JPH10256659A - 半導体発光素子の高出力化方法、多重量子井戸構造および半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子の高出力化方法、多重量子井戸構造および半導体発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓＰ層またはＩ
ｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層２５ｂとして含む多重量子
井戸構造２５を具えた半導体発光素子を、高出力化する
ための方法を提供する。 【解決手段】 バリア層２５ａをＩｎＧａＡｌＡｓ（歪
み量０％、λ＝１．４μｍ、厚さが１０ｎｍ）で構成
し、ウエル層２５ｂをＩｎＧａＡｓ層（圧縮歪み０．６
％、λ＝１．９２μｍ、厚さ６ｎｍ）で構成する。
ｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層２５ｂとして含む多重量子
井戸構造２５を具えた半導体発光素子を、高出力化する
ための方法を提供する。 【解決手段】 バリア層２５ａをＩｎＧａＡｌＡｓ（歪
み量０％、λ＝１．４μｍ、厚さが１０ｎｍ）で構成
し、ウエル層２５ｂをＩｎＧａＡｓ層（圧縮歪み０．６
％、λ＝１．９２μｍ、厚さ６ｎｍ）で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、多重量子井戸構
造を具えた半導体発光素子の高出力化方法と、半導体発
光素子や受光素子の実現に好適な多重量子井戸構造と、
高出力が期待できる半導体発光素子とに関するものであ
る。
造を具えた半導体発光素子の高出力化方法と、半導体発
光素子や受光素子の実現に好適な多重量子井戸構造と、
高出力が期待できる半導体発光素子とに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】多重量子井戸構造を具えた半導体発光素
子として、多重量子井戸半導体レーザや多重量子井戸発
光ダイオードが知られている。また、多重量子井戸構造
のバンドダイヤグラムは、周知の通り、図３に示したよ
うになっている。この図３において、１１はそれぞれバ
リア層、１３はそれぞれウエル層、Ｅ１ｅは電子の第一
量子準位、Ｅ１ｈはヘビーホールの第一量子準位であ
る。なお、図３中のδＥｖ、δＥｃ、（ａ）および
（ｂ）については、後に説明する。
子として、多重量子井戸半導体レーザや多重量子井戸発
光ダイオードが知られている。また、多重量子井戸構造
のバンドダイヤグラムは、周知の通り、図３に示したよ
うになっている。この図３において、１１はそれぞれバ
リア層、１３はそれぞれウエル層、Ｅ１ｅは電子の第一
量子準位、Ｅ１ｈはヘビーホールの第一量子準位であ
る。なお、図３中のδＥｖ、δＥｃ、（ａ）および
（ｂ）については、後に説明する。
【０００３】この種の半導体発光素子であって、基板と
してＩｎＰ基板を用いた発光素子では、一般に、ウエル
層１３がＩｎＧａＡｓ層（またはＩｎＧａＡｓＰ層。以
下、Ｐを含む場合、含まない場合を考慮してＩｎＧａＡ
ｓ（Ｐ）と略記することもある。）で構成され、バリア
層１１がＩｎＧａＡｓＰ層で構成された多重量子井戸構
造が、多用されている。その理由は、ＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）やＩｎＧａＡｓＰそれぞれが、酸化しにくく、し
かも、それらの組成を半導体発光素子に要求される発振
波長に合わせて変更した場合でも、ＩｎＰ基板に格子整
合する等の長所を有するからであった。
してＩｎＰ基板を用いた発光素子では、一般に、ウエル
層１３がＩｎＧａＡｓ層（またはＩｎＧａＡｓＰ層。以
下、Ｐを含む場合、含まない場合を考慮してＩｎＧａＡ
ｓ（Ｐ）と略記することもある。）で構成され、バリア
層１１がＩｎＧａＡｓＰ層で構成された多重量子井戸構
造が、多用されている。その理由は、ＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）やＩｎＧａＡｓＰそれぞれが、酸化しにくく、し
かも、それらの組成を半導体発光素子に要求される発振
波長に合わせて変更した場合でも、ＩｎＰ基板に格子整
合する等の長所を有するからであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多重量子井
戸半導体レーザの高出力化を図る場合、ウエル層１３で
のヘビーホールの第一量子準位（ｎ＝１）Ｅ１ｈとバリ
ア層１１での価電子帯の頂上Ｅｖとのエネルギ差δＥｖ
（図３参照）を小さくするのが良い、と報告されている
（例えば文献Ｉ：１９９３年秋、応用物理学界、２８ｐ
−Ｈ−７）。
戸半導体レーザの高出力化を図る場合、ウエル層１３で
のヘビーホールの第一量子準位（ｎ＝１）Ｅ１ｈとバリ
ア層１１での価電子帯の頂上Ｅｖとのエネルギ差δＥｖ
（図３参照）を小さくするのが良い、と報告されている
（例えば文献Ｉ：１９９３年秋、応用物理学界、２８ｐ
−Ｈ−７）。
【０００５】その理由は次のように推定される。この種
の半導体レーザでの発光は、ウエル層１３の伝導帯にお
ける第一量子準位Ｅ１ｅの電子と、ウエル層１３の価電
子帯における第一量子準位Ｅ１ｈのヘビーホールとの再
結合で生じる。ところがホールはその質量が通常は電子
より１桁ほど重いため動きにくい。そこでδＥｖを小さ
くしてホールを動き易くする。その結果、電子とホール
との再結合の確率が高くなるので、半導体レーザでの内
部微分量子効率が高まって高出力が実現される。上記文
献Ｉから、δＥｖを１５０ｍｅＶ以下にすると内部微分
量子効率が実質的に飽和する（高出力化が達成できる）
ことが分かる。
の半導体レーザでの発光は、ウエル層１３の伝導帯にお
ける第一量子準位Ｅ１ｅの電子と、ウエル層１３の価電
子帯における第一量子準位Ｅ１ｈのヘビーホールとの再
結合で生じる。ところがホールはその質量が通常は電子
より１桁ほど重いため動きにくい。そこでδＥｖを小さ
くしてホールを動き易くする。その結果、電子とホール
との再結合の確率が高くなるので、半導体レーザでの内
部微分量子効率が高まって高出力が実現される。上記文
献Ｉから、δＥｖを１５０ｍｅＶ以下にすると内部微分
量子効率が実質的に飽和する（高出力化が達成できる）
ことが分かる。
【０００６】δＥｖを小さくするという上記の点を、Ｉ
ｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を
具えた半導体レーザで実現する場合の典型的な方法とし
て、 ：バリア層１１の組成を該層１１のバンドギャップが
より小さくなるように変更する方法、およびまたは、
：ウエル層１３の組成を該層１３のバンドギャップが
より大きくなるように変更する方法が考えられる。
ｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を
具えた半導体レーザで実現する場合の典型的な方法とし
て、 ：バリア層１１の組成を該層１１のバンドギャップが
より小さくなるように変更する方法、およびまたは、
：ウエル層１３の組成を該層１３のバンドギャップが
より大きくなるように変更する方法が考えられる。
【０００７】しかしながら、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を具えた半導体レーザで
は、上記およびまたはの方法でδＥｖを小さくしよ
うとすると、それに伴って、ウエル層１３での電子につ
いての第一量子準位Ｅ１ｅとバリア層１１での伝導帯の
底の順位Ｅｃとのエネルギ差δＥｃ（図３参照）も小さ
くなってしまうという問題点があった。
ＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を具えた半導体レーザで
は、上記およびまたはの方法でδＥｖを小さくしよ
うとすると、それに伴って、ウエル層１３での電子につ
いての第一量子準位Ｅ１ｅとバリア層１１での伝導帯の
底の順位Ｅｃとのエネルギ差δＥｃ（図３参照）も小さ
くなってしまうという問題点があった。
【０００８】ここで、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸構造を具えた従来の半導体レーザでδ
Ｅｖを小さくしようとするとδＥｃも小さくなってしま
う理由は、上記の、の方法であるとバリヤ層および
ウエル層のバンドギャップ差が小さくなるためである。
ｓＰ多重量子井戸構造を具えた従来の半導体レーザでδ
Ｅｖを小さくしようとするとδＥｃも小さくなってしま
う理由は、上記の、の方法であるとバリヤ層および
ウエル層のバンドギャップ差が小さくなるためである。
【０００９】すなわち、δＥｖを小さくするためにバリ
ア層であるＩｎＧａＡｓＰ層の組成をバンドギャップが
小さくなるように変更すると、該バリア層の組成はウエ
ル層であるＩｎＧａＡｓ（Ｐ）層の組成に近づいてしま
う（図３中の（ａ）の状態）。また、δＥｖを小さくす
るもう一方の方法として、ウエル層１３であるＩｎＧａ
Ａｓ（Ｐ）層の組成をバンドギャップが大きくなるよう
に変更すると、該ウエル層の組成はバリア層であるＩｎ
ＧａＡｓＰ層の組成に近づいてしまう（図３中の（ｂ）
の状態）。このようなことから、δＥｖを小さくしよう
とするとδＥｃも小さくなってしまうと考えられる。
ア層であるＩｎＧａＡｓＰ層の組成をバンドギャップが
小さくなるように変更すると、該バリア層の組成はウエ
ル層であるＩｎＧａＡｓ（Ｐ）層の組成に近づいてしま
う（図３中の（ａ）の状態）。また、δＥｖを小さくす
るもう一方の方法として、ウエル層１３であるＩｎＧａ
Ａｓ（Ｐ）層の組成をバンドギャップが大きくなるよう
に変更すると、該ウエル層の組成はバリア層であるＩｎ
ＧａＡｓＰ層の組成に近づいてしまう（図３中の（ｂ）
の状態）。このようなことから、δＥｖを小さくしよう
とするとδＥｃも小さくなってしまうと考えられる。
【００１０】δＥｃが小さくなると、半導体レーザに高
電流を注入して該レーザを高出力動作させようとした
時、あるいは半導体レーザの動作温度が高くなった時な
どに、ウエル層１３から電子がオーバーフローし易くな
ってしまう。すると、半導体レーザの光出力の飽和が生
じ易くなってしまうため、多重量子井戸半導体レーザの
高出力化が、今度はδＥｃが原因で、図れなくなってし
まう。
電流を注入して該レーザを高出力動作させようとした
時、あるいは半導体レーザの動作温度が高くなった時な
どに、ウエル層１３から電子がオーバーフローし易くな
ってしまう。すると、半導体レーザの光出力の飽和が生
じ易くなってしまうため、多重量子井戸半導体レーザの
高出力化が、今度はδＥｃが原因で、図れなくなってし
まう。
【００１１】したがって、ＩｎＰ基板を用いて構成され
かつ多重量子井戸構造を具えた半導体発光素子の高出力
化を図れる新規な方法の実現が望まれる。さらに、それ
に好適な多重量子井戸構造が望まれる。さらに、ＩｎＰ
基板を用いて構成され高出力化が期待出来る多重量子井
戸構造の半導体発光素子の実現が望まれる。
かつ多重量子井戸構造を具えた半導体発光素子の高出力
化を図れる新規な方法の実現が望まれる。さらに、それ
に好適な多重量子井戸構造が望まれる。さらに、ＩｎＰ
基板を用いて構成され高出力化が期待出来る多重量子井
戸構造の半導体発光素子の実現が望まれる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願に係る
発明者は鋭意研究を重ねた。そしてその一環として、ア
ルミニウムを含むため酸化され易いということからいま
まで利用が比較的避けられていたＩｎＧａＡｌＡｓ結晶
にも着目してみた。近年、ＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長さ
せるための材料自体が酸素を極力含まないよう高純度化
されたこと、および、結晶成長技術自体も酸素を極力取
り込まないように制御できるようになったこと等、の周
辺技術の進展がみられるためである。
発明者は鋭意研究を重ねた。そしてその一環として、ア
ルミニウムを含むため酸化され易いということからいま
まで利用が比較的避けられていたＩｎＧａＡｌＡｓ結晶
にも着目してみた。近年、ＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長さ
せるための材料自体が酸素を極力含まないよう高純度化
されたこと、および、結晶成長技術自体も酸素を極力取
り込まないように制御できるようになったこと等、の周
辺技術の進展がみられるためである。
【００１３】その結果、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡ
ｓ層を用いるとそのＥｖおよびＥｃが、バリア層として
ＩｎＧａＡｓＰを用いる場合に比べ、上記Ｅ１ｅやＥ１
ｈに対して好適な値、すなわち、上記δＥｖを従来より
小さくできかつ上記δＥｃを従来より大きくすることが
出来る値になることを見い出した。
ｓ層を用いるとそのＥｖおよびＥｃが、バリア層として
ＩｎＧａＡｓＰを用いる場合に比べ、上記Ｅ１ｅやＥ１
ｈに対して好適な値、すなわち、上記δＥｖを従来より
小さくできかつ上記δＥｃを従来より大きくすることが
出来る値になることを見い出した。
【００１４】したがって、この出願の半導体発光素子の
高出力化方法によれば、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層またはＩｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層として含む多
重量子井戸構造を具えた半導体発光素子を、高出力化す
るに当たり、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用い
ることを特徴とする。
高出力化方法によれば、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層またはＩｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層として含む多
重量子井戸構造を具えた半導体発光素子を、高出力化す
るに当たり、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用い
ることを特徴とする。
【００１５】この発明の作用について、図４を参照して
説明する。ここで、この図４は、バリア層としてＩｎＧ
ａＡｌＡｓ層を用いると、その組成を考慮することによ
って、δＥｖを従来より小さくできかつδＥｃを従来よ
り大きくすることが可能になる点を、模式的に示したバ
ンドダイヤグラムである。
説明する。ここで、この図４は、バリア層としてＩｎＧ
ａＡｌＡｓ層を用いると、その組成を考慮することによ
って、δＥｖを従来より小さくできかつδＥｃを従来よ
り大きくすることが可能になる点を、模式的に示したバ
ンドダイヤグラムである。
【００１６】この図４中、Ｉで示した領域はＩｎＧａＡ
ｓ（Ｐ）層のバンドダイヤグラム、IIで示した領域はＩ
ｎＧａＡｓＰ層のバンドダイヤグラム、III 示した領域
はＩｎＧａＡｌＡｓ層のバンドダイヤグラムである。
ｓ（Ｐ）層のバンドダイヤグラム、IIで示した領域はＩ
ｎＧａＡｓＰ層のバンドダイヤグラム、III 示した領域
はＩｎＧａＡｌＡｓ層のバンドダイヤグラムである。
【００１７】この図４で注目すべき点は、：ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ層のＥｖおよびＥｃは、ＩｎＧａＡｓＰ層のＥ
ｖおよびＥｃに対し、いずれも高エネルギー側になり得
るという点である（図４中の領域IIとIII とのＥｃ同士
を比較し、かつ、Ｅｖ同士を比較することで明ら
か。）。そのため、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層
を用いると、バリア層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いて
いた場合に比べて、δＥｖを小さく出来しかもδＥｃを
大きく出来ることが分かる（図４中の領域IIとIII との
δＥｃ同士を比較し、かつ、δＥｖ同士を比較すること
で明らか。）。この点については、後の実施の形態にお
いてさらに具体的に説明する。
ＡｌＡｓ層のＥｖおよびＥｃは、ＩｎＧａＡｓＰ層のＥ
ｖおよびＥｃに対し、いずれも高エネルギー側になり得
るという点である（図４中の領域IIとIII とのＥｃ同士
を比較し、かつ、Ｅｖ同士を比較することで明ら
か。）。そのため、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層
を用いると、バリア層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いて
いた場合に比べて、δＥｖを小さく出来しかもδＥｃを
大きく出来ることが分かる（図４中の領域IIとIII との
δＥｃ同士を比較し、かつ、δＥｖ同士を比較すること
で明らか。）。この点については、後の実施の形態にお
いてさらに具体的に説明する。
【００１８】δＥｖを小さく出来ると、例えば文献Ｉの
教示からも分かるように、内部微分量子効率が向上す
る。また、δＥｃを大きく出来ると、半導体発光素子に
高電流注入をしたり、半導体発光素子が高温になった場
合での量子井戸からの電子のオーバーフローの起こり易
さ（光出力の飽和し易さ）が従来に比べ低減される。こ
れらのことから、多重量子井戸構造を含む半導体発光素
子の高出力化が期待出来る。
教示からも分かるように、内部微分量子効率が向上す
る。また、δＥｃを大きく出来ると、半導体発光素子に
高電流注入をしたり、半導体発光素子が高温になった場
合での量子井戸からの電子のオーバーフローの起こり易
さ（光出力の飽和し易さ）が従来に比べ低減される。こ
れらのことから、多重量子井戸構造を含む半導体発光素
子の高出力化が期待出来る。
【００１９】上記の説明はウエル層がＩｎＧａＡｓ
（Ｐ）層の場合についてであった。しかし、ウエル層と
して第１の組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用い、かつ、バ
リア層として第２の組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いた
場合、すなわち、ウエル層およびバリア層それぞれをＩ
ｎＧａＡｌＡｓ系で構成した場合も、ウエル層をＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）とし、かつ、バリア層をＩｎＧａＡｓＰ層
とする場合に比べて、δＥｖを小さく出来、かつ、δＥ
ｃを大きくできることを、発明者は、計算により確認し
ている。なおここでいう計算は、δＥｖおよびδＥｃの
計算をする際に良く使用されるｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ
ｔｈｅｏｒｙ（author:Chris.G. Van de Walle,Physi
cal Review B Vol.39 pp.1871(1989) ）に従い、行なっ
た。
（Ｐ）層の場合についてであった。しかし、ウエル層と
して第１の組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用い、かつ、バ
リア層として第２の組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いた
場合、すなわち、ウエル層およびバリア層それぞれをＩ
ｎＧａＡｌＡｓ系で構成した場合も、ウエル層をＩｎＧ
ａＡｓ（Ｐ）とし、かつ、バリア層をＩｎＧａＡｓＰ層
とする場合に比べて、δＥｖを小さく出来、かつ、δＥ
ｃを大きくできることを、発明者は、計算により確認し
ている。なおここでいう計算は、δＥｖおよびδＥｃの
計算をする際に良く使用されるｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ
ｔｈｅｏｒｙ（author:Chris.G. Van de Walle,Physi
cal Review B Vol.39 pp.1871(1989) ）に従い、行なっ
た。
【００２０】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、バリア層としてδＥｖが最大でも１５０ｍｅＶで、
かつ、δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるのが良い。より好ましくは、バ
リア層として、δＥｖが最大でも１００ｍｅＶで、か
つ、δＥｖが少なくとも１３０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるのが良い。
は、バリア層としてδＥｖが最大でも１５０ｍｅＶで、
かつ、δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるのが良い。より好ましくは、バ
リア層として、δＥｖが最大でも１００ｍｅＶで、か
つ、δＥｖが少なくとも１３０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるのが良い。
【００２１】δＥｖが最大でも１５０ｍｅＶが良いとす
る理由は、δＥｖを１５０ｍｅＶより大きくすると、例
えば文献Ｉに記載されたデータからも明らかなように、
多重量子井戸半導体レーザの内部微分量子効率が顕著に
低下してしまうからである。
る理由は、δＥｖを１５０ｍｅＶより大きくすると、例
えば文献Ｉに記載されたデータからも明らかなように、
多重量子井戸半導体レーザの内部微分量子効率が顕著に
低下してしまうからである。
【００２２】また、1). より好ましくはδＥｖを最大で
も１００ｍｅＶとする理由、2). δＥｃを少なくとも９
０ｍｅＶとする理由、3). より好ましくはδＥｃを少な
くとも１３０ｍｅＶとする理由は、それぞれ、以下の通
りである。
も１００ｍｅＶとする理由、2). δＥｃを少なくとも９
０ｍｅＶとする理由、3). より好ましくはδＥｃを少な
くとも１３０ｍｅＶとする理由は、それぞれ、以下の通
りである。
【００２３】この出願に係る発明者の文献II（Optical
Fiber Sensos（オプチカル ファイバ センサーズ），
(1996.5)，ｐｐ．５０−５３）の、特にＦｉｇ．３に
は、ウエル層としてＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ層を用い、か
つ、バリア層として歪み０、引っ張り歪み０．２または
引っ張り歪み０．４％のＩｎＧａＡｓＰ層（λ＝１．４
μｍ）を用いた３種類の多重量子井戸半導体レーザに関
しての出力特性が開示されている。
Fiber Sensos（オプチカル ファイバ センサーズ），
(1996.5)，ｐｐ．５０−５３）の、特にＦｉｇ．３に
は、ウエル層としてＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ層を用い、か
つ、バリア層として歪み０、引っ張り歪み０．２または
引っ張り歪み０．４％のＩｎＧａＡｓＰ層（λ＝１．４
μｍ）を用いた３種類の多重量子井戸半導体レーザに関
しての出力特性が開示されている。
【００２４】図５（Ａ）は、この文献IIのＦｉｇ．３を
引用した図である。すなわち、上記の３種類の半導体レ
ーザに８００ｍＡの電流を注入した際の３種類の半導体
レーザごとの光出力をプロットした図である。
引用した図である。すなわち、上記の３種類の半導体レ
ーザに８００ｍＡの電流を注入した際の３種類の半導体
レーザごとの光出力をプロットした図である。
【００２５】ここで、ウエル層としてＩｎ0.62Ｇａ0.38
Ａｓ層を用い、かつ、バリア層として引っ張り歪み量を
違えた３種のＩｎＧａＡｓＰ層（λ＝１．４μｍ）を用
いた多重量子井戸半導体レーザそれぞれの、δＥｖおよ
びδＥｃは、計算により算出することができる。
Ａｓ層を用い、かつ、バリア層として引っ張り歪み量を
違えた３種のＩｎＧａＡｓＰ層（λ＝１．４μｍ）を用
いた多重量子井戸半導体レーザそれぞれの、δＥｖおよ
びδＥｃは、計算により算出することができる。
【００２６】そこで、ここでは、この種の計算のため良
く使用されるｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙ
（author:Chris.G. Van de Walle,Physical Review BVo
l.39 pp.1871(1989)）に従い、上記３種類の多重量子井
戸構造でのδＥｖおよびδＥｃをそれぞれ計算すると、
以下の表１のようになる。
く使用されるｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙ
（author:Chris.G. Van de Walle,Physical Review BVo
l.39 pp.1871(1989)）に従い、上記３種類の多重量子井
戸構造でのδＥｖおよびδＥｃをそれぞれ計算すると、
以下の表１のようになる。
【００２７】
【表１】
【００２８】次に、図５（Ａ）の横軸の０、０．２、
０．４％それぞれを、δＥｖの値１３４、１２５、１１
６で置き換える。すると、図５（Ａ）は、多重量子井戸
構造のδＥｖと、該多重量子井戸構造を具えた半導体レ
ーザの光出力との関係図とみなせる。そのように図５
（Ａ）を見てみると、δＥｖを１５０ｍｅＶより小さく
することによりさらに光出力が向上すると考えられる。
しかも、図５（Ａ）の特性曲線から、δＥｖを１５０ｍ
ｅＶよりさらに小さくすることにより、光出力をさらに
増加出来ることが分かる。ただし、δＥｖが１００ｍｅ
Ｖ以下になると、δＥｖの増加に対する光出力の増加は
少なくなると推定される。従って、バリア層としてＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるとしたとき、δＥｖが最大でも
１００ｍｅＶとなる組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いる
のがより好ましいと推定できる。
０．４％それぞれを、δＥｖの値１３４、１２５、１１
６で置き換える。すると、図５（Ａ）は、多重量子井戸
構造のδＥｖと、該多重量子井戸構造を具えた半導体レ
ーザの光出力との関係図とみなせる。そのように図５
（Ａ）を見てみると、δＥｖを１５０ｍｅＶより小さく
することによりさらに光出力が向上すると考えられる。
しかも、図５（Ａ）の特性曲線から、δＥｖを１５０ｍ
ｅＶよりさらに小さくすることにより、光出力をさらに
増加出来ることが分かる。ただし、δＥｖが１００ｍｅ
Ｖ以下になると、δＥｖの増加に対する光出力の増加は
少なくなると推定される。従って、バリア層としてＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いるとしたとき、δＥｖが最大でも
１００ｍｅＶとなる組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いる
のがより好ましいと推定できる。
【００２９】もちろん、ここで説明したデータはバリア
層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合のデータであっ
て、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いる場合の
データではないが、両者がＩｎＰ系であるということか
ら、上記の推定は妥当と考える。
層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合のデータであっ
て、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いる場合の
データではないが、両者がＩｎＰ系であるということか
ら、上記の推定は妥当と考える。
【００３０】また、文献IIのＦｉｇ．４には、ウエル層
としてＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ層を用い、かつ、バリア層
として引っ張り歪み量０．４％のＩｎＧａＡｓＰ層（λ
＝１１．４μｍ）を用いた多重量子井戸半導体レーザに
ついての、注入電流と光出力との関係が示されている。
としてＩｎ0.62Ｇａ0.38Ａｓ層を用い、かつ、バリア層
として引っ張り歪み量０．４％のＩｎＧａＡｓＰ層（λ
＝１１．４μｍ）を用いた多重量子井戸半導体レーザに
ついての、注入電流と光出力との関係が示されている。
【００３１】すなわち、上記表１の第３項目に記載の、
δＥｖが１１６ｍｅＶでかつδＥｃが８９．７ｍｅＶの
多重量子井戸半導体レーザについての、注入電流と光出
力との関係が示されている。
δＥｖが１１６ｍｅＶでかつδＥｃが８９．７ｍｅＶの
多重量子井戸半導体レーザについての、注入電流と光出
力との関係が示されている。
【００３２】図５（Ｂ）は、この文献IIのＦｉｇ．４を
引用した図である。横軸に注入電流（ｍＡ）をとり、縦
軸に光出力をとって示してある。
引用した図である。横軸に注入電流（ｍＡ）をとり、縦
軸に光出力をとって示してある。
【００３３】この図５（Ｂ）で注目すべき点は、δＥｃ
が８９．７ｍｅＶであるレーザであっても、注入電流が
５００ｍＡ当たりから、注入電流に対する光出力の増加
率が減少傾向を示すという点である。この原因は、この
程度のδＥｃでは、注入電流が増加するとウエル層から
の電子のオーバーフローが生じるためと考えられる。従
って、δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶ（すなわち９０ｍ
ｅＶ以上）になる組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いるの
が好ましいと推定できる。
が８９．７ｍｅＶであるレーザであっても、注入電流が
５００ｍＡ当たりから、注入電流に対する光出力の増加
率が減少傾向を示すという点である。この原因は、この
程度のδＥｃでは、注入電流が増加するとウエル層から
の電子のオーバーフローが生じるためと考えられる。従
って、δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶ（すなわち９０ｍ
ｅＶ以上）になる組成のＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いるの
が好ましいと推定できる。
【００３４】もちろん、ここで説明したデータはバリア
層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合のデータであっ
て、本願でいうバリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用
いる場合のデータではないが、両者がＩｎＰ系であると
いうことから、上記の推定は妥当と考える。
層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合のデータであっ
て、本願でいうバリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用
いる場合のデータではないが、両者がＩｎＰ系であると
いうことから、上記の推定は妥当と考える。
【００３５】ただし、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ
層を用いる場合は、δＥｃが大体において少なくとも１
３０ｍｅＶになる。そこで、この発明ではδＥｃは少な
くとも１３０ｍｅＶとすることができる。
層を用いる場合は、δＥｃが大体において少なくとも１
３０ｍｅＶになる。そこで、この発明ではδＥｃは少な
くとも１３０ｍｅＶとすることができる。
【００３６】またこの出願の多重量子井戸構造の発明お
よび半導体発光素子の発明それぞれによれば、上述した
半導体発光素子の高出力化方法の説明において説明した
作用と同様の作用が得られるので、半導体発光素子の高
出力化に好適な多重量子井戸構造および従来より高出力
が期待出来る半導体発光素子の実現がそれぞれ期待でき
る。しかも、多重量子井戸構造の発明では、受光素子へ
の応用も期待することができる。
よび半導体発光素子の発明それぞれによれば、上述した
半導体発光素子の高出力化方法の説明において説明した
作用と同様の作用が得られるので、半導体発光素子の高
出力化に好適な多重量子井戸構造および従来より高出力
が期待出来る半導体発光素子の実現がそれぞれ期待でき
る。しかも、多重量子井戸構造の発明では、受光素子へ
の応用も期待することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの出願の
各発明の実施の形態について併せて説明する。しかしな
がら、説明に用いる各図はこの発明を理解することがで
きる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明
に用いる各図において、同様な構成成分については同一
の番号を付して示し、その重複する説明を省略すること
もある。
各発明の実施の形態について併せて説明する。しかしな
がら、説明に用いる各図はこの発明を理解することがで
きる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明
に用いる各図において、同様な構成成分については同一
の番号を付して示し、その重複する説明を省略すること
もある。
【００３８】１．第１の実施の形態 図１はこの発明の高出力化方法を適用した半導体レーザ
を概略的に示した斜視図である。
を概略的に示した斜視図である。
【００３９】この半導体レーザは、基板としての第１導
電型のＩｎＰ基板２１上に、基板側から第１のＳＣＨ
（Separated Confinement Heterostructure ：分離閉じ
込め型ヘテロ接合）層２３、多重量子井戸構造２５、第
２のＳＣＨ層２７およびＩｎＰクラッド層２９を具え
る。なお、図１では、半導体レーザに備わる電流注入用
の電極等の図示は省略してある。
電型のＩｎＰ基板２１上に、基板側から第１のＳＣＨ
（Separated Confinement Heterostructure ：分離閉じ
込め型ヘテロ接合）層２３、多重量子井戸構造２５、第
２のＳＣＨ層２７およびＩｎＰクラッド層２９を具え
る。なお、図１では、半導体レーザに備わる電流注入用
の電極等の図示は省略してある。
【００４０】第１のＳＣＨ層２３として、ここでは、Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓ層（歪み量が０％、λ＝１．２μｍ、厚
さが２５ｎｍ）を用いる。なお、ＩｎＧａＡｌＡｓ層
は、ＩｎX （ＧａY Ａｌ1-Y ）1-X Ａｓという混晶で表
される層である。
ｎＧａＡｌＡｓ層（歪み量が０％、λ＝１．２μｍ、厚
さが２５ｎｍ）を用いる。なお、ＩｎＧａＡｌＡｓ層
は、ＩｎX （ＧａY Ａｌ1-Y ）1-X Ａｓという混晶で表
される層である。
【００４１】また、多重量子井戸構造２５として、ここ
では、バリア層２５ａをＩｎＧａＡｌＡｓ（歪み量０
％、λ＝１．４μｍ、厚さが１０ｎｍ）で構成し、ウエ
ル層２５ｂをＩｎＧａＡｓ層（圧縮歪み０．６％、λ＝
１．９２μｍ、厚さ６ｎｍ）で構成し、かつ、このよう
な量子井戸を５周期具えた、多重量子井戸構造を用い
る。なお、ＩｎＧａＡｓウエル層は、ＩｎX Ｇａ1-X Ａ
ｓという混晶で表される層である。
では、バリア層２５ａをＩｎＧａＡｌＡｓ（歪み量０
％、λ＝１．４μｍ、厚さが１０ｎｍ）で構成し、ウエ
ル層２５ｂをＩｎＧａＡｓ層（圧縮歪み０．６％、λ＝
１．９２μｍ、厚さ６ｎｍ）で構成し、かつ、このよう
な量子井戸を５周期具えた、多重量子井戸構造を用い
る。なお、ＩｎＧａＡｓウエル層は、ＩｎX Ｇａ1-X Ａ
ｓという混晶で表される層である。
【００４２】また、第２のＳＣＨ層２７として、ここで
は、第１のＳＣＨ層２３と同じ構成の層を用いる。
は、第１のＳＣＨ層２３と同じ構成の層を用いる。
【００４３】上記の構成の半導体レーザは、発振波長が
１．６μｍ帯の半導体レーザになる（以下の第２の実施
の形態において同じ）。
１．６μｍ帯の半導体レーザになる（以下の第２の実施
の形態において同じ）。
【００４４】ここで、第１および第２のＳＣＨ層２３、
２７は、半導体レーザの特性向上のため従来から用いら
れている層である。これら第１および第２のＳＣＨ層２
３、２７は非対称な層となる場合もある。具体的には、
第１および第２のＳＣＨ層２３、２７それぞれで、厚み
や組成等のパラメータの一部または全部が異なる場合も
ある。
２７は、半導体レーザの特性向上のため従来から用いら
れている層である。これら第１および第２のＳＣＨ層２
３、２７は非対称な層となる場合もある。具体的には、
第１および第２のＳＣＨ層２３、２７それぞれで、厚み
や組成等のパラメータの一部または全部が異なる場合も
ある。
【００４５】また多重量子井戸構造における量子井戸の
周期数は５に限られず、他の数でも良い。典型的には、
３〜１０周期程度とする。また、バリア層およびウエル
層それぞれの膜厚は、多重量子井戸構造の設計に応じ変
更することができる。
周期数は５に限られず、他の数でも良い。典型的には、
３〜１０周期程度とする。また、バリア層およびウエル
層それぞれの膜厚は、多重量子井戸構造の設計に応じ変
更することができる。
【００４６】また、ウエル層１５ｂを圧縮歪みを生じさ
せた層としたのは、周知の通り、特性向上のためであ
る。
せた層としたのは、周知の通り、特性向上のためであ
る。
【００４７】ウエル層２５ｂに圧縮歪みを生じさせるに
は、周知の通り、ウエル層２５ｂとして、格子定数がＩ
ｎＰ基板２１の格子定数より大きい組成のウエル層を用
いれば良い。
は、周知の通り、ウエル層２５ｂとして、格子定数がＩ
ｎＰ基板２１の格子定数より大きい組成のウエル層を用
いれば良い。
【００４８】上述した第１のＳＣＨ層２３、バリア層２
５ａ、ウエル層２５ｂ、第２のＳＣＨ層２７およびＩｎ
Ｐクラッド層２９それぞれは、例えば周知の有機金属気
成長法または周知の分子線エピタキシャル法を用いて、
形成することが出来る。ただし、これら各層２３〜２９
を形成するに当たり、出来るかぎり、ＩｎＧａＡｌＡｓ
層中のＡｌの酸化を防止することができるように、原料
の選択、結晶成長条件の管理等をするのが良い。
５ａ、ウエル層２５ｂ、第２のＳＣＨ層２７およびＩｎ
Ｐクラッド層２９それぞれは、例えば周知の有機金属気
成長法または周知の分子線エピタキシャル法を用いて、
形成することが出来る。ただし、これら各層２３〜２９
を形成するに当たり、出来るかぎり、ＩｎＧａＡｌＡｓ
層中のＡｌの酸化を防止することができるように、原料
の選択、結晶成長条件の管理等をするのが良い。
【００４９】一方、比較例として、バリア層をＩｎＧａ
ＡｓＰ層（歪み量０％、λ＝１．４μｍ）としたこと以
外は、上記の実施の形態と同じ構造の半導体レーザを構
成する。なお、ＩｎＧａＡｓＰ層は、ＩｎX Ｇａ1-X Ａ
ｓY Ｐ1-Y という混晶で表される層である。
ＡｓＰ層（歪み量０％、λ＝１．４μｍ）としたこと以
外は、上記の実施の形態と同じ構造の半導体レーザを構
成する。なお、ＩｎＧａＡｓＰ層は、ＩｎX Ｇａ1-X Ａ
ｓY Ｐ1-Y という混晶で表される層である。
【００５０】次に、上記の実施の形態の半導体レーザお
よび比較例の半導体レーザそれぞれの多重量子井戸構造
におけるδＥｖの違いおよびδＥｃの違いについて、表
２および図２を参照して説明する。
よび比較例の半導体レーザそれぞれの多重量子井戸構造
におけるδＥｖの違いおよびδＥｃの違いについて、表
２および図２を参照して説明する。
【００５１】上記の第１の実施の形態および比較例の半
導体レーザそれぞれの、δＥｖおよびδＥｃそれぞれ
を、上述したｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙに
従い、計算する。その結果は表２に示したようになる。
導体レーザそれぞれの、δＥｖおよびδＥｃそれぞれ
を、上述したｍｏｄｅｌ ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙに
従い、計算する。その結果は表２に示したようになる。
【００５２】
【表２】
【００５３】この表２の結果から、第１の実施の形態の
構成であると、δＥｖは８９．３ｍｅＶになり、かつ、
δＥｃは１３１．８ｍｅＶになることが分かる。一方、
比較例の構成であると、δＥｖは１３２．９ｍｅＶにな
り、かつ、δＥｃは８５．９ｍｅＶになることが分か
る。これらのことから、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡ
ｓ層を用いると、バリア層としてＩｎＧａＡｓＰを用い
る場合に比べ、δＥｖを小さく出来、かつ、δＥｃを大
きく出来ることが理解できる。
構成であると、δＥｖは８９．３ｍｅＶになり、かつ、
δＥｃは１３１．８ｍｅＶになることが分かる。一方、
比較例の構成であると、δＥｖは１３２．９ｍｅＶにな
り、かつ、δＥｃは８５．９ｍｅＶになることが分か
る。これらのことから、バリア層としてＩｎＧａＡｌＡ
ｓ層を用いると、バリア層としてＩｎＧａＡｓＰを用い
る場合に比べ、δＥｖを小さく出来、かつ、δＥｃを大
きく出来ることが理解できる。
【００５４】また、表２に示した結果を、ＩｎＧａＡｓ
層（圧縮歪み量０．６％、λ＝１．９２）から成るウエ
ル層に対するバンドダイヤグラムとして表すと図２のよ
うになる。
層（圧縮歪み量０．６％、λ＝１．９２）から成るウエ
ル層に対するバンドダイヤグラムとして表すと図２のよ
うになる。
【００５５】図２において、Ｉで示した領域はＩｎＧａ
Ａｓから成るウエル層のバンドダイヤグラム、IIで示し
た領域はＩｎＧａＡｓＰ層（歪み量０％，λ＝１．４μ
ｍ）のバンドダイヤグラム、III 示した領域はＩｎＧａ
ＡｌＡｓ層（歪み量０％，λ＝１．４μｍ）のバンドダ
イヤグラムである。この図２によれば、第１の実施の形
態と比較例とのバンドダイヤグラムの違いを理解するこ
とができる。
Ａｓから成るウエル層のバンドダイヤグラム、IIで示し
た領域はＩｎＧａＡｓＰ層（歪み量０％，λ＝１．４μ
ｍ）のバンドダイヤグラム、III 示した領域はＩｎＧａ
ＡｌＡｓ層（歪み量０％，λ＝１．４μｍ）のバンドダ
イヤグラムである。この図２によれば、第１の実施の形
態と比較例とのバンドダイヤグラムの違いを理解するこ
とができる。
【００５６】２．第２の実施の形態 上述の第１の実施の形態では、バリア層としてＩｎＧａ
ＡｌＡｓ層を用い、かつ、ウエル層としてＩｎＧａＡｓ
層を用いた例を説明した。バリア層としてＩｎＧａＡｌ
Ａｓ層を用い、一方、ウエル層としてＩｎＧａＡｓＰ層
を用いると、第１の実施の形態よりもさらにδＥｖを小
さく出来、かつ、δＥｃを大きく出来る。この第２の実
施の形態はその例である。
ＡｌＡｓ層を用い、かつ、ウエル層としてＩｎＧａＡｓ
層を用いた例を説明した。バリア層としてＩｎＧａＡｌ
Ａｓ層を用い、一方、ウエル層としてＩｎＧａＡｓＰ層
を用いると、第１の実施の形態よりもさらにδＥｖを小
さく出来、かつ、δＥｃを大きく出来る。この第２の実
施の形態はその例である。
【００５７】ここでは、ウエル層としてＩｎＧａＡｓＰ
層（圧縮歪み量０．９％、λ＝１．９０）を用い、それ
以外は第１の実施の形態と同様にして半導体レーザを構
成する。
層（圧縮歪み量０．９％、λ＝１．９０）を用い、それ
以外は第１の実施の形態と同様にして半導体レーザを構
成する。
【００５８】この第２の実施の形態の半導体レーザのδ
ＥｖおよびδＥｃそれぞれを、上述したｍｏｄｅｌ ｓ
ｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙに従い、計算する。その結果は
表３に示したようになる。
ＥｖおよびδＥｃそれぞれを、上述したｍｏｄｅｌ ｓ
ｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙに従い、計算する。その結果は
表３に示したようになる。
【００５９】
【表３】
【００６０】この第２の実施の形態であると、δＥｖは
６７．３ｍｅＶになり、かつ、δＥｃは１３６．２ｍｅ
Ｖになることが分かる。第１の実施の形態に比べ、δＥ
ｖをより小さく出来、かつ、δＥｃをより大きくできる
ことが分かる。
６７．３ｍｅＶになり、かつ、δＥｃは１３６．２ｍｅ
Ｖになることが分かる。第１の実施の形態に比べ、δＥ
ｖをより小さく出来、かつ、δＥｃをより大きくできる
ことが分かる。
【００６１】この出願の各発明は上述の各実施の形態に
何ら限定されるものではなく、多くの変形又は変更を行
なうことができる。
何ら限定されるものではなく、多くの変形又は変更を行
なうことができる。
【００６２】例えば上述した各実施の形態で述べたＳＣ
Ｈ層、バリア層およびウエル層の各組成は、半導体レー
ザの発振波長を１．６μｍ帯にする点と、δＥｖおよび
δＥｃとを考慮して決めた組成であって、この発明の範
囲内の一例にすぎない。したがって、半導体レーザに要
求される発振波長が変更される場合は、それに応じて各
層の組成は変更する。もちろん、その場合も、δＥｖお
よびδＥｃをも考慮して組成を決定する。
Ｈ層、バリア層およびウエル層の各組成は、半導体レー
ザの発振波長を１．６μｍ帯にする点と、δＥｖおよび
δＥｃとを考慮して決めた組成であって、この発明の範
囲内の一例にすぎない。したがって、半導体レーザに要
求される発振波長が変更される場合は、それに応じて各
層の組成は変更する。もちろん、その場合も、δＥｖお
よびδＥｃをも考慮して組成を決定する。
【００６３】また、この出願の各発明は、図１に示した
構造の半導体レーザに対してのみ適用できるのではな
く、多重量子井戸構造を有する各種の半導体レーザに適
用することができる。さらには、この出願の発光素子の
高出力化方法および多重量子井戸構造それぞれは、半導
体発光ダイオードの高出力化にも適用できると考えられ
る。
構造の半導体レーザに対してのみ適用できるのではな
く、多重量子井戸構造を有する各種の半導体レーザに適
用することができる。さらには、この出願の発光素子の
高出力化方法および多重量子井戸構造それぞれは、半導
体発光ダイオードの高出力化にも適用できると考えられ
る。
【００６４】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
出願の半導体発光素子の高出力化方法によれば、ＩｎＧ
ａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓＰ層またはＩｎＧａＡｌＡｓ層
をウエル層として含む多重量子井戸構造を具えた半導体
発光素子を高出力化するに当たり、バリア層としてＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いる。そのため、バリア層としてＩ
ｎＧａＡｓＰを用いる場合に比べ、δＥｖを小さくでき
かつδＥｃを大きくすることが出来る。そのため、内部
微分量子効率を高めることができ、かつ、半導体発光素
子に高電流注入をしたり、半導体発光素子が高温になっ
た場合での量子井戸からの電子のオーバーフローの起こ
り易さ（光出力の飽和し易さ）を低減することができ
る。これらのことから、多重量子井戸構造を含む半導体
発光素子の高出力化が期待出来る。
出願の半導体発光素子の高出力化方法によれば、ＩｎＧ
ａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓＰ層またはＩｎＧａＡｌＡｓ層
をウエル層として含む多重量子井戸構造を具えた半導体
発光素子を高出力化するに当たり、バリア層としてＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を用いる。そのため、バリア層としてＩ
ｎＧａＡｓＰを用いる場合に比べ、δＥｖを小さくでき
かつδＥｃを大きくすることが出来る。そのため、内部
微分量子効率を高めることができ、かつ、半導体発光素
子に高電流注入をしたり、半導体発光素子が高温になっ
た場合での量子井戸からの電子のオーバーフローの起こ
り易さ（光出力の飽和し易さ）を低減することができ
る。これらのことから、多重量子井戸構造を含む半導体
発光素子の高出力化が期待出来る。
【００６５】またこの出願の多重量子井戸構造の発明お
よび半導体発光素子の発明それぞれにおいても、上述し
た半導体発光素子の高出力化方法の発明の説明において
述べた作用と同様の作用が得られるので、半導体発光素
子の高出力化に好適な多重量子井戸構造および従来より
高出力が期待出来る半導体発光素子の実現がそれぞれ期
待できる。
よび半導体発光素子の発明それぞれにおいても、上述し
た半導体発光素子の高出力化方法の発明の説明において
述べた作用と同様の作用が得られるので、半導体発光素
子の高出力化に好適な多重量子井戸構造および従来より
高出力が期待出来る半導体発光素子の実現がそれぞれ期
待できる。
【図１】実施の形態および比較例の説明図（その１）で
あり、この出願の発明および比較例を適用した半導体レ
ーザの構造を示した斜視図である。
あり、この出願の発明および比較例を適用した半導体レ
ーザの構造を示した斜視図である。
【図２】実施の形態および比較例の説明図（その２）で
あり、実施の形態および比較例でのδＥｖの違いおよび
δＥｃの違いを説明する図である。
あり、実施の形態および比較例でのδＥｖの違いおよび
δＥｃの違いを説明する図である。
【図３】主に課題を説明するための図である。
【図４】この出願の発明の作用を説明するための図であ
る。
る。
【図５】（Ａ）は、δＥｖのより好適な制限値を推定す
るための図、（Ｂ）は、δＥｃの好適な制限値を推定す
るための図である。
るための図、（Ｂ）は、δＥｃの好適な制限値を推定す
るための図である。
２１：ＩｎＰ基板 ２３：第１のＳＣＨ層 ２５：多重量子井戸構造 ２５ａ：バリア層 ２５ｂ：ウエル層 ２７：第２のＳＣＨ層 ２９：ＩｎＰクラッド層
Claims (12)
- 【請求項１】 ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓＰ層また
はＩｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層として含む多重量子井
戸構造を具えた半導体発光素子を、高出力化するに当た
り、 バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いることを特徴
とする半導体発光素子の高出力化方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体発光素子の高出
力化方法において、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１５０ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を、用いることを特徴とする半導体発光
素子の高出力化方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体発光素子の高出
力化方法において、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１００ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも１３０ｍｅＶとなる組成のＩ
ｎＧａＡｌＡｓ層を、用いることを特徴とする半導体発
光素子の高出力化方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体発光素子の高出
力化方法において、 前記ウエル層として、ＩｎＧａＡｓＰ層を用いることを
特徴とする半導体発光素子の高出力化方法。 - 【請求項５】 ウエル層としてＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧ
ａＡｓＰ層またはＩｎＧａＡｌＡｓ層を含み、かつ、バ
リア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を含むことを特徴とす
る多重量子井戸構造。 - 【請求項６】 請求項５に記載の多重量子井戸構造にお
いて、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１５０ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を、含むことを特徴とする多重量子井戸
構造。 - 【請求項７】 請求項５に記載の多重量子井戸構造にお
いて、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１００ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも１３０ｍｅＶとなる組成のＩ
ｎＧａＡｌＡｓ層を、含むことを特徴とする多重量子井
戸構造。 - 【請求項８】 請求項５に記載の多重量子井戸構造にお
いて、 前記ウエル層として、ＩｎＧａＡｓＰ層を含むことを特
徴とする多重量子井戸構造。 - 【請求項９】 ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓＰ層また
はＩｎＧａＡｌＡｓ層をウエル層として含む多重量子井
戸構造を具えた半導体発光素子において、 バリア層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を含むことを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体発光素子にお
いて、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１５０ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも９０ｍｅＶとなる組成のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ層を、含むことを特徴とする半導体発光素
子。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の半導体発光素子にお
いて、 前記バリア層として、前記ウエル層でのヘビーホールの
第一量子準位と前記バリア層での価電子帯の頂上とのエ
ネルギ差δＥｖが最大でも１００ｍｅＶで、かつ、電子
の第一量子準位と前記バリア層での伝導帯の底とのエネ
ルギ差δＥｃが少なくとも１３０ｍｅＶとなる組成のＩ
ｎＧａＡｌＡｓ層を、含むことを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の半導体発光素子にお
いて、 前記ウエル層として、ＩｎＧａＡｓＰ層を含むことを特
徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305697A JPH10256659A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体発光素子の高出力化方法、多重量子井戸構造および半導体発光素子 |
| KR1019980003479A KR19980079683A (ko) | 1997-03-07 | 1998-02-06 | 다중 퀀텀 웰 구조를 가지는 반도체 레이저 |
| EP98301396A EP0865125A1 (en) | 1997-03-07 | 1998-02-25 | Semiconductor laser with multiple quantum well structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305697A JPH10256659A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体発光素子の高出力化方法、多重量子井戸構造および半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256659A true JPH10256659A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12932206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5305697A Pending JPH10256659A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体発光素子の高出力化方法、多重量子井戸構造および半導体発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0865125A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10256659A (ja) |
| KR (1) | KR19980079683A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021034497A (ja) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | 株式会社東芝 | 半導体発光デバイス |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891241B (zh) * | 2012-06-21 | 2015-07-08 | 惠州雷曼光电科技有限公司 | 贴片式led支架、贴片式led及其制作方法 |
| CN103326242B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-01-27 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 激光器有源区、半导体激光器及其制作方法 |
| CN103715605A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-09 | 太原理工大学 | 一种半导体激光器外延片及其制造方法 |
| RU189724U1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-05-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Гетероструктура вертикально-излучающего лазера |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5381434A (en) * | 1993-03-30 | 1995-01-10 | Bell Communications Research, Inc. | High-temperature, uncooled diode laser |
| JPH0936479A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-07 JP JP5305697A patent/JPH10256659A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-06 KR KR1019980003479A patent/KR19980079683A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-02-25 EP EP98301396A patent/EP0865125A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021034497A (ja) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | 株式会社東芝 | 半導体発光デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980079683A (ko) | 1998-11-25 |
| EP0865125A1 (en) | 1998-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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| A02 | Decision of refusal |
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