JPH10200216A - 半導体発光素子およびそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents
半導体発光素子およびそれを用いた光ディスク装置Info
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- JPH10200216A JPH10200216A JP9014479A JP1447997A JPH10200216A JP H10200216 A JPH10200216 A JP H10200216A JP 9014479 A JP9014479 A JP 9014479A JP 1447997 A JP1447997 A JP 1447997A JP H10200216 A JPH10200216 A JP H10200216A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャリアおよび光を活性層により良く閉じ込
めることができる半導体発光素子およびそれを用いた光
ディスク装置を提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓよりなる基板１の上に活性層６
とその両側にガイド層５，７を形成する。ガイド層５，
７は、活性層６側の第１ガイド層５ａ，７ａと第１導電
型クラッド層４または第２導電型クラッド層８側の第２
ガイド層５ｂ，７ｂとによりそれぞれ構成する。第１ガ
イド層５ａ，７ａはＺｎＳｅにより、第２ガイド層５
ｂ，７ｂはＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94混晶によりそれぞれ構成
する。第１ガイド層５ａ，７ａの厚さの合計は臨界膜厚
以下（１５０ｎｍ以下）にする。これにより、結晶性を
高く保持しつつ、キャリアおよび光を活性層により良く
閉じ込めることができる。
めることができる半導体発光素子およびそれを用いた光
ディスク装置を提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓよりなる基板１の上に活性層６
とその両側にガイド層５，７を形成する。ガイド層５，
７は、活性層６側の第１ガイド層５ａ，７ａと第１導電
型クラッド層４または第２導電型クラッド層８側の第２
ガイド層５ｂ，７ｂとによりそれぞれ構成する。第１ガ
イド層５ａ，７ａはＺｎＳｅにより、第２ガイド層５
ｂ，７ｂはＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94混晶によりそれぞれ構成
する。第１ガイド層５ａ，７ａの厚さの合計は臨界膜厚
以下（１５０ｎｍ以下）にする。これにより、結晶性を
高く保持しつつ、キャリアおよび光を活性層により良く
閉じ込めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活性層の少なくと
も片側にガイド層が形成されてなる半導体発光素子およ
びそれを用いた光ディスク装置に関する。
も片側にガイド層が形成されてなる半導体発光素子およ
びそれを用いた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクや光磁気ディスクに対
する記録・再生の高密度・高解像度の要求が高まってお
り、緑色ないしは青色で発光可能な半導体発光素子の開
発が求められている。
する記録・再生の高密度・高解像度の要求が高まってお
り、緑色ないしは青色で発光可能な半導体発光素子の開
発が求められている。
【０００３】このように緑色ないしは青色で発光可能な
半導体素子を構成する材料としては、ＩＩ族元素の亜鉛
（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム（Ｂ
ｅ），カドミウム（Ｃｄ），水銀（Ｈｇ）のうち少なく
とも１種とＶＩ族元素の酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレ
ン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）のうち少なくとも１種とか
ら成るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有望である。特にＺ
ｎＭｇＳＳｅ混晶は、ガリウム（Ｇａ）と砒素（Ａｓ）
とからなるＧａＡｓ基板上への結晶成長が可能であり、
青色半導体レーザなどの半導体素子を作製する際のガイ
ド層やクラッド層に適していることが知られている（例
えば、Electron.Lett.28(1992)p1798, Electron.Lett.,
29,pp.1488(1993), Appl.Phys.Lett.,66 pp.656(1995)
）。
半導体素子を構成する材料としては、ＩＩ族元素の亜鉛
（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム（Ｂ
ｅ），カドミウム（Ｃｄ），水銀（Ｈｇ）のうち少なく
とも１種とＶＩ族元素の酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレ
ン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）のうち少なくとも１種とか
ら成るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が有望である。特にＺ
ｎＭｇＳＳｅ混晶は、ガリウム（Ｇａ）と砒素（Ａｓ）
とからなるＧａＡｓ基板上への結晶成長が可能であり、
青色半導体レーザなどの半導体素子を作製する際のガイ
ド層やクラッド層に適していることが知られている（例
えば、Electron.Lett.28(1992)p1798, Electron.Lett.,
29,pp.1488(1993), Appl.Phys.Lett.,66 pp.656(1995)
）。
【０００４】そこで、従来は一般に、ＧａＡｓ基板の上
にＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるクラッド層，ＺｎＳＳｅ
混晶あるいはＺｎＳｅよりなるガイド層およびＺｎＣｄ
Ｓｅ混晶よりなる活性層を順次積層して半導体発光素子
を構成していた（例えば、N.Nakayama et al, Electro
n. Lett., 16,1488(1993), S. Taniguchi et al, Elect
ron. Lett., 32,552(1996)）。
にＺｎＭｇＳＳｅ混晶よりなるクラッド層，ＺｎＳＳｅ
混晶あるいはＺｎＳｅよりなるガイド層およびＺｎＣｄ
Ｓｅ混晶よりなる活性層を順次積層して半導体発光素子
を構成していた（例えば、N.Nakayama et al, Electro
n. Lett., 16,1488(1993), S. Taniguchi et al, Elect
ron. Lett., 32,552(1996)）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＺｎＳ
ｅによりガイド層を構成した場合、ＺｎＳｅの格子定数
が５．６６９４２ÅとＧａＡｓの格子定数５．６５３Å
に対して０．２７％のずれを有しているので、ガイド層
を臨界膜厚以上に厚くすることができないという問題が
あった。図５に、ＧａＡｓ基板の上にＺｎＳｅ層を成長
させた時の格子定数と厚さの関係を示す（T.Yao,Y.Okad
a,S.Matsui,K.Ishida,and I.Fujimoto,J.Crys.Growth 8
1(1987)518. から引用する）。この格子定数はＸ線ロッ
キングカーブから求めたものである。この図から分かる
ように、１５０ｎｍ以下の厚さにおいては格子に歪みが
生じており本来の格子定数よりも大きい格子定数となっ
ているが、１５０ｎｍを越えると格子緩和が起こって本
来の格子定数に近づくと考えられる。従って、ＺｎＳｅ
のガイド層を１５０ｎｍよりも厚い厚さで成長させると
ミスフィット転位が発生して結晶性が低下し特性が低下
してしまう。ところが一方、１５０ｎｍ以下の厚さでは
十分な光の閉じ込め効果を得ることができない。
ｅによりガイド層を構成した場合、ＺｎＳｅの格子定数
が５．６６９４２ÅとＧａＡｓの格子定数５．６５３Å
に対して０．２７％のずれを有しているので、ガイド層
を臨界膜厚以上に厚くすることができないという問題が
あった。図５に、ＧａＡｓ基板の上にＺｎＳｅ層を成長
させた時の格子定数と厚さの関係を示す（T.Yao,Y.Okad
a,S.Matsui,K.Ishida,and I.Fujimoto,J.Crys.Growth 8
1(1987)518. から引用する）。この格子定数はＸ線ロッ
キングカーブから求めたものである。この図から分かる
ように、１５０ｎｍ以下の厚さにおいては格子に歪みが
生じており本来の格子定数よりも大きい格子定数となっ
ているが、１５０ｎｍを越えると格子緩和が起こって本
来の格子定数に近づくと考えられる。従って、ＺｎＳｅ
のガイド層を１５０ｎｍよりも厚い厚さで成長させると
ミスフィット転位が発生して結晶性が低下し特性が低下
してしまう。ところが一方、１５０ｎｍ以下の厚さでは
十分な光の閉じ込め効果を得ることができない。
【０００６】また、ＺｎＳＳｅ混晶によりガイド層を構
成した場合には、ＶＩ族元素の組成比を硫黄６％，セレ
ン９４％とすることにより格子定数をＧａＡｓの格子定
数と整合させることができるので、厚さに制限なく成長
させることができる。ところが一方、ＺｎＳＳｅ混晶は
ＺｎＳｅに比べてバンドギャップが大きい（屈折率が小
さい）ので、厚さを厚くしても十分な光の閉じ込め効果
を得ることができないという問題があった。
成した場合には、ＶＩ族元素の組成比を硫黄６％，セレ
ン９４％とすることにより格子定数をＧａＡｓの格子定
数と整合させることができるので、厚さに制限なく成長
させることができる。ところが一方、ＺｎＳＳｅ混晶は
ＺｎＳｅに比べてバンドギャップが大きい（屈折率が小
さい）ので、厚さを厚くしても十分な光の閉じ込め効果
を得ることができないという問題があった。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、キャリアおよび光の閉じ込め効果を
十分に高くすることができる半導体発光素子およびそれ
を用いた光ディスク装置を提供することにある。
ので、その目的は、キャリアおよび光の閉じ込め効果を
十分に高くすることができる半導体発光素子およびそれ
を用いた光ディスク装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体発光
素子は、活性層の少なくとも片側にガイド層が形成され
てなるものであって、ガイド層は複数の層からなり、活
性層側の層ほどバンドギャップが小さい物質により構成
されたものである。
素子は、活性層の少なくとも片側にガイド層が形成され
てなるものであって、ガイド層は複数の層からなり、活
性層側の層ほどバンドギャップが小さい物質により構成
されたものである。
【０００９】本発明に係る光ディスク装置は、活性層の
少なくとも片側にガイド層が形成されてなる半導体発光
素子を有するものであって、半導体発光素子を構成する
ガイド層は複数の層からなり、活性層側の層ほどバンド
ギャップが小さい物質により構成されたものである。
少なくとも片側にガイド層が形成されてなる半導体発光
素子を有するものであって、半導体発光素子を構成する
ガイド層は複数の層からなり、活性層側の層ほどバンド
ギャップが小さい物質により構成されたものである。
【００１０】この半導体発光素子では、通電により活性
層において発光する。このとき、キャリアおよび光はガ
イド層によって活性層に閉じ込められる。ここでは、ガ
イド層が活性層側ほどバンドギャップが小さい物質より
なる複数の層により構成されているので、キャリアおよ
び光が活性層により良く閉じ込められる。よって、この
半導体発光素子は少ない電力で動作し、寿命も長くな
る。
層において発光する。このとき、キャリアおよび光はガ
イド層によって活性層に閉じ込められる。ここでは、ガ
イド層が活性層側ほどバンドギャップが小さい物質より
なる複数の層により構成されているので、キャリアおよ
び光が活性層により良く閉じ込められる。よって、この
半導体発光素子は少ない電力で動作し、寿命も長くな
る。
【００１１】この光ディスク装置では、半導体発光素子
に電圧が印加されると、半導体発光素子の活性層におい
て発光する。このとき、この半導体発光素子ではキャリ
アおよび光が活性層により良く閉じ込められるので、少
ない電力で動作し寿命も長くなる。
に電圧が印加されると、半導体発光素子の活性層におい
て発光する。このとき、この半導体発光素子ではキャリ
アおよび光が活性層により良く閉じ込められるので、少
ない電力で動作し寿命も長くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の第１の実施の形態に係る半
導体発光素子の構成を表すものである。この半導体発光
素子は、基板１の上にＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２を介し
てＩＩ−ＶＩ族バッファ層３，第１導電型クラッド層
４，ガイド層５，活性層６，ガイド層７，第２導電型ク
ラッド層８，第１の半導体層９，第２の半導体層１０，
超格子半導体層１１およびコンタクト層１２が順次積層
されている。
導体発光素子の構成を表すものである。この半導体発光
素子は、基板１の上にＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２を介し
てＩＩ−ＶＩ族バッファ層３，第１導電型クラッド層
４，ガイド層５，活性層６，ガイド層７，第２導電型ク
ラッド層８，第１の半導体層９，第２の半導体層１０，
超格子半導体層１１およびコンタクト層１２が順次積層
されている。
【００１４】基板１は、例えば、厚さが３５０μｍであ
り、ｎ型不純物として珪素（Ｓｉ）を添加したｎ型Ｇａ
Ａｓにより構成されている。ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２
は、例えば、積層方向の厚さ（以下単に厚さという）が
２０ｎｍであり、ｎ型不純物として珪素を添加したｎ型
ＧａＡｓにより構成されている。ＩＩ−ＶＩ族バッファ
層３は、例えば、厚さが２０ｎｍであり、ｎ型不純物と
して塩素（Ｃｌ）を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成さ
れている。第１導電型クラッド層４は、例えば、厚さが
１μｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加したｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ混晶により構成されている。
り、ｎ型不純物として珪素（Ｓｉ）を添加したｎ型Ｇａ
Ａｓにより構成されている。ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２
は、例えば、積層方向の厚さ（以下単に厚さという）が
２０ｎｍであり、ｎ型不純物として珪素を添加したｎ型
ＧａＡｓにより構成されている。ＩＩ−ＶＩ族バッファ
層３は、例えば、厚さが２０ｎｍであり、ｎ型不純物と
して塩素（Ｃｌ）を添加したｎ型ＺｎＳｅにより構成さ
れている。第１導電型クラッド層４は、例えば、厚さが
１μｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加したｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ混晶により構成されている。
【００１５】ガイド層５は、活性層６側の第１ガイド層
５ａと、第１導電型クラッド層４側の第２ガイド層５ｂ
とから構成されている。第１ガイド層５ａは、例えば、
厚さが７５ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加し
たあるいは何も不純物を添加しないＺｎＳｅにより構成
されている。第１ガイド層５ａを構成するＺｎＳｅの格
子定数は、基板１を構成するＧａＡｓの格子定数よりも
若干大きい。第２ガイド層５ｂは、例えば、厚さが７５
ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加したあるいは
何も不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。第２ガイド層５ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶の
ＶＩ族元素の組成比は硫黄が６％，セレンが９４％であ
り、格子定数が基板１を構成するＧａＡｓの格子定数に
整合するようになっている。
５ａと、第１導電型クラッド層４側の第２ガイド層５ｂ
とから構成されている。第１ガイド層５ａは、例えば、
厚さが７５ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加し
たあるいは何も不純物を添加しないＺｎＳｅにより構成
されている。第１ガイド層５ａを構成するＺｎＳｅの格
子定数は、基板１を構成するＧａＡｓの格子定数よりも
若干大きい。第２ガイド層５ｂは、例えば、厚さが７５
ｎｍであり、ｎ型不純物として塩素を添加したあるいは
何も不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。第２ガイド層５ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶の
ＶＩ族元素の組成比は硫黄が６％，セレンが９４％であ
り、格子定数が基板１を構成するＧａＡｓの格子定数に
整合するようになっている。
【００１６】活性層６は、例えば、厚さが６ｎｍの単一
量子井戸構造を有したＺｎＣｄＳｅ混晶により構成され
ている。そのＩＩ族元素の組成比は亜鉛が８０％，カド
ミウムが２０％であり、格子定数が基板１を構成するＧ
ａＡｓの格子定数よりも若干大きくなっている。
量子井戸構造を有したＺｎＣｄＳｅ混晶により構成され
ている。そのＩＩ族元素の組成比は亜鉛が８０％，カド
ミウムが２０％であり、格子定数が基板１を構成するＧ
ａＡｓの格子定数よりも若干大きくなっている。
【００１７】ガイド層７は、ガイド層５と同様に、活性
層６側の第１ガイド層７ａと、第２導電型クラッド層８
側の第２ガイド層７ｂとから構成されている。第１ガイ
ド層７ａおよび第２ガイド層７ｂも、第１ガイド層５ａ
および第２ガイド層５ｂと同様にそれぞれ構成されてい
る。すなわち、第１ガイド層７ａは、例えば、厚さが７
５ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素（Ｎ）を添加した
あるいは何も不純物を添加しないＺｎＳｅにより構成さ
れている。第２ガイド層７ｂは、例えば、厚さが７５ｎ
ｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したあるいは何
も不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成されて
いる。第２ガイド層７ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶のＶ
Ｉ族元素における組成比は硫黄が６％，セレンが９４％
である。なお、第１ガイド層５ａと第１ガイド層７ａの
厚さの合計は臨界膜厚以下（すなわち１５０ｎｍ以下）
であり、ミスフィット転位が発生しないようになってい
る。
層６側の第１ガイド層７ａと、第２導電型クラッド層８
側の第２ガイド層７ｂとから構成されている。第１ガイ
ド層７ａおよび第２ガイド層７ｂも、第１ガイド層５ａ
および第２ガイド層５ｂと同様にそれぞれ構成されてい
る。すなわち、第１ガイド層７ａは、例えば、厚さが７
５ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素（Ｎ）を添加した
あるいは何も不純物を添加しないＺｎＳｅにより構成さ
れている。第２ガイド層７ｂは、例えば、厚さが７５ｎ
ｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したあるいは何
も不純物を添加しないＺｎＳＳｅ混晶により構成されて
いる。第２ガイド層７ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶のＶ
Ｉ族元素における組成比は硫黄が６％，セレンが９４％
である。なお、第１ガイド層５ａと第１ガイド層７ａの
厚さの合計は臨界膜厚以下（すなわち１５０ｎｍ以下）
であり、ミスフィット転位が発生しないようになってい
る。
【００１８】第２導電型クラッド層８は、例えば、厚さ
が１μｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成されている。第１の半導
体層９は、例えば、厚さが１μｍであり、ｐ型不純物と
して窒素を添加したｐ型ＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。第２の半導体層１０は、例えば、厚さが１００
ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型Ｚｎ
Ｓｅにより構成されている。超格子半導体層１１は、例
えば、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＴｅと
ｐ型不純物として窒素を添加しれたｐ型ＺｎＳｅとを交
互に積層した超格子層により構成されている。コンタク
ト層１２は、例えば、ｐ型不純物として窒素を添加した
ｐ型ＺｎＴｅにより構成されている。
が１μｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅ混晶により構成されている。第１の半導
体層９は、例えば、厚さが１μｍであり、ｐ型不純物と
して窒素を添加したｐ型ＺｎＳＳｅ混晶により構成され
ている。第２の半導体層１０は、例えば、厚さが１００
ｎｍであり、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型Ｚｎ
Ｓｅにより構成されている。超格子半導体層１１は、例
えば、ｐ型不純物として窒素を添加したｐ型ＺｎＴｅと
ｐ型不純物として窒素を添加しれたｐ型ＺｎＳｅとを交
互に積層した超格子層により構成されている。コンタク
ト層１２は、例えば、ｐ型不純物として窒素を添加した
ｐ型ＺｎＴｅにより構成されている。
【００１９】また、第２の半導体層１０，超格子半導体
層１１およびコンタクト層１２は幅が例えば１０μｍの
帯状となっており、電流狭窄をするようになっている。
第２の半導体層１０，超格子半導体層１１およびコンタ
クト層１２が形成されていない第１の半導体層９の上の
領域には、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）により絶縁層
１３が形成されている。
層１１およびコンタクト層１２は幅が例えば１０μｍの
帯状となっており、電流狭窄をするようになっている。
第２の半導体層１０，超格子半導体層１１およびコンタ
クト層１２が形成されていない第１の半導体層９の上の
領域には、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）により絶縁層
１３が形成されている。
【００２０】この絶縁層１３およびコンタクト層１２の
上には、ｐ側電極１４が設けられている。このｐ側電極
１４は、例えば厚さが１０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ），
例えば厚さが１００ｎｍの白金（Ｐｔ）および例えば厚
さが３００ｎｍの金（Ａｕ）をコンタクト層１２側から
順次積層して形成されている。また、基板１の裏面に
は、インジウム（Ｉｎ）により形成されたｎ側電極１５
が設けられている。
上には、ｐ側電極１４が設けられている。このｐ側電極
１４は、例えば厚さが１０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ），
例えば厚さが１００ｎｍの白金（Ｐｔ）および例えば厚
さが３００ｎｍの金（Ａｕ）をコンタクト層１２側から
順次積層して形成されている。また、基板１の裏面に
は、インジウム（Ｉｎ）により形成されたｎ側電極１５
が設けられている。
【００２１】なお、図２に第１導電型クラッド層４から
第２導電型クラッド層８までのバンドギャップと屈折率
の変化を表す概念図を示す。このように、第２ガイド層
５ｂ，７ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶は、第１導電型ク
ラッド層４または第２導電型クラッド層を構成するＺｎ
ＭｇＳＳｅ混晶よりも小さいバンドギャップ（大きな屈
折率）を有している。また、第１ガイド層５ａ，７ａを
構成するＺｎＳｅは、第２ガイド層５ｂ，７ｂを構成す
るＺｎＳＳｅ混晶よりも小さなバンドギャップ（大きな
屈折率）を有しており、活性層６を構成するＺｎＣｄＳ
ｅ混晶よりも大きなバンドギャップ（小さな屈折率）を
有している。すなわち、この半導体発光素子では、バン
ドギャップを階段状に変化させることによりキャリアが
活性層へ流れやすくし、いわゆるＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Gr
aded Index-Separated Confinement Heterostructure）
と同様に、キャリアの閉じ込めを良くするようになって
いる。
第２導電型クラッド層８までのバンドギャップと屈折率
の変化を表す概念図を示す。このように、第２ガイド層
５ｂ，７ｂを構成するＺｎＳＳｅ混晶は、第１導電型ク
ラッド層４または第２導電型クラッド層を構成するＺｎ
ＭｇＳＳｅ混晶よりも小さいバンドギャップ（大きな屈
折率）を有している。また、第１ガイド層５ａ，７ａを
構成するＺｎＳｅは、第２ガイド層５ｂ，７ｂを構成す
るＺｎＳＳｅ混晶よりも小さなバンドギャップ（大きな
屈折率）を有しており、活性層６を構成するＺｎＣｄＳ
ｅ混晶よりも大きなバンドギャップ（小さな屈折率）を
有している。すなわち、この半導体発光素子では、バン
ドギャップを階段状に変化させることによりキャリアが
活性層へ流れやすくし、いわゆるＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Gr
aded Index-Separated Confinement Heterostructure）
と同様に、キャリアの閉じ込めを良くするようになって
いる。
【００２２】このような構成を有する半導体発光素子
は、次のようにして製造することができる。
は、次のようにして製造することができる。
【００２３】まず、基板１の上に、分子線エピタキシー
（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法により、ＩＩＩ
−Ｖ族バッファ層２，ＩＩ−ＶＩ族バッファ層３，第１
導電型クラッド層４，第２ガイド層５ｂ，第１ガイド層
５ａ，活性層６，第１ガイド層７ａ，第２ガイド層７
ｂ，第２導電型クラッド層８，第１の半導体層９，第２
の半導体層１０，超格子半導体層１１およびコンタクト
層１２の各層を順次エピタキシャル成長させる。
（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法により、ＩＩＩ
−Ｖ族バッファ層２，ＩＩ−ＶＩ族バッファ層３，第１
導電型クラッド層４，第２ガイド層５ｂ，第１ガイド層
５ａ，活性層６，第１ガイド層７ａ，第２ガイド層７
ｂ，第２導電型クラッド層８，第１の半導体層９，第２
の半導体層１０，超格子半導体層１１およびコンタクト
層１２の各層を順次エピタキシャル成長させる。
【００２４】このＭＢＥ法では、各層をそれぞれ構成す
る化合物半導体の組成に応じて原料の各粒子線を粒子線
源セルからそれぞれ照射して各層をそれぞれエピタキシ
ャル成長させる。ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２に対する珪
素の添加は、珪素の粒子線を原料の各粒子線と共に分子
線源セルから照射することにより行う。また、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族バッファ層３，第１導電型クラッド層４，第２ガイ
ド層５ｂおよび第１ガイド層５ａそれぞれに対する塩素
の添加は、塩素の粒子線を原料の各粒子線と共に分子線
源セルから照射することにより行う。一方、第１ガイド
層７ａ，第２ガイド層７ｂ，第２導電型クラッド層８，
第１の半導体層９，第２の半導体層１０，超格子半導体
層１１およびコンタクト層１２それぞれに対する窒素の
添加は、原料の各粒子線に加え、ＥＣＲ（Electron Cyc
lotron Resonance）セルまたはＲＦ（Radio Frequency
）セルによってプラズマ化した窒素を照射することに
より行う。
る化合物半導体の組成に応じて原料の各粒子線を粒子線
源セルからそれぞれ照射して各層をそれぞれエピタキシ
ャル成長させる。ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層２に対する珪
素の添加は、珪素の粒子線を原料の各粒子線と共に分子
線源セルから照射することにより行う。また、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族バッファ層３，第１導電型クラッド層４，第２ガイ
ド層５ｂおよび第１ガイド層５ａそれぞれに対する塩素
の添加は、塩素の粒子線を原料の各粒子線と共に分子線
源セルから照射することにより行う。一方、第１ガイド
層７ａ，第２ガイド層７ｂ，第２導電型クラッド層８，
第１の半導体層９，第２の半導体層１０，超格子半導体
層１１およびコンタクト層１２それぞれに対する窒素の
添加は、原料の各粒子線に加え、ＥＣＲ（Electron Cyc
lotron Resonance）セルまたはＲＦ（Radio Frequency
）セルによってプラズマ化した窒素を照射することに
より行う。
【００２５】次いで、コンタクト層１２の上にレジスト
を塗布しフォトリソグラフィによって帯状のマスクパタ
ーン（図示せず）を形成したのち、このマスクパターン
をマスクとしてウエットエッチングまたはドライエッチ
ングを行いコンタクト層１２，超格子半導体層１１およ
び第２の半導体層１０を選択的に除去して帯状とする。
そののち、コンタクト層１２，超格子半導体層１１およ
び第２の半導体層１０が選択的に除去された第１の半導
体層９の上にアルミナを蒸着させ、マスクパターンをこ
のマスクパターンの上に形成されたアルミナと共に除去
し（リフトオフ）絶縁層１３を形成する。
を塗布しフォトリソグラフィによって帯状のマスクパタ
ーン（図示せず）を形成したのち、このマスクパターン
をマスクとしてウエットエッチングまたはドライエッチ
ングを行いコンタクト層１２，超格子半導体層１１およ
び第２の半導体層１０を選択的に除去して帯状とする。
そののち、コンタクト層１２，超格子半導体層１１およ
び第２の半導体層１０が選択的に除去された第１の半導
体層９の上にアルミナを蒸着させ、マスクパターンをこ
のマスクパターンの上に形成されたアルミナと共に除去
し（リフトオフ）絶縁層１３を形成する。
【００２６】更に、この絶縁層１３およびコンタクト層
１２の上にパラジウム，白金，金を順次蒸着し、ｐ側電
極１４を形成する。また、基板１の裏面にインジウムを
蒸着しｎ側電極１５を形成する。これにより、図１に示
した構成を有する半導体発光素子が形成される。
１２の上にパラジウム，白金，金を順次蒸着し、ｐ側電
極１４を形成する。また、基板１の裏面にインジウムを
蒸着しｎ側電極１５を形成する。これにより、図１に示
した構成を有する半導体発光素子が形成される。
【００２７】このようにして製造した半導体発光素子
は、次のように作用する。
は、次のように作用する。
【００２８】この半導体発光素子では、ｎ側電極１５と
ｐ側電極１４との間に所定の電圧が印加されると、活性
層６に電流が注入される。活性層６では、電子−正孔再
結合により発光が起こる。このとき、キャリアおよび光
はガイド層５，７によって活性層６に閉じ込められる。
ここでは、ガイド層５，７が、バンドギャップの十分に
小さい第１ガイド層５ａ，７ａと厚さを十分に厚くする
ことができる第２ガイド層５ｂ，７ｂとからそれぞれ構
成されているので、より光の閉じ込め効果が高くなって
いる。また、第１ガイド層５ａ，７ａは第２ガイド層５
ｂ，７ｂよりもバンドギャップの小さい物質によって構
成されているので、バンドギャップの変化が階段状とな
りキャリアが活性層６へ流れやすく、よりキャリアの閉
じ込め効果が高くなっている。従って、この半導体発光
素子は少ない電力で動作し、寿命も長くなる。
ｐ側電極１４との間に所定の電圧が印加されると、活性
層６に電流が注入される。活性層６では、電子−正孔再
結合により発光が起こる。このとき、キャリアおよび光
はガイド層５，７によって活性層６に閉じ込められる。
ここでは、ガイド層５，７が、バンドギャップの十分に
小さい第１ガイド層５ａ，７ａと厚さを十分に厚くする
ことができる第２ガイド層５ｂ，７ｂとからそれぞれ構
成されているので、より光の閉じ込め効果が高くなって
いる。また、第１ガイド層５ａ，７ａは第２ガイド層５
ｂ，７ｂよりもバンドギャップの小さい物質によって構
成されているので、バンドギャップの変化が階段状とな
りキャリアが活性層６へ流れやすく、よりキャリアの閉
じ込め効果が高くなっている。従って、この半導体発光
素子は少ない電力で動作し、寿命も長くなる。
【００２９】なお、本実施の形態に係る半導体発光素子
による光の閉じ込め効果を確認するために、この半導体
発光素子の閉じ込め係数Γを従来の半導体発光素子と比
較して表１に示す。ちなみに、従来の第１の半導体発光
素子というのは、図３に示したように、第１ガイド層５
ａ，７ａに代えて第２ガイド層を１５０ｎｍの厚さでそ
れぞれ形成したことを除き、他は本実施の形態に係る半
導体発光素子と同一の構成を有するものである。従来の
第２の半導体発光素子というのは、図示はしないが、第
２ガイド層５ｂ，７ｂを削除したことを除き、他は本実
施の形態に係る半導体発光素子と同一の構成を有するも
のである。
による光の閉じ込め効果を確認するために、この半導体
発光素子の閉じ込め係数Γを従来の半導体発光素子と比
較して表１に示す。ちなみに、従来の第１の半導体発光
素子というのは、図３に示したように、第１ガイド層５
ａ，７ａに代えて第２ガイド層を１５０ｎｍの厚さでそ
れぞれ形成したことを除き、他は本実施の形態に係る半
導体発光素子と同一の構成を有するものである。従来の
第２の半導体発光素子というのは、図示はしないが、第
２ガイド層５ｂ，７ｂを削除したことを除き、他は本実
施の形態に係る半導体発光素子と同一の構成を有するも
のである。
【００３０】表１に示したように、本実施の形態に係る
半導体発光素子の閉じ込め係数Γは２．３８×１０-2で
あり、従来の半導体発光素子に比べて約２〜２．５倍も
光を活性層６に閉じ込めることができることが分かる。
半導体発光素子の閉じ込め係数Γは２．３８×１０-2で
あり、従来の半導体発光素子に比べて約２〜２．５倍も
光を活性層６に閉じ込めることができることが分かる。
【００３１】
【表１】
【００３２】更に、式１に示したように、この閉じ込め
係数Γは閾電流密度Ｊthと反比例の関係にあるので、こ
の半導体発光素子の閾電流密度Ｊthは従来の半導体発光
素子に比べて低くなっていることも分かる。
係数Γは閾電流密度Ｊthと反比例の関係にあるので、こ
の半導体発光素子の閾電流密度Ｊthは従来の半導体発光
素子に比べて低くなっていることも分かる。
【００３３】
【式１】Ｊth＝（ｄ／βΓ）×（α＋〔ｌｎ（１／
Ｒ）〕／Ｌ）＋Ｄ×ＪO ここで、ｄは活性層の厚さ，βは係数，αは内部損失，
Ｒは端面の反射率（帯状に形成されたコンタクト層１２
の長さ方向に垂直な面の反射率），Ｌは共振器長（コン
タクト層１２の長さ方向に沿った半導体発光素子の
幅），ＤおよびＪOは定数である。
Ｒ）〕／Ｌ）＋Ｄ×ＪO ここで、ｄは活性層の厚さ，βは係数，αは内部損失，
Ｒは端面の反射率（帯状に形成されたコンタクト層１２
の長さ方向に垂直な面の反射率），Ｌは共振器長（コン
タクト層１２の長さ方向に沿った半導体発光素子の
幅），ＤおよびＪOは定数である。
【００３４】このように本実施の形態に係る半導体発光
素子によれば、ガイド層５，７を、ＺｎＳｅよりなる第
１ガイド層５ａ，７ａとＺｎＳＳｅ混晶よりなる第２ガ
イド層５ｂ，７ｂとによりそれぞれ構成するようにした
ので、結晶性を保持しつつ光をより良く活性層６に閉じ
込めることができる。よって、閾電流密度Ｊthを小さく
することができ、少ない電力で動作させることができる
と共に、寿命を延長させることができる。
素子によれば、ガイド層５，７を、ＺｎＳｅよりなる第
１ガイド層５ａ，７ａとＺｎＳＳｅ混晶よりなる第２ガ
イド層５ｂ，７ｂとによりそれぞれ構成するようにした
ので、結晶性を保持しつつ光をより良く活性層６に閉じ
込めることができる。よって、閾電流密度Ｊthを小さく
することができ、少ない電力で動作させることができる
と共に、寿命を延長させることができる。
【００３５】また、この半導体発光素子によれば、第１
ガイド層５ａ，７ａを第２ガイド層５ｂ，７ｂよりもバ
ンドギャップの小さい物質により構成するようにしたの
で、バンドギャップを階段状に変化させてキャリアを活
性層６へより流れやすくすることができ、より良くキャ
リアを活性層６に閉じ込めることができる。よって、更
に閾電流密度Ｊthを小さくすることができ、少ない電力
で動作させることができると共に、寿命を延長させるこ
とができる。
ガイド層５ａ，７ａを第２ガイド層５ｂ，７ｂよりもバ
ンドギャップの小さい物質により構成するようにしたの
で、バンドギャップを階段状に変化させてキャリアを活
性層６へより流れやすくすることができ、より良くキャ
リアを活性層６に閉じ込めることができる。よって、更
に閾電流密度Ｊthを小さくすることができ、少ない電力
で動作させることができると共に、寿命を延長させるこ
とができる。
【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態に係る半
導体発光素子を説明する。この半導体発光素子は、第２
ガイド層の構成が第１の実施の形態と異なることを除
き、他は第１の実施の形態と同一である。よって、ここ
では、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。なお、この第２ガイド層にも便宜的
に同一の符号を付し図１を参照して説明する。
導体発光素子を説明する。この半導体発光素子は、第２
ガイド層の構成が第１の実施の形態と異なることを除
き、他は第１の実施の形態と同一である。よって、ここ
では、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。なお、この第２ガイド層にも便宜的
に同一の符号を付し図１を参照して説明する。
【００３７】この第２ガイド層５ｂ，７ｂは、第１の実
施の形態と同様に、ＺｎＳＳｅ混晶によりそれぞれ構成
されている。但し、ＶＩ族元素の組成比は硫黄が６％よ
りも大きくなっており、格子定数が基板１を構成するＧ
ａＡｓの格子定数よりも小さくなるようになっている。
すなわち、第１ガイド層５ａ，７ａおよび活性層６では
圧縮歪みが生じ、第２ガイド層５ｂ，７ｂでは引っ張り
歪みが生じるようになっている。
施の形態と同様に、ＺｎＳＳｅ混晶によりそれぞれ構成
されている。但し、ＶＩ族元素の組成比は硫黄が６％よ
りも大きくなっており、格子定数が基板１を構成するＧ
ａＡｓの格子定数よりも小さくなるようになっている。
すなわち、第１ガイド層５ａ，７ａおよび活性層６では
圧縮歪みが生じ、第２ガイド層５ｂ，７ｂでは引っ張り
歪みが生じるようになっている。
【００３８】また、第２ガイド層５ｂ，７ｂの引っ張り
歪量（すなわち格子定数）および厚さは、ガイド層５，
７および活性層６における歪補償量が全体でほぼ零（実
質的に零）または負の値となるようにそれぞれ調節され
ている。ガイド層５，７および活性層６における歪補償
量を全体でほぼ零または負の値とすることにより、活性
層６の暗部の増殖速度を遅くし、活性層６の劣化速度を
遅くすることができるからである。なお、ここにおける
歪補償量は式２に示したように表される。
歪量（すなわち格子定数）および厚さは、ガイド層５，
７および活性層６における歪補償量が全体でほぼ零（実
質的に零）または負の値となるようにそれぞれ調節され
ている。ガイド層５，７および活性層６における歪補償
量を全体でほぼ零または負の値とすることにより、活性
層６の暗部の増殖速度を遅くし、活性層６の劣化速度を
遅くすることができるからである。なお、ここにおける
歪補償量は式２に示したように表される。
【００３９】
【式２】歪補償量＝〔（Δａ0 ／ａ）×ｄ0 ＋（Δａ1
／ａ）×ｄ1 ＋（Δａ2 ／ａ）×ｄ2 〕×〔ｄ0 ＋ｄ1
＋ｄ2 〕-1 ここで、ａは基板１を構成する物質（ＧａＡｓ）の格子
定数，ａ0 は活性層６を構成する物質（ＺｎＣｄＳｅ混
晶）の格子定数，ａ1 は第１ガイド層５ａ，７ａを構成
する物質の（ＺｎＳｅ）の格子定数，ａ2 は第２ガイド
層５ｂ，７ｂを構成する物質（ＺｎＳＳｅ混晶）の格子
定数，ｄ0 は活性層６の厚さ，ｄ1 は第１ガイド層５
ａ，７ａを合計した厚さ，ｄ2 は第２ガイド層５ｂ，７
ｂを合計した厚さである。
／ａ）×ｄ1 ＋（Δａ2 ／ａ）×ｄ2 〕×〔ｄ0 ＋ｄ1
＋ｄ2 〕-1 ここで、ａは基板１を構成する物質（ＧａＡｓ）の格子
定数，ａ0 は活性層６を構成する物質（ＺｎＣｄＳｅ混
晶）の格子定数，ａ1 は第１ガイド層５ａ，７ａを構成
する物質の（ＺｎＳｅ）の格子定数，ａ2 は第２ガイド
層５ｂ，７ｂを構成する物質（ＺｎＳＳｅ混晶）の格子
定数，ｄ0 は活性層６の厚さ，ｄ1 は第１ガイド層５
ａ，７ａを合計した厚さ，ｄ2 は第２ガイド層５ｂ，７
ｂを合計した厚さである。
【００４０】なお、ここにおいては、ＧａＡｓの格子定
数が５．６５３Å，活性層６を構成するＺｎ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｓｅ混晶の格子定数が５．７３６Å，活性層６の厚
さが６ｎｍ，第１ガイド層５ａ，７ａを構成するＺｎＳ
ｅの格子定数が５．６６９４２Å，第１ガイド層５ａ，
７ａの厚さの合計が１５０ｎｍであるので、例えば、Ｚ
ｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素の組成比を硫黄１５％，セレ
ン８５％，格子定数を５．６２９０Å，第２ガイド層５
ｂ，７ｂの厚さの合計を１２３．４ｎｍとし歪補正量を
ほぼ零とするようになっている。ちなみに、第２ガイド
層５ｂ，７ｂの厚さの合計は臨界膜厚以下であり、ミス
フィット転位が発生しないようになっている。
数が５．６５３Å，活性層６を構成するＺｎ0.8 Ｃｄ
0.2 Ｓｅ混晶の格子定数が５．７３６Å，活性層６の厚
さが６ｎｍ，第１ガイド層５ａ，７ａを構成するＺｎＳ
ｅの格子定数が５．６６９４２Å，第１ガイド層５ａ，
７ａの厚さの合計が１５０ｎｍであるので、例えば、Ｚ
ｎＳＳｅ混晶のＶＩ族元素の組成比を硫黄１５％，セレ
ン８５％，格子定数を５．６２９０Å，第２ガイド層５
ｂ，７ｂの厚さの合計を１２３．４ｎｍとし歪補正量を
ほぼ零とするようになっている。ちなみに、第２ガイド
層５ｂ，７ｂの厚さの合計は臨界膜厚以下であり、ミス
フィット転位が発生しないようになっている。
【００４１】このような構成を有する半導体発光素子
は、第１の実施の形態と同様にして製造され、次のよう
に作用する。
は、第１の実施の形態と同様にして製造され、次のよう
に作用する。
【００４２】この半導体発光素子では、ｎ側電極１５と
ｐ側電極１４との間に所定の電圧が印加されると、活性
層６に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が
起こる。このとき、活性層６およびガイド層５，７で
は、全体で歪補償量がほぼ零または負の値となるように
なっているので、活性層６における暗部の増殖が抑制さ
れる。よって、活性層６の劣化が遅くなる。
ｐ側電極１４との間に所定の電圧が印加されると、活性
層６に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が
起こる。このとき、活性層６およびガイド層５，７で
は、全体で歪補償量がほぼ零または負の値となるように
なっているので、活性層６における暗部の増殖が抑制さ
れる。よって、活性層６の劣化が遅くなる。
【００４３】このように本実施の形態に係る半導体発光
素子によれば、第１の実施の形態の構成に加えて、ガイ
ド層５，７と活性層６における歪補償量を全体でほぼ零
または負の値となるようにしたので、第１の実施の形態
において説明した効果に加え、更に、活性層６における
暗部の増殖を抑制することができ、活性層６の劣化を遅
くすることができる。
素子によれば、第１の実施の形態の構成に加えて、ガイ
ド層５，７と活性層６における歪補償量を全体でほぼ零
または負の値となるようにしたので、第１の実施の形態
において説明した効果に加え、更に、活性層６における
暗部の増殖を抑制することができ、活性層６の劣化を遅
くすることができる。
【００４４】加えて、本発明の第３の実施の形態に係る
光ディスク装置について説明する。ここでは、本発明の
半導体発光素子を例えば光ディスク再生装置に適用した
例について説明する。
光ディスク装置について説明する。ここでは、本発明の
半導体発光素子を例えば光ディスク再生装置に適用した
例について説明する。
【００４５】図４は光ディスク再生装置１００の構成を
表すものである。この光ディスク再生装置１００は、光
ディスク２００の記録情報を再生するためのもので、緑
色ないし青色の波長の発光を行う半導体発光素子１０１
を備えている。半導体発光素子１０１は、第１および第
２の実施の形態において説明した半導体発光素子を適用
することができる。光ディスク再生装置１００は、更
に、半導体発光素子１０１の射出光を光ディスク２００
へ導くと共に、光ディスク２００の反射光（信号光２０
０ａ）再生するための公知の光学系、すなわち、コリメ
ート・レンズ１０２，ビームスプリッタ１０３，１／４
波長板１０４，対物レンズ１０５，検出レンズ１０６，
信号光検出用受光素子１０７および信号光再生回路１０
８を備えている。
表すものである。この光ディスク再生装置１００は、光
ディスク２００の記録情報を再生するためのもので、緑
色ないし青色の波長の発光を行う半導体発光素子１０１
を備えている。半導体発光素子１０１は、第１および第
２の実施の形態において説明した半導体発光素子を適用
することができる。光ディスク再生装置１００は、更
に、半導体発光素子１０１の射出光を光ディスク２００
へ導くと共に、光ディスク２００の反射光（信号光２０
０ａ）再生するための公知の光学系、すなわち、コリメ
ート・レンズ１０２，ビームスプリッタ１０３，１／４
波長板１０４，対物レンズ１０５，検出レンズ１０６，
信号光検出用受光素子１０７および信号光再生回路１０
８を備えている。
【００４６】この光ディスク再生装置１００では、半導
体発光素子１０１から出射された出射光はコリメート・
レンズ１０２により平行光にされ、ビームスプリッタ１
０３を経て１／４波長板１０４により偏光の具合が調整
されたのち、対物レンズ１０５により集光されて光ディ
スク２００に入射される。そして、この光ディスク２０
０で反射された信号光２００ａが対物レンズ１０５，１
／４波長板１０４を経てビームスプリッタ１０３で反射
されたのち、検出レンズ１０６を経て信号光検出用受光
素子１０７に入射され、ここで電気信号に変換された
後、信号光再生回路１０８において光ディスク２００に
書き込まれた情報として再生される。
体発光素子１０１から出射された出射光はコリメート・
レンズ１０２により平行光にされ、ビームスプリッタ１
０３を経て１／４波長板１０４により偏光の具合が調整
されたのち、対物レンズ１０５により集光されて光ディ
スク２００に入射される。そして、この光ディスク２０
０で反射された信号光２００ａが対物レンズ１０５，１
／４波長板１０４を経てビームスプリッタ１０３で反射
されたのち、検出レンズ１０６を経て信号光検出用受光
素子１０７に入射され、ここで電気信号に変換された
後、信号光再生回路１０８において光ディスク２００に
書き込まれた情報として再生される。
【００４７】本発明の半導体発光素子１０１は、前述の
ように活性層６へのキャリアおよび光の閉じ込め効果が
高くし、動作電力を小さくすると共に素子の寿命を延長
させることができるものである。従って、この半導体発
光素子１０１を光ディスク再生装置１００に適用したこ
とにより、光ディスク再生装置１００の動作電力を小さ
くすると共に、光ディスク２００および光ディスク再生
装置１００の寿命を延長させることができる。
ように活性層６へのキャリアおよび光の閉じ込め効果が
高くし、動作電力を小さくすると共に素子の寿命を延長
させることができるものである。従って、この半導体発
光素子１０１を光ディスク再生装置１００に適用したこ
とにより、光ディスク再生装置１００の動作電力を小さ
くすると共に、光ディスク２００および光ディスク再生
装置１００の寿命を延長させることができる。
【００４８】なお、ここでは、本発明の半導体発光素子
を光ディスク再生装置に適用した例について説明した
が、光ディスク記録装置や光ディスク記録再生装置、光
通信装置など光装全般に適用できることは勿論、高温で
動作する必要のある車載用の半導体レーザ装置を有する
機器などにも適用可能である。
を光ディスク再生装置に適用した例について説明した
が、光ディスク記録装置や光ディスク記録再生装置、光
通信装置など光装全般に適用できることは勿論、高温で
動作する必要のある車載用の半導体レーザ装置を有する
機器などにも適用可能である。
【００４９】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形
態においては、第１ガイド層５ａ，７ａおよび第２ガイ
ド層５ｂ，７ｂを構成する材料の組成について具体的な
例を挙げて説明したが、本発明は、他の種々のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体（すなわち、亜鉛，マグネシウム，カ
ドミウム，水銀およびベリリウムからなる群より選ばれ
た少なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素，セレン，硫黄
およびテルルからなる群より選ばれた少なくとも１種の
ＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）によっ
て第１ガイド層５ａ，７ａおよび第２ガイド層５ｂ，７
ｂをそれぞれ構成することもできる。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形
態においては、第１ガイド層５ａ，７ａおよび第２ガイ
ド層５ｂ，７ｂを構成する材料の組成について具体的な
例を挙げて説明したが、本発明は、他の種々のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体（すなわち、亜鉛，マグネシウム，カ
ドミウム，水銀およびベリリウムからなる群より選ばれ
た少なくとも１種のＩＩ族元素と、酸素，セレン，硫黄
およびテルルからなる群より選ばれた少なくとも１種の
ＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）によっ
て第１ガイド層５ａ，７ａおよび第２ガイド層５ｂ，７
ｂをそれぞれ構成することもできる。
【００５０】特に、第１ガイド層５ａ，７ａをＺｎＳｅ
により構成し、第２ガイド層５ｂ，７ｂをＺｎＭｇＳＳ
ｅ混晶により構成するようにすれば、上記各実施の形態
とほぼ同じ効果を得ることができる。なお、この場合に
は、第２ガイド層５ｂ，７ｂと第１導電型クラッド層４
または第２導電型クラッド層８をそれぞれ構成する物質
の元素が同一となるが、組成比を異ならしめることによ
り第２ガイド層５ｂ，７ｂを構成する方のバンドギャッ
プが小さくなるようにする。
により構成し、第２ガイド層５ｂ，７ｂをＺｎＭｇＳＳ
ｅ混晶により構成するようにすれば、上記各実施の形態
とほぼ同じ効果を得ることができる。なお、この場合に
は、第２ガイド層５ｂ，７ｂと第１導電型クラッド層４
または第２導電型クラッド層８をそれぞれ構成する物質
の元素が同一となるが、組成比を異ならしめることによ
り第２ガイド層５ｂ，７ｂを構成する方のバンドギャッ
プが小さくなるようにする。
【００５１】また、上記各実施の形態においては、第２
ガイド層５ｂ，７ｂを厚さ方向に一定の組成比を有する
ＺｎＳＳｅ混晶により構成するようにしたが、厚さ方向
のＶＩ族元素の組成比を変化させて第１ガイド層５ａ，
７ａ（活性層６）に向かって徐々にバンドギャップが小
さくなるようにしたＺｎＳＳｅ混晶により構成するよう
にしてもよい。これにより、キャリアと光の閉じ込めを
更に良くすることができいる。但し、第２ガイド層５
ｂ，７ｂの厚さの合計が臨界膜厚以下となるようにす
る。また、この場合、第２ガイド層５ｂ，７ｂの構成は
それぞれ活性層６を中心として対称となるようにするこ
とが好ましい。なお、ＺｎＳＳｅ混晶に限らず、ＺｎＭ
ｇＳＳｅ混晶など３元以上の混晶により第２ガイド層を
構成する場合であれば、このように組成比を変化させる
ことができる。
ガイド層５ｂ，７ｂを厚さ方向に一定の組成比を有する
ＺｎＳＳｅ混晶により構成するようにしたが、厚さ方向
のＶＩ族元素の組成比を変化させて第１ガイド層５ａ，
７ａ（活性層６）に向かって徐々にバンドギャップが小
さくなるようにしたＺｎＳＳｅ混晶により構成するよう
にしてもよい。これにより、キャリアと光の閉じ込めを
更に良くすることができいる。但し、第２ガイド層５
ｂ，７ｂの厚さの合計が臨界膜厚以下となるようにす
る。また、この場合、第２ガイド層５ｂ，７ｂの構成は
それぞれ活性層６を中心として対称となるようにするこ
とが好ましい。なお、ＺｎＳＳｅ混晶に限らず、ＺｎＭ
ｇＳＳｅ混晶など３元以上の混晶により第２ガイド層を
構成する場合であれば、このように組成比を変化させる
ことができる。
【００５２】更に、上記各実施の形態においては、ガイ
ド層５，７を第１ガイド層５ａ，７ａと第２ガイド層５
ｂ，７ｂとでそれぞれ構成するようにしたが、３以上の
層によりそれぞれ構成するようにしてもよい。この場合
にも、活性層６の方ほどバンドギャップの小さい物質に
より構成するようにすれば、第１の実施の形態において
説明したように、キャリアの閉じ込め効果を高めること
ができる。また、ガイド層５，７を構成する各層および
活性層６における歪補償量を全体でほぼ零または負の値
となるようにすれば、第２の実施の形態において説明し
たように、暗部の増殖を抑制することができる。
ド層５，７を第１ガイド層５ａ，７ａと第２ガイド層５
ｂ，７ｂとでそれぞれ構成するようにしたが、３以上の
層によりそれぞれ構成するようにしてもよい。この場合
にも、活性層６の方ほどバンドギャップの小さい物質に
より構成するようにすれば、第１の実施の形態において
説明したように、キャリアの閉じ込め効果を高めること
ができる。また、ガイド層５，７を構成する各層および
活性層６における歪補償量を全体でほぼ零または負の値
となるようにすれば、第２の実施の形態において説明し
たように、暗部の増殖を抑制することができる。
【００５３】加えて、上記各実施の形態においては、ガ
イド層５，７を活性層６を中心として互いに対称に構成
するようにしたが、構成する層の数、各層の厚さおよび
各層の構成組成および組成比をそれぞれ異ならせてもよ
い。但し、ガイド層５，７の中に同一組成同一組成比の
物質よりなる層がそれぞれ含まれ、その物質の格子定数
が基板１の格子定数と整合していない場合には、その２
つの層の厚さの合計が臨界膜厚以下となるようにする。
イド層５，７を活性層６を中心として互いに対称に構成
するようにしたが、構成する層の数、各層の厚さおよび
各層の構成組成および組成比をそれぞれ異ならせてもよ
い。但し、ガイド層５，７の中に同一組成同一組成比の
物質よりなる層がそれぞれ含まれ、その物質の格子定数
が基板１の格子定数と整合していない場合には、その２
つの層の厚さの合計が臨界膜厚以下となるようにする。
【００５４】更にまた、上記各実施の形態においては、
活性層６をＺｎＣｄＳｅ混晶により構成した場合につい
て説明したが、本発明は、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体により構成する場合についても広く適用することがで
きる。特に、活性層６をＺｎＣｄＳ混晶や、ＺｎＣｄＳ
Ｓｅ混晶により構成する場合についても同様に適用する
ことができる。
活性層６をＺｎＣｄＳｅ混晶により構成した場合につい
て説明したが、本発明は、他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体により構成する場合についても広く適用することがで
きる。特に、活性層６をＺｎＣｄＳ混晶や、ＺｎＣｄＳ
Ｓｅ混晶により構成する場合についても同様に適用する
ことができる。
【００５５】加えてまた、上記各実施の形態において
は、固体ソースＭＢＥ法により各層を基板１の上にそれ
ぞれ成長させる場合について説明したが、ガスソースＭ
ＢＥ法やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition ）法などによりそれぞれ成長させるようにし
てもよい。
は、固体ソースＭＢＥ法により各層を基板１の上にそれ
ぞれ成長させる場合について説明したが、ガスソースＭ
ＢＥ法やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition ）法などによりそれぞれ成長させるようにし
てもよい。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
発光素子によれば、活性層側の層ほどバンドギャップが
小さい物質よりなる複数の層によってガイド層を構成す
るようにしたので、結晶性を保持しつつキャリアおよび
光をより良く活性層に閉じ込めることができる。よっ
て、閾電流密度Ｊthを小さくすることができ、少ない電
力で動作させることができると共に、寿命を延長させる
ことができるという効果を奏する。
発光素子によれば、活性層側の層ほどバンドギャップが
小さい物質よりなる複数の層によってガイド層を構成す
るようにしたので、結晶性を保持しつつキャリアおよび
光をより良く活性層に閉じ込めることができる。よっ
て、閾電流密度Ｊthを小さくすることができ、少ない電
力で動作させることができると共に、寿命を延長させる
ことができるという効果を奏する。
【００５７】また、本発明の光ディスク装置は、本発明
の半導体発光素子を適用したものであり、半導体発光素
子の低消費電力化および長寿命化に伴い、光ディスクお
よび光ディスク装置の低消費電力化および長寿命化を図
ることができるという効果を奏する。
の半導体発光素子を適用したものであり、半導体発光素
子の低消費電力化および長寿命化に伴い、光ディスクお
よび光ディスク装置の低消費電力化および長寿命化を図
ることができるという効果を奏する。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素
子の構成を表す断面図である。
子の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した半導体発光素子のガイド層におけ
るバンドギャップを表す概念図である。
るバンドギャップを表す概念図である。
【図３】従来の半導体発光素子を表すガイド層における
バンドギャップを表す概念図である。
バンドギャップを表す概念図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光ディスク再
生装置を表す構成図である。
生装置を表す構成図である。
【図５】ＧａＡｓ基板の上にＺｎＳｅを成長させた際の
厚さと格子定数との関係を表す特性図である。
厚さと格子定数との関係を表す特性図である。
１…基板、２…ＩＩＩ−Ｖ族バッファ層、３…ＩＩ−Ｖ
Ｉ族バッファ層、４…第１導電型クラッド層、５，７…
ガイド層、５ａ，７ａ…第１ガイド層、５ｂ，７ｂ…第
２ガイド層、６…活性層、８…第２導電型クラッド層、
９…第１の半導体層、１０…第２の半導体層、１１…超
格子半導体層、１２…コンタクト層、１３…絶縁層、１
４…ｐ側電極、１５…ｎ側電極、１００…光ディスク再
生装置、１０１…半導体発光素子、１０１ａ…出射光、
１０２…コリメート・レンズ、１０３…ビームスプリッ
タ、１０４…１／４波長板、１０５…対物レンズ、１０
６…検出レンズ、１０７…信号光検出用受光素子、１０
８…信号光再生回路、２００…光ディスク
Ｉ族バッファ層、４…第１導電型クラッド層、５，７…
ガイド層、５ａ，７ａ…第１ガイド層、５ｂ，７ｂ…第
２ガイド層、６…活性層、８…第２導電型クラッド層、
９…第１の半導体層、１０…第２の半導体層、１１…超
格子半導体層、１２…コンタクト層、１３…絶縁層、１
４…ｐ側電極、１５…ｎ側電極、１００…光ディスク再
生装置、１０１…半導体発光素子、１０１ａ…出射光、
１０２…コリメート・レンズ、１０３…ビームスプリッ
タ、１０４…１／４波長板、１０５…対物レンズ、１０
６…検出レンズ、１０７…信号光検出用受光素子、１０
８…信号光再生回路、２００…光ディスク
Claims (14)
- 【請求項１】 活性層の少なくとも片側にガイド層が形
成されてなる半導体発光素子であって、 前記ガイド層は複数の層からなり、前記活性層側の層ほ
どバンドギャップが小さい物質により構成されたことを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記活性層の少なくとも片側に前記ガイ
ド層を介してクラッド層が形成されてなる半導体発光素
子であって、 前記ガイド層のうち最も活性層側の層を構成する物質の
バンドギャップは前記活性層を構成する物質のバンドギ
ャップよりも大きく、前記ガイド層のうち最もクラッド
層側の層を構成する物質のバンドギャップは前記クラッ
ド層を構成する物質のバンドギャップよりも小さいこと
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記活性層および前記ガイド層は、亜鉛
（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ベリリウム（Ｂ
ｅ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン（Ｍｎ）および水
銀（Ｈｇ）からなる群のうちの少なくとも１種のＩＩ族
元素と、酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ）およ
びテルル（Ｔｅ）からなる群のうちの少なくとも１種の
ＶＩ族元素とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体によりそ
れぞれ構成されたことを特徴とする請求項１記載の半導
体発光素子。 - 【請求項４】 前記ガイド層は第１ガイド層と第２ガイ
ド層とを有すると共に、前記第１ガイド層は前記第２ガ
イド層よりも活性層側に位置しており、前記第１ガイド
層はＩＩ族元素の亜鉛とＶＩ族元素のセレンとを含むＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体により構成され、かつ前記第２
ガイド層はＩＩ族元素の亜鉛およびマグネシウムのうち
の少なくとも１種とＶＩ族元素の硫黄およびセレンとを
含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により構成されたことを
特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記第２ガイド層は、厚さ方向に一定の
組成比を有することを特徴とする請求項４記載の半導体
発光素子。 - 【請求項６】 前記第２ガイド層は、第１ガイド層側に
むかってバンドギャップが小さくなるように厚さ方向に
組成比が変化していることを特徴とする請求項４記載の
半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記ガイド層を前記活性層の両側に備え
たことを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 前記活性層は、ＩＩ族元素の亜鉛および
カドミウムとＶＩ族元素のセレンおよび硫黄のうちの少
なくとも１種とを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により
構成されたことを特徴とする請求項４記載の半導体発光
素子。 - 【請求項９】 前記活性層は、単一の量子井戸構造であ
ることを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 前記活性層および前記ガイド層が基板
の上にそれぞれ形成されてなる半導体発光素子であっ
て、 前記ガイド層の各層のうち基板を構成する物質と格子整
合しない物質により構成された層の厚さは、臨界膜厚以
下であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１１】 前記ガイド層は前記活性層の両側にそ
れぞれ形成されると共に、前記各ガイド層は一部に基板
を構成する物質と格子整合しない同一組成同一組成比の
物質よりなる層をそれぞれ有しており、この層の厚さは
合計で臨界膜厚以下であることを特徴とする請求項１０
記載の半導体発光素子。 - 【請求項１２】 少なくとも一方の前記ガイド層はＩＩ
族元素の亜鉛とＶＩ族元素のセレンとを含むＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体により構成された層を一部に有してお
り、この層の厚さは合計で１５０ｎｍ以下であることを
特徴とする請求項１０記載の半導体発光素子。 - 【請求項１３】 前記活性層および前記ガイド層におけ
る歪補償量は全体でほぼ零または負の値であることを特
徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 活性層の少なくとも片側にガイド層が
形成されてなる半導体発光素子を有する光ディスク装置
であって、 前記半導体発光素子を構成する前記ガイド層は複数の層
からなり、前記活性層側の層ほどバンドギャップが小さ
い物質により構成されたことを特徴とする光ディスク装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9014479A JPH10200216A (ja) | 1997-01-12 | 1997-01-12 | 半導体発光素子およびそれを用いた光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9014479A JPH10200216A (ja) | 1997-01-12 | 1997-01-12 | 半導体発光素子およびそれを用いた光ディスク装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200216A true JPH10200216A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11862202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9014479A Pending JPH10200216A (ja) | 1997-01-12 | 1997-01-12 | 半導体発光素子およびそれを用いた光ディスク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10200216A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755621B1 (ko) | 2002-10-17 | 2007-09-06 | 삼성전기주식회사 | 반도체 광전 소자 |
| KR100837404B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-06-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 광전 소자 |
-
1997
- 1997-01-12 JP JP9014479A patent/JPH10200216A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100755621B1 (ko) | 2002-10-17 | 2007-09-06 | 삼성전기주식회사 | 반도체 광전 소자 |
| KR100837404B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-06-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 광전 소자 |
| US7724795B2 (en) | 2006-10-18 | 2010-05-25 | Samsung Led Co., Ltd. | Semiconductor optoelectronic device and method of fabricating the same |
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