜50μmol /
分、例えば、20μmol /分、TMAlを10〜100μ
mo l/分、例えば、50μmol /分、TMInを150〜
1500μmol /分、例えば、660μmol /分、アン
モニアを0. 02〜0. 2mol/分、例えば、0.1mol
/分、Si2H6 を0. 0001〜0. 002μmol /
分、例えば、0. 0007μmol /分、及び、キャリア
ガスとしての窒素を300〜3000sccm、例えば、1
000sccmを流し、成長圧力を70〜760Torr、例え
ば、100Torrとし、成長温度を550〜900℃、例
えば、700℃とした状態で、厚さ50〜500nm、好
適には100nmのn型Al0.15Ga0.65In0.2N光ガイド層2
3を成長させる。
Subsequently, TMGa was added in an amount of 5 to 50 μmol /
Min., For example, 20 μmol / min.
mol / min, for example, 50 μmol / min.
1500 μmol / min, for example, 660 μmol / min, and 0.02-0.2 mol / min of ammonia, for example, 0.1 mol
/ Min, 0.001 to 0.002 μmol of Si 2 H 6 /
Min, for example, 0.0007 μmol / min, and nitrogen as a carrier gas at 300 to 3000 sccm, for example, 1
5,000 sccm at a growth pressure of 70 to 760 Torr, for example, 100 Torr, and a growth temperature of 550 to 900 ° C., for example, 700 ° C., and n-type Al 0.15 Ga 0.65 having a thickness of 50 to 500 nm, preferably 100 nm. In 0.2 N light guide layer 2
Grow 3.

【0067】引き続いて、TMGaを2. 5〜25μmol
/分、例えば、10μmmol /分、TMInを25〜25
0μmol /分、例えば、100μmol /分、アンモニア
を0. 02〜0. 2mol /分、例えば、01mol /分、
及び、キャリアガスとしての窒素を300〜3000sc
cm、例えば、1000sccmを流し、成長圧力を70〜7
60Torr、例えば、100Torrとし、成長温度を550
〜900℃、例えば、700℃とした状態で、厚さ1〜
20nm、好適には3nmのGa0.9In0.1N 活性層24を成長
させる。
Subsequently, 2.5 to 25 μmol of TMGa was added.
/ Min, for example, 10 μmol / min.
0 μmol / min, for example, 100 μmol / min, and 0.02-0.2 mol / min of ammonia, for example, 01 mol / min.
And 300 to 3000 sc of nitrogen as a carrier gas.
cm, for example, 1000 sccm, and the growth pressure is 70-7.
60 Torr, for example, 100 Torr, and the growth temperature is 550.
To 900 ° C., for example, at 700 ° C., and a thickness of 1 to
A 20 nm, preferably 3 nm, Ga 0.9 In 0.1 N active layer 24 is grown.

【0068】引き続いて、TMGaを5〜50μmol /
分、例えば、20μmol /分、TMAlを10〜100μ
mol /分、例えば、50μmol /分、TMInを150〜
1500μmol /分、例えば、660μmol /分、アン
モニアを0. 02〜0. 2mol/分、例えば、0.1mol
/分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを0.0
1〜0. 5μmol /分、例えば、0. 05μmol /分、
及び、キャリアガスとしての窒素を300〜3000sc
cm、例えば、1000sccmを流し、成長圧力を70〜7
60Torr、例えば、100Torrとし、成長温度を550
〜900℃、例えば、700℃とした状態で、厚さ50
〜500nm、好適には100nmのp型Al 0.15Ga0.65In
0.2N光ガイド層25を成長させる。
Subsequently, TMGa was added in an amount of 5 to 50 μmol /
Min., For example, 20 μmol / min.
mol / min, for example, 50 μmol / min.
1500 μmol / min, for example, 660 μmol / min,
0.02 to 0.2 mol / min, for example, 0.1 mol
 / Minute, biscyclopentadienyl magnesium is added to 0.0
1 to 0.5 μmol / min, for example, 0.05 μmol / min,
And 300 to 3000 sc of nitrogen as a carrier gas.
cm, for example, 1000 sccm, and the growth pressure is 70-7.
60 Torr, for example, 100 Torr, and the growth temperature is 550.
To 900 ° C., for example, at 700 ° C.
~ 500 nm, preferably 100 nm p-type Al 0.15Ga0.65In
0.2The N light guide layer 25 is grown.

【0069】引き続いて、TMGaを2. 5〜25μmol
/分、例えば、10μmol /分、TMAlを30〜300
μmol /分、例えば、150μmol /分、TMInを25
0〜2500μmol /分、例えば、1000μmol /
分、アンモニアを0. 02〜0. 2mol /分、例えば、
0.1mol /分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウ
ムを0. 01〜0. 5μmol /分、例えば、0. 05ひ
mol /分、及び、キャリアガスとしての窒素を300〜
3000sccm、例えば、1000sccm流し、成長圧力を
70〜760Torr、例えば、100Torrとし、成長温度
を550〜900℃、例えば、700℃とした状態で、
100〜2000nm、好適には500nmのp型Al0.4Ga
0.3In0.3Nクラッド層26を成長させる。
Subsequently, 2.5 to 25 μmol of TMGa was added.
/ Min, for example, 10 μmol / min.
μmol / min, for example, 150 μmol / min.
0 to 2500 μmol / min, for example, 1000 μmol / min.
, Ammonia at 0.02-0.2 mol / min, for example,
0.1 mol / min, 0.01 to 0.5 μmol / min of biscyclopentadienyl magnesium, for example, 0.05 mol / min.
mol / min and nitrogen as carrier gas from 300 to
With a flow rate of 3000 sccm, for example, 1000 sccm, a growth pressure of 70 to 760 Torr, for example, 100 Torr, and a growth temperature of 550 to 900 ° C., for example, 700 ° C.,
100-2000 nm, preferably 500 nm p-type Al 0.4 Ga
A 0.3 In 0.3 N cladding layer 26 is grown.

【0070】なお、この場合のAl0.4Ga0.3In0.3N クラ
ッド層22, 26の成長速度は0.2〜3. 0μm/
時、典型的には1. 2μm /時であり、また、Al0.15Ga
0.65In 0,.2N 光ガイド層23, 25の成長速度は0. 3
〜5. 0μm/時、典型的には1. 8μm/時であり、
さらに、Ga0.9 In0.1N活性層14の成長速度は0. 1〜
1. 5μm/時、典型的には0. 6μm/時である。
In this case, Al0.4Ga0.3In0.3N Kula
The growth rate of the pad layers 22 and 26 is 0.2 to 3.0 μm /
Hour, typically 1.2 μm / hour, and0.15Ga
0.65In 0, .2The growth rate of the N light guide layers 23 and 25 is 0.3
55.0 μm / hour, typically 1.8 μm / hour,
Furthermore, Ga0.9In0.1The growth rate of the N active layer 14 is 0.1 to
1.5 μm / hour, typically 0.6 μm / hour.

【0071】次いで、表面が(1−100)面のn型Ga
N 基板21の裏面にn側電極としてTi/Au電極27を設
け、一方、p型Al0.4Ga0.3In0.3N クラッド層26上に
はp側電極としてNi/Au電極28を設け、適当に素子分
離したのち、(0001)面で劈開して共振器を形成し
て半導体レーザが完成する。この第二の例においては、
基板として(1−100)面を用いているので、その上
に成長するn型Al0.4Ga0.3In0.3N クラッド層22乃至
p型Al0.4Ga0.3In0 .3N クラッド層26の成長面も(1
−100)面となり、Ga0.9 In0.1N活性層24は引張応
力を受けるため、3軸異方性となる。
Next, n-type Ga having a surface of (1-100) plane
A Ti / Au electrode 27 is provided on the back surface of the N substrate 21 as an n-side electrode, while a Ni / Au electrode 28 is provided on the p-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N clad layer 26 as a p-side electrode. After separation, the semiconductor laser is completed by cleavage along the (0001) plane to form a resonator. In this second example,
Because of the use of (1-100) plane as the substrate, also the growth surface of the n-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N cladding layer 22 to p-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0 .3 N cladding layer 26 grown thereon (1
-100) plane, and the Ga 0.9 In 0.1 N active layer 24 is subjected to tensile stress, so that it becomes triaxial anisotropic.

【0072】即ち、第二の例における面内の原子間隔
は、n型Al0.4Ga0.3In0.3N クラッド層22のa軸及び
c軸の格子定数、3. 266Å及び5. 276Åで規定
されるため、a軸及びc軸の格子定数が3. 225Å及
び5. 243ÅであるGa0.9In0 .1N 活性層24には引張
応力が加わり、3軸異方性となる。なお、Ga0.9In0.1N
、Al0.15Ga0.65In0.2N、及び、Al0.4Ga0.3In0.3N の
エネルギーバンドギャップは、それぞれ3. 15eV、
3. 4eV及び3. 6eVである。
That is, the in-plane atomic spacing in the second example is defined by the lattice constants of the a-axis and c-axis of the n-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N cladding layer 22, 3.266 ° and 5.276 °. Therefore, the lattice constant of a-axis and c-axis 3. joined by 225Å and 5. tensile the Ga 0.9 in 0 .1 N active layer 24 is 243Å stress, a three-axis anisotropy. Note that Ga 0.9 In 0.1 N
, Al 0.15 Ga 0.65 In 0.2 N and Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N have energy band gaps of 3.15 eV,
3.4 eV and 3.6 eV.

【0073】このように、GaN 系半導体に面内引張応力
が印加された場合、図4(b) に示すように、エネルギー
的に最上位にあり縮退していたHHとLHのバンドの縮
退が解けて分離し、HHが最上位になると共に、LHと
HHとのエネルギー差をより大きくとることができるの
で、閾値電流密度をさらに低減することができる。この
ように、閾値電流密度の低減に関しては、成長面内の二
軸性圧縮応力による図2(b) の価電子帯のバンド構造よ
り、面内の二軸性引張応力による図4(b)の価電子帯の
バンド構造の方が1番上と2番目のバンド間のエネルギ
ー差を大きく取ることができるので望ましいが、引張応
力の場合には、活性層にクラックが発生する可能性が高
くなるので、素子寿命の観点からは圧縮応力の方が望ま
しいことになる。
As described above, when an in-plane tensile stress is applied to the GaN-based semiconductor, as shown in FIG. 4B, the degeneracy of the HH and LH bands, which are the highest in energy and degenerate, is reduced. It can be melted and separated, HH is at the top, and the energy difference between LH and HH can be made larger, so that the threshold current density can be further reduced. As described above, regarding the reduction of the threshold current density, the band structure of the valence band in FIG. 2 (b) due to the biaxial compressive stress in the growth plane is shown in FIG. 4 (b) due to the biaxial tensile stress in the plane. The band structure of the valence band is preferable because the energy difference between the top band and the second band can be increased. However, in the case of tensile stress, the possibility of cracks in the active layer is high. Therefore, the compressive stress is more desirable from the viewpoint of the element life.

【0074】なお、この第二の例においても、AlN 基板
を用いる場合には、図4(a) に示した素子構造における
GaN 基板をAlN 基仮に置き換え、その上に図4(a) と同
じ構造を設ければ良く、また、SiC 基板を用いる場合に
は、n型SiC 基板上に厚さ5〜100nm、例えば、20
nmのAlN バッファ層を介してその上に図4(a) と同じ構
造を設ければ良い。
In this second example, when an AlN substrate is used, the device structure shown in FIG.
The GaN substrate may be replaced with an AlN base, and the same structure as that shown in FIG. 4A may be provided thereon. When a SiC substrate is used, a 5 to 100 nm-thick, e.g.
The same structure as that shown in FIG. 4A may be provided thereon with a nm AlN buffer layer interposed therebetween.

【0075】第3例 次に、図5を参照して、本実施形態の第3の例について
説明するが、製造条件は第1例と全く同じであるので、
構造について説明する。図5に斜視図を示す素子は所謂
TS型半導体レーザであり、基板として(0001)面
を主面とするGaN 基板の段差部に(11−21)面から
なる(11−21)小面32を設けたn型GaN (000
1)基板31を用いたものである。 このn型GaN (0
001)基板31の上に、第一の例と全く同ようにn型
Al0.1Ga 0.9Nクラッド層12、n型GaN 光ガイド層1
3、Ga0.9In0.1N 活性層14、p型GaN 光ガイド層1
5、及び、p型Al0.1 Ga0.9Nクラッド層16を順次成長
させる。
[0075]Third example Next, referring to FIG. 5, a third example of the present embodiment will be described.
As will be explained, since the manufacturing conditions are exactly the same as in the first example,
The structure will be described. The element whose perspective view is shown in FIG.
TS type semiconductor laser, (0001) face as substrate
From the (11-21) plane to the step of the GaN substrate
(11-21) n-type GaN (000
1) The substrate 31 is used. This n-type GaN (0
001) On the substrate 31, just like the first example, the n-type
Al0.1Ga 0.9N clad layer 12, n-type GaN light guide layer 1
3, Ga0.9In0.1N active layer 14, p-type GaN light guide layer 1
5 and p-type Al0.1Ga0.9N cladding layer 16 is grown sequentially
Let it.

【0076】次いで、Ti/Au電極17、及び、SiO2等の
絶縁膜33に設けた開口を介してNi/Au電極18を設け
て適当に素子分離したのち、(1−100)面で劈開す
ることにより、一対の(1−100)劈開面34を共振
器とするTS型半導体レーザが完成する。この場合、基
板の主面は(0001)面でc軸に垂直な面であるが、
実際に発光部、即ち、レーザ発振部となるのは(11−
21)面に平行な面であり、この(11−21)面内に
おいて圧縮応力が印加され3軸異方性となり、図2(b)
のように縮退が解けるので閾値電流密度が低下するが、
応力が加わるのが(11−21)小面32であるので、
第一の例に比べて応力の影響が小さくなり、閾値電流密
度低減の効果は劣ることになる。
Next, the Ni / Au electrode 18 is provided through the opening provided in the Ti / Au electrode 17 and the insulating film 33 of SiO 2 or the like to appropriately separate the elements, and then cleaved on the (1-100) plane. By doing so, a TS type semiconductor laser using the pair of (1-100) cleavage planes 34 as resonators is completed. In this case, the main surface of the substrate is a (0001) plane perpendicular to the c-axis,
The light emitting portion, ie, the laser oscillation portion is actually (11-
21) is a plane parallel to the plane, and in this (11-21) plane, compressive stress is applied to become triaxial anisotropic, and FIG. 2 (b)
The threshold current density decreases because the degeneracy can be solved as in
Since the stress is applied to the (11-21) face 32,
The effect of the stress is smaller than in the first example, and the effect of reducing the threshold current density is inferior.

【0077】なお、この場合の小面は(11−21)小
面32に限られるものでない。また、この第3の例にお
いても、基板はGaN 、LiAlO3に限られるものでなく、Al
N 或いはSiC を用いても良く、基板の材料を変えること
に伴う構成の変更は第一の例における置き換えの場合と
同ようであり、且つ、第二の例と同ような組成の半導体
を用いた場合には、第二の例と同ように、活性層には引
張応力がかかることになる。
The small surface in this case is not limited to the (11-21) small surface 32. Also in this third example, the substrate is not limited to GaN and LiAlO 3 ,
N or SiC may be used, and the configuration change accompanying the change of the material of the substrate is the same as the case of the replacement in the first example, and uses a semiconductor having the same composition as the second example. In this case, as in the second example, a tensile stress is applied to the active layer.

【0078】第4例 上記の第1〜第3の例においては基板として2元化合物
基板を用いて説明しているが、Al0.1Ga0.9N或いはAl
0.4Ga0.3In0.3N 等の混晶基板を用いても良い。その場
合には、その上に形成されるAl0.1Ga0.9Nクラッド層又
はAl0.4Ga0.3In0 .3N クラッド層との格子整合が完全に
取れるので、成長層の結晶性を損なうことがない。
Fourth Example In the first to third examples described above, a binary compound substrate is used as the substrate. However, Al 0.1 Ga 0.9 N or Al
A mixed crystal substrate of 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N or the like may be used. In this case, since the lattice matching between the Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer is formed on or Al 0.4 Ga 0.3 In 0 .3 N cladding layer can be taken completely without impairment of crystalline growth layer .

【0079】その他の半導体レーザの形成に用いる基板
としては、図6(a) に示すように、正方晶を有するLiAl
O2基板35を使用してもよく、その例を以下に説明す
る。なお、LiAlO2は、リチウムアルミネートと呼ばれ
る。そこで次に、LiAlO2基板35を用いて半導体レーザ
を形成する工程について説明する。
As shown in FIG. 6A, a substrate used for forming another semiconductor laser is LiAl having a tetragonal structure.
An O 2 substrate 35 may be used, an example of which will be described below. Note that LiAlO 2 is called lithium aluminate. Therefore, next, a process of forming a semiconductor laser using the LiAlO 2 substrate 35 will be described.

【0080】LiAlO2基板35の主面は、{100}面又
は{100}面から所定の角度、例えば±5度の範囲内
でオフしたものを用いる。まず、イソプロピルアルコー
ル、エチルアルコールのような有機洗浄剤を用いてLiAl
O2基板35の表面を洗浄する。次に、有機金属気相成長
装置(不図示)の成長炉内のサセプタ上にLiAlO2基板3
5を載置する。その後に、LiAlO2基板35の周囲の雰囲
気を窒素で置換しながら、その雰囲気の圧力を100To
rrまでに減圧する。
As the main surface of the LiAlO 2 substrate 35, a {100} surface or a substrate turned off at a predetermined angle from the {100} surface, for example, within a range of ± 5 degrees is used. First, LiAl using an organic cleaning agent such as isopropyl alcohol or ethyl alcohol
The surface of the O 2 substrate 35 is cleaned. Next, a LiAlO 2 substrate 3 is placed on a susceptor in a growth furnace of a metal organic chemical vapor deposition apparatus (not shown).
5 is placed. Then, while replacing the atmosphere around the LiAlO 2 substrate 35 with nitrogen, the pressure of the atmosphere was increased to 100 Ton.
Reduce pressure by rr.

【0081】続いて、後述する成長温度よりも50度高
い温度でLiAlO2基板35を加熱し、これによりLiAlO2
板35表面の元素を昇華させてサーマルクリーニングを
行う。その後に、LiAlO2基板35を例えば800〜10
50℃の成長温度まで下げ、ついで、成長雰囲気にTM
Gaガス、アンモニアガス、Si2H6 ガスを導入する。TM
Gaは、恒温槽において窒素ガスを用いてバブリングして
ガス状にされたものであり、その窒素ガスはキャリアガ
スとして用いられている。また、Si2H6 のうちのSi元素
はn型のドーパントとして機能する。
Subsequently, the LiAlO 2 substrate 35 is heated at a temperature 50 degrees higher than the growth temperature described later, whereby the elements on the surface of the LiAlO 2 substrate 35 are sublimated to perform thermal cleaning. Thereafter, the LiAlO 2 substrate 35 is, for example, 800 to 10
Reduce the temperature to 50 ° C and then add TM
Ga gas, ammonia gas, and Si 2 H 6 gas are introduced. TM
Ga is gasified by bubbling with a nitrogen gas in a thermostat, and the nitrogen gas is used as a carrier gas. Further, the Si element in Si 2 H 6 functions as an n-type dopant.

【0082】TMGaガスの流量は、10〜100μmol
/min の範囲内に設定する。また、アンモニアガスの流
量は2×104 〜2×105 μmol /min の範囲内とす
る。さらに、窒素ガスは、0.3〜3.0μmol /min
の範囲内に設定する。この場合、TMGaガスの流量を4
5μmol /min 、アンモニアガスの流量を1×105 μ
mol /min 、窒素ガスの流量を1.0μmol /min に設
定して、さらに、成長温度を930℃に設定すると、Li
AlO2基板上のGaN の成長速度は2.4μm/hとなる。
なお、上記したガス流量、成長温度の範囲内での条件に
よれば、GaN の成長速度は、0.5〜5.2μm/hと
なる。
The flow rate of the TMGa gas is 10 to 100 μmol.
Set within the range of / min. Further, the flow rate of the ammonia gas is in the range of 2 × 10 4 to 2 × 10 5 μmol / min. Further, nitrogen gas is used in an amount of 0.3 to 3.0 μmol / min.
Set within the range. In this case, the flow rate of the TMGa gas is set to 4
5 μmol / min, flow rate of ammonia gas is 1 × 10 5 μm
mol / min, the flow rate of nitrogen gas is set to 1.0 μmol / min, and the growth temperature is set to 930 ° C., Li
The growth rate of GaN on the AlO 2 substrate is 2.4 μm / h.
In addition, according to the conditions within the ranges of the gas flow rate and the growth temperature described above, the growth rate of GaN is 0.5 to 5.2 μm / h.

【0083】そのような条件によってLiAlO2基板35の
上に、膜厚が例えば5〜100nmのn型のGaN バッファ
層36を成長する。続いて、第1例と同ような条件でn
型Al0.1Ga0.9N クラッド層12、GaN 光ガイド層13、
Ga0.9In0.1N 活性層14、p型GaN 光ガイド層15、p
型Al0.1Ga0 .9N クラッド層16を順に形成する。なお、
p型のドーパントとして、マグネシウム(Mg)を用い
る。
Under such conditions, an n-type GaN buffer layer 36 having a thickness of, for example, 5 to 100 nm is grown on the LiAlO 2 substrate 35. Then, under the same conditions as in the first example, n
Type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 12, GaN light guide layer 13,
Ga 0.9 In 0.1 N active layer 14, p-type GaN light guide layer 15, p
-Type Al 0.1 Ga 0 .9 N cladding layer 16 in this order. In addition,
Magnesium (Mg) is used as a p-type dopant.

【0084】それらの層の形成条件、膜厚、原料ガス
は、第1例と同じにする。次に、LiAlO2基板35を成長
炉から取り出した後に、n型Al0.1Ga0.9N クラッド層1
2の一部を露出させて、そのn型Al0.1Ga0.9N クラッド
層12の一部にn側電極としてTi/Au電極37を形成
し、さらに、p型Al0.1Ga0.9N クラッド層16上にはp
側電極としてTi/Au電極18を形成する。そして、LiAl
O2基板35とその上の層36,12〜16及び電極を適
当に素子分離して半導体レーザを完成させる。
The conditions for forming these layers, the film thickness, and the source gas are the same as in the first example. Next, after removing the LiAlO 2 substrate 35 from the growth furnace, the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 1 is removed.
2 is exposed, a Ti / Au electrode 37 is formed as an n-side electrode on a part of the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 12, and further on the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 16. Has p
A Ti / Au electrode 18 is formed as a side electrode. And LiAl
O 2 substrate 35 and a layer 36,12~16 and electrodes thereon suitably isolation to complete the semiconductor laser.

【0085】ところで、図7に示すように、正方晶のLi
AlO2基板35の{100}面上に六方晶のGaN を成長す
ると、LiAlO2のa軸とGaN のc軸は平行になり、LiAlO2
のc軸とGaN のa軸は平行になる。この結果、LiAlO2
板35の{100}面上では、GaN が(1−100)面
を上にして成長することになるので、Al0.1Ga0.9N クラ
ッド層12の下地面はGaN層36の(1−100)面と
なる。
By the way, as shown in FIG. 7, tetragonal Li
When hexagonal GaN is grown on the {100} plane of the AlO 2 substrate 35, the a-axis of LiAlO 2 and the c-axis of GaN become parallel, and LiAlO 2
Is parallel to the a-axis of GaN. As a result, on the {100} plane of the LiAlO 2 substrate 35, GaN grows with the (1-100) plane facing upward, so that the lower ground of the Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 12 is (1-100) plane.

【0086】したがって、第1例と同ように、Al0.1Ga
0.9N クラッド層12、GaN 光ガイド層13、Ga0.9In
0.1N 活性層14、p型GaN 光ガイド層15、p型Al0.1
Ga0.9Nクラッド層16の成長面も(1−100)面とな
り、Ga0.9In0.1N 活性層14はn型GaN 光ガイド層13
との格子定数の差により、(1−100)面内において
は圧縮応力を受けるために、第1例と同ように3軸異方
性を有することになる。
Therefore, as in the first example, Al 0.1 Ga
0.9 N clad layer 12, GaN light guide layer 13, Ga 0.9 In
0.1 N active layer 14, p-type GaN light guide layer 15, p-type Al 0.1
The growth surface of the Ga 0.9 N cladding layer 16 is also a (1-100) plane, and the Ga 0.9 In 0.1 N active layer 14 is an n-type GaN optical guide layer 13.
Due to the difference in lattice constant between the first example and the second example, a compressive stress is applied in the (1-100) plane, so that the crystal has triaxial anisotropy as in the first example.

【0087】また、図7に示すように、正方晶のLiAlO2
のa軸方向の原子間距離L1 は5.1687Å、正方晶
のLiAlO2のc軸方向の原子間距離L2 は6.2679Å
の正方晶であり、また、六方晶のGaN のa軸方向の原子
間距離L3 は3.189Åであり、六方晶のGaN のc軸
方向の原子間距離L4 は5.185Åである。したがっ
て、各原子間距離、a軸、c軸の方向を考え併せると、
GaN バッファ層とLiAlO2基板の相互の格子不整合は次の
ようになる。
As shown in FIG. 7, tetragonal LiAlO 2
Is an inter-atomic distance L 1 in the a-axis direction of 5.1687 °, and an inter-atomic distance L 2 in the c-axis direction of tetragonal LiAlO 2 is 6.2679 °.
The inter-atomic distance L 3 in the a-axis direction of hexagonal GaN is 3.189 °, and the inter-atomic distance L 4 in the c-axis direction of hexagonal GaN is 5.185 °. Therefore, considering the interatomic distances and the directions of the a-axis and c-axis,
The mutual lattice mismatch between the GaN buffer layer and the LiAlO 2 substrate is as follows.

【0088】GaN バッファ層36のc軸方向において、
GaN バッファ層36とLiAlO2基板35の格子不整合は、
次式(1)のように小さい。 (cGaN −aLiAlO2)/aLiAlO2 = 3.2×10-3 …(1) ただし、cGaN はGaN のc軸方向の原子間距離、a
LiAlO2はLiAlO2のa軸方向の原子間距離である。
In the c-axis direction of the GaN buffer layer 36,
The lattice mismatch between the GaN buffer layer 36 and the LiAlO 2 substrate 35 is
It is small as in the following equation (1). (C GaN −a LiAlO 2 ) / a LiAlO 2 = 3.2 × 10 −3 (1) where c GaN is the interatomic distance of GaN in the c-axis direction, a
LiAlO2 is a inter-axis direction of the interatomic distance of LiAlO 2.

【0089】また、GaN バッファ層のa軸方向におい
て、GaN バッファ層とLiAlO2基板の格子不整合は、次式
(2)のように小さい。 (2×aGaN −cLiAlO2)/cLiAlO2 = 1.8×10-3 …(2) ただし、aGaN はGaN のa軸方向の原子間距離、c
LiAlO2はLiAlO2のc軸方向の原子間距離である。
In the a-axis direction of the GaN buffer layer, the lattice mismatch between the GaN buffer layer and the LiAlO 2 substrate is small as in the following equation (2). (2 × a GaN− c LiAlO 2) / c LiAlO 2 = 1.8 × 10 −3 (2) where a GaN is the interatomic distance of GaN in the a-axis direction, c
LiAlO2 is c between axis of atomic distances LiAlO 2.

【0090】このようにLiAlO2基板35とGaN 層36と
の格子不整合が小さいと、{100}面か又はその面か
ら0〜5度オフした面のいずれかをLiAlO2基板35の主
面となし、その主面の上にGaN 層36を形成すると、Ga
N 層36は熱膨張によるクラックが生じにくくなる。こ
の場合、GaN 層36のc軸は、LiAlO2基板35の主面か
ら0〜5度傾斜することになり、GaN 層36ではc軸に
垂直でない面内に歪みがかかることになる。この結果、
GaN 層36にかかる歪みは3軸異方性を示すことにな
り、これによってエネルギーバンド構造の価電子帯にお
けるHHとLHの2重の縮退が解けて、半導体レーザの
閾値電流密度が低下する。
As described above, when the lattice mismatch between the LiAlO 2 substrate 35 and the GaN layer 36 is small, either the {100} plane or the plane which is off by 0 to 5 degrees from that plane is used as the main surface of the LiAlO 2 substrate 35. When the GaN layer 36 is formed on the main surface, Ga
The N layer 36 is less likely to crack due to thermal expansion. In this case, the c-axis of the GaN layer 36 is inclined by 0 to 5 degrees from the main surface of the LiAlO 2 substrate 35, and the GaN layer 36 is strained in a plane not perpendicular to the c-axis. As a result,
The strain applied to the GaN layer 36 indicates triaxial anisotropy, whereby the double degeneracy of HH and LH in the valence band of the energy band structure is released, and the threshold current density of the semiconductor laser decreases.

【0091】また、そのような(1−100)面成長し
た単結晶のGaN 層をX線照射の回折の強度分布を示すロ
ッキングカーブを測定すると、図8に示すように、半値
幅にして200〜500秒(″)の結晶性の良い膜が得
られる。以上の説明では、LiAlO2基板上にGaN 膜を形成
することについて説明したが、図6(b) に示すように、
LiAlO2基板35の上にAlx Ga1-x-y Iny N 層を直に形成
する場合についても同ような結晶構造となる。即ち、
{100}面又は{100}面から0又は0〜5度オフ
した面をLiAlO2基板35の主面となし、その主面の上に
第2例と同様に、n型Al0.4Ga0.3In0.3Nクラッド層1
2、n型Al0.15Ga0.65In0.2N光ガイド層13、Ga0.9 In
0.1N活性層14、p型Al0.15Ga0.65In0.2N光ガイド層1
15、n型Al0.4Ga0.3In0.3Nクラッド層16を順に形成
し、それらの層から半導体レーザを構成してもよい。こ
の場合の成長条件、膜厚などは、上記した第2例と同じ
にする。
When a rocking curve showing the intensity distribution of diffraction of X-ray irradiation of the single crystal GaN layer grown on the (1-100) plane was measured, as shown in FIG. In the above description, the formation of a GaN film on a LiAlO 2 substrate has been described. However, as shown in FIG.
The same crystal structure is obtained when the Al x Ga 1 -xy In y N layer is formed directly on the LiAlO 2 substrate 35. That is,
The {100} plane or a plane that is 0 or 0 to 5 degrees off from the {100} plane is defined as the main surface of the LiAlO 2 substrate 35, and the n-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N clad layer 1
2. n-type Al 0.15 Ga 0.65 In 0.2 N optical guide layer 13, Ga 0.9 In
0.1 N active layer 14, p-type Al 0.15 Ga 0.65 In 0.2 N optical guide layer 1
15, an n-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N clad layer 16 may be formed in order, and a semiconductor laser may be formed from these layers. The growth conditions, film thickness, and the like in this case are the same as those in the second example.

【0092】ところで、Alx Ga1-x-y Iny N (0≦x≦
1、0≦y≦1)のa軸方向の原子間距離La1の式(1
1)で示され、LiAlO2のc軸方向の原子間距離La2は式
(12)で示され、Alx Ga1-x-y Iny N のa軸方向とLi
AlO2のc軸方向は平行である。また、Alx Ga1-x-y Iny
N のc軸方向の原子間距離Lc1の式(13)で示され、
GaN のa軸方向の原子間距離Lc2は式(14)で示さ
れ、Alx Ga1-x-y Iny Nのc軸方向とLiAlO2のa軸方向
は平行である。
By the way, Al x Ga 1-xy In y N (0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1), the formula (1) of the inter-atomic distance La 1 in the a-axis direction
Indicated by 1), c between axis of atomic distance La 2 of LiAlO 2 is represented by the formula (12), Al x Ga 1 -xy In y N in the a-axis direction and Li
The c-axis direction of AlO 2 is parallel. Al x Ga 1-xy In y
N is represented by Expression (13) of the interatomic distance Lc 1 in the c-axis direction,
The inter-atomic distance Lc 2 in the a-axis direction of GaN is represented by equation (14), and the c-axis direction of Al x Ga 1-xy In y N and the a-axis direction of LiAlO 2 are parallel.

【0093】 La1=xaAlN +aGaN −xaGaN −yaGaN +yaInN …(11) La2=cLiAlO2 …(12) Lc1=xcAlN +cGaN −xcGaN −ycGaN +ycInN …(13) Lc2=aLiAlO2 …(14) それらの式では、aAlN はAlN のa軸方向の原子間距
離、aGaN はGaN のa軸方向の原子間距離、aInN はIn
N のa軸方向の原子間距離、cLiAlO2はLiAlO2のc軸方
向の原子間距離であり、また、cAlN はAlN のc軸方向
の原子間距離、c GaN はGaN のc軸方向の原子間距離、
InN はInN のc軸方向の原子間距離、a LiAlO2はLiAl
O2のa軸方向の原子間距離である。
[0093] La1= XaAlN+ AGaN-XaGaN-YaGaN+ YaInN … (11) LaTwo= CLiAlO2 … (12) Lc1= XcAlN+ CGaN-XcGaN-YcGaN+ YcInN ... (13) LcTwo= ALiAlO2 ... (14) In those equations, aAlNIs the interatomic distance in the a-axis direction of AlN
Separation, aGaNIs the interatomic distance in the a-axis direction of GaN,InNIs In
Distance between atoms in the a-axis direction of N, cLiAlO2Is LiAlOTwoC-axis direction
The interatomic distance, and cAlNIs the c-axis direction of AlN
Distance between atoms, c GaNIs the interatomic distance in the c-axis direction of GaN,
cInNIs the interatomic distance in the c-axis direction of InN, a LiAlO2Is LiAl
OTwoIs the distance between atoms in the a-axis direction.

【0094】また、Alx Ga1-x-y Iny N の組成比x,y
について、格子不整合が2×10-2%となる条件の式
(15)〜(18)を求め、これをx,y座標に描いた
ところ、式(15)〜(18)の条件を満たすx,y
は、図9の斜線で示した領域となり、その斜線で示した
xとyの組成比を選択すると結晶性が良くて熱膨張など
によるクラックが結晶に生じにくくなる。なお、式(1
5)は、x≦1ではyが負となるので、図9において表
されていない。
The composition ratio x, y of Al x Ga 1-xy In y N
, The equations (15) to (18) are obtained under the condition that the lattice mismatch is 2 × 10 -2 %, and when these are drawn on the x and y coordinates, the conditions of the equations (15) to (18) are satisfied. x, y
Is a region indicated by oblique lines in FIG. 9. If the composition ratio of x and y indicated by oblique lines is selected, the crystallinity is good and cracks due to thermal expansion and the like are less likely to occur in the crystal. Note that the expression (1)
5) is not shown in FIG. 9 since y becomes negative when x ≦ 1.

【0095】[0095]

【数1】 (Equation 1)

【0096】(その他の例)記の第1〜第3の例におい
ては、基板の主面として(1−100)面、或いは、
(11−21)面等のジャスト面を用いているが、双晶
等を抑制するために、(1−100)面、或いは、(1
1−21)面をオフ角θ(0°≦θ≦10°)の範囲内
でオフした基板を用いても良い。
(Other Examples) In the first to third examples described above, the (1-100) plane or the
Although a just surface such as the (11-21) plane is used, the (1-100) plane or the (1
A substrate in which the 1-21) plane is turned off within the range of the off angle θ (0 ° ≦ θ ≦ 10 °) may be used.

【0097】さらに、上記の例においては、活性層とし
てGa0.9In0.1N を用いているが、必要とする波長に応じ
て混晶比をAlx Ga1-x-y Iny N (0≦x≦1、0≦y≦
1)の範囲内で変えても良いものであり、且つ、それに
伴って、光ガイド層及びクラッド層の混晶比をAla Ga
1-a-b Inb N (0≦a≦1、0≦b ≦1)の範囲内で変
えても良い。
Further, in the above example, Ga 0.9 In 0.1 N is used as the active layer, but the mixed crystal ratio is changed to Al x Ga 1 -xy In y N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦
It may be changed within the range of 1), and accordingly, the mixed crystal ratio of the optical guide layer and the cladding layer is changed to Al a Ga.
It may be changed within the range of 1-ab In b N (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1).

【0098】上記の例においては光ガイド層を用いてい
るが、必ずしも必要なものでなく、クラッド層と活性層
とによって直接へテロ接合を形成しても良く、さらに、
光ガイド層及びクラッド層は必ずしも上下対称的にする
必要はなく、互いに混晶比の異なるAla Ga1-a-b Inb N
を用いても良いものである。また、上記した例に用いた
原料も上記の原料に限られるものではなく、有機金属原
料はメチル系に代えてエチル系、即ち、TEGa(トリエ
チルガリウム)、TEAl(トリエチルアルミニウム)、
及び、TEIn(トリエチルインジウム)を用いても良
く、さらに、窒素(N)源としてもアンモニアの代わり
に、N2H4、( CH3)3CNH2 、C2H5N3、或いは、CH3NH
・NH2 を用いても良い。
Although the light guide layer is used in the above example, it is not always necessary, and a hetero junction may be directly formed by the cladding layer and the active layer.
The light guide layer and the cladding layer do not necessarily have to be vertically symmetrical, and Al a Ga 1-ab In b N
May be used. Also, the raw materials used in the above examples are not limited to the above raw materials, and the organic metal raw materials are ethyl-based instead of methyl-based, that is, TEGa (triethylgallium), TEAl (triethylaluminum),
And TEIn (triethylindium) may be used, and N 2 H 4 , (CH 3 ) 3 CNH 2 , C 2 H 5 N 3 , or CH 2 may be used instead of ammonia as a nitrogen (N) source. 3 NH
· NH 2 may also be used.

【0099】さらに、不純物原料も、n型用としてはSi
2H6 の代わりに、SiH4或いはCH3SiH3 を用いても良
く、また、p型用としてはビスシクロペンタジエニルマ
グネシウム〔(C5H5)2Mg 〕の代わりに、(CH3C5H4)2 M
g、(C5H5C5H4)2Mg 、(i-C3H7C5H4)2Mg、或いは、(n-C
3H7C5H4)2を用いても良い。 (第2実施形態)図10は本実施形態の面発光半導体レ
ーザの基本構造を示す斜視図である。図11は本発明の
活性層の結晶方位を表す図であり、図10に表された半
導体レーザの活性層の結晶方位と座標軸との関係を表し
ている。
Further, the impurity material is also Si for n-type.
Instead of 2 H 6, may be used SiH 4 or CH 3 SiH 3, In place of bis (cyclopentadienyl) magnesium as a p-type [(C 5 H 5) 2 Mg], (CH 3 C 5 H 4 ) 2 M
g, (C 5 H 5 C 5 H 4) 2 Mg, (iC 3 H 7 C 5 H 4) 2 Mg, or, (nC
3 H 7 C 5 H 4 ) 2 may be used. (Second Embodiment) FIG. 10 is a perspective view showing a basic structure of a surface emitting semiconductor laser of the present embodiment. FIG. 11 is a view showing the crystal orientation of the active layer of the present invention, and shows the relationship between the crystal orientation of the active layer of the semiconductor laser shown in FIG. 10 and the coordinate axes.

【0100】本発明の第一の構成では、図10を参照し
て、基板41の上方に形成された活性層42は、その面
内にc軸を有する六方晶の半導体層から構成される。即
ち、図10及び図11に示すように、活性層42の主面
内にxz平面を活性層42の垂直方向にy軸をとると
き、活性層42を構成する六方晶半導体結晶のc軸の方
向、即ち<0001>方向を、活性層42面内にあるz
軸に向けて配置する。
In the first configuration of the present invention, referring to FIG. 10, active layer 42 formed above substrate 41 is formed of a hexagonal semiconductor layer having a c-axis in its plane. That is, as shown in FIGS. 10 and 11, when the xz plane is taken in the main surface of the active layer 42 and the y axis is taken in the vertical direction of the active layer 42, the c-axis of the hexagonal semiconductor crystal forming the active layer 42 is Direction, that is, the <0001> direction,
Place it towards the axis.

【0101】このように活性層42の面内にc軸を含む
ようにすることにより、以下に説明するように発振光の
偏光面が規定される。なお、x及びy軸方位の結晶方位
はとくに制限されないが、例えば、<11−20>方向
を活性層42の面内にあるx軸に、かつ<1−100>
方位を活性層2の膜厚方向にあるy軸とすることができ
る。
By including the c-axis in the plane of the active layer 42, the polarization plane of the oscillation light is defined as described below. The crystal orientations of the x and y axes are not particularly limited. For example, the <11-20> direction is set to the x axis in the plane of the active layer 42 and the <1-100>
The azimuth can be the y-axis in the thickness direction of the active layer 2.

【0102】以下、本実施形態において発振光の偏光面
が規定される理由を説明する。初めに活性層内に歪がな
い場合について説明する。図12はGaN のエネルギバン
ド構造図であり、六方晶半導体のバンド構造を表してい
る。図12に示すように、GaN の価電子帯VBは、電子
の波動ベクトルk=0の近傍で、HH、CH及びLHの
3つのバンドが禁止帯の底の近くに存在する。
Hereinafter, the reason why the polarization plane of the oscillation light is defined in the present embodiment will be described. First, the case where there is no distortion in the active layer will be described. FIG. 12 is an energy band structure diagram of GaN, showing a band structure of a hexagonal semiconductor. As shown in FIG. 12, in the valence band VB of GaN, three bands of HH, CH and LH exist near the bottom of the forbidden band near the electron wave vector k = 0.

【0103】ここで、GaN 中に歪が無い場合、波動ベク
トルk=0において、最もエネルギが高い価電子帯のバ
ンドをHHバンドと、次にエネルギが高いものをLHバ
ンドと、最低のエネルギのものをCHバンドとしてい
る。なお、これらのHH、LH、CHバンドは結晶のc
軸方向をXYZ3軸直交座標のZ軸にとるとき、c軸に
垂直な方向に分極を有する2つのp軌道関数px 及びp
y と、c軸方向に分極を有する軌道関数pz とを用いて
次のように表される。
Here, when there is no strain in GaN, at the wave vector k = 0, the valence band having the highest energy is the HH band, the one having the next highest energy is the LH band, and the lowest energy is the LH band. These are CH bands. Note that these HH, LH and CH bands correspond to c
When taking axially Z axis of XYZ3 axis orthogonal coordinate, the two having a polarization direction perpendicular to the c axis p orbitals p x and p
It is expressed as follows using y and an orbital function p z having polarization in the c-axis direction.

【0104】 HHバンド; (px +py )/√2 LHバンド; (px −py )/√2 CHバンド; pz このうちHHバンドが最も禁止帯の底に近いため、伝導
帯CBから価電子帯VBへの自然放出はHHバンドへの
発光遷移が優先する。このHHバンドはp軌道の結合状
態からなり、c軸廻りに対称である。このため、GaN の
自然放出に伴う発光は、c軸に垂直に電場が振動する偏
光状態を有する。また、かかる偏光を生ずる遷移確率
は、振動方位のc軸廻りの回転に対して等価である。な
お、上述の説明はGaN についてしたが、六方晶半導体結
晶についても同ようである。なお、閃亜鉛鉱型半導体結
晶では、三軸等方であるため光学特性は等方的である。
Hp band; (p x + p y ) / √2 LH band; (p x -p y ) / √2 CH band; p z Since the HH band is closest to the bottom of the forbidden band, the conduction band CB For the spontaneous emission from the valence band VB to the valence band VB, the emission transition to the HH band has priority. This HH band consists of a coupled state of p orbitals and is symmetric about the c axis. For this reason, light emission accompanying spontaneous emission of GaN has a polarization state in which the electric field oscillates perpendicularly to the c-axis. Further, the transition probability of generating such polarized light is equivalent to the rotation of the vibration azimuth around the c-axis. Although the above description has been made with reference to GaN, the same applies to hexagonal semiconductor crystals. Incidentally, the zinc blende type semiconductor crystal is triaxially isotropic, so that the optical characteristics are isotropic.

【0105】従来の垂直共振器を有する面発光半導体レ
ーザでは、図26に示すように、活性層102はc軸1
04に垂直に形成されるから、発振光はc軸104に沿
って進行する。このため発振光の偏光面はc面となり、
電場はc軸104に垂直に振動する。その結果、上述し
た自然放出光の偏光のc軸廻りの対称性から、XY面内
の何れの方向に振動する発振光も同等に生ずる。従っ
て、発振光の偏光面は固定されず、発振が不安定とな
る。
In a conventional surface emitting semiconductor laser having a vertical cavity, as shown in FIG.
Oscillation light travels along the c-axis 104 because the oscillation light is formed perpendicular to the light-emitting element 04. Therefore, the polarization plane of the oscillation light becomes the c plane,
The electric field oscillates perpendicular to the c-axis 104. As a result, due to the symmetry of the polarization of the spontaneous emission light around the c-axis, oscillation light oscillating in any direction in the XY plane is equally generated. Therefore, the polarization plane of the oscillation light is not fixed, and the oscillation becomes unstable.

【0106】他方、本実施形態では、図10に示すよう
に、活性層42は面内にc軸を有するから、発振光の進
行方向はc軸に垂直である。既述のようにHHがバンド
端の場合に自然放出光の電場の振動方向はc軸に垂直で
あるから、発振光の電場の振動方向は、c軸と発振光の
進行方向との両方位に垂直な方向、即ち、活性層面内に
含まれかつc軸に垂直な方向に一義的に定まる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, since the active layer 42 has a c-axis in the plane, the traveling direction of the oscillation light is perpendicular to the c-axis. As described above, when HH is at the band edge, the oscillation direction of the electric field of the spontaneous emission light is perpendicular to the c-axis. Therefore, the oscillation direction of the electric field of the oscillation light is in both the c-axis and the traveling direction of the oscillation light. , That is, a direction that is uniquely defined in a direction included in the active layer plane and perpendicular to the c-axis.

【0107】従って、本構成の面発光半導体レーザで
は、活性層に垂直に進行する発振光の電場方向はc軸に
垂直な方向に固定される。なお、面発光半導体レーザで
は、共振器が膜厚方向にあるので、トップバンドによっ
て決定される偏光方向(発光の電場ベクトルの方向)
は、必ず活性層面内である必要がある。即ち、発光の電
場ベクトルの向きを決定するトップバンドの分極は、活
性層面内にある必要がある。
Therefore, in the surface emitting semiconductor laser of this configuration, the electric field direction of the oscillating light traveling perpendicular to the active layer is fixed to the direction perpendicular to the c-axis. In the surface-emitting semiconductor laser, since the resonator is in the film thickness direction, the polarization direction determined by the top band (the direction of the electric field vector of light emission)
Must be in the active layer plane. That is, the polarization of the top band that determines the direction of the electric field vector of light emission needs to be in the plane of the active layer.

【0108】次に、活性層のPL( フォトルミネッセン
ス) 発光波長とその偏光面方位について説明する。図1
3は、HHがバンド端の場合の本発明の活性層のPL発
光特性を表す図であり、第一の構成の半導体レーザに用
いられるc軸を面内に有するGaN 薄膜からなる活性層の
PL発光強度の計算値を表している。図13中のパラメ
ータは、PL光の偏光面の方位、即ち、活性層表面内で
の電場の振動方向とc軸とのなす角度θである。なお、
以下の説明はGaN に限らず、六方晶半導体結晶について
も同ように適用できる。
Next, the PL (photoluminescence) emission wavelength of the active layer and its polarization plane direction will be described. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the PL emission characteristics of the active layer of the present invention when HH is at the band edge. It shows the calculated value of the emission intensity. The parameter in FIG. 13 is the azimuth of the plane of polarization of the PL light, that is, the angle θ between the vibration direction of the electric field on the active layer surface and the c-axis. In addition,
The following description is applicable not only to GaN but also to hexagonal semiconductor crystals.

【0109】図13に示すように、活性層のPL発光を
偏光面、即ち電場の偏光面と波長とについて分光したと
き、PL光の偏光面がc軸に直交する場合(図中の90
°で示す) に、活性層のPL発光スペクトル強度は最大
となる。この最大強度に対応する波長は約366nmであ
り、この波長は、図12に示すように、伝導帯CBから
価電子帯VBのHHバンドへの推移による発光に対応し
ている。他方、PL光の偏光面がc軸に平行な場合( 図
中の0°で示す)、発光強度は小さく、そのスペクトル
の極大の波長は略360nmと短くなる。これは、PL発
光の偏光面をc軸に垂直な偏光面からc軸に平行な偏光
面に変化することで、PL発光が、HHバンドへの遷移
による発光からCHバンドへの遷移による発光に移行し
たことを示している。
As shown in FIG. 13, when the PL light emission of the active layer is divided into polarization planes, that is, the polarization plane of the electric field and the wavelength, the polarization plane of the PL light is orthogonal to the c-axis (90 in FIG. 13).
(Indicated by °), the PL emission spectrum intensity of the active layer becomes maximum. The wavelength corresponding to this maximum intensity is about 366 nm, and this wavelength corresponds to light emission due to the transition from the conduction band CB to the valence band VB to the HH band as shown in FIG. On the other hand, when the plane of polarization of the PL light is parallel to the c-axis (indicated by 0 ° in the figure), the emission intensity is small, and the maximum wavelength of the spectrum is as short as about 360 nm. This is because, by changing the polarization plane of the PL emission from a polarization plane perpendicular to the c-axis to a polarization plane parallel to the c-axis, the PL emission changes from the emission due to the transition to the HH band to the emission due to the transition to the CH band. Indicates that it has been migrated.

【0110】即ち、x軸方向へ分極するp軌道からなる
HHバンドへの遷移は偏光面がc軸に垂直な光のみを放
出するのに対し、CHバンドはz軸方向へ分極するp軌
道からなるため、c軸に平行な偏光面を有する光の放出
はCHバンドへの遷移により初めて可能となるからであ
る。また、本実施形態では、半導体層2のフォトルミネ
ッセンス光の偏光面及び波長をフォトルミネッセンス光
強度が最大となるように選択した場合に、フォトルミネ
ッセンス光の波長と、光共振器の共振波長とを合わせ
る。この波長の光の工ネルギは、電子のHHバンドへの
遷移に伴う発光のフォトェネルギに等しい。従って、か
かる波長で発振させることにより、発振光をHHバンド
への電子の遷移による発光のみに制限することができ
る。この場合、c軸に平行な偏光面を有するCHバンド
への遷移に伴う発光は混在できないから、発振光の偏光
面の変動をー層確実に防止することができる。
That is, the transition to the HH band composed of the p orbit polarized in the x-axis direction emits only light whose polarization plane is perpendicular to the c-axis, whereas the CH band is shifted from the p orbit polarized in the z-axis direction. Therefore, emission of light having a plane of polarization parallel to the c-axis is possible only by transition to the CH band. Further, in the present embodiment, when the polarization plane and the wavelength of the photoluminescence light of the semiconductor layer 2 are selected so that the photoluminescence light intensity is maximized, the wavelength of the photoluminescence light and the resonance wavelength of the optical resonator are changed. Match. The energy of light of this wavelength is equal to the photoenergy of light emission accompanying the transition of electrons to the HH band. Therefore, by oscillating at such a wavelength, oscillating light can be limited to only light emission due to the transition of electrons to the HH band. In this case, since the light emission accompanying the transition to the CH band having the polarization plane parallel to the c-axis cannot be mixed, the fluctuation of the polarization plane of the oscillation light can be reliably prevented.

【0111】なお、その共振波長は、厳密に最大強度が
得られる波長である必要はない。例えば、主としてHH
バンドへの電子の遷移に伴う発光が起こり且つCHバン
ドへの遷移に伴う発光が少なく、しかもその結果、HH
バンドへの電子の遷移による発振からCHバンドへの電
子の遷移による発振へ発振モードが変動することを抑制
できる程度に、最大強度に近い波長であればよい。
The resonance wavelength does not need to be a wavelength at which the maximum intensity is strictly obtained. For example, mainly HH
The light emission accompanying the transition of the electron to the band occurs, and the light emission accompanying the transition to the CH band is small.
Any wavelength may be used as long as the wavelength is close to the maximum intensity to the extent that the oscillation mode can be prevented from changing from oscillation due to the transition of electrons to the band to oscillation due to the transition of electrons to the CH band.

【0112】次に活性層内に歪がある場合について説明
する。図14(a) 〜(e) は、GaN のエネルギバンドの歪
依存性を表す図であり、歪みを有するGaN の価電子帯の
エネルギーの計算値を表している。なお、図11を参照
して、<0001>方向の歪をεz 、<11−20>方
向の歪をεx 、及び<1−100>方位の歪をεy
し、それぞれの歪みの値は、圧縮歪の状態を負に、引張
歪の状態を正として示されている。
Next, the case where there is a strain in the active layer will be described. FIGS. 14A to 14E are diagrams illustrating the strain dependence of the energy band of GaN, and show the calculated values of the energy of the valence band of GaN having strain. Referring to FIG. 11, the strain in the <0001> direction is ε z , the strain in the <11-20> direction is ε x , and the strain in the <1-100> direction is ε y , and the respective strain values Indicates that the state of compressive strain is negative and the state of tensile strain is positive.

【0113】図14(a) は、εz =0とし、εx を変え
た場合である。なお、εy は、yが成長方向のため拘束
の無い状態である。即ち、結晶の<11−20>方向に
一軸歪を加えたときの価電子帯のエネルギの変化を計算
した結果である。同ように、図14(b) は、εz に0.
5%の引張歪を付加し、さらにεx を加えた場合であ
る。また、図14(c) 、(d) はそれぞれεz に0. 5%
及び1. 0%の圧縮歪を付加し、さらにεx を加えた場
合である。なお、εy の拘束は無い状態である。
FIG. 14A shows a case where ε z = 0 and ε x is changed. Here, ε y is a state where there is no constraint because y is the growth direction. That is, it is a result of calculating a change in valence band energy when uniaxial strain is applied in the <11-20> direction of the crystal. Same way, FIG. 14 (b), the epsilon z 0.
This is the case where a tensile strain of 5% is added and ε x is further added. 14 (c) and (d) show that 0.5% is added to ε z , respectively.
And 1.0% compressive strain and ε x . Note that there is no constraint on ε y .

【0114】図14(a) 〜(c) を参照して、歪εx が圧
縮でεz が1.0%以上の圧縮の場合は、p軌道からな
るX又はZブランチがエネルギーバンド構造の禁止帯の
底(即ち、価電子帯の最上)に位置する価電子帯のバン
ドとなる。従って、伝導帯からの発光遷移はX又はZブ
ランチへの遷移が優先的に起こり、その結果、Xが上の
場合は上述した歪が無い場合の発光と同ように、c軸に
垂直な偏光面を有する光のみが発振する。また、Zがバ
ンド端の場合はc軸に平行な光が発振する。
Referring to FIGS. 14A to 14C, when the strain ε x is compressed and ε z is compressed at 1.0% or more, the X or Z branch composed of the p orbitals has the energy band structure. The valence band is located at the bottom of the forbidden band (ie, at the top of the valence band). Therefore, the emission transition from the conduction band preferentially transitions to the X or Z branch, so that when X is above, the polarization perpendicular to the c-axis is the same as the emission without distortion described above. Only light having a surface oscillates. When Z is a band edge, light parallel to the c-axis oscillates.

【0115】一方、図14(d) を参照して、歪εz が1
%以上の圧縮歪を有し、かつεx が引張歪の場合は、X
及びYブランチよりもZブランチの方がエネルギが高く
なる。このため、伝導帯からの電子の遷移については、
Zブランチへの推移が優先してc軸に平行な偏光面で発
振する光が生じる。なお、前述したように面発光半導体
レーザは、活性層に垂直に共振器があるため、電場ベク
トルは活性層面内である必要がある。従って、電場ベク
トルを決定するトップバンドの波動関数の分極が活性層
面内にあることが必要となる。即ち、図11のような構
造を作製するきには、Y方向が共振器となるため、Yが
トップバンドでは発振しない。
[0115] Meanwhile, referring to FIG. 14 (d), the strain epsilon z is 1
% Or more and ε x is a tensile strain, X
And the Z branch has higher energy than the Y branch. Therefore, regarding the transition of electrons from the conduction band,
The light that oscillates on the plane of polarization parallel to the c-axis occurs with priority given to the transition to the Z branch. As described above, since the surface emitting semiconductor laser has a resonator perpendicular to the active layer, the electric field vector needs to be within the active layer plane. Therefore, it is necessary that the polarization of the top band wave function that determines the electric field vector is in the plane of the active layer. That is, when a structure as shown in FIG. 11 is manufactured, since the Y direction becomes a resonator, Y does not oscillate in the top band.

【0116】図14(e) は、εy を拘束の無い状態とし
たとき、εz =εx とした場合、言い換えれば<000
1>と<11−20>を含む面内に面内二軸性歪を与え
た場合の価電子帯のエネルギバンドの計算値である。面
内圧縮歪に対して、Xが最もエネルギが高く、この場合
はa軸方向に電場方向のある発振光が生ずる。なお、光
の進行方向がYブランチの分極方向を向く場合は、CH
バンドへの遷移に基づく発振が生ずる。
FIG. 14E shows that when ε y is in an unconstrained state, ε z = ε x , in other words, <000
This is a calculated value of the energy band of the valence band when in-plane biaxial strain is applied to the plane including <1> and <11-20>. X has the highest energy with respect to the in-plane compression strain, and in this case, oscillating light having an electric field direction in the a-axis direction is generated. When the traveling direction of the light is in the polarization direction of the Y branch, CH
Oscillation occurs based on the transition to the band.

【0117】上述のように、活性層に歪を有する場合
は、発振光はc軸に垂直な偏光面を有する場合と、c軸
に平行な偏光面を有する場合とが生ずる。しかし、いず
れの場合も発振光の偏光面は光共振器の光軸と結晶軸方
向により一義に定まるから、面発光半導体レーザの偏光
面は予め規定されかつ偏光面は変動しない。ところで、
図10に示す構成において、活性層42としては、GaN
、lnGaN 若しくはAIGalnN を含む多重量子井戸層(M
QW)、又は、GaN 、lnGaN 若しくはAIGalnN からなる
単層のいずれかを選択する。
As described above, when the active layer has a distortion, the oscillating light has a polarization plane perpendicular to the c-axis and a polarization plane parallel to the c-axis. However, in each case, the polarization plane of the oscillating light is uniquely determined by the optical axis of the optical resonator and the crystal axis direction. Therefore, the polarization plane of the surface emitting semiconductor laser is predetermined and the polarization plane does not change. by the way,
In the configuration shown in FIG. 10, as the active layer 42, GaN
Quantum well layer containing Mn, lnGaN or AIGalnN (M
QW) or a single layer made of GaN, lnGaN, or AIGalnN.

【0118】また、図10に示した基板41として、
(11−20)面を主面とするSiC 基板を用いてもよ
い。また、(1−100)面を主面とするSiC 基板、又
は、(1−102)面を主面とするサファイア基板を用
いてもよい。さらに、その基板41の主面の上には、第
一導電型の第一の障壁層47、活性層42、第二導電型
の第二の障壁層48が順次成長され、それらによってダ
ブルヘテロ接合構造が構成される。また、そのダブルヘ
テロ接合構造の上又は下に反射面を形成すると、第一の
障壁層47、活性層42、第二の障壁層48を光共振器
として構成することができる。第一及び第二の障壁層4
7、48の構成材料をAIGaN とし、さらに、活性層42
をAIGaN 又はGaN 又はInGaN の単層、又は、そのような
材料を含む多重量子井戸層から構成することにより、c
軸が面内に存在するGaN 系半導体からなる活性層42を
有する面発光半導体レーザが実現される。
Further, as the substrate 41 shown in FIG.
A SiC substrate having the (11-20) plane as a main surface may be used. Further, a SiC substrate having a (1-100) plane as a main surface or a sapphire substrate having a (1-102) plane as a main surface may be used. Further, on the main surface of the substrate 41, a first barrier layer 47 of the first conductivity type, an active layer 42, and a second barrier layer 48 of the second conductivity type are sequentially grown, thereby forming a double hetero junction. The structure is configured. When a reflection surface is formed above or below the double hetero junction structure, the first barrier layer 47, the active layer 42, and the second barrier layer 48 can be configured as an optical resonator. First and second barrier layers 4
The constituent material of 7 and 48 is AIGaN, and the active layer 42
From a single layer of AIGaN or GaN or InGaN, or a multiple quantum well layer containing such a material,
A surface emitting semiconductor laser having an active layer 42 made of a GaN-based semiconductor whose axis is in the plane is realized.

【0119】次に、本実施形態を図面に基づいてさらに
説明する。本出願の発明者は、活性層42のPL発光の
スペクトルを測定することにより、PL発光の波長と偏
光面との関係が、伝導帯からHHバンドへの遷移による
発光と、伝導帯からCHバンドへの遷移による発光によ
り説明できることを以下の実験により明らかにした。
Next, this embodiment will be further described with reference to the drawings. The inventor of the present application measured the PL emission spectrum of the active layer 42, and found that the relationship between the PL emission wavelength and the polarization plane was such that the emission due to the transition from the conduction band to the HH band and the emission from the conduction band to the CH band. The following experiment clarified that it can be explained by the light emission due to the transition to.

【0120】先ず、(1−100)面を主面とするSiC
基坂の上に、周知のMOVPE(有機金属気相エピタキ
シャル成長) 法を用いて、アンドープのGaN 薄膜を堆積
し、そのフォトルミネッセンス光の偏光面方位及び波長
に対するフォトルミネッセンス光強度を測定した。図1
5及び図16にその結果を示す。図15は本実施形態の
活性層42のPL発光スペクトルであり、図15中のA
は電場ベクトルがc軸に垂直なフォトルミネッセンス光
を、Bは電場ベクトルがc軸に平行なフォトルミネッセ
ンス光を表している。図16は本発明の活性層のPL発
光強度の偏光面依存性を表す図であり、偏光面を固定し
たときのPL発光の最大強度( 以下「ピーク強度」とい
う。) が偏光面により変化するよう子を表している。な
お、図16中のCは実験値を、Dは計算値を表してい
る。
First, the SiC having the (1-100) plane as the main surface
An undoped GaN thin film was deposited on the base plate by using the well-known MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) method, and the photoluminescence light intensity with respect to the polarization plane direction and wavelength of the photoluminescence light was measured. FIG.
5 and FIG. 16 show the results. FIG. 15 is a PL emission spectrum of the active layer 42 of the present embodiment,
Represents photoluminescence light having an electric field vector perpendicular to the c-axis, and B represents photoluminescence light having an electric field vector parallel to the c-axis. FIG. 16 is a graph showing the dependence of the PL emission intensity of the active layer of the present invention on the polarization plane. The maximum intensity of the PL emission when the polarization plane is fixed (hereinafter referred to as “peak intensity”) changes depending on the polarization plane. Yoko is represented. In FIG. 16, C represents an experimental value, and D represents a calculated value.

【0121】図15を参照して、c軸に垂直な偏光面を
有するフォトルミネッセンス光の強度Aは、366nm近
傍に強い極大を有する。これに対して、c軸に平行な偏
光面を有するフォトルミネッセンス光の強度Bは、より
短波長の362nm近傍に弱い極大値を有する。これらの
極大値が現れる波長及び極大の大きさは、図13に示す
計算値と良く一致する。
Referring to FIG. 15, the intensity A of photoluminescence light having a plane of polarization perpendicular to the c-axis has a strong maximum near 366 nm. On the other hand, the intensity B of the photoluminescence light having a polarization plane parallel to the c-axis has a weak maximum near 362 nm, which is a shorter wavelength. The wavelength at which these maxima appear and the magnitude of the maxima are in good agreement with the calculated values shown in FIG.

【0122】次に、図16に示すように、PL発光のピ
ーク強度は、偏光面がc軸に垂直なとき最大となり、偏
光面がc軸に平行なとき最少となる。この実験値Cは、
計算値Dと良く一致する。このことは、図13の計算結
果が実験をよく再現することを意味している。図17
は、本実施形態をさらに具体化した素子の断面図であ
り、その素子は、垂直共振器を有する面発光半導体レー
ザである。
Next, as shown in FIG. 16, the peak intensity of PL emission becomes maximum when the polarization plane is perpendicular to the c-axis, and becomes minimum when the polarization plane is parallel to the c-axis. This experimental value C is
It matches well with the calculated value D. This means that the calculation results in FIG. 13 reproduce the experiment well. FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a device that further embodies the present embodiment, and is a surface-emitting semiconductor laser having a vertical resonator.

【0123】基板41, 例えば(11−20)面を主面
とするSiC 基坂41の上に、MOVPE法を用いて、低
温で成長する厚さ50nmのGaN バッファ層52、厚さ
0. 5μmのn型GaN コンタクト層49、厚さ1μmの
Siドープn 型Al0.1Ga0.9N 障壁層47, 厚さ0. 1μm
のアンドープGaN 活性層42, 厚さ1μmのMgドープ
p型Al0.1Ga0.9N 障壁層48, 及びp型GaN コンタクト
層51を下から順に成長する。
A 50-nm-thick GaN buffer layer 52 grown at a low temperature by MOVPE on a substrate 41, for example, a SiC base slope 41 having a (11-20) plane as a main surface, and a 0.5 μm-thick layer. N-type GaN contact layer 49 having a thickness of 1 μm
Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 N barrier layer 47, thickness 0.1 μm
An undoped GaN active layer 42, a 1 μm thick Mg-doped p-type Al 0.1 Ga 0.9 N barrier layer 48, and a p-type GaN contact layer 51 are sequentially grown from below.

【0124】続いて、厚さ30nmのSiO2膜と厚さ30nm
のAl2O3 膜を交互に各20層ずつ贋層した多層膜を堆積
し、この多層膜をフォトレジストリソグラフィーにより
パターニングして平面形状が円又は方形のDBR鏡43
を形成する。このDBR鏡43は、n型コンタクト層4
9と基板41との界面を反射面として波長366nmの垂
直光共振器を構成する。
Subsequently, a 30 nm thick SiO 2 film and a 30 nm thick
Al 2 O 3 films are alternately deposited in layers of 20 layers each, and the multilayer film is patterned by photoresist lithography to form a DBR mirror 43 having a circular or square planar shape.
To form The DBR mirror 43 includes the n-type contact layer 4
A vertical optical resonator having a wavelength of 366 nm is formed using the interface between the substrate 9 and the substrate 41 as a reflection surface.

【0125】次いで、DBR鏡43の一側方の領域にあ
る各層を反応性イオンエッチング(RIE)法によりエ
ッチングし、これによりn型コンタクト層49の一部を
露出させる。その後に、n型コンタクト層49の表出面
に厚さ100nmのTiよりなる電極50aを形成し、p型
のコンタクト層51の上に膜厚100nmのNiよりなる電
極50bを形成する。さらに、基板41の裏面を研磨し
て光が出射する光学的窓を形成して面発光半導体レーザ
を完成する。
Next, each layer in a region on one side of the DBR mirror 43 is etched by a reactive ion etching (RIE) method, thereby exposing a part of the n-type contact layer 49. Thereafter, an electrode 50a made of Ti having a thickness of 100 nm is formed on the exposed surface of the n-type contact layer 49, and an electrode 50b made of Ni having a thickness of 100 nm is formed on the p-type contact layer 51. Further, the back surface of the substrate 41 is polished to form an optical window through which light is emitted, thereby completing a surface emitting semiconductor laser.

【0126】そのような面発光半導体レーザでは、基板
41のc軸の垂直方向が電場の振動方向となる光を発振
し偏光面が固定されるから、予め偏光方向が規定された
レーザ光を安定に発振させることができる。本実施形態
例の面発光半導体レーザの他の例は、活性層を多重量子
井戸層構造としたものである。(11−20) 面を主面
とするSiC基板41上に、MOVPE法を用いて、低温
で成長する厚さ0. 5nmのAIN バッファ層42, 厚さ
0. 5μmのn型GaN コンタクト層49、厚さ1μmの
Siドープn型Al0.1Ga0.9N 障壁層47、In0.15Ga0.85N
井戸層とln0.05Ga0.95N バリア層とを交互に各10層づ
つ重層した多重量子井戸層からなる活性層42, 厚さ1
μmのMgドープp型Al0. 1Ga0.9N 障壁層48、及びp型
GaN コンタクト層51をこの順序で堆積する。そして、
既述の実施形態と同様の工程を経て面発光半導体レーザ
が製造される。
In such a surface emitting semiconductor laser, the light whose direction perpendicular to the c-axis of the substrate 41 becomes the vibration direction of the electric field is oscillated and the polarization plane is fixed, so that the laser light whose polarization direction is specified in advance is stabilized. Can be oscillated. Another example of the surface emitting semiconductor laser of the present embodiment is one in which the active layer has a multiple quantum well layer structure. A 0.5 nm thick AIN buffer layer 42 grown at a low temperature and a 0.5 μm thick n-type GaN contact layer 49 are grown on a SiC substrate 41 having a (11-20) plane as a main surface by MOVPE. , 1μm thick
Si-doped n-type Al 0.1 Ga 0.9 N barrier layer 47, In 0.15 Ga 0.85 N
An active layer 42 composed of multiple quantum well layers in which well layers and ln 0.05 Ga 0.95 N barrier layers are alternately layered by 10 layers each, and a thickness of 1
Mg-doped p-type Al 0. 1 Ga 0.9 N barrier layer 48 [mu] m, and p-type
The GaN contact layer 51 is deposited in this order. And
The surface-emitting semiconductor laser is manufactured through the same steps as in the above-described embodiment.

【0127】上述した面発光半導体レーザでは、(1−
100)面又は(11−20)面を主面とする基板を用
いることにより、光の偏向を揃わせている。そのような
面発光半導体レーザを構成する基板には、受光素子を併
せて搭載した構造を採用することが可能である。図18
(a) は、面発光半導体レーザ(発光素子)とフォトダイ
オード(受光素子)を搭載した光装置を示す断面図、図
18(b) は、その光装置を示す平面図である。
In the above-described surface emitting semiconductor laser, (1-
By using a substrate having a (100) plane or a (11-20) plane as a main surface, light deflection is made uniform. It is possible to adopt a structure in which a light receiving element is also mounted on a substrate constituting such a surface emitting semiconductor laser. FIG.
FIG. 18A is a sectional view showing an optical device on which a surface emitting semiconductor laser (light emitting element) and a photodiode (light receiving element) are mounted, and FIG. 18B is a plan view showing the optical device.

【0128】図18(a) 及び(b) において、SiC 基板5
3の主面である(1−100)面又は(11−20)面
の上には、膜厚50nmのAlN 高温バッファ層54、多層
構造のミラー層55、膜厚1μmのn型の障壁層56、
膜厚500nmのアンドープの下側光閉じ込め層57、ア
ンドープのMQW活性層58、p型の障壁層59、膜厚
500nmのアンドープの上側光閉じ込め層60、膜厚5
0nmのGaN コンタクト層60aがMOVPE法によって
順に積層されている。
In FIGS. 18A and 18B, the SiC substrate 5
On the (1-100) plane or (11-20) plane, which is the principal plane of No. 3, an AlN high-temperature buffer layer 54 having a thickness of 50 nm, a mirror layer 55 having a multilayer structure, and an n-type barrier layer having a thickness of 1 μm 56,
An undoped lower optical confinement layer 57 having a thickness of 500 nm, an undoped MQW active layer 58, a p-type barrier layer 59, an undoped upper optical confinement layer 60 having a thickness of 500 nm, and a film thickness of 5
A 0 nm GaN contact layer 60a is sequentially stacked by MOVPE.

【0129】ミラー層55は、膜厚40nmのAl0.4Ga0.6
N層と膜厚40nmのAl0.1Ga0.9N 層を交互に30周期積
層して構成されたものである。また、MQW活性層58
は、膜厚4nmのIn0.2Ga0.8N 井戸層を膜厚4nmのIn0.05
Ga0.95N 障壁層で挟んだ構造を有している。また、下側
及び上側の光閉じ込め層57,60はそれぞれGaN より
形成されている。
The mirror layer 55 is made of Al 0.4 Ga 0.6 having a thickness of 40 nm.
It is formed by alternately stacking N layers and Al 0.1 Ga 0.9 N layers having a thickness of 40 nm for 30 periods. Further, the MQW active layer 58
Is to form a 4 nm thick In 0.2 Ga 0.8 N well layer with a 4 nm thick In 0.05 Ga.
It has a structure sandwiched by Ga 0.95 N barrier layers. The lower and upper light confinement layers 57 and 60 are each formed of GaN.

【0130】さらに、n型及びp型の障壁層56,59
はそれぞれAl0.1Ga0.9N から構成され、そのうちのn型
の障壁層56は、不純物濃度2×1018 atoms/cm3でSi
がドープされ、また、p型の障壁層59は、不純物濃度
1×1017 atoms/cm3でMgがドープされている。p型の
障壁層の上のコンタクト層60aには1×1018atoms/
cm3 でMgがドープされている。
Further, n-type and p-type barrier layers 56 and 59
Are each made of Al 0.1 Ga 0.9 N, and the n-type barrier layer 56 has an impurity concentration of 2 × 10 18 atoms / cm 3 ,
The p-type barrier layer 59 is doped with Mg at an impurity concentration of 1 × 10 17 atoms / cm 3 . The contact layer 60a on the p-type barrier layer has 1 × 10 18 atoms /
Mg is doped in cm 3 .

【0131】n型の障壁層56からp型の障壁層59ま
での複数の層は、SCH(separateconfinement heteros
tructure)構造を構成している。このように積層した化
合物半導体層は、複数回のパターニングを経て図18
(a),(b) に示すような断面構造及び平面構造の形状に加
工されている。すなわち、面発光半導体レーザ66と受
光素子67は同じ形状を有しており、コンタクト層60
aからn型の障壁層56の上部までは直径20μmの円
柱部62となり、さらにn型の障壁層56の下部からミ
ラー層55の上部までは円柱部の外方に広がったフラン
ジ部63となっている。ミラー層55はアンドープであ
り、高抵抗となっているので、円柱部62とフランジ部
63は他の領域の化合物半導体層から略筒状の溝61を
介して電気的に分離されている。
A plurality of layers from the n-type barrier layer 56 to the p-type barrier layer 59 are composed of SCH (separate confinement heteros).
tructure) structure. The compound semiconductor layer thus laminated is subjected to patterning a plurality of times as shown in FIG.
It is processed into a sectional structure and a planar structure as shown in (a) and (b). That is, the surface emitting semiconductor laser 66 and the light receiving element 67 have the same shape,
From a to the upper portion of the n-type barrier layer 56, a cylindrical portion 62 having a diameter of 20 μm is formed. Further, from the lower portion of the n-type barrier layer 56 to the upper portion of the mirror layer 55, a flange portion 63 extending outward from the cylindrical portion is formed. ing. Since the mirror layer 55 is undoped and has a high resistance, the columnar portion 62 and the flange portion 63 are electrically separated from the compound semiconductor layer in other regions via a substantially cylindrical groove 61.

【0132】そして、円柱部62のコンタクト層60a
の上面には、中央に直径10μm程度の光放出窓64a
を有する環状のTiよりなるp側電極64が接続され、ま
た、フランジ部63のn型障壁層56には、円柱部62
に接触しないNiよりなるn側電極65が接続されてい
る。以上のような円柱部62とその下のn型の障壁層5
6によって膜厚方向の共振器が形成される。
Then, the contact layer 60a of the columnar portion 62
Light emitting window 64a having a diameter of about 10 μm
An n-type barrier layer 56 of the flange portion 63 is connected to a cylindrical portion 62.
Is connected to an n-side electrode 65 made of Ni which does not come into contact with. The above-described cylindrical portion 62 and the n-type barrier layer 5 thereunder
6 forms a resonator in the film thickness direction.

【0133】フォトダイオード67は、図18(b) に示
すように、面発光半導体レーザ66の周囲に離れて複数
個、例えば4個形成されている。それらのような面発光
半導体レーザ66とフォトダイオード67を有する光装
置は、例えば光磁気ディスク装置に取付けられる。そし
て、面発光半導体レーザ66ではp側電極64とn側電
極65に正バイアスの電圧68が印加されて小さくても
閾値電流が供給される。また、フォトダイオード67で
はp側電極64とn側電極65に逆バイアスの電圧が印
加され、これによりフォトダイオード67への入射光量
によって検出回路69に流れる電流値が大きくなる。
As shown in FIG. 18B, a plurality of, for example, four, photodiodes 67 are formed around the surface emitting semiconductor laser 66 at a distance. An optical device having such a surface emitting semiconductor laser 66 and a photodiode 67 is attached to, for example, a magneto-optical disk device. In the surface-emitting semiconductor laser 66, a positive bias voltage 68 is applied to the p-side electrode 64 and the n-side electrode 65, and a threshold current is supplied even if the voltage is small. In the photodiode 67, a reverse bias voltage is applied to the p-side electrode 64 and the n-side electrode 65, so that the current flowing through the detection circuit 69 increases due to the amount of light incident on the photodiode 67.

【0134】この場合、面発光半導体レーザ66が発振
して窓64aを通して光が照射され、図示しない回折格
子、レンズなどを通して光磁気ディスクに照射される。
光磁気ディスクで反射したその光は、レンズ、偏向プリ
ズムを通して4つの受光素子67に入力する。その面発
光半導体レーザ66では、既に説明したように、基板4
1のc軸の垂直方向が電場の振動方向となる光を発振し
偏光面が固定されるから、レーザ光の偏光面が揃うこと
になる。しかも、光磁気ディスクで反射したレーザ光
は、同じ偏光面のフォトダイオード67に入射する。
In this case, the surface emitting semiconductor laser 66 oscillates and irradiates light through the window 64a, and irradiates the magneto-optical disk through a diffraction grating, a lens, and the like (not shown).
The light reflected by the magneto-optical disk is input to four light receiving elements 67 through a lens and a deflection prism. In the surface emitting semiconductor laser 66, as described above, the substrate 4
1 oscillates light whose vertical direction is the vibration direction of the electric field and the polarization plane is fixed, so that the polarization planes of the laser light are aligned. Moreover, the laser light reflected by the magneto-optical disk enters the photodiode 67 having the same polarization plane.

【0135】このように、同じ基板上に形成された面発
光半導体レーザ66とフォトダイオード67が偏光面を
有することになったので、光磁気ディスク装置の書込み
用光素子と読み出し用光素子を集積化することができ、
それらの装置の小型化と製造効率が良くなる。以上のよ
うに、本実施形態によれば、活性層に垂直な共振軸を有
する垂直共振型の面発光半導体レーザにおいて、発振光
の偏光面が活性層の結晶方位により一義に規定されるた
め、発振光の偏光方位を予め定めることができ、かつ偏
光方位の変動が少ない安定した動作特性を有する垂直共
振型の面発光半導体レーザを提供することができるの
で、情報処理装置の性能向上に寄与するところが大き
い。
As described above, since the surface emitting semiconductor laser 66 and the photodiode 67 formed on the same substrate have polarization planes, the write optical element and the read optical element of the magneto-optical disk device are integrated. Can be
The miniaturization and manufacturing efficiency of those devices are improved. As described above, according to the present embodiment, in the vertical cavity surface emitting semiconductor laser having the resonance axis perpendicular to the active layer, the polarization plane of the oscillation light is uniquely defined by the crystal orientation of the active layer. It is possible to provide a vertical cavity surface emitting semiconductor laser having a stable operation characteristic in which the polarization direction of the oscillating light can be determined in advance and the fluctuation of the polarization direction is small, which contributes to the improvement of the performance of the information processing apparatus. But big.

【0136】なお、活性層58は、GaN 、InGaN 、AlGa
N 又はAlGaInN のいずれから形成してもよいし、また、
半導体よりなる障壁層57,59は、GaN 、InGaN 、Al
GaN又はAlGaInN から構成してもよい。ただし、活性層
58と障壁層57,59が同じ材料系より構成する場合
には、障壁層57,59よりも活性層58の方がエネル
ギーバンドギャップが小さくなる組成比を選択する必要
がある。
The active layer 58 is made of GaN, InGaN, AlGa
N or AlGaInN.
The barrier layers 57 and 59 made of semiconductor are made of GaN, InGaN, Al
It may be made of GaN or AlGaInN. However, when the active layer 58 and the barrier layers 57 and 59 are made of the same material, it is necessary to select a composition ratio at which the energy band gap of the active layer 58 is smaller than that of the barrier layers 57 and 59.

【0137】なお、基板の材料として炭化シリコン(Si
C)の他にサファイアを使用してもよい。 (第3実施形態)従来の発光ダイオードは、光の出射方
向に対して円偏光であるので、直線偏光を得たい場合に
は、ポラロイド等の偏光子を通すことによって直線偏光
した偏光光を得ていた。
The substrate material is silicon carbide (Si)
Sapphire may be used in addition to C). (Third Embodiment) The conventional light emitting diode is circularly polarized with respect to the light emission direction. Therefore, when it is desired to obtain linearly polarized light, it is possible to obtain linearly polarized light by passing through a polarizer such as a polaroid. I was

【0138】また、直線偏光した偏光光を利用して立体
画像を表示する場合、右目用画像と左目用画像を互いに
偏光方向の異なる光で表示し、それを互いに偏光方向の
異なる右目用偏光子と左目用偏光子を介して見ることに
よって立体画像として認識しており、特に、大型立体画
像表示装置の場合には、投影方式を採用している。しか
し、従来の発光ダイオードを用いて直線偏光を得ようと
する場合には、偏光子を必要とするため部品点数が多く
なるという問題があり、且つ、発光ダイオードと偏光子
とを組み合わせる工程が必要になるため、生産コストが
高くつくという問題がある。
When a three-dimensional image is displayed using linearly polarized light, a right-eye image and a left-eye image are displayed with lights having different polarization directions, and the right-eye polarizers having different polarization directions are displayed. The image is recognized as a stereoscopic image by observing through a polarizer for the left eye and a left-eye polarizer. In particular, in the case of a large stereoscopic image display device, a projection method is adopted. However, when trying to obtain linearly polarized light using a conventional light emitting diode, there is a problem that the number of components is increased because a polarizer is required, and a step of combining the light emitting diode and the polarizer is required. Therefore, there is a problem that the production cost is high.

【0139】また、偏光子を介して円偏光を特定の方向
に偏光した直線偏光にしているので、偏光子の偏光方向
と偏光方向の異なる光は取り出せず無駄になるので、発
光効率が悪いという問題がある。さらに、大型立体表示
装置の場合には、投影方式であるため、従来の投影方式
の表示装置と同ように、明るいところでは表示画像が非
常に見ずらくなり、実質的に利用できないという問題も
ある。
Further, since circularly polarized light is converted into linearly polarized light in a specific direction via a polarizer, light having a polarization direction different from the polarization direction of the polarizer cannot be taken out and is wasted. There's a problem. In addition, in the case of a large stereoscopic display device, since the projection method is used, the display image becomes very difficult to see in a bright place and cannot be practically used as in the case of the conventional projection method display device. is there.

【0140】図19は本実施形態の原理的構成の説明図
であり、この図19を参照して本発明における課題を解
決するための手段を説明する。本実施形態は、図19
(a) 及び(b) に例示するように、発光ダイオード70に
おいて、発光ダイオード70を構成するウルツ鉱型化合
物半導体結晶のc軸方向が光の放出方向とほぼ直交して
いることを特徴とする。
FIG. 19 is an explanatory diagram of the basic configuration of the present embodiment. Referring to FIG. 19, means for solving the problem in the present invention will be described. In the present embodiment, FIG.
As illustrated in (a) and (b), the light emitting diode 70 is characterized in that the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal constituting the light emitting diode 70 is substantially orthogonal to the light emission direction. .

【0141】このようにGaN のようなウルツ鉱型化合物
半導体を用いた場合、ウルツ鉱型化合物半導体は、GaAs
等の他のIII-V 族化合物半導体と異なり六方晶系であ
り、このようなウルツ鉱型化合物半導体における発光は
伝導帯から価電子帯のHH(Heavy Hole)あるいはLH
(Light Hole)への遷移によって起こるが、これらはa
軸方向に関するバンドであるため、c軸方向、即ち、<
0001>方向に垂直な方向に偏光した光が強く現れ、
逆にc軸方向に平行に偏光した光はほとんど現れないの
で、偏光子を用いなくとも直線偏光した光が得られるこ
とになる。
When a wurtzite compound semiconductor such as GaN is used, the wurtzite compound semiconductor is GaAs.
Unlike the other III-V group compound semiconductors such as wurtzite type compound semiconductors, light emission from such a wurtzite type compound semiconductor is HH (Heavy Hole) or LH in the valence band from the conduction band.
(Light Hole)
Since the band is related to the axial direction, the c-axis direction, ie, <
0001> light polarized in a direction perpendicular to the direction appears strongly,
Conversely, since light polarized parallel to the c-axis direction hardly appears, linearly polarized light can be obtained without using a polarizer.

【0142】なお、本発明において、c軸方向が光の放
出方向とほぼ直交するとは、c軸と最も強度の大きな光
の放出方向とが純粋に直交するもの以外に、±5°の範
囲の角度を含むものである。また、本実施形態は、ウル
ツ鉱型化合物半導体結晶のc軸方向と結晶成長方向とが
ー致していることを特徴とする。
In the present invention, the expression that the c-axis direction is substantially orthogonal to the light emission direction means that the c-axis and the emission direction of the light having the highest intensity are in a range of ± 5 ° in addition to those in which the c-axis and the emission direction of the light having the highest intensity are purely orthogonal. Includes angles. In addition, the present embodiment is characterized in that the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal is aligned with the crystal growth direction.

【0143】成長基板として、サファイアの{000
1}面、{11−20}面、6H−SiCの{000
1}面、或いは、スピネルの{111}面を用いた場
合、ウルツ鉱型化合物半導体結晶の結晶成長方向はc軸
方向となるので、図1(a) に示すように活性層に平行に
光を取り出すことによって、直線偏光した光が得られ
る。なお、本明細書においては、“1バー" 或いは“2
バー" 等の結晶方位を便宜的に、“−1" 或いは“−
2" 等として表す。
As a growth substrate, sapphire of $ 000
1} plane, {11-20} plane, 6H-SiC {000
When the {1} plane or the {111} plane of the spinel is used, the crystal growth direction of the wurtzite type compound semiconductor crystal is the c-axis direction, so that the light is parallel to the active layer as shown in FIG. , Linearly polarized light is obtained. In this specification, “1 bar” or “2 bar” is used.
For convenience, the crystal orientation such as “bar” is “−1” or “−”.
2 "etc.

【0144】また、本実施形態は、ウルツ鉱型化合物半
導体結晶のc軸方向と結晶成長方向とがほぼ直交してい
ることを特徴とする。成長基板の主面として、サファイ
ア基板のr面、即ち、{1−102}面、又は、6H−
SiCの{1−100}面若しくは{11−20}面を
用いた場合、ウルツ鉱型化合物半導体結晶の結晶成長方
向はc軸方向とほぼ平行になるので、図1(b) に示すよ
うに活性層に垂直に光を取り出すことによって、直線偏
光した光が得られ、且つ、広い面からの光が偏光光とな
るので、発光領域を大きく取ることができる。
Further, the present embodiment is characterized in that the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal is substantially orthogonal to the crystal growth direction. As the main surface of the growth substrate, the r-plane of the sapphire substrate, that is, the {1-102} plane or 6H-
When the {1-100} plane or the {11-20} plane of SiC is used, the crystal growth direction of the wurtzite compound semiconductor crystal is substantially parallel to the c-axis direction, and as shown in FIG. By extracting light perpendicularly to the active layer, linearly polarized light is obtained, and light from a wide surface becomes polarized light, so that a large light emitting area can be obtained.

【0145】また、本実施形態は、上記したウルツ鉱型
化合物半導体が、III 族の窒化物からなるIII-V 族化合
物半導体であることを特徴とする。このように、ウルツ
鉱型化合物半導体として、安定な結晶構造を有するGaN
系化合物半導体等のIII 族の窒化物からなるIII-V 族化
合物半導体を用いることによって、1. 9eV〜6. 2eV
の広い範囲に渡り高効率の短波長発光が得られ、混晶比
を調整することによって、所望の発光波長を得ることが
できる。
The present embodiment is characterized in that the wurtzite compound semiconductor is a III-V group compound semiconductor made of a group III nitride. Thus, GaN having a stable crystal structure as a wurtzite compound semiconductor
By using a group III-V compound semiconductor made of a group III nitride such as a system compound semiconductor, 1.9 eV to 6.2 eV can be obtained.
, High-efficiency short-wavelength light emission can be obtained over a wide range, and a desired light-emitting wavelength can be obtained by adjusting the mixed crystal ratio.

【0146】さらに、本実施形態は、表示装置におい
て、光の放出方向がc軸方向とほぼ直交するウルツ鉱型
化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオード70を
用い、この複数の発光ダイオード70を、偏光方向があ
る方向uに偏光した右目用発光ダイオードと、右目用発
光ダイオードの偏光方向uに垂直な方向vに偏光した左
目用発光ダイオードとになるように配置し、立体表示を
得るようにしたことを特徴とする。
Further, in the present embodiment, in the display device, a plurality of light emitting diodes 70 made of a wurtzite compound semiconductor crystal whose light emission direction is substantially orthogonal to the c-axis direction are used. The light-emitting diode for the right eye polarized in a certain direction u and the light-emitting diode for the left eye polarized in a direction v perpendicular to the polarization direction u of the right-eye light-emitting diode were arranged so as to obtain a stereoscopic display. It is characterized by the following.

【0147】光の放出方向がc軸方向とほぼ直交するウ
ルツ鉱型化合物半導体結晶からなる発光ダイオード70
は、c軸方向に垂直に、即ち、a 軸方向に偏光してお
り、このa軸方向に偏光した発光ダイオード70を光の
放出方向を軸として90°回転させた場合には、c軸方
向に垂直で、且つ、回転させる前の偏光方向に対して垂
直に偏光した直線偏光光となるため、一方を右目用と
し、他方を左目用とすることによって、立体画像の表示
が可能になる。
Light emitting diode 70 made of wurtzite compound semiconductor crystal whose light emission direction is substantially orthogonal to the c-axis direction
Is perpendicular to the c-axis direction, that is, polarized in the a-axis direction. When the light-emitting diode 70 polarized in the a-axis direction is rotated by 90 ° about the light emission direction as an axis, the c-axis direction Since the light is linearly polarized light that is perpendicular to the polarization direction and perpendicular to the polarization direction before rotation, a stereoscopic image can be displayed by using one for the right eye and the other for the left eye.

【0148】なお、図19において、69a,69b
は、発光ダイオード70に接続される1対の端子を示し
ている。第1例 ここで、図20(a),(b) 及び図21(a),(b) を参照し
て、本実施形態の第1例を説明する。図20(a) は発光
ダイオードの断面図であり、図20(b) は発光ダイオー
ドを素子化した場合の断面図である。また、図21(a)
はGaN 系化合物半導体のΓ点近傍のバンドダイヤグラム
であり、さらに、図21(b) は、発光強度の偏光角分布
を示す図である。
In FIG. 19, 69a and 69b
Indicates a pair of terminals connected to the light emitting diode 70. First Example Here, a first example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 20 (a) and (b) and FIGS. 21 (a) and (b). FIG. 20A is a cross-sectional view of a light-emitting diode, and FIG. 20B is a cross-sectional view of a case where the light-emitting diode is formed into an element. FIG. 21 (a)
FIG. 21 is a band diagram near the GaN point of the GaN-based compound semiconductor, and FIG. 21B is a diagram showing a polarization angle distribution of the emission intensity.

【0149】まず、図20(a) に示すように、(000
1)面、即ち、c面を主面とするサファイア基板71上
に、MOVPE法(有機金属気相成長法)を用いて、厚
さ5〜50nm、例えば20nmのGaN バッファ層72、厚
さ0. 5〜5. 0μm、例えば、3. 0μmのn型Al
0.05 Ga0.95N層73、厚さ10〜100nm、例えば50
nmのIn0.1Ga0.9N 活性層74、及び、厚さ0. 1〜1.
0μm、例えば0. 5μmのp型Al0.05Ga0.95N 層75
を順次エピタキシャル成長させる。
First, as shown in FIG.
The GaN buffer layer 72 having a thickness of 5 to 50 nm, for example, 20 nm, is formed on the sapphire substrate 71 having the 1) plane, that is, the c-plane as a main surface, by MOVPE (metal organic chemical vapor deposition). .5 to 5.0 μm, for example, 3.0 μm n-type Al
0.05 Ga 0.95 N layer 73, thickness 10 to 100 nm, for example, 50
nm In 0.1 Ga 0.9 N active layer 74 and a thickness of 0.1 to 1.
0 μm, for example, 0.5 μm p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 75
Are sequentially epitaxially grown.

【0150】次いで、n型Al0.05Ga0.95N 層73の一部
が露出するように反応性イオンエッチング法によってエ
ッチングしたのち、p型Al0.05Ga0.95N 層75の表面に
p側電極としてNi電極76を設けるとともに、n型Al
0.05Ga0.95N 層73の露出表面にn側電極としてTi電極
77を設ける。なお、この場合、GaN バッファ層72か
らp型Al0.05Ga0.95N 層75までの各層は、サファイア
基板71のc軸方向に成長するので、そのc軸はサファ
イア基板17の主面と垂直になる。そのc軸方向は<0
001>方向と等価である。
Next, after etching by a reactive ion etching method so that a part of the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 73 is exposed, a Ni electrode is formed on the surface of the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 75 as a p-side electrode. 76 and n-type Al
On the exposed surface of the 0.05 Ga 0.95 N layer 73, a Ti electrode 77 is provided as an n-side electrode. In this case, each layer of the GaN buffer layer 72 to the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 75, since the growth in the c-axis direction of the sapphire substrate 71, the c axis is the main surface perpendicular of the sapphire substrate 17 . The c-axis direction is <0
001> direction.

【0151】上記のようにして形成した発光ダイオード
78を、図20(b) に示すように、その光の放出方向
が、c軸方向とほぼ垂直になるようにステム79にマウ
ントする。この場合、ステム79に対しては短絡を防止
するために絶縁体スペーサ80を介してマウントすると
ともに、n側電極であるTi電極77をマイナス端子81
にワイヤボンディングし、また、p側電極であるNi電極
76をプラス端子82にワイヤボンディングし、最後
に、エポキシ樹脂等で樹脂モールドする。
The light emitting diode 78 formed as described above is mounted on the stem 79 so that the light emission direction is substantially perpendicular to the c-axis direction, as shown in FIG. In this case, the stem 79 is mounted via an insulator spacer 80 to prevent a short circuit, and the Ti electrode 77 as the n-side electrode is connected to the minus terminal 81.
Then, a Ni electrode 76 as a p-side electrode is wire-bonded to the plus terminal 82, and finally, resin molding is performed with an epoxy resin or the like.

【0152】図21(a) は、GaN 系化合物半導体のΓ点
近傍のバンドダイヤグラムであり、図から明らかなよう
に、価電子帯におけるホールからみてエネルギー的に一
番低いバンド、即ち、HH(Heavy Hole)とLH(Ligh
t Hole)が2重に縮退し、スピン軌道相互作用による分
だけエネルギー的に分離しており、また、それ以外に、
GaN 系化合物半導体に特有なCHというバンドが現れる。
FIG. 21 (a) is a band diagram near the GaN point of the GaN-based compound semiconductor. As is clear from the figure, the lowest energy band, ie, HH ( Heavy Hole) and LH (Ligh
t Hole) degenerates doubly, and is separated in energy by the spin-orbit interaction.
A band called CH peculiar to the GaN-based compound semiconductor appears.

【0153】そして、このようなGaN 系化合物半導体に
おいては、Γ点、即ちKz =0における伝導帯とHHバ
ンド及びLHバンドとの間の遷移によって発光が生ずる
ことになるが、Γ点におけるHHバンド及びLHバンド
はa軸方向に関するバンドであるのでc軸に垂直な方向
に偏光した光が得られることになる。図21(b) は、本
発明の本実施形態の発光ダイオードの光の放出方向から
みた発光強度の偏光角分布を示す図であり、a軸に平行
な、即ち、a軸方向に偏光した光が得られるが、a軸に
対して90°偏光した、即ち、a軸に垂直に偏光した光
は殆ど得られない。
In such a GaN-based compound semiconductor, light emission occurs due to the transition between the point Γ, ie, the conduction band at Kz = 0, and the HH band and LH band. And the LH band are bands in the a-axis direction, so that light polarized in a direction perpendicular to the c-axis can be obtained. FIG. 21B is a diagram showing a polarization angle distribution of the light emission intensity of the light emitting diode according to the present embodiment of the present invention viewed from the light emission direction, and the light polarized parallel to the a-axis, that is, polarized in the a-axis direction. However, light polarized at 90 ° to the a-axis, that is, light polarized perpendicular to the a-axis is hardly obtained.

【0154】したがって、本発明においては、偏光子等
を用いることなく特定の方向に偏光した直線偏光光を得
ることができるので、部品点数が増加することなく、且
つ、発光ダイオードと偏光子の組み合わせ工程が不要に
なるので、生産コストを低コストにすることができる。
なお、この第1例においては、基板として、(000
1)面を主面とするサファイア基板を用いているが、
(0001)面を主面とするサファイア基板に限られる
ものではなく、(11−20)面を主面とするサファイ
ア基板(0001)面を主面とする6H−SiC基板、
或いは、(111)面を主面とするスピネル基板を用い
ても良いものである。
Therefore, in the present invention, linearly polarized light polarized in a specific direction can be obtained without using a polarizer or the like, so that the number of components is not increased, and a combination of a light emitting diode and a polarizer is used. Since no process is required, the production cost can be reduced.
In the first example, (000)
1) A sapphire substrate whose main surface is used is
The sapphire substrate is not limited to a sapphire substrate having a (0001) plane as a main surface, but is a sapphire substrate having a (11-20) plane as a main surface.
Alternatively, a spinel substrate having a (111) plane as a main surface may be used.

【0155】第2例 次に、図22を参照して本発明の第2の例を説明する。
まず、図22(a) に示すように、(1−102)面、即
ち、Γ面を主面とするサファイア基板91上に、MOV
PE法を用いて、厚さ5〜50nm、例えば20nmのGaN
バッファ層92、厚さ0. 5〜5. 0μm、例えば3.
0μmのn型Al 0.05Ga0.95N 層93、厚さ10〜100
nm、例えば50nmのln0.1Ga0.9N 活性層94、及び、厚
さ0. 1〜1. 0μm 、例えば0. 5μmのp型Al
0.05Ga0.95N 層95を順次エピタキシャル成長させる。
[0155]Second example Next, a second example of the present invention will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG.
MOV is placed on a sapphire substrate 91 whose principal surface is
Using the PE method, GaN having a thickness of 5 to 50 nm, for example, 20 nm
The buffer layer 92 has a thickness of 0.5 to 5.0 μm, for example, 3.0.
0 μm n-type Al 0.05Ga0.95N layer 93, thickness 10 to 100
nm, for example 50 nm ln0.1Ga0.9N active layer 94 and thickness
0.1-1.0 μm, for example, 0.5 μm p-type Al
0.05Ga0.95The N layer 95 is sequentially grown epitaxially.

【0156】次いで、反応性イオンエッチング法によっ
てn型Al0.05Ga0.95N 層93の一部を露出させたのち、
p型Al0.05Ga0.95N 層95の表面にp側電極として非常
に薄いNiからなる半透明電極96を設けるとともに、n
型Al0.05Ga0.95N 層93の露出表面にn側電極としてTi
電極97を設ける。なお、この場合、GaN バッファ層9
2からp型Al0.05Ga0.95N 層95の各層のc軸の方向
は、サファイア基板91の基板面内の方向に向いて成長
するので、c軸は基板面と平行になる。
Next, after exposing a part of the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 93 by a reactive ion etching method,
On the surface of the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 95, a translucent electrode 96 made of very thin Ni is provided as a p-side electrode, and
Type Al 0.05 Ga 0.95 N
An electrode 97 is provided. In this case, the GaN buffer layer 9
Since the direction of the c-axis of each layer of the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 95 from 2 grows in the direction within the substrate surface of the sapphire substrate 91, the c-axis becomes parallel to the substrate surface.

【0157】そのようにして形成された発光ダイオード
84は、図22(b) に示すように、その光の放出方向を
c軸方向とほぼ垂直になるように導電性ペーストを用い
てステム85にマウントする。そして、n側電極である
Ti電極97をマイナス端子86にワイヤボンディングす
ると共に、p側電極である半透明電極96をプラス端子
87にワイヤボンディングし、最後に、エポキシ樹脂等
のモールド樹脂88によって封止する。
As shown in FIG. 22B, the light emitting diode 84 thus formed is connected to the stem 85 using a conductive paste so that the light emission direction is substantially perpendicular to the c-axis direction. Mount. And an n-side electrode
The Ti electrode 97 is wire-bonded to the minus terminal 86, and the translucent electrode 96, which is the p-side electrode, is wire-bonded to the plus terminal 87, and finally sealed with a mold resin 88 such as epoxy resin.

【0158】この場合にも、第1例と同ように、光の放
出方向はc軸に垂直であるので、a軸方向に偏光した光
が得られ、a軸に対して90°偏光した、即ち、a軸に
垂直に偏光した光は殆ど得られない。したがって、本発
明においては、偏光子等を用いることなく特定の方向に
偏光した直線偏光光を得ることができるので、部品点数
が増加することなく、且つ、発光ダイオードと偏光子の
組み合わせ工程が不要になる。この結果、発光ダイオー
ドの生産コストは低コストになる。
Also in this case, as in the first example, since the light emission direction is perpendicular to the c-axis, light polarized in the a-axis direction is obtained, and the light is polarized by 90 ° with respect to the a-axis. That is, light polarized perpendicular to the a-axis is hardly obtained. Therefore, in the present invention, since linearly polarized light polarized in a specific direction can be obtained without using a polarizer or the like, the number of components is not increased, and a step of combining a light emitting diode and a polarizer is unnecessary. become. As a result, the production cost of the light emitting diode is reduced.

【0159】また、この第2例の場合は、面発光型であ
るので、上記の第1例に比べて発光領域を大きくするこ
とができ、第1例と比べて10倍程度の発光強度が期待
できる。なお、第2例においては、基板として、r面を
主面とするサファイア基板を用いているが、r面を主面
とするサファイア基板に限られるものではなく、(1−
100)面を主面とするSiC基板、或いは、(11−
20)面を主面とするSiC基板を用いても良いもので
ある。
Further, in the case of the second example, since the light emitting device is of the surface emitting type, the light emitting area can be made larger than that of the first example, and the emission intensity is about 10 times that of the first example. Can be expected. In the second example, a sapphire substrate having an r-plane as a main surface is used as the substrate. However, the substrate is not limited to a sapphire substrate having an r-plane as a main surface.
SiC substrate having the (100) plane as a main surface, or (11-
20) A SiC substrate having a plane as a main surface may be used.

【0160】また、第2例においては、p側電極として
薄いNi膜からなる半透明電極96を用いているが、半透
明電極96に限られるものではなく、通常の厚さのNi電
極をメッシュ状に設けて、メッシュの間から光を取り出
すようにしても良い。第3例 次に、図23を参照して本発明の第3例を説明する。
In the second example, the translucent electrode 96 made of a thin Ni film is used as the p-side electrode. However, the translucent electrode 96 is not limited to the translucent electrode 96. The light may be extracted from between the meshes. Third Example Next, a third example of the present invention will be described with reference to FIG.

【0161】図23は、上記の第1例、第2例の発光ダ
イオードを用いた立体画像表示用の表示パネル90を表
すものである。例えば、第1例の発光ダイオードを用い
て、その偏光方向がX方向になるように配置した発光ダ
イオード98と、この発光ダイオード98の光軸を中心
として偏向方向を90°回転させて配置したY方向に偏
光する発光ダイオード99とを組み合わせて構成したも
のである。なお、X方向とY方向は、ともに表示パネル
90の面に対して平行であり、かつ、X方向とY方向は
互いに直交する関係にある。
FIG. 23 shows a display panel 90 for displaying a stereoscopic image using the light emitting diodes of the first and second examples. For example, using the light emitting diode of the first example, a light emitting diode 98 arranged so that its polarization direction becomes the X direction, and a Y light arranged such that its deflection direction is rotated by 90 ° about the optical axis of this light emitting diode 98. It is configured by combining a light emitting diode 99 that is polarized in the direction. The X direction and the Y direction are both parallel to the surface of the display panel 90, and the X direction and the Y direction are orthogonal to each other.

【0162】この場合、一方の発光ダイオード98を右
目用とし、他方の発光ダイオード99を左目用とし、両
者に互いに異なった画像信号を入力し、この発光表示画
像を右目用と左目用とで互いに異なった偏光子を介して
見ることによって立体画像を表示することになる。な
お、この場合、a軸方向に純粋に平行な角度に対して±
20°程度の範囲の偏光角の光を有効に利用することが
できる。
In this case, one light emitting diode 98 is used for the right eye, the other light emitting diode 99 is used for the left eye, and different image signals are input to both, and the light emitting display images are mutually used for the right eye and the left eye. Viewing through different polarizers will display a stereoscopic image. Note that in this case, an angle that is purely parallel to the a-axis direction is ±
Light having a polarization angle in the range of about 20 ° can be effectively used.

【0163】この第3例の表示装置は、発光表示である
ので、従来の投影方式の立体表示装置より輝度を高くす
ることができ、したがって、大型化した場合にも明るい
場所での使用が可能になる。この場合、例えば、100
インチの表示パネル90を構成する場合には、約200
万画素で構成することになる。そして、X方向に偏光し
た発光ダイオード98とY方向に偏光する発光ダイオー
ド99との配置は、図23に示すように1個毎交互に配
置しても良いし、或いは、特に図示しないが、画素毎に
纏まった個数の発光ダイオードを交互に配置しても良
く、さらに、各発光ダイオードの発光波長を調整するこ
とによってカラー表示も可能になる。
Since the display device of the third example is a luminous display, the brightness can be made higher than that of a conventional projection type stereoscopic display device, and therefore, it can be used in a bright place even if it is enlarged. become. In this case, for example, 100
When configuring the display panel 90 of inch, approximately 200
It will consist of 10,000 pixels. The arrangement of the light emitting diodes 98 polarized in the X direction and the light emitting diodes 99 polarized in the Y direction may be alternately arranged one by one as shown in FIG. A plurality of light emitting diodes may be arranged alternately in each case. Further, by adjusting the light emission wavelength of each light emitting diode, color display is also possible.

【0164】なお、上記の実施の形態における面方位は
一例であり、記載されている面方位と結晶学的に等価な
全ての面を含むものである。また、上記の各例において
は、活性層としてln組成比が0. 1のln0.1Ga0.9Nを用
いているが、必要とする波長に応じて混晶比をAlx In y
Ga1-x-y N (0≦x≦1、0≦y ≦1)の範囲内で変え
ても良いものであり、それに伴って、活性層を挟むp型
Al0.05Ga0.95N 層及びn型Al0.05Ga0.95N 層を活性層よ
り禁制帯幅の大きなAIa lnb Ga1-a-b N (0≦a ≦1、
0≦b ≦1)で構成すれば良い。
The plane orientation in the above embodiment is an example, and includes all planes which are crystallographically equivalent to the stated plane orientation. In each of the above examples, ln 0.1 Ga 0.9 N having an ln composition ratio of 0.1 is used for the active layer, but the mixed crystal ratio is changed to Al x In y according to a required wavelength.
Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) may be changed, and accordingly, the p-type
Al 0.05 Ga 0.95 N layer and n-type Al 0.05 Ga 0.95 large AI forbidden band width than the N layer of the active layer a ln b Ga 1-ab N (0 ≦ a ≦ 1,
0 ≦ b ≦ 1).

【0165】さらに、GaN 基板の代わりにサファイア基
板を使用する場合には、基板の主面を(11−20)面
とする。以上述べたように、本実施形態によれば、GaN
系化合物半導体等のウルツ鉱型化合物半導体を用いて発
光ダイオードを構成する場合、光の放出方向をウルツ鉱
型化合物半導体のc軸と垂直にすることによって、偏光
子を用いることなく直線偏光した光を得ることができ、
また、このようは直線偏光した発光ダイオードを用いる
ことによって、明るい場所でも使用が可能な発光表示に
よる立体画像表示装置を構成することができる。
When a sapphire substrate is used instead of a GaN substrate, the main surface of the substrate is set to be a (11-20) plane. As described above, according to the present embodiment, GaN
When a light emitting diode is formed using a wurtzite compound semiconductor such as a wurtzite compound semiconductor, the light is emitted in a direction perpendicular to the c-axis of the wurtzite compound semiconductor. You can get
In addition, by using such linearly polarized light emitting diodes, a stereoscopic image display device using light emitting display that can be used even in a bright place can be configured.

【0166】[0166]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結晶
基板の主面を選ぶことによって、その結晶基板の上に形
成される六方晶型又はウルツ鉱型の半導体層のc軸がそ
の半導体層の面に対して垂直でなくなるために、その結
晶基板の上に形成される六方晶型又はウルツ鉱型の活性
層に、面方向の圧縮歪又は引張歪をかけてその活性層に
3軸異方性を持たせることができ、活性層の価電子帯で
の縮退を解くことができ、そのような活性層を有する半
導体レーザの発振の閾値電流を低下することができる。
As described above, according to the present invention, by selecting the main surface of the crystal substrate, the c-axis of the hexagonal or wurtzite type semiconductor layer formed on the crystal substrate can be adjusted. In order to prevent the active layer from being perpendicular to the plane of the semiconductor layer, a compressive strain or a tensile strain in the plane direction is applied to the active layer of the hexagonal or wurtzite type formed on the crystal substrate to apply 3% to the active layer. The active layer can have axial anisotropy, so that degeneracy in the valence band of the active layer can be resolved, and the threshold current of oscillation of a semiconductor laser having such an active layer can be reduced.

【0167】また、そのような構造によれば、化合物半
導体層による発光の偏光面が一義的に決定できるので、
そのような結晶基板の上に障壁層、活性層などを成長し
て面発光半導体レーザを形成すると、活性層の面内異方
性が大きくなって電場ベクトルが一方向に定められるた
め、偏光が決定できる。さらに、面発光半導体レーザの
発振光の偏光面が一義的に定まると、光磁気ディスク装
置の光源としての使用が可能になるとともに、面発光半
導体レーザと同一基板に受光素子を製造することが容易
になる。これにより、従来行っていた半導体レーザと受
光素子の取付け作業が不要になるとともに、受発光装置
の小型化をさらに促進することができる。
According to such a structure, the plane of polarization of light emission by the compound semiconductor layer can be uniquely determined.
When a surface emitting semiconductor laser is formed by growing a barrier layer, an active layer, and the like on such a crystal substrate, the in-plane anisotropy of the active layer becomes large, and the electric field vector is determined in one direction. Can decide. Further, when the polarization plane of the oscillation light of the surface emitting semiconductor laser is uniquely determined, it can be used as a light source of a magneto-optical disk drive, and the light receiving element can be easily manufactured on the same substrate as the surface emitting semiconductor laser. become. This eliminates the need for the work of mounting the semiconductor laser and the light receiving element, which has been conventionally performed, and further promotes downsizing of the light receiving and emitting device.

【0168】一方、発光ダイオードを構成するウルツ鉱
型化合物半導体結晶のc軸方向が、光の放出方向とほぼ
直交するようにすると、偏光方向が定まるので、そのよ
うな発光ダイオードを表示装置の表示面に複数個配置
し、1つの発光ダイオードによって画素の一部又は全部
を構成するようにするととともに、隣接する発光ダイオ
ードの偏光方向を互いに90度相違し、これにより、右
目偏光方向用の発光ダイオードと左目偏光用の発光ダイ
オードを隣接することができ、立体表示装置で偏向子を
省略して部品点数を減らし、製造コストを低減できる。
しかも、そのような表示装置は画像が明るくなる。
On the other hand, when the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal constituting the light emitting diode is set to be substantially orthogonal to the light emission direction, the polarization direction is determined. A plurality of pixels are arranged on the surface, and one or more light-emitting diodes constitute a part or all of the pixels, and the polarization directions of adjacent light-emitting diodes are different from each other by 90 degrees. And a light emitting diode for left-eye polarization can be adjacent to each other, and the number of components can be reduced by omitting a deflector in a three-dimensional display device, thereby reducing manufacturing costs.
Moreover, such a display device has a bright image.

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

【図1】図1(a) は、本発明の第1実施形態のクラッド
層と活性層の層構造図、図1(b) は、図1(a) の層構造
によって得られる活性層の価電子帯エネルーバンド構造
図、図1(c) は、本発明の第1実施形態で使用する基板
の主面の面方位を示す図である。
FIG. 1A is a diagram showing a layer structure of a cladding layer and an active layer according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing an active layer obtained by the layer structure of FIG. 1A. Valence band energy band structure diagram, FIG. 1 (c) is a diagram showing the plane orientation of the main surface of the substrate used in the first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a) は、本発明の第1実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第1の例を光出力端から見た層
構造図、図2(b) は、図2(a) の層構造によって得られ
る活性層の価電子帯エネルーバンド構造図、図2(c)
は、2つのクラッド層と活性層の相対的なエネルギーバ
ンド構造図である。
FIG. 2A is a layer structure diagram of a first example of a semiconductor laser adopting the layer structure of the first embodiment of the present invention as viewed from an optical output end, and FIG. Valence band energy band structure diagram of the active layer obtained by the layer structure of 2 (a), FIG. 2 (c)
FIG. 4 is a relative energy band structure diagram of two cladding layers and an active layer.

【図3】図3は、本発明の第1実施形態の層構造を採用
した半導体レーザの基板を高抵抗材から形成する場合の
構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram in the case where a substrate of a semiconductor laser employing the layer structure of the first embodiment of the present invention is formed from a high-resistance material.

【図4】図4(a) は、本発明の第1実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第2の例を光出力端から見た層
構造図、図4(b) は、図4(a) の層構造によって得られ
る活性層の価電子帯エネルーバンド構造図である。
FIG. 4A is a layer structure diagram of a second example of a semiconductor laser employing the layer structure of the first embodiment of the present invention as viewed from an optical output end, and FIG. FIG. 4 is a valence band energy band structure diagram of an active layer obtained by the layer structure of FIG.

【図5】図5(a) は、本発明の第1実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第3の例の斜視図、図5(b)
は、図5(a) の半導体レーザにおける基板主面に対する
小面の傾斜角度を示す図である。
FIG. 5A is a perspective view of a third example of the semiconductor laser adopting the layer structure of the first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an inclination angle of a small surface with respect to the main surface of the substrate in the semiconductor laser of FIG.

【図6】図6(a) は、本発明の第1実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第4の例を光出力端から見た層
構造図、図6(b) は、その第4の例で基板を高抵抗材料
から構成した場合の半導体レーザを光出力端から見た層
構造図である。
FIG. 6A is a layer structure diagram of a fourth example of a semiconductor laser adopting the layer structure of the first embodiment of the present invention as viewed from an optical output end, and FIG. FIG. 14 is a layer structure diagram of a semiconductor laser in a case where a substrate is made of a high-resistance material in a fourth example, viewed from an optical output end.

【図7】図7は、本発明の第1実施形態において、主面
に平行なc軸を有する正方晶基板の主面の上に、六方晶
半導体層を形成する場合の各結晶の完面像の特殊形の相
対的関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a complete surface of each crystal when a hexagonal semiconductor layer is formed on a main surface of a tetragonal substrate having a c-axis parallel to the main surface in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the relative relationship of the special form of an image.

【図8】図8は、本発明の第1実施形態において、正方
晶基板上に形成した六方晶層のX線回折ロッキングカー
ブを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an X-ray diffraction rocking curve of a hexagonal layer formed on a tetragonal substrate in the first embodiment of the present invention.

【図9】図9は、正方晶のLiAlO2基板上に六方晶のAlx
Ga1-x-y Iny N 層を成長する場合に、組成比xと組成比
yの関係を示すxy座標図である。
FIG. 9 shows hexagonal Al x on a tetragonal LiAlO 2 substrate.
FIG. 4 is an xy coordinate diagram showing a relationship between a composition ratio x and a composition ratio y when growing a Ga 1-xy In y N layer.

【図10】図10は、本発明の第2実施形態を示す面発
光レーザの電極を除いた層構造示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a layer structure excluding an electrode of a surface emitting laser according to a second embodiment of the present invention.

【図11】図11は、本発明の第2実施形態を示す面発
光レーザの活性層の結晶の完面像の特殊形を示す斜視図
である。
FIG. 11 is a perspective view showing a special form of a perfect image of a crystal of an active layer of a surface emitting laser according to a second embodiment of the present invention.

【図12】図12は、本発明の第2実施懈怠の面発光レ
ーザの活性層のエネルギーバンド構造図である。
FIG. 12 is an energy band structure diagram of an active layer of a surface emitting laser according to a second embodiment of the present invention;

【図13】図13は、本発明の第2実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とc軸のなす角度
をパラーメータにした場合の波長とPL発光強度の関係
を計算で求めた図である。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength and the PL emission intensity when the angle between the azimuth of the polarization plane of the active layer and the c-axis is a parameter in the surface emitting laser according to the second embodiment of the present invention. FIG.

【図14】図14(a) 〜(e) は、本発明の第2実施形態
の面発光レーザにおいて、活性層を構成するGaN のエネ
ルギーバンドの結晶歪依存性を示す図である。
FIGS. 14 (a) to (e) are diagrams showing the crystal strain dependence of the energy band of GaN constituting the active layer in the surface emitting laser according to the second embodiment of the present invention.

【図15】図15は、本発明の第2実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とc軸のなす角度
をパラーメータにした場合の波長とPL発光強度の関係
の実験により求めた図である。
FIG. 15 is an experiment on the relationship between the wavelength and the PL emission intensity when the angle between the azimuth of the polarization plane of the active layer and the c-axis is a parameter in the surface emitting laser according to the second embodiment of the present invention. FIG.

【図16】図16は、本発明の第2実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とc軸のなす角度
とPL発光強度の関係を示す曲線を計算と実験で求めた
図である。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the orientation of the polarization plane of the active layer, the angle formed by the c-axis, and the PL emission intensity in the surface emitting laser according to the second embodiment of the present invention by calculation and experiment. FIG.

【図17】図17は、本発明の第2実施形態の面発光レ
ーザを示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a surface emitting laser according to a second embodiment of the present invention.

【図18】図18(a) は、面発光レーザと受光素子を有
する本発明の第2実施形態の光装置を示す断面図、図1
8(b) は、その光装置の平面図である。
FIG. 18A is a sectional view showing an optical device having a surface emitting laser and a light receiving element according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 8 (b) is a plan view of the optical device.

【図19】図19(a) は、本発明の第3実施形態の端部
発光型の発光ダイオードの原理的構成図、図19(b)
は、本発明の第3実施形態の面発光型の発光ダイオード
の原理的構成図である。
FIG. 19 (a) is a diagram showing the principle configuration of an edge-emitting light emitting diode according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 19 (b).
FIG. 4 is a diagram showing the basic configuration of a surface-emitting light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

【図20】図20(a) は、本発明の第3実施形態の端部
発光型の発光ダイオードの層構造図、図20(b) は、そ
の発光ダイオードをパッケージ化した構成を示す断面図
である。
FIG. 20 (a) is a layer structure diagram of an edge-emitting light-emitting diode according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 20 (b) is a cross-sectional view showing a configuration in which the light-emitting diode is packaged. It is.

【図21】図21(a) は、図20(a) で示した発光ダイ
ーオドにおけるGaN 系化合物半導体のバンドダイヤグラ
ム、図21(b) は、その発光ダイオードの光の放出方向
からみた発光強度の偏光角分布を示す図である。
21 (a) is a band diagram of a GaN-based compound semiconductor in the light emitting diode shown in FIG. 20 (a), and FIG. 21 (b) is a graph showing the emission intensity of the light emitting diode viewed from the light emission direction. It is a figure which shows a polarization angle distribution.

【図22】図22(a) は、本発明の第3実施形態の面発
光型の発光ダイオードの層構造図、図22(b) は、その
発光ダイオードをパッケージ化した構成を示す断面図で
ある。
FIG. 22A is a layer structure diagram of a surface-emitting light emitting diode according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 22B is a cross-sectional view showing a configuration in which the light emitting diode is packaged. is there.

【図23】図23は、本発明の第3実施形態の表示装置
に使用する発光ダイオードの偏向関係を示す平面構成図
である。
FIG. 23 is a plan view showing a deflection relationship of light emitting diodes used in a display device according to a third embodiment of the present invention.

【図24】図24(a) は、従来の半導体ダイオードの第
1例を示す断面図、図24(b) は、従来の半導体ダイオ
ードの第2例を示す断面図である。
FIG. 24A is a sectional view showing a first example of a conventional semiconductor diode, and FIG. 24B is a sectional view showing a second example of a conventional semiconductor diode.

【図25】図25(a) 、(b) は、従来の半導体ダイオー
ドの価電子帯のエネルギーバンド図である。
FIGS. 25 (a) and 25 (b) are energy band diagrams of a valence band of a conventional semiconductor diode.

【図26】図26は、従来の面発光型半導体レーザを示
す斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view showing a conventional surface-emitting type semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第一の半導体 2 第二の半導体 3 第三の半導体 1 l n型GaN (1−100)基板 12 n型Al0.1Ga0.9N クラッド層 13 n型GaN 光ガイド層 14 Ga0.9In0.1N 活性層 15 p型GaN 光ガイド層 16 p型Al0.1Ga0.9N クラッド層 17 Ti/Au電極 18 Ni/Au電極 21 n型GaN (1−100)基板 22 n型Al0.4Ga0.3In0.3Nクラッド層 23 n型Al0.15Ga0.65In0.2N光ガイド層 24 Ga0.9In0.1N 活性層 25 p型Al0.15Ga0.65In0.2N光ガイド層 26 p型Al0.4Ga0.3In0.3Nクラッド層 27 Ti/Au電極 28 Ni/Au電極 31 n型GaN (0001)基板 32 (11−21)小面 33 絶縁膜 34 (1−100)劈開面 41 基板 42 活性層 43 DBR鏡 44 c軸 44a z偏光 45 x偏光 46 y偏光 47, 48 障壁層 49, 51 コンタクト層 50a、50b 電極 52 バッファ層 53 SiC 基板 54 AlN 高温バッファ層 55 ミラー層 56 n型の障壁層 57 下側光閉じ込め層 58 活性層 59 p型の障壁層 60 上側光閉じ込め層 61 溝 62 円柱部 63 フランジ部 64 光放出窓 65 n側電極 66 面発光半導体レーザ(発光素子) 67 フォトダイオード(受光素子) 68 電源 69 光量検出回路 70 発光ダイオード 71 サファイア基板 72 GaN バッファ層 73 n型Al0.05Ga0.95N 層 74 Al0.1Ga0.9N 活性層 75 p型Al0.05Ga0.95N 層 76 Ni電極 77 Ti電極 78 発光ダイオード 79 ステム 80 絶縁体スベーサ 81 マイナス端子 82 プラス端子 83 モールド樹脂 84 発光ダイオード 85 ステム 86 マイナス端子 87 プラス端子 88 モールド樹脂 90 表示パネル 91 サファイア基板 92 GaN バッファ層 93 n型Alo.o 5Gao.9 5N 層 94 Al0.1Ga0.9N 活性層 95 p型Al0.05Ga0.95N 層 96 半透明電極 97 Ti電極 98 水平方向に偏光する発光ダイオード 99 垂直方向に偏光する発光ダイオードREFERENCE SIGNS LIST 1 first semiconductor 2 second semiconductor 3 third semiconductor 1 l n-type GaN (1-100) substrate 12 n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 13 n-type GaN optical guide layer 14 Ga 0.9 In 0.1 N activity Layer 15 p-type GaN optical guide layer 16 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 17 Ti / Au electrode 18 Ni / Au electrode 21 n-type GaN (1-100) substrate 22 n-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N cladding layer 23 n-type Al 0.15 Ga 0.65 In 0.2 N optical guide layer 24 Ga 0.9 In 0.1 N active layer 25 p-type Al 0.15 Ga 0.65 In 0.2 N optical guide layer 26 p-type Al 0.4 Ga 0.3 In 0.3 N cladding layer 27 Ti / Au Electrode 28 Ni / Au electrode 31 n-type GaN (0001) substrate 32 (11-21) small surface 33 insulating film 34 (1-100) cleavage surface 41 substrate 42 active layer 43 DBR mirror 44 c axis 44 az polarized light 45 x polarized light 46 y-polarized light 47, 48 barrier layer 49, 51 contact layer 50a, 50 Electrode 52 Buffer layer 53 SiC substrate 54 AlN High temperature buffer layer 55 Mirror layer 56 N-type barrier layer 57 Lower light confinement layer 58 Active layer 59 P-type barrier layer 60 Upper light confinement layer 61 Groove 62 Column 62 Column 63 63 Flange 64 Light emission window 65 n-side electrode 66 surface emitting semiconductor laser (light emitting element) 67 photodiode (light receiving element) 68 power supply 69 light quantity detection circuit 70 light emitting diode 71 sapphire substrate 72 GaN buffer layer 73 n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 74 Al 0.1 Ga 0.9 N Active layer 75 p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 76 Ni electrode 77 Ti electrode 78 Light emitting diode 79 Stem 80 Insulator spacer 81 Negative terminal 82 Plus terminal 83 Mold resin 84 Light emitting diode 85 Stem 86 Negative terminal 87 Plus terminal 88 Mold resin 90 Display panel 91 Safari IA substrate 92 GaN buffer layer 93 n-type Alo.o 5Gao.9 5N layer 94 Al 0.1 Ga 0.9 N active layer 95 p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 96 light-emitting diodes 99 to polarize the semitransparent electrode 97 Ti electrode 98 horizontally Vertically polarized light emitting diode

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板の主面上に直接又は第1の半導体層を
介して形成された第2の半導体層と、 前記第2の半導体層の上に形成され、且つエネルギーバ
ンドギャップが前記第2の半導体層よりも小さく、一軸
異方性を有する半導体よりなる活性層と、 前記活性層上に形成されてエネルギーバンドギャップが
前記活性層よりも大きい第3の半導体層と、 前記第2の半導体層、前記活性層及び前記第3の半導体
層に膜厚方向に電流を流すための一対の電極とを有し、 少なくとも前記活性層の膜厚方向は前記一軸異方性の軸
とは異なる方向であることを特徴とする半導体発光素
子。
A second semiconductor layer formed directly or via a first semiconductor layer on a main surface of a substrate; and an energy band gap formed on the second semiconductor layer and having an energy band gap of the second semiconductor layer. An active layer made of a semiconductor smaller than the second semiconductor layer and having uniaxial anisotropy; a third semiconductor layer formed on the active layer and having an energy band gap larger than the active layer; A semiconductor layer, a pair of electrodes for flowing current in a thickness direction of the active layer and the third semiconductor layer, and at least a thickness direction of the active layer is different from the axis of the uniaxial anisotropy. A semiconductor light emitting device characterized by being in a direction.
【請求項2】前記活性層を構成する前記半導体は、ウル
ツ型窒化物半導体であることを特徴とする請求項1記載
の半導体発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said semiconductor constituting said active layer is a wurtzite nitride semiconductor.
【請求項3】前記ウルツ鉱型窒化物はAlx Ga1-x-y Iny
N であり、該組成比xは0≦x≦1、該組成比yは0≦
y≦1であって、 該組成比xと該組成比yはxy座標において、y=0.
214x−0.328を示す直線とy=0.353x−
0.209を示す直線の間の範囲内に存在することを特
徴とする請求項2記載の半導体光素子。
3. The wurtzite-type nitride is Al x Ga 1-xy In y
N, the composition ratio x is 0 ≦ x ≦ 1, and the composition ratio y is 0 ≦
y ≦ 1 and the composition ratio x and the composition ratio y are xy coordinates in the xy coordinates.
214x−0.328 straight line and y = 0.353x−
3. The semiconductor optical device according to claim 2, wherein the semiconductor optical device exists in a range between the straight lines indicating 0.209.
【請求項4】前記基板は、GaN 、AlN 、SiC のいずれか
からなり、前記主面は、{11−20}面、または{1
−100}面、または{11−20}面若しくは{1−
100}面から−5度〜+5度の範囲内で傾いた面であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体光素子。
4. The substrate is made of any one of GaN, AlN, and SiC, and the main surface is a {11-20} plane or a {1}.
-100 plane, or {11-20} plane or {1-
2. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the surface is inclined within a range of -5 degrees to +5 degrees from a 100-degree plane.
【請求項5】前記基板はLiAlO2基板であり、 前記主面は{100}面又は{100}面から−5度か
ら+5度の角度でオフした面であることを特徴とする請
求項1記載の半導体光素子。
5. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is a LiAlO 2 substrate, and the main surface is a {100} plane or a plane turned off at an angle of −5 to +5 degrees from the {100} plane. 13. The semiconductor optical device according to claim 1.
【請求項6】前記活性層は、一軸異方性結晶構造を有
し、且つ、異方性を示すc軸に垂直でない面内で歪みが
加わえられてc面内歪異方性を有することを特徴とする
特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
6. The active layer has a uniaxial anisotropic crystal structure, and has a strain anisotropy in a c plane when a strain is applied in a plane not perpendicular to the c axis showing the anisotropy. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
【請求項7】前記活性層は、AIx Ga1-x-y lny N (但
し、0 ≦x≦1、0 ≦y≦1)からなることを特徴とす
る請求項6に記載の半導体発光素子。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein said active layer is made of AI x Ga 1-xy In y N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). .
【請求項8】前記第2の半導体はAlu Ga1-u-v lnv N
(但し、0 ≦u≦1 、0 ≦v≦1 )からなり、且つ、前
記第3の半導体はAlw Ga1-w-z 1nz N (但し、0 ≦w≦
1、0 ≦z≦1)からなることを特徴とする請求項6に
記載の半導体発光素子。
8. The semiconductor device according to claim 8, wherein said second semiconductor is Al u Ga 1-uv ln v N
(Where, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) consists, and said third semiconductor is Al w Ga 1-wz 1n z N ( where, 0 ≦ w ≦
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein 1, 0≤z≤1).
【請求項9】前記活性層のa軸の格子定数a1 と、前記
第2の半導体層及び第3の半導体層のa軸の格子定数a
2 ,a3 とが、a1 <a2 、a1 <a3 の関係を満たす
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子。
9. The a-axis lattice constant a 1 of the active layer and the a-axis lattice constant a of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer.
2, a 3 and is, a 1 <a 2, a 1 < a semiconductor light-emitting device according to claim 6, characterized in that to satisfy the relation of a 3.
【請求項10】前記活性層のc軸の格子定数c1 と、前
記第2の半導体層及び第3の半導体層のc軸の格子定数
2 ,c3 とが、c1 <c2 、及び、c1 <c3 の関係
を満たすことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光
素子。
10. The c-axis lattice constant c 1 of the active layer and the c-axis lattice constants c 2 and c 3 of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are c 1 <c 2 , 7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein a relationship of c 1 <c 3 is satisfied.
【請求項11】前記活性層のa軸の格子定数a1 と、前
記第2の半導体層及び第3の半導体層のa軸の格子定
数、a2 ,a3 とが、a1 >a2 、a1 >a3の関係を
満たすことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素
子。
And 11. the lattice constant a 1 of a-axis of the active layer, the lattice constant of a-axis of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, and a 2, a 3, a 1> a 2 7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein a relationship of a 1 > a 3 is satisfied.
【請求項12】前記活性層のc軸の格子定数c1 と、前
記第2の半導体層及び第3の半導体層のc軸の格子定数
2 ,c3 とが、c1 >c2 、c1 >c3 の関係を満た
すことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子。
12. The c-axis lattice constant c 1 of the active layer and the c-axis lattice constants c 2 and c 3 of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer are c 1 > c 2 , the device according to claim 6, characterized in that to satisfy the relation of c 1> c 3.
【請求項13】前記基板の前記主面は、{1−100}
面または{11−20}面のいずれかに対してオフ角θ
(但し、0°≦θ≦1 0 °)だけオフした基板であるこ
とを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子。
13. The method according to claim 13, wherein the main surface of the substrate is {1-100}.
Off angle θ with respect to either plane or {11-20} plane
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the substrate is turned off by 0 ° ≦ θ ≦ 10 °.
【請求項14】前記基板、前記第2及び第3の半導体層
及び前記活性層は、{0001}面、{1−100}
面、又は、{11−20}面のいずれかで劈開されてい
ることを特徴とする請求項6記載の半導体発光素子。
14. The substrate, the second and third semiconductor layers, and the active layer have a {0001} plane, {1-100}
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the semiconductor light emitting device is cleaved at any one of a plane and a {11-20} plane.
【請求項15】前記基板の前記主面は、{0001}面
と交差する面方位を有する小面であり、該小面の上方に
形成した前記活性層を発光部としたことを特徴とする請
求項6に記載の半導体発光素子。
15. The semiconductor device according to claim 15, wherein the main surface of the substrate is a small surface having a plane orientation that intersects a {0001} plane, and the active layer formed above the small surface is a light emitting portion. A semiconductor light emitting device according to claim 6.
【請求項16】前記小面は、{1−100}面又は{1
1−20}面又は{0001}面のいずれかに垂直な面
方位に形成され、該{1−100}面又は該{11−2
0}面又は該{0001}面は共振器の両端の劈開面で
あることを特徴とする請求項15記載の半導体発光素
子。
16. The facet may be a {1-100} face or a {1} face.
The {1-100} plane or the {11-2} is formed in a plane orientation perpendicular to either the {1-20} plane or the {0001} plane.
16. The semiconductor light emitting device according to claim 15, wherein the {0} plane or the {0001} plane is a cleavage plane at both ends of the resonator.
【請求項17】前記第2の半導体層の下方又は第3の半
導体層の上方にはミラー層が形成されており、該ミラー
層を一端として前記活性層、前記第2及び第3の半導体
層の膜厚方向に共振器が形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の半導体発光素子。
17. A mirror layer is formed below the second semiconductor layer or above the third semiconductor layer, and the active layer, the second and third semiconductor layers having the mirror layer as one end. 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a resonator is formed in a thickness direction of the semiconductor light emitting device.
【請求項18】前記共振器の共振波長は、フォトルミネ
ッセンス光強度が最大となる波長であることを特徴とす
る請求項17記載の半導体発光素子。
18. The semiconductor light emitting device according to claim 17, wherein a resonance wavelength of said resonator is a wavelength at which photoluminescence light intensity is maximized.
【請求項19】前記活性層は、GaN 又はlnGaN の第1の
層とAlGalnN 又はGaN 又はInGaN の第2の層の多層構造
を有する多重量子井戸層、GaN 単層、lnGaN単層又はAlG
alnN 単層のいずれかからなることを特徴とする請求項
17記載の光半導体素子。
19. The multi-quantum well layer having a multi-layer structure of a first layer of GaN or lnGaN and a second layer of AlGalnN or GaN or InGaN, a single layer of GaN, a single layer of lnGaN or AlG.
18. The optical semiconductor device according to claim 17, comprising one of alnN single layers.
【請求項20】前記基板の前記主面は、SiC 基板の(1
1−20)面若しくは(1−100)面か、又は、サフ
ァイア基板の(1−102)面のいずれかであることを
特徴とする請求項17記載の半導体発光素子。
20. The method according to claim 20, wherein the main surface of the substrate is a (1) of a SiC substrate.
18. The semiconductor light emitting device according to claim 17, wherein the semiconductor light emitting device is any one of a (1-20) plane, a (1-100) plane, and a (1-102) plane of a sapphire substrate.
【請求項21】(11−20)面を主面とするSiC 基板
上に成長された第一導電型のAIGaN からなる第一の障壁
層と、 該第一の障壁層上に堆積された、GaN 層若しくはlnGaN
層を含む多重量子井戸層、GaN 層又はlnGaN 層からなる
活性層と、 該活性層上に堆積された第二導電型のAIGaN からなる第
二の障壁層と、 該第二の障壁層上に設けられた多層膜からなる反射鏡を
第一の反射面とし、該第一の障壁層下に第二の反射面を
有する膜厚方向の光共振器と、 第一及び第二の電極とを有することを特徴とする半導体
発光素子。
21. A first barrier layer of AIGaN of a first conductivity type grown on a SiC substrate having a (11-20) plane as a main surface, and a first barrier layer deposited on the first barrier layer. GaN layer or lnGaN
An active layer composed of a multiple quantum well layer, a GaN layer or an lnGaN layer including a layer; a second barrier layer composed of AIGaN of the second conductivity type deposited on the active layer; A reflecting mirror comprising a multilayer film provided as a first reflecting surface, an optical resonator in a film thickness direction having a second reflecting surface below the first barrier layer, and a first and a second electrode. A semiconductor light emitting device comprising:
【請求項22】 c軸が主面に平行である基板と、 前記基板の上方に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる
第1の活性層と、該第1の活性層の下に形成された第1
導電型不純物を含む第1の障壁層と、該第1の活性層の
上に形成された第2導電型不純物を含む第2の障壁層
と、該第1の活性層と第1及び第2の障壁層の膜厚方向
に電流を流すための電極とを有する面発光半導体レーザ
と、 前記面発光半導体レーザから電気的に分離されて前記基
板の上方に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる第2の
活性層と、該第2の活性層の下に形成された第1導電型
不純物を含む第1の半導体層と、該第2の活性層の上に
形成された第2導電型不純物を含む第2の半導体層と、
該第2の活性層と第1及び第2の半導体層の膜厚方向に
流れる電流を外部に取り出す電極とを有する受光素子と
を有することを特徴とする光半導体装置。
22. A substrate having a c-axis parallel to the main surface, a first active layer formed above the substrate and made of wurtzite structure crystal, and formed below the first active layer. First
A first barrier layer containing a conductivity type impurity, a second barrier layer containing a second conductivity type impurity formed on the first active layer, the first active layer and first and second A surface-emitting semiconductor laser having an electrode for flowing a current in the thickness direction of the barrier layer; and a wurtzite-structured crystal formed above the substrate and electrically separated from the surface-emitting semiconductor laser. 2 active layer, a first semiconductor layer containing a first conductivity type impurity formed below the second active layer, and a second conductivity type impurity formed on the second active layer. A second semiconductor layer including:
An optical semiconductor device comprising: a light receiving element having the second active layer and an electrode for extracting a current flowing in the thickness direction of the first and second semiconductor layers to the outside.
【請求項23】前記半導体レーザの前記第1の活性層と
前記受光素子の前記第2の活性層は、GaN 、InGaN 、Al
GaN 又はAlGaInN からなることを特徴とする請求項22
記載の光半導体装置。
23. The first active layer of the semiconductor laser and the second active layer of the light receiving element are composed of GaN, InGaN, Al
23. The method according to claim 22, wherein the material is made of GaN or AlGaInN.
The optical semiconductor device according to the above.
【請求項24】前記半導体レーザの前記第1及び第2の
障壁層と前記受光素子の前記第1及び第2の半導体層
は、GaN 、InGaN 、AlGaN 又はAlGaInN からなることを
特徴とする請求項22記載の光半導体装置。
24. The semiconductor laser according to claim 17, wherein said first and second barrier layers of said semiconductor laser and said first and second semiconductor layers of said light receiving element are made of GaN, InGaN, AlGaN or AlGaInN. 23. The optical semiconductor device according to 22.
【請求項25】前記基板は、炭化シリコン、サファイア
のいずれかから構成されていることを特徴とする請求項
22記載の光半導体装置。
25. The optical semiconductor device according to claim 22, wherein said substrate is made of one of silicon carbide and sapphire.
【請求項26】前記基板は六方晶系構造を有し、前記主
面は、{1−100}面又は{11−20}であること
を特徴とする請求項22記載の光半導体装置。
26. The optical semiconductor device according to claim 22, wherein said substrate has a hexagonal structure, and said main surface is a {1-100} plane or a {11-20} plane.
【請求項27】 ウルツ鉱型化合物半導体結晶のc軸方
向が、光の放出方向とほぼ直交していることを特徴とす
る発光ダイオード。
27. A light-emitting diode, wherein the c-axis direction of the wurtzite compound semiconductor crystal is substantially orthogonal to the light emission direction.
【請求項28】前記ワルツ鉱型化合物半導体結晶のc軸
方向と、結晶成長方向とがほぼ直交していることを特徴
とする請求項27記載の発光ダイオード。
28. The light emitting diode according to claim 27, wherein a c-axis direction of said wurtzite compound semiconductor crystal and a crystal growth direction are substantially perpendicular to each other.
【請求項29】前記ウルツ鉱型化合物半導体結晶が、II
I 族の窒化物からなるIII-V 族化合物半導体であること
を特徴とする請求項27項に記載の発光ダイオード。
29. The wurtzite-type compound semiconductor crystal according to claim 29, wherein
28. The light emitting diode according to claim 27, wherein the light emitting diode is a group III-V compound semiconductor made of a group I nitride.
【請求項30】光の放出方向がc軸方向とほぼ直交する
ウルツ鉱型化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオ
ードを用い、前記複数の発光ダイオードのうち、偏光方
向がある方向に偏光した右目用発光ダイオードと、前記
右目用発光ダイオードの偏光方向に垂直な方向に偏光し
た左目用発光ダイオードとになるように配置し、立体表
示を得るようにしたことを特徴とする表示装置。
30. A plurality of light emitting diodes made of a wurtzite compound semiconductor crystal whose light emission direction is substantially orthogonal to the c-axis direction, and the right eye polarized in a certain polarization direction among the plurality of light emitting diodes. A display device comprising a light-emitting diode and a left-eye light-emitting diode polarized in a direction perpendicular to the polarization direction of the right-eye light-emitting diode to obtain a three-dimensional display.
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Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001035447A3 (en) * 1999-11-09 2001-10-18 Paul Drude Inst Fuer Festkoerp Highly efficient uv-emitter based on nitride semiconductors
JP2002141614A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element and light emitting device comprising it
US6670647B1 (en) 1999-08-31 2003-12-30 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting element, display device and optical information reproduction device using the same, and fabrication method of semiconductor light emitting element
JP2004031657A (en) * 2002-06-26 2004-01-29 Nobuhiko Sawaki Semiconductor light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor light emitting apparatus
JP2005522888A (en) * 2002-04-15 2005-07-28 ザ リージェント オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Nonpolar (Al, B, In, Ga) N quantum wells and heterostructure materials and devices
JP2005217059A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2005268809A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Lumileds Lighting Us Llc Semiconductor light emitting devices including in-plane light emitting layers
JP2005311375A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Lumileds Lighting Us Llc Semiconductor light-emitting device including in-plane light-emitting layers
JP2005328042A (en) * 2004-03-19 2005-11-24 Lumileds Lighting Us Llc Optical system for light-emitting diode
US6984840B2 (en) 1998-05-18 2006-01-10 Fujitsu Limited Optical semiconductor device having an epitaxial layer of III-V compound semiconductor material containing N as a group V element
JP2006173621A (en) * 2004-12-14 2006-06-29 Palo Alto Research Center Inc Semiconductor laser
JP2007288052A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Showa Denko Kk Method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting element
JP2008108779A (en) * 2006-10-23 2008-05-08 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting element
WO2008126695A1 (en) 2007-04-06 2008-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and process for producing the same
JP2008544552A (en) * 2005-06-21 2008-12-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Packaging technology for fabrication of polarized light-emitting diodes
WO2009008202A1 (en) 2007-07-11 2009-01-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting element
JP2009071127A (en) * 2007-09-14 2009-04-02 Kyoto Univ Nitride semiconductor laser element
JP2009123969A (en) * 2007-11-15 2009-06-04 Tohoku Univ Ultraviolet nitride semiconductor light-emitting element and its manufacturing method
EP2093813A2 (en) 2008-02-22 2009-08-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride light-emitting device and method for manufacturing group-III nitride based semiconductor light-emitting device
WO2009125731A1 (en) 2008-04-07 2009-10-15 住友電気工業株式会社 Group iii nitride semiconductor element and epitaxial wafer
JP2010027924A (en) * 2008-07-22 2010-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride light-emitting diode
WO2010029775A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 住友電気工業株式会社 Nitride semiconductor optical device, epitaxial wafer for nitride semiconductor optical device, and method for manufacturing semiconductor light-emitting device
US7695991B2 (en) 2005-08-09 2010-04-13 Sony Corporation Method for manufacturing GaN semiconductor light-emitting element
WO2010041657A1 (en) 2008-10-07 2010-04-15 住友電気工業株式会社 Gallium nitride semiconductor light-emitting element and method for producing the same, gallium nitride light-emitting diode, epitaxial wafer, and method for producing gallium nitride light-emitting diode
WO2010084697A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 住友電気工業株式会社 Nitride-semiconductor luminescent element, epitaxial substrate, and method of producing nitride-semiconductor luminescent element
JP2010219376A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Sharp Corp Method for manufacturing nitride semiconductor light emitting element
JP2010251811A (en) * 2010-08-11 2010-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2010263161A (en) * 2009-05-11 2010-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor light-emitting element and epitaxial substrate
JP2011119374A (en) * 2009-12-02 2011-06-16 Sharp Corp Nitride semiconductor element and method of manufacturing the same, and semiconductor device
JP2011151398A (en) * 2005-02-07 2011-08-04 Panasonic Corp Transistor
WO2011145310A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 パナソニック株式会社 Semiconductor chip, semiconductor wafer and semiconductor chip manufacturing method
JP2012015566A (en) * 2008-10-07 2012-01-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Gallium nitride semiconductor light-emitting element, method of manufacturing gallium nitride semiconductor light-emitting element, gallium nitride light-emitting diode, epitaxial wafer, and method of manufacturing gallium nitride light-emitting diode
JP2012066983A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Sumitomo Electric Ind Ltd METHOD FOR GROWING GaN CRYSTAL AND GaN CRYSTAL SUBSTRATE
US8344413B2 (en) 2009-05-29 2013-01-01 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor chip, and method of manufacture of nitride semiconductor chip
US8399962B2 (en) 2010-05-18 2013-03-19 Panasonic Corporation Semiconductor chip and process for production thereof
US8664688B2 (en) 2009-03-27 2014-03-04 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting chip, method of manufacture thereof, and semiconductor optical device
JP2014068036A (en) * 2007-02-12 2014-04-17 Regents Of The Univ Of California OPTIMIZATION OF LASER BAR ORIENTATION FOR NONPOLAR AND SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N DIODE LASERS
JP2023002592A (en) * 2017-12-27 2023-01-10 日亜化学工業株式会社 Light-emitting device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010205835A (en) 2009-03-02 2010-09-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Gallium nitride-based semiconductor optical device, method of fabricating gallium nitride-based semiconductor optical device, and epitaxial wafer

Cited By (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6984840B2 (en) 1998-05-18 2006-01-10 Fujitsu Limited Optical semiconductor device having an epitaxial layer of III-V compound semiconductor material containing N as a group V element
US6670647B1 (en) 1999-08-31 2003-12-30 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting element, display device and optical information reproduction device using the same, and fabrication method of semiconductor light emitting element
WO2001035447A3 (en) * 1999-11-09 2001-10-18 Paul Drude Inst Fuer Festkoerp Highly efficient uv-emitter based on nitride semiconductors
JP2002141614A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor element and light emitting device comprising it
US8188458B2 (en) 2002-04-15 2012-05-29 The Regents Of The University Of California Non-polar (Al,B,In,Ga)N quantum well and heterostructure materials and devices
JP2005522888A (en) * 2002-04-15 2005-07-28 ザ リージェント オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Nonpolar (Al, B, In, Ga) N quantum wells and heterostructure materials and devices
KR101288489B1 (en) * 2002-04-15 2013-07-26 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 Non-polar (Al,B,In,Ga)N Quantum Well and Heterostructure Materials and Devices
JP2011040789A (en) * 2002-04-15 2011-02-24 Regents Of The Univ Of California Nonpolar (al, b, in, ga) n quantum well, heterostructure material, and device
JP2010135845A (en) * 2002-04-15 2010-06-17 Regents Of The Univ Of California NON-POLAR (A1, B, In, Ga)N QUANTUM WELL, HETEROSTRUCTURE MATERIAL, AND DEVICE
US9039834B2 (en) 2002-04-15 2015-05-26 The Regents Of The University Of California Non-polar gallium nitride thin films grown by metalorganic chemical vapor deposition
JP2017011278A (en) * 2002-04-15 2017-01-12 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア NON-POLAR (Al, B, In, Ga)N QUANTUM WELL, HETEROSTRUCTURE MATERIAL, AND DEVICE
US7982208B2 (en) 2002-04-15 2011-07-19 The Regents Of The University Of California Non-polar (Al,B,In,Ga)N quantum well and heterostructure materials and devices
JP2004031657A (en) * 2002-06-26 2004-01-29 Nobuhiko Sawaki Semiconductor light emitting element, method of manufacturing the same, and semiconductor light emitting apparatus
JP2005217059A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2005328042A (en) * 2004-03-19 2005-11-24 Lumileds Lighting Us Llc Optical system for light-emitting diode
JP4713190B2 (en) * 2004-03-19 2011-06-29 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー Semiconductor light emitting device including in-plane light emitting layer
JP2005268809A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Lumileds Lighting Us Llc Semiconductor light emitting devices including in-plane light emitting layers
JP2005311375A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Lumileds Lighting Us Llc Semiconductor light-emitting device including in-plane light-emitting layers
JP2006173621A (en) * 2004-12-14 2006-06-29 Palo Alto Research Center Inc Semiconductor laser
JP2011151398A (en) * 2005-02-07 2011-08-04 Panasonic Corp Transistor
KR101310332B1 (en) * 2005-06-21 2013-09-23 재팬 사이언스 앤드 테크놀로지 에이젼시 Light emitting diode device and method of fabricating the same
JP2008544552A (en) * 2005-06-21 2008-12-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Packaging technology for fabrication of polarized light-emitting diodes
US7695991B2 (en) 2005-08-09 2010-04-13 Sony Corporation Method for manufacturing GaN semiconductor light-emitting element
WO2007123262A1 (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Showa Denko K.K. Method for manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting element
JP2007288052A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Showa Denko Kk Method of manufacturing group-iii nitride semiconductor light-emitting element
JP2008108779A (en) * 2006-10-23 2008-05-08 Rohm Co Ltd Semiconductor light emitting element
JP2014068036A (en) * 2007-02-12 2014-04-17 Regents Of The Univ Of California OPTIMIZATION OF LASER BAR ORIENTATION FOR NONPOLAR AND SEMIPOLAR (Ga,Al,In,B)N DIODE LASERS
WO2008126695A1 (en) 2007-04-06 2008-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and process for producing the same
US7973322B2 (en) 2007-07-11 2011-07-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and method for forming the same
WO2009008202A1 (en) 2007-07-11 2009-01-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting element
JP2009071127A (en) * 2007-09-14 2009-04-02 Kyoto Univ Nitride semiconductor laser element
JP2009123969A (en) * 2007-11-15 2009-06-04 Tohoku Univ Ultraviolet nitride semiconductor light-emitting element and its manufacturing method
EP2093813A2 (en) 2008-02-22 2009-08-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride light-emitting device and method for manufacturing group-III nitride based semiconductor light-emitting device
US7968864B2 (en) 2008-02-22 2011-06-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride light-emitting device
WO2009125731A1 (en) 2008-04-07 2009-10-15 住友電気工業株式会社 Group iii nitride semiconductor element and epitaxial wafer
US7873088B2 (en) 2008-04-07 2011-01-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group III nitride semiconductor element and epitaxial wafer
US8107507B2 (en) 2008-04-07 2012-01-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group III nitride semiconductor element and epitaxial wafer
US8391327B2 (en) 2008-04-07 2013-03-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group III nitride semiconductor element and epitaxial wafer
JP2010027924A (en) * 2008-07-22 2010-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride light-emitting diode
US7858963B2 (en) 2008-09-11 2010-12-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride based semiconductor optical device, epitaxial wafer for nitride based semiconductor optical device, and method of fabricating semiconductor light-emitting device
US7851243B1 (en) 2008-09-11 2010-12-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride based semiconductor optical device, epitaxial wafer for nitride based semiconductor optical device, and method of fabricating semiconductor light-emitting device
WO2010029775A1 (en) 2008-09-11 2010-03-18 住友電気工業株式会社 Nitride semiconductor optical device, epitaxial wafer for nitride semiconductor optical device, and method for manufacturing semiconductor light-emitting device
US8067257B2 (en) 2008-09-11 2011-11-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride based semiconductor optical device, epitaxial wafer for nitride based semiconductor optical device, and method of fabricating semiconductor light-emitting device
JP2012015566A (en) * 2008-10-07 2012-01-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Gallium nitride semiconductor light-emitting element, method of manufacturing gallium nitride semiconductor light-emitting element, gallium nitride light-emitting diode, epitaxial wafer, and method of manufacturing gallium nitride light-emitting diode
JP2012231192A (en) * 2008-10-07 2012-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd Gallium nitride-based semiconductor light-emitting element, method of producing the same, gallium nitride-based light-emitting diode, epitaxial wafer, and method of producing the same diode
US8488642B2 (en) 2008-10-07 2013-07-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride based semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same, gallium nitride based light-emitting diode, epitaxial wafer, and method for fabricating gallium nitride light-emitting diode
WO2010041657A1 (en) 2008-10-07 2010-04-15 住友電気工業株式会社 Gallium nitride semiconductor light-emitting element and method for producing the same, gallium nitride light-emitting diode, epitaxial wafer, and method for producing gallium nitride light-emitting diode
JP2010114418A (en) * 2008-10-07 2010-05-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Gallium nitride-based semiconductor light-emitting element, method of producing the same, gallium nitride-based light-emitting diode, epitaxial wafer, and method of producing the same diode
US8357946B2 (en) 2009-01-23 2013-01-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting device, epitaxial substrate, and method for fabricating nitride semiconductor light emitting device
JP2010192865A (en) * 2009-01-23 2010-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride-semiconductor light emitting element, epitaxial substrate, and nitride-semiconductor light emitting element manufacturing method
WO2010084697A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 住友電気工業株式会社 Nitride-semiconductor luminescent element, epitaxial substrate, and method of producing nitride-semiconductor luminescent element
JP2010219376A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Sharp Corp Method for manufacturing nitride semiconductor light emitting element
US8664688B2 (en) 2009-03-27 2014-03-04 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting chip, method of manufacture thereof, and semiconductor optical device
JP2010263161A (en) * 2009-05-11 2010-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor light-emitting element and epitaxial substrate
US8748868B2 (en) 2009-05-11 2014-06-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor light emitting device and epitaxial substrate
US8344413B2 (en) 2009-05-29 2013-01-01 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor chip, and method of manufacture of nitride semiconductor chip
JP2011119374A (en) * 2009-12-02 2011-06-16 Sharp Corp Nitride semiconductor element and method of manufacturing the same, and semiconductor device
US8399962B2 (en) 2010-05-18 2013-03-19 Panasonic Corporation Semiconductor chip and process for production thereof
US8575729B2 (en) 2010-05-18 2013-11-05 Panasonic Corporation Semiconductor chip with linear expansion coefficients in direction parallel to sides of hexagonal semiconductor substrate and manufacturing method
WO2011145310A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 パナソニック株式会社 Semiconductor chip, semiconductor wafer and semiconductor chip manufacturing method
JP2010251811A (en) * 2010-08-11 2010-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device
JP2012066983A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Sumitomo Electric Ind Ltd METHOD FOR GROWING GaN CRYSTAL AND GaN CRYSTAL SUBSTRATE
JP2023002592A (en) * 2017-12-27 2023-01-10 日亜化学工業株式会社 Light-emitting device

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Publication number Publication date
JP3816176B2 (en) 2006-08-30

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