JPH11112031A - Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子 - Google Patents
Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子Info
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- JPH11112031A JPH11112031A JP21245698A JP21245698A JPH11112031A JP H11112031 A JPH11112031 A JP H11112031A JP 21245698 A JP21245698 A JP 21245698A JP 21245698 A JP21245698 A JP 21245698A JP H11112031 A JPH11112031 A JP H11112031A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを効果的
に行った、温度特性や電気特性に優れ、製作の容易なＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を提供する。 【解決手段】 ｐ型クラッド層１３は、ＩｎＰに格子整
合するＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体からなり、ｎ型
クラッド層１２は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体と
ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化
合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、ＩｎＰに格
子整合する化合物半導体からなる。
に行った、温度特性や電気特性に優れ、製作の容易なＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を提供する。 【解決手段】 ｐ型クラッド層１３は、ＩｎＰに格子整
合するＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体からなり、ｎ型
クラッド層１２は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体と
ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化
合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、ＩｎＰに格
子整合する化合物半導体からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体ヘテロ接合素子に関し、特に可視光の発光ダイ
オード、レーザダイオード等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体ヘテロ接合素子に関するものである。
物半導体ヘテロ接合素子に関し、特に可視光の発光ダイ
オード、レーザダイオード等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体ヘテロ接合素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩｎＰ基板上に形成したＩＩ−Ｖ
Ｉ族発光素子では、電流注入により効率良く発光させる
ために、たとえば特開平２−１２５４７７号公報や特開
平５−２１８９２号公報に示されるように、クラッド層
にＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶やＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶やＭｇ
ＺｎＳＳｅ混晶が用いられ、２重ヘテロ構造が用いられ
ていた。また、ｐ電極の抵抗を小さくするために、たと
えば特開平７−９４８３２号公報に示されるように、Ｚ
ｎＣｄＳｅ混晶が用いられていた。また、従来のＣｄＳ
基板上に形成したＩＩ−ＶＩ族発光素子では、電流注入
により発光させるために、たとえば特開昭５７−８５２
８０号公報に示されるように、ＺｎＳｅＴｅ混晶からな
るｐ−ｎ接合が用いられていた。
Ｉ族発光素子では、電流注入により効率良く発光させる
ために、たとえば特開平２−１２５４７７号公報や特開
平５−２１８９２号公報に示されるように、クラッド層
にＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶やＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶やＭｇ
ＺｎＳＳｅ混晶が用いられ、２重ヘテロ構造が用いられ
ていた。また、ｐ電極の抵抗を小さくするために、たと
えば特開平７−９４８３２号公報に示されるように、Ｚ
ｎＣｄＳｅ混晶が用いられていた。また、従来のＣｄＳ
基板上に形成したＩＩ−ＶＩ族発光素子では、電流注入
により発光させるために、たとえば特開昭５７−８５２
８０号公報に示されるように、ＺｎＳｅＴｅ混晶からな
るｐ−ｎ接合が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の問
題点は、抵抗が高く発光効率も低い、ということであ
る。その理由は、ＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶は禁制帯幅があ
まり大きくなく、キャリアの閉じ込めが弱いためであ
る。また、ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶、
およびＭｇＺｎＳＳｅ混晶ではｐ型のドーピングが難し
く、正孔濃度を１×１０17ｃｍ-3以上にできないためで
ある。また、ＣｄＳに格子整合するＺｎＳｅＴｅ混晶は
ｎ型のドーピングが難しく、電子濃度を１×１０17ｃｍ
-3以上にできないためである。本発明はこのような課題
を解決するものであり、光の閉じ込めとキャリアの閉じ
込めを効果的に行った、温度特性や電気特性に優れ、製
作の容易なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を
提供することを目的とする。
題点は、抵抗が高く発光効率も低い、ということであ
る。その理由は、ＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶は禁制帯幅があ
まり大きくなく、キャリアの閉じ込めが弱いためであ
る。また、ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶、
およびＭｇＺｎＳＳｅ混晶ではｐ型のドーピングが難し
く、正孔濃度を１×１０17ｃｍ-3以上にできないためで
ある。また、ＣｄＳに格子整合するＺｎＳｅＴｅ混晶は
ｎ型のドーピングが難しく、電子濃度を１×１０17ｃｍ
-3以上にできないためである。本発明はこのような課題
を解決するものであり、光の閉じ込めとキャリアの閉じ
込めを効果的に行った、温度特性や電気特性に優れ、製
作の容易なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１に係るＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰ基板上に活性層とｐ型
クラッド層とｎ型クラッド層とを有する半導体素子にお
いて、上記ｐ型クラッド層は、ＩｎＰに格子整合するＭ
ｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体からなり、上記ｎ型クラ
ッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれ、かつ、ＩｎＰに格子整合す
る化合物半導体からなる。
るために、本発明の請求項１に係るＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰ基板上に活性層とｐ型
クラッド層とｎ型クラッド層とを有する半導体素子にお
いて、上記ｐ型クラッド層は、ＩｎＰに格子整合するＭ
ｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体からなり、上記ｎ型クラ
ッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれ、かつ、ＩｎＰに格子整合す
る化合物半導体からなる。
【０００５】また、本発明の請求項２に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１において、
上記活性層の代わりに、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド
層とのｐ−ｎ接合によって活性領域が形成されている。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１において、
上記活性層の代わりに、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド
層とのｐ−ｎ接合によって活性領域が形成されている。
【０００６】また、本発明の請求項３に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１において、
上記活性層は、ＺｎＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体であ
る。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１において、
上記活性層は、ＺｎＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体であ
る。
【０００７】また、本発明の請求項４に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至３の何
れか一項において、上記活性層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系
化合物半導体とＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇ
ＣｄＳＳｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれる化
合物半導体の、単層または量子井戸構造からなる。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至３の何
れか一項において、上記活性層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系
化合物半導体とＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇ
ＣｄＳＳｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれる化
合物半導体の、単層または量子井戸構造からなる。
【０００８】また、本発明の請求項５に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至４の何
れか一項において、上記活性層と上記ｐ型クラッド層と
の間に、厚さが３００ｎｍ以下でｐ型かまたはアンドー
プであるＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳ
Ｓｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体
とからなる群より選ばれる化合物半導体からなるｐ側光
ガイド層を有するか、上記活性層と上記ｎ型クラッド層
との間に、厚さが３００ｎｍ以下でｎ型かまたはアンド
ープであるＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄ
ＳＳｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれる化合物半導体からなるｎ側
光ガイド層を有するか、あるいはこのｐ側光ガイド層と
ｎ側光ガイド層の両方を有する。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至４の何
れか一項において、上記活性層と上記ｐ型クラッド層と
の間に、厚さが３００ｎｍ以下でｐ型かまたはアンドー
プであるＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳ
Ｓｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体
とからなる群より選ばれる化合物半導体からなるｐ側光
ガイド層を有するか、上記活性層と上記ｎ型クラッド層
との間に、厚さが３００ｎｍ以下でｎ型かまたはアンド
ープであるＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄ
ＳＳｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれる化合物半導体からなるｎ側
光ガイド層を有するか、あるいはこのｐ側光ガイド層と
ｎ側光ガイド層の両方を有する。
【０００９】また、本発明の請求項６に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至５の何
れか一項において、上記ＩｎＰ基板がｎ型であり、ｐ型
クラッド層上にＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｐコンタクト
層を有し、ｐコンタクト層のＭｇ組成がｐ型クラッド層
のＭｇ組成よりも少なく、ｐ型のドーピング濃度が１×
１０18ｃｍ-3以上である。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至５の何
れか一項において、上記ＩｎＰ基板がｎ型であり、ｐ型
クラッド層上にＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｐコンタクト
層を有し、ｐコンタクト層のＭｇ組成がｐ型クラッド層
のＭｇ組成よりも少なく、ｐ型のドーピング濃度が１×
１０18ｃｍ-3以上である。
【００１０】また、本発明の請求項７に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項６において、
上記ｐコンタクト層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体の単層、多層、超格子層、または電極に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層である。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項６において、
上記ｐコンタクト層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体の単層、多層、超格子層、または電極に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層である。
【００１１】また、本発明の請求項８に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至７の何
れか一項において、上記ＩｎＰ基板がｐ型であり、ｐ型
クラッド層とＩｎＰ基板との間にＩｎＰに格子整合する
ｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から
なるｐ接続層を有し、ｐ接続層のＭｇ組成がｐ型クラッ
ド層のＭｇ組成よりも少ない。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至７の何
れか一項において、上記ＩｎＰ基板がｐ型であり、ｐ型
クラッド層とＩｎＰ基板との間にＩｎＰに格子整合する
ｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から
なるｐ接続層を有し、ｐ接続層のＭｇ組成がｐ型クラッ
ド層のＭｇ組成よりも少ない。
【００１２】また、本発明の請求項９に係るＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項８において、
上記ｐ型接続層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体の
単層、多層、超格子層、または上記基板に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層である。
族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項８において、
上記ｐ型接続層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体の
単層、多層、超格子層、または上記基板に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層である。
【００１３】また、本発明の請求項１０に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至９の
何れか一項において、ＩｎＰ基板上にＩｎＰに格子整合
するＩｎＰ化合物半導体、ＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導
体、ＩｎＧａＡｌＡｓ系化合物半導体およびＩｎＡｌＡ
ｓＰ系化合物半導体からなる群より選ばれる化合物半導
体の単層または多層からなるＩＩＩ−Ｖ族半導体バッフ
ァー層を有し、ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層上に上
記活性層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド
層を有することを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
ヘテロ接合素子。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至９の
何れか一項において、ＩｎＰ基板上にＩｎＰに格子整合
するＩｎＰ化合物半導体、ＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導
体、ＩｎＧａＡｌＡｓ系化合物半導体およびＩｎＡｌＡ
ｓＰ系化合物半導体からなる群より選ばれる化合物半導
体の単層または多層からなるＩＩＩ−Ｖ族半導体バッフ
ァー層を有し、ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層上に上
記活性層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド
層を有することを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
ヘテロ接合素子。
【００１４】また、本発明の請求項１１に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至１０
の何れか一項において、ＩｎＰ基板上またはＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層上に、ＩｎＰに格子整合するかま
たは臨界膜厚以下のＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＳまたはＭｇＳ
ｅの単層または多層からなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッフ
ァー層を有し、ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層上に上
記活性層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド
層を有する。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至１０
の何れか一項において、ＩｎＰ基板上またはＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層上に、ＩｎＰに格子整合するかま
たは臨界膜厚以下のＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＳまたはＭｇＳ
ｅの単層または多層からなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッフ
ァー層を有し、ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層上に上
記活性層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド
層を有する。
【００１５】また、本発明の請求項１２に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至１１
の何れか一項において、上記ｐクラッド層またはｎクラ
ッド層の外側に、厚さが発光波長の１／４波長である２
種類のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の周期構造からなる多
層膜を有し、基板に垂直な方向に光を取り出す。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至１１
の何れか一項において、上記ｐクラッド層またはｎクラ
ッド層の外側に、厚さが発光波長の１／４波長である２
種類のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の周期構造からなる多
層膜を有し、基板に垂直な方向に光を取り出す。
【００１６】このように請求項１〜１２に係る本発明で
は、上記のようにｐ型クラッド層としてｐ型の高濃度ド
ーピングが容易なｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅを用いるので、
低抵抗となり、駆動電圧および発熱を低減することがで
きる。一方ｎ型クラッド層としてｎ型の高濃度ドーピン
グが容易なｎ型のＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＣｄＳｅ
およびＭｇＣｄＳＳｅから選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体を用いるので、低抵抗となり、駆動電圧および発
熱を低減することができる。また、ｐ型クラッド層とｎ
型クラッド層がＩｎＰに格子整合しているため素子寿命
が長くなる。また、請求項１〜１２に係る本発明では、
上記ＩｎＰ基板をｎ型とし、ｐ型クラッド層上にＩｎＰ
に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ系ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体からなるｐコンタクト層を設け、このときの
ｐコンタクト層のＭｇ組成をｐ型クラッド層のＭｇ組成
よりも少なく、ｐ型のドーピング濃度を１×１０18ｃｍ
-3以上とすることによって、コンタクト層での結晶欠陥
の発生を抑制し、良好なオーム性接触が得られる。その
結果、素子の駆動電圧および発熱が低減される結果、素
子寿命が改善される。
は、上記のようにｐ型クラッド層としてｐ型の高濃度ド
ーピングが容易なｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅを用いるので、
低抵抗となり、駆動電圧および発熱を低減することがで
きる。一方ｎ型クラッド層としてｎ型の高濃度ドーピン
グが容易なｎ型のＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＣｄＳｅ
およびＭｇＣｄＳＳｅから選ばれるＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体を用いるので、低抵抗となり、駆動電圧および発
熱を低減することができる。また、ｐ型クラッド層とｎ
型クラッド層がＩｎＰに格子整合しているため素子寿命
が長くなる。また、請求項１〜１２に係る本発明では、
上記ＩｎＰ基板をｎ型とし、ｐ型クラッド層上にＩｎＰ
に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ系ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体からなるｐコンタクト層を設け、このときの
ｐコンタクト層のＭｇ組成をｐ型クラッド層のＭｇ組成
よりも少なく、ｐ型のドーピング濃度を１×１０18ｃｍ
-3以上とすることによって、コンタクト層での結晶欠陥
の発生を抑制し、良好なオーム性接触が得られる。その
結果、素子の駆動電圧および発熱が低減される結果、素
子寿命が改善される。
【００１７】また、本発明の請求項１３に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰからなる基
板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層によって挟
まれた活性層を有する半導体素子において、上記ｐ型ク
ラッド層は、ＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺ
ｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物
半導体とＢｅＺｎＣｄＴｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、
ＩｎＰに格子整合する化合物半導体からなり、上記ｎ型
クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物
半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣ
ｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化合物半導
体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とからなる群より
選ばれ、かつ、ＩｎＰに格子整合する化合物半導体から
なる。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰからなる基
板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層によって挟
まれた活性層を有する半導体素子において、上記ｐ型ク
ラッド層は、ＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺ
ｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物
半導体とＢｅＺｎＣｄＴｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、
ＩｎＰに格子整合する化合物半導体からなり、上記ｎ型
クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物
半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣ
ｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化合物半導
体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とからなる群より
選ばれ、かつ、ＩｎＰに格子整合する化合物半導体から
なる。
【００１８】また、本発明の請求項１４に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＣｄＳからなる基
板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層によって挟
まれた活性層を有する半導体素子において、上記ｐ型ク
ラッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＳｅＴｅ系化合物
半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣ
ｄＴｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＺｎＴｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれ、かつ、ＣｄＳに格子整合す
る化合物半導体からなり、上記ｎ型クラッド層は、Ｍｇ
ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合
物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳ
ｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴ
ｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、Ｃｄ
Ｓに格子整合する化合物半導体からなる。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＣｄＳからなる基
板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層によって挟
まれた活性層を有する半導体素子において、上記ｐ型ク
ラッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＳｅＴｅ系化合物
半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣ
ｄＴｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＺｎＴｅ系化合物半導
体とからなる群より選ばれ、かつ、ＣｄＳに格子整合す
る化合物半導体からなり、上記ｎ型クラッド層は、Ｍｇ
ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合
物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳ
ｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴ
ｅ系化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、Ｃｄ
Ｓに格子整合する化合物半導体からなる。
【００１９】また、本発明の請求項１５に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項２におい
て、上記基板は、立方晶のＣｄＳからなり、上記活性
層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド層は、
それぞれ立方晶の化合物半導体からなる。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項２におい
て、上記基板は、立方晶のＣｄＳからなり、上記活性
層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド層は、
それぞれ立方晶の化合物半導体からなる。
【００２０】また、本発明の請求項１６に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項２におい
て、上記基板は、六方晶のＣｄＳからなり、上記活性
層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド層は、
それぞれ六方晶の化合物半導体からなることを特徴とす
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項２におい
て、上記基板は、六方晶のＣｄＳからなり、上記活性
層、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ型クラッド層は、
それぞれ六方晶の化合物半導体からなることを特徴とす
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。
【００２１】また、本発明の請求項１７に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１または２
において、上記活性層の代わりに、上記ｐ型クラッド層
と上記ｎ型クラッド層とのｐ−ｎ接合によって活性領域
が形成されている。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１または２
において、上記活性層の代わりに、上記ｐ型クラッド層
と上記ｎ型クラッド層とのｐ−ｎ接合によって活性領域
が形成されている。
【００２２】また、本発明の請求項１８に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至５の
何れか一項において、上記活性層は、ＩＩ族元素（Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓ
ｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ選ばれる１以上の元素を組み
合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の単層または量子井
戸構造からなる。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至５の
何れか一項において、上記活性層は、ＩＩ族元素（Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓ
ｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ選ばれる１以上の元素を組み
合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の単層または量子井
戸構造からなる。
【００２３】また、本発明の請求項１９に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至６の
何れか一項において、上記活性層と上記ｐ型クラッド層
との間、および、上記活性層と上記ｎ型クラッド層との
間に、ＩＩ族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群および
ＶＩ族元素（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ選ばれる
１以上の元素を組み合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
からなり、かつ、上記基板に格子整合する光ガイド層を
有する。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至６の
何れか一項において、上記活性層と上記ｐ型クラッド層
との間、および、上記活性層と上記ｎ型クラッド層との
間に、ＩＩ族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群および
ＶＩ族元素（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ選ばれる
１以上の元素を組み合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
からなり、かつ、上記基板に格子整合する光ガイド層を
有する。
【００２４】また、本発明の請求項２０に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至４，
６，７の何れか一項において、上記活性層の価電子帯端
のエネルギー位置は、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ
型クラッド層の価電子帯端のエネルギー位置より高く、
上記活性層の伝導帯端のエネルギー位置は、上記ｐ型ク
ラッド層および上記ｎ型クラッド層の伝導帯端のエネル
ギー位置よりも低い。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至４，
６，７の何れか一項において、上記活性層の価電子帯端
のエネルギー位置は、上記ｐ型クラッド層および上記ｎ
型クラッド層の価電子帯端のエネルギー位置より高く、
上記活性層の伝導帯端のエネルギー位置は、上記ｐ型ク
ラッド層および上記ｎ型クラッド層の伝導帯端のエネル
ギー位置よりも低い。
【００２５】また、本発明の請求項２１に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至８の
何れか一項において、上記基板は、ｎ型であり、上記ｐ
型クラッド層と電極との間には、上記基板に格子整合す
るｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたはＢｅＣｄＴ
ｅからなるｐ型コンタクト層を有する。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至８の
何れか一項において、上記基板は、ｎ型であり、上記ｐ
型クラッド層と電極との間には、上記基板に格子整合す
るｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたはＢｅＣｄＴ
ｅからなるｐ型コンタクト層を有する。
【００２６】また、本発明の請求項２２に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至８の
何れか一項において、上記基板は、ｐ型であり、上記ｐ
型クラッド層と上記基板との間には、上記基板に格子整
合するｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたはＢｅＣ
ｄＴｅからなるｐ型接続層を有する。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、請求項１乃至８の
何れか一項において、上記基板は、ｐ型であり、上記ｐ
型クラッド層と上記基板との間には、上記基板に格子整
合するｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたはＢｅＣ
ｄＴｅからなるｐ型接続層を有する。
【００２７】また、本発明の請求項２３に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰまたはＣｄ
Ｓからなる基板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド
層によって挟まれた活性層を有する半導体素子におい
て、上記活性層は、上記基板に格子整合するＺｎＣｄＳ
ｅ混晶からなり、上記ｐ型クラッド層は、上記基板に格
子整合するＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶からなり、上
記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体
とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系
化合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とから
なる群より選ばれ、かつ、上記基板に格子整合する化合
物半導体からなり、また上記ｐ型クラッド層を構成する
ＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶のＭｇ組成ｘが０．３以
上０．７以下である。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は、ＩｎＰまたはＣｄ
Ｓからなる基板上にｐ型クラッド層およびｎ型クラッド
層によって挟まれた活性層を有する半導体素子におい
て、上記活性層は、上記基板に格子整合するＺｎＣｄＳ
ｅ混晶からなり、上記ｐ型クラッド層は、上記基板に格
子整合するＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶からなり、上
記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体
とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系
化合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とから
なる群より選ばれ、かつ、上記基板に格子整合する化合
物半導体からなり、また上記ｐ型クラッド層を構成する
ＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶のＭｇ組成ｘが０．３以
上０．７以下である。
【００２８】また、本発明の請求項２４に係るＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は請求項１１におい
て、上記ｐ型クラッド層に隣接して、Ｍｇ組成が上記ｐ
型クラッド層よりも低く、かつ、上記基板に格子整合す
るＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶よりなるｐ型第２クラッド層を
さらに有する。
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子は請求項１１におい
て、上記ｐ型クラッド層に隣接して、Ｍｇ組成が上記ｐ
型クラッド層よりも低く、かつ、上記基板に格子整合す
るＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶よりなるｐ型第２クラッド層を
さらに有する。
【００２９】このように構成することにより本発明は、
ｐ型のドーピングの容易なＩＩ−ＶＩ族混晶をｐ型クラ
ッド層に用いているため、抵抗が小さく動作電圧が低い
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を提供するこ
とができる。
ｐ型のドーピングの容易なＩＩ−ＶＩ族混晶をｐ型クラ
ッド層に用いているため、抵抗が小さく動作電圧が低い
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子を提供するこ
とができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を詳細に
説明する。
説明する。
【００３１】［実施形態１］次に、図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００３２】図１は本発明の第１の実施の形態を示す発
光ダイオードの構造図、図２はバンドダイアグラムであ
る。ｎ型のＩｎＰ基板１１上に、ＩｎＰに格子整合する
ｎ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｎ型クラッド層１２、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１３、ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層
１３の界面に形成されるｐ−ｎ接合１４、金属からなる
ｐ電極１５、ｎ電極１６とを有している。ｐ−ｎ接合１
４の近傍が活性層として機能する。半導体層は有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）
法により形成する。ｐ電極１５、ｎ電極１６は真空蒸着
などにより形成する。
光ダイオードの構造図、図２はバンドダイアグラムであ
る。ｎ型のＩｎＰ基板１１上に、ＩｎＰに格子整合する
ｎ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｎ型クラッド層１２、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１３、ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層
１３の界面に形成されるｐ−ｎ接合１４、金属からなる
ｐ電極１５、ｎ電極１６とを有している。ｐ−ｎ接合１
４の近傍が活性層として機能する。半導体層は有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）
法により形成する。ｐ電極１５、ｎ電極１６は真空蒸着
などにより形成する。
【００３３】ＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶はＭｇ組成
が０≦ｘ≦０．９４の範囲でＩｎＰに格子整合させるこ
とができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きく
なる。ｐ型にするためには窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、ヒ素
（Ａｓ）などのＶ族元素を添加すればよく、容易にｐ型
不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得
られる。ｎ型にするためには塩素（Ｃｌ）などの７族元
素か、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ族元素を添加すればよく、
容易にｎ型不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピン
グ濃度が得られる。また、Ｓｅ組成が多いほどｎ型の高
濃度ドーピングが可能となり、Ｔｅ組成が大きいほどｐ
型の高濃度ドーピングが可能となる。ｎ型クラッド層１
２とｐ型クラッド層１３の混晶組成は等しくても異なっ
ていても良い。
が０≦ｘ≦０．９４の範囲でＩｎＰに格子整合させるこ
とができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きく
なる。ｐ型にするためには窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、ヒ素
（Ａｓ）などのＶ族元素を添加すればよく、容易にｐ型
不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得
られる。ｎ型にするためには塩素（Ｃｌ）などの７族元
素か、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ族元素を添加すればよく、
容易にｎ型不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピン
グ濃度が得られる。また、Ｓｅ組成が多いほどｎ型の高
濃度ドーピングが可能となり、Ｔｅ組成が大きいほどｐ
型の高濃度ドーピングが可能となる。ｎ型クラッド層１
２とｐ型クラッド層１３の混晶組成は等しくても異なっ
ていても良い。
【００３４】バンドダイアグラムの典型的な例を図２に
示す。ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１３の混晶
組成が異なる場合には、ｐ−ｎ接合１４部で価電子帯端
２１および伝導帯端２２が不連続となる。ｐ電極１５に
正、ｎ電極１６に負の電圧を印加すると、ｐ型クラッド
層１３のフェルミ準位２３がｎ型クラッド層１２より低
くなり、ｐ−ｎ接合１４部に電子と正孔が注入される。
ｐ−ｎ接合１４の拡散電位の効果と、価電子帯端２１お
よび伝導帯端２２のバンド不連続の効果とにより電子と
正孔がｐ−ｎ接合１４の近傍で再結合して発光する。こ
の場合、ｐ−ｎ接合１４の近傍が活性層として機能して
いる。得られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍで
ある。ｎ型およびｐ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ混晶をｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１３
に用いているため、素子の抵抗が低くなるとともに、発
光に寄与しない無効電流が減少する。このため発光効率
の高い発光ダイオードが得られる。また、ｎ型クラッド
層１２とｐ型クラッド層１３がＩｎＰに格子整合してい
るため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られ
る。
示す。ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１３の混晶
組成が異なる場合には、ｐ−ｎ接合１４部で価電子帯端
２１および伝導帯端２２が不連続となる。ｐ電極１５に
正、ｎ電極１６に負の電圧を印加すると、ｐ型クラッド
層１３のフェルミ準位２３がｎ型クラッド層１２より低
くなり、ｐ−ｎ接合１４部に電子と正孔が注入される。
ｐ−ｎ接合１４の拡散電位の効果と、価電子帯端２１お
よび伝導帯端２２のバンド不連続の効果とにより電子と
正孔がｐ−ｎ接合１４の近傍で再結合して発光する。こ
の場合、ｐ−ｎ接合１４の近傍が活性層として機能して
いる。得られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍで
ある。ｎ型およびｐ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ混晶をｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１３
に用いているため、素子の抵抗が低くなるとともに、発
光に寄与しない無効電流が減少する。このため発光効率
の高い発光ダイオードが得られる。また、ｎ型クラッド
層１２とｐ型クラッド層１３がＩｎＰに格子整合してい
るため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られ
る。
【００３５】この実施形態ではｐ−ｎ接合領域に活性層
の機能を持たせたが、これに限らず、ｎ型クラッド層と
ｐ型クラッド層との間にＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＳｅＴ
ｅまたはＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶からなる層やこれらを組
み合わせた組成や構造の層を導入して活性層としても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。不純物準
位からの発光を利用すると６００ｎｍよりも波長の長い
光が得られる。また、発光素子として発光ダイオードを
用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子で
もよい。
の機能を持たせたが、これに限らず、ｎ型クラッド層と
ｐ型クラッド層との間にＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＳｅＴ
ｅまたはＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶からなる層やこれらを組
み合わせた組成や構造の層を導入して活性層としても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。不純物準
位からの発光を利用すると６００ｎｍよりも波長の長い
光が得られる。また、発光素子として発光ダイオードを
用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子で
もよい。
【００３６】［実施形態２］図３は本発明の第２の実施
の形態を示す半導体レーザの構造図、図４（ａ）および
図４（ｂ）はバンドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ
基板３１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層３２、ＩｎＰに格子整合す
るＭｇＺｎＳｅＴｅまたはＩｎＰに格子整合するＺｎＣ
ｄＳｅＴｅからなる活性層３３、ＩｎＰに格子整合する
ｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層３４、金
属からなるｐ電極３５、ｎ電極３６とを有している。半
導体層は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結
晶成長（ＭＢＥ）法により形成する。ｐ電極３５、ｎ電
極３６は真空蒸着などにより形成する。電極を形成した
のち、へき開によりレーザ共振器面を作成する。
の形態を示す半導体レーザの構造図、図４（ａ）および
図４（ｂ）はバンドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ
基板３１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層３２、ＩｎＰに格子整合す
るＭｇＺｎＳｅＴｅまたはＩｎＰに格子整合するＺｎＣ
ｄＳｅＴｅからなる活性層３３、ＩｎＰに格子整合する
ｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層３４、金
属からなるｐ電極３５、ｎ電極３６とを有している。半
導体層は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結
晶成長（ＭＢＥ）法により形成する。ｐ電極３５、ｎ電
極３６は真空蒸着などにより形成する。電極を形成した
のち、へき開によりレーザ共振器面を作成する。
【００３７】ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-y Ｓｅ混晶はＭｇ組成
が０≦ｘ≦０．９の範囲でＩｎＰに格子整合させること
ができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きくな
る。またＺｎxＣｄ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶はＺｎ組成が
０．４８≦ｘ≦１の範囲でＩｎＰに格子整合させること
ができる。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶をｎ型にするためには
塩素（Ｃｌ）などの７族元素か、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ
族元素を添加すればよく、容易にｎ型不純物濃度１×１
０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得られる。活性層３
３の禁制帯幅はｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド
層３４の禁制帯幅よりも小さい。
が０≦ｘ≦０．９の範囲でＩｎＰに格子整合させること
ができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きくな
る。またＺｎxＣｄ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶はＺｎ組成が
０．４８≦ｘ≦１の範囲でＩｎＰに格子整合させること
ができる。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶をｎ型にするためには
塩素（Ｃｌ）などの７族元素か、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ
族元素を添加すればよく、容易にｎ型不純物濃度１×１
０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得られる。活性層３
３の禁制帯幅はｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド
層３４の禁制帯幅よりも小さい。
【００３８】バンドダイアグラムの典型的な例を図４
（ａ）および図４（ｂ）に示す。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、組成によってはタイプ１
のバンドラインナップをとることもあるが、通常価電子
帯端２１および伝導帯端２２のいずれのエネルギー位置
もＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶の方が低くなるので、そのバン
ドラインナップはいわゆるタイプ２である。従って、活
性層３３がＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶である場合には、図４
（ａ）に示すようにｎ型クラッド層３２と活性層３３と
の界面での価電子帯端２１のバンド不連続値が大きくな
り、正孔に対する閉じ込め効果が強くなる。また、活性
層３３とｐ型クラッド層３４との界面での伝導帯端２２
のバンド不連続値も大きく、電子に対する閉じ込め効果
も強い。
（ａ）および図４（ｂ）に示す。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、組成によってはタイプ１
のバンドラインナップをとることもあるが、通常価電子
帯端２１および伝導帯端２２のいずれのエネルギー位置
もＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶の方が低くなるので、そのバン
ドラインナップはいわゆるタイプ２である。従って、活
性層３３がＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶である場合には、図４
（ａ）に示すようにｎ型クラッド層３２と活性層３３と
の界面での価電子帯端２１のバンド不連続値が大きくな
り、正孔に対する閉じ込め効果が強くなる。また、活性
層３３とｐ型クラッド層３４との界面での伝導帯端２２
のバンド不連続値も大きく、電子に対する閉じ込め効果
も強い。
【００３９】また活性層３３がＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶で
ある場合には、図４（ｂ）に示すように伝導帯端２２の
エネルギー位置はｎ型クラッド層３２とおよびｐ型クラ
ッド３４に対して活性層３３が一番低く、また価電子端
２１のエネルギー位置はｎ型クラッド層３２とおよびｐ
型クラッド３４に対して活性層３３が一番高くなるいわ
ゆるタイプ１のバンドラインナップを形成するように各
層の組成を選ぶことができる。この場合、活性層３３は
電子および正孔のどちらに対しても井戸のような働きを
するため、キャリアは活性層３３によく閉じ込められ
る。
ある場合には、図４（ｂ）に示すように伝導帯端２２の
エネルギー位置はｎ型クラッド層３２とおよびｐ型クラ
ッド３４に対して活性層３３が一番低く、また価電子端
２１のエネルギー位置はｎ型クラッド層３２とおよびｐ
型クラッド３４に対して活性層３３が一番高くなるいわ
ゆるタイプ１のバンドラインナップを形成するように各
層の組成を選ぶことができる。この場合、活性層３３は
電子および正孔のどちらに対しても井戸のような働きを
するため、キャリアは活性層３３によく閉じ込められ
る。
【００４０】ｐ電極３５に正、ｎ電極３６に負の電圧を
印加すると、活性層３３に電子と正孔が注入され、再結
合して発光する。バンド不連続の効果により、活性層３
３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため発光効率の
高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶をｎ型クラッド層３２に用い、
ｐ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型
クラッド層３４に用いているため、素子の抵抗が低くな
る。また、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラ
ッド層３４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥
が少なく信頼性の高い素子が得られる。
印加すると、活性層３３に電子と正孔が注入され、再結
合して発光する。バンド不連続の効果により、活性層３
３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため発光効率の
高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶をｎ型クラッド層３２に用い、
ｐ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型
クラッド層３４に用いているため、素子の抵抗が低くな
る。また、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラ
ッド層３４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥
が少なく信頼性の高い素子が得られる。
【００４１】また、通常の半導体レーザでは、バンドラ
インナップはタイプ１であるが、本発明ではタイプ１、
タイプ２のいずれのバンドラインナップであっても発光
効率が高い。
インナップはタイプ１であるが、本発明ではタイプ１、
タイプ２のいずれのバンドラインナップであっても発光
効率が高い。
【００４２】この実施形態では、活性層をＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ混晶またはＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶としたが、これら
に限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混
晶からなる層やこれらを組み合わせた組成や構造の層を
用いても良い。また、活性層に不純物を添加しても良
い。また、活性層を設けずｐ−ｎ接合で代用しても良
い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、こ
れに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
Ｔｅ混晶またはＺｎＣｄＳｅＴｅ混晶としたが、これら
に限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混
晶からなる層やこれらを組み合わせた組成や構造の層を
用いても良い。また、活性層に不純物を添加しても良
い。また、活性層を設けずｐ−ｎ接合で代用しても良
い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、こ
れに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
【００４３】［実施形態３］図５は本発明の第３の実施
の形態を示す半導体レーザの構造図、図６はバンドダイ
アグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板５１上に、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層５２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅから
なる活性層５３、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層５４、金属からなるｎ電極
５５、ｐ電極５６とを有している。半導体層は有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）
法により形成する。ｎ電極５５、ｐ電極５６は真空蒸着
などにより形成する。電極を形成したのち、へき開によ
りレーザ共振器面を作成する。
の形態を示す半導体レーザの構造図、図６はバンドダイ
アグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板５１上に、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層５２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅから
なる活性層５３、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層５４、金属からなるｎ電極
５５、ｐ電極５６とを有している。半導体層は有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）
法により形成する。ｎ電極５５、ｐ電極５６は真空蒸着
などにより形成する。電極を形成したのち、へき開によ
りレーザ共振器面を作成する。
【００４４】ＭｇxＣｄ1-xＳyＳｅ1-y混晶はＭｇ組成が
０≦ｘ≦１の範囲でＩｎＰに格子整合させることができ
る。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きくなる。ｎ
型にするためには塩素（Ｃｌ）などの７族元素か、ガリ
ウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）などのＩＩＩ族元素を添加すればよく、容易にｎ型
不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得
られる。活性層５３の禁制帯幅はｐ型クラッド層５２お
よびｎ型クラッド層５４の禁制帯幅よりも小さい。
０≦ｘ≦１の範囲でＩｎＰに格子整合させることができ
る。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きくなる。ｎ
型にするためには塩素（Ｃｌ）などの７族元素か、ガリ
ウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）などのＩＩＩ族元素を添加すればよく、容易にｎ型
不純物濃度１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得
られる。活性層５３の禁制帯幅はｐ型クラッド層５２お
よびｎ型クラッド層５４の禁制帯幅よりも小さい。
【００４５】バンドダイアグラムの典型的な例を図６に
示す。ＭｇＣｄＳＳｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶で
は、組成によってはタイプ１のバンドラインナップをと
ることもありうるが、通常、価電子帯端２１および伝導
帯端２２のいずれのエネルギー位置もＭｇＣｄＳＳｅ混
晶の方が低くなるので、そのバンドラインナップはいわ
ゆるタイプ２である。従って、活性層５３がＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ混晶である場合には、ｐ型クラッド層５２と活性
層５３との界面での伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きくなり、電子に対する閉じ込め効果が強くなる。ま
た、活性層５３とｎ型クラッド層５４との界面での価電
子帯端２１のバンド不連続値も大きく、正孔に対する閉
じ込め効果も強い。
示す。ＭｇＣｄＳＳｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶で
は、組成によってはタイプ１のバンドラインナップをと
ることもありうるが、通常、価電子帯端２１および伝導
帯端２２のいずれのエネルギー位置もＭｇＣｄＳＳｅ混
晶の方が低くなるので、そのバンドラインナップはいわ
ゆるタイプ２である。従って、活性層５３がＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ混晶である場合には、ｐ型クラッド層５２と活性
層５３との界面での伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きくなり、電子に対する閉じ込め効果が強くなる。ま
た、活性層５３とｎ型クラッド層５４との界面での価電
子帯端２１のバンド不連続値も大きく、正孔に対する閉
じ込め効果も強い。
【００４６】ｐ電極５６に正、ｎ電極５５に負の電圧を
印加すると、活性層５３に電子と正孔が注入され、再結
合して発光する。バンド不連続の効果により、活性層５
３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため発光効率の
高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＣｄＳＳｅ混晶をｎ型クラッド層５４に用い、ｐ
型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型ク
ラッド層５２に用いているため、素子の抵抗が低くな
る。また、ｐ型クラッド層５２、活性層５３、ｎ型クラ
ッド層５４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥
が少なく信頼性の高い素子が得られる。
印加すると、活性層５３に電子と正孔が注入され、再結
合して発光する。バンド不連続の効果により、活性層５
３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため発光効率の
高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＣｄＳＳｅ混晶をｎ型クラッド層５４に用い、ｐ
型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型ク
ラッド層５２に用いているため、素子の抵抗が低くな
る。また、ｐ型クラッド層５２、活性層５３、ｎ型クラ
ッド層５４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥
が少なく信頼性の高い素子が得られる。
【００４７】この実施形態では、活性層をＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、
ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶からなる層やこれらを組み合
わせた組成や構造の層を用いても良い。また、活性層に
不純物を添加しても良い。また、活性層を設けずｐ−ｎ
接合で代用しても良い。また、発光素子として半導体レ
ーザを用いたが、これに限らず発光ダイオードなど他の
光素子でもよい。
Ｓｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、
ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶からなる層やこれらを組み合
わせた組成や構造の層を用いても良い。また、活性層に
不純物を添加しても良い。また、活性層を設けずｐ−ｎ
接合で代用しても良い。また、発光素子として半導体レ
ーザを用いたが、これに限らず発光ダイオードなど他の
光素子でもよい。
【００４８】［実施形態４］図７は本発明の第４の実施
の形態を示す半導体レーザの構造図、図８はバンドダイ
アグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板７１上に、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層７２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
ウエル層７３ａとバリア７３ｂ層からなる単一量子井戸
構造を用いた活性層７３、ＩｎＰに格子整合するｎ型Ｍ
ｇＺｎＳｅＴｅからなるｎ型クラッド層７４、金属から
なるｎ電極７５、ｐ電極７６とを有している。電極を形
成したのち、へき開によりレーザ共振器面を作成する。
の形態を示す半導体レーザの構造図、図８はバンドダイ
アグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板７１上に、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層７２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
ウエル層７３ａとバリア７３ｂ層からなる単一量子井戸
構造を用いた活性層７３、ＩｎＰに格子整合するｎ型Ｍ
ｇＺｎＳｅＴｅからなるｎ型クラッド層７４、金属から
なるｎ電極７５、ｐ電極７６とを有している。電極を形
成したのち、へき開によりレーザ共振器面を作成する。
【００４９】バンドダイアグラムの典型的な例を図８に
示す。ｐ電極７６に正、ｎ電極７５に負の電圧を印加す
ると、活性層７３内のウエル層７３ａに電子と正孔が注
入され、再結合して発光する。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶と
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドラインナップ
は、通常いわゆるタイプ２である。バリア層７３ｂとｐ
型クラッド層７２の伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きいため、電子のｐ型クラッド層７２への拡散が減少
し、発振しきい値電流が低くなる。活性層７３を構成す
るＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶はＭｇ組成を変えることにより
いわゆるタイプ１のバンドラインナップとなる。電子も
正孔も量子井戸構造のウエル層７３ａに閉じ込められ、
状態密度が２次元的になる。量子効果により発光再結合
確率が高くなり、発光効率の高い半導体レーザが得られ
る。得られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍであ
る。ｎ型の不純物添加とｐ型の不純物添加が容易なＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層７２とｎ型クラッド
層７４とに用いているため、素子の抵抗が低くなる。ま
た、ｐ型クラッド層７２、活性層７３、ｎ型クラッド層
７４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥が少な
く信頼性の高い素子が得られる。
示す。ｐ電極７６に正、ｎ電極７５に負の電圧を印加す
ると、活性層７３内のウエル層７３ａに電子と正孔が注
入され、再結合して発光する。ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶と
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドラインナップ
は、通常いわゆるタイプ２である。バリア層７３ｂとｐ
型クラッド層７２の伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きいため、電子のｐ型クラッド層７２への拡散が減少
し、発振しきい値電流が低くなる。活性層７３を構成す
るＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶はＭｇ組成を変えることにより
いわゆるタイプ１のバンドラインナップとなる。電子も
正孔も量子井戸構造のウエル層７３ａに閉じ込められ、
状態密度が２次元的になる。量子効果により発光再結合
確率が高くなり、発光効率の高い半導体レーザが得られ
る。得られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍであ
る。ｎ型の不純物添加とｐ型の不純物添加が容易なＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層７２とｎ型クラッド
層７４とに用いているため、素子の抵抗が低くなる。ま
た、ｐ型クラッド層７２、活性層７３、ｎ型クラッド層
７４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠陥が少な
く信頼性の高い素子が得られる。
【００５０】この実施形態では、活性層をＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅ系単一量子井戸構造としたが、これに限らず、多重
量子井戸構造としたり、量子井戸ではない単層の構造を
用いても良い。また、量子細線や量子箱を用いても良
い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良い。ま
た、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ型クラ
ッド層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限ら
ず、ＭｇＺｎＣｄＳｅやＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いても
良い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、
これに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
Ｓｅ系単一量子井戸構造としたが、これに限らず、多重
量子井戸構造としたり、量子井戸ではない単層の構造を
用いても良い。また、量子細線や量子箱を用いても良
い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良い。ま
た、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ型クラ
ッド層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限ら
ず、ＭｇＺｎＣｄＳｅやＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いても
良い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、
これに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
【００５１】［実施形態５］図９は本発明の第５の実施
の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１０はバンド
ダイアグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板９１上に、Ｉｎ
Ｐに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型ク
ラッド層９２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅ
混晶ウエル層９３ａとバリア層９３ｂからなる多重量子
井戸構造を用いた活性層９３、ＩｎＰに格子整合するｎ
型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型クラッド層９４、金属か
らなるｎ電極９５、ｐ電極９６とを有している。
の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１０はバンド
ダイアグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板９１上に、Ｉｎ
Ｐに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型ク
ラッド層９２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅ
混晶ウエル層９３ａとバリア層９３ｂからなる多重量子
井戸構造を用いた活性層９３、ＩｎＰに格子整合するｎ
型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型クラッド層９４、金属か
らなるｎ電極９５、ｐ電極９６とを有している。
【００５２】バンドダイアグラムの典型的な例を図１０
に示す。ｐ電極９６に正、ｎ電極９５に負の電圧を印加
すると、活性層９３内のウエル層９３ａに電子と正孔が
注入され、再結合して発光する。ＭｇＣｄＳＳｅ混晶と
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドラインナップ
は、通常タイプ２である。バリア層９３ｂとｎ型クラッ
ド層９４の価電子帯端２１のバンド不連続値が大きいた
め、正孔のｎ型クラッド層９４への拡散が減少し、発振
しきい値電流が低くなる。活性層９３を構成するＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ混晶はＭｇ組成を変えることによりタイプ１
のバンドラインナップになる。よって、電子も正孔も量
子井戸構造のウエル層９３ａに閉じ込められ、状態密度
が２次元的になる。量子効果により発光再結合確率が高
くなり、発光効率の高い発光ダイオードが得られる。得
られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍである。ｐ
型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型ク
ラッド層９２に用いｎ型の不純物添加が容易なＭｇＣｄ
ＳＳｅをｎ型クラッド層９４に用いているため、素子の
抵抗が低くなる。また、ｐ型クラッド層９２、活性層９
３、ｎ型クラッド層９４がＩｎＰに格子整合しているた
め、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
に示す。ｐ電極９６に正、ｎ電極９５に負の電圧を印加
すると、活性層９３内のウエル層９３ａに電子と正孔が
注入され、再結合して発光する。ＭｇＣｄＳＳｅ混晶と
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドラインナップ
は、通常タイプ２である。バリア層９３ｂとｎ型クラッ
ド層９４の価電子帯端２１のバンド不連続値が大きいた
め、正孔のｎ型クラッド層９４への拡散が減少し、発振
しきい値電流が低くなる。活性層９３を構成するＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ混晶はＭｇ組成を変えることによりタイプ１
のバンドラインナップになる。よって、電子も正孔も量
子井戸構造のウエル層９３ａに閉じ込められ、状態密度
が２次元的になる。量子効果により発光再結合確率が高
くなり、発光効率の高い発光ダイオードが得られる。得
られる発光波長は４００ｎｍから６００ｎｍである。ｐ
型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型ク
ラッド層９２に用いｎ型の不純物添加が容易なＭｇＣｄ
ＳＳｅをｎ型クラッド層９４に用いているため、素子の
抵抗が低くなる。また、ｐ型クラッド層９２、活性層９
３、ｎ型クラッド層９４がＩｎＰに格子整合しているた
め、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
【００５３】この実施形態では、活性層をＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ系多重量子井戸構造としたが、これに限らず、単一
量子井戸構造を用いても良いし、量子井戸ではない単層
の構造を用いても良い。また、量子細線や量子箱を用い
ても良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ
型クラッド層にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いたが、これに
限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用
いても良い。また、発光素子として発光ダイオードを用
いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子でも
よい。
Ｔｅ系多重量子井戸構造としたが、これに限らず、単一
量子井戸構造を用いても良いし、量子井戸ではない単層
の構造を用いても良い。また、量子細線や量子箱を用い
ても良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ
型クラッド層にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いたが、これに
限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用
いても良い。また、発光素子として発光ダイオードを用
いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子でも
よい。
【００５４】［実施形態６］図１１は本発明の第６の実
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１２はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１１１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１１２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＣｄＳ
Ｓｅ混晶ウエル層１１３ａとバリア層１１３ｂからなる
量子細線構造を用いた活性層１１３、ＩｎＰに格子整合
するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層１１
４、金属からなるｐ電極１１５、ｎ電極１１６とを有し
ている。
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１２はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１１１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１１２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＣｄＳ
Ｓｅ混晶ウエル層１１３ａとバリア層１１３ｂからなる
量子細線構造を用いた活性層１１３、ＩｎＰに格子整合
するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層１１
４、金属からなるｐ電極１１５、ｎ電極１１６とを有し
ている。
【００５５】バンドダイアグラムの典型的な例を図１２
に示す。ｐ電極１１５に正、ｎ電極１１６に負の電圧を
印加すると、活性層１１３内のウエル層１１３ａに電子
と正孔が注入され、再結合して発光する。ＭｇＣｄＳＳ
ｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドライン
ナップは、通常タイプ２であるため、バリア層１１３ｂ
とｐ型クラッド層１１４との伝導帯端２２のバンド不連
続値が大きい。そのため、電子のｐ型クラッド層１１４
への拡散が減少し、発振しきい値電流が低くなる。活性
層１１３を構成するＭｇＣｄＳＳｅ混晶はＭｇ組成を変
えることによりタイプ１のバンドラインナップになる。
電子も正孔も量子効果により量子細線構造のウエル層１
１３ａに閉じ込められ、状態密度が１次元的になる。量
子効果により発光再結合確率が高くなり、発光効率の高
い発光ダイオードが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＣｄＳＳｅをｎ型クラッド層１１２に用いｐ型の
不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッ
ド層１１４に用いているため、素子の抵抗が低くなる。
また、ｎ型クラッド層１１２、活性層１１３、ｐ型クラ
ッド層１１４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠
陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
に示す。ｐ電極１１５に正、ｎ電極１１６に負の電圧を
印加すると、活性層１１３内のウエル層１１３ａに電子
と正孔が注入され、再結合して発光する。ＭｇＣｄＳＳ
ｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、そのバンドライン
ナップは、通常タイプ２であるため、バリア層１１３ｂ
とｐ型クラッド層１１４との伝導帯端２２のバンド不連
続値が大きい。そのため、電子のｐ型クラッド層１１４
への拡散が減少し、発振しきい値電流が低くなる。活性
層１１３を構成するＭｇＣｄＳＳｅ混晶はＭｇ組成を変
えることによりタイプ１のバンドラインナップになる。
電子も正孔も量子効果により量子細線構造のウエル層１
１３ａに閉じ込められ、状態密度が１次元的になる。量
子効果により発光再結合確率が高くなり、発光効率の高
い発光ダイオードが得られる。得られる発光波長は４０
０ｎｍから６００ｎｍである。ｎ型の不純物添加が容易
なＭｇＣｄＳＳｅをｎ型クラッド層１１２に用いｐ型の
不純物添加が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッ
ド層１１４に用いているため、素子の抵抗が低くなる。
また、ｎ型クラッド層１１２、活性層１１３、ｐ型クラ
ッド層１１４がＩｎＰに格子整合しているため、格子欠
陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
【００５６】この実施形態では、活性層をＭｇＣｄＳＳ
ｅ系量子細線構造としたが、これに限らず、単一量子井
戸構造や多重量子井戸を用いても良いし、量子井戸では
ない単層の構造を用いても良い。また、量子箱を用いて
も良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ
型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これ
に限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用
いても良い。また、発光素子として発光ダイオードを用
いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子でも
よい。
ｅ系量子細線構造としたが、これに限らず、単一量子井
戸構造や多重量子井戸を用いても良いし、量子井戸では
ない単層の構造を用いても良い。また、量子箱を用いて
も良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、ｎ
型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これ
に限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用
いても良い。また、発光素子として発光ダイオードを用
いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子でも
よい。
【００５７】［実施形態７］図１３は本発明の第７の実
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１４はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１３１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１３２、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＳｅＴｅからなるｎ側光ガイド層１３３、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性層１３４、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１３５、金属からなるｐ電極１３６、ｎ電極
１３７とを有している。
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１４はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１３１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１３２、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＳｅＴｅからなるｎ側光ガイド層１３３、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性層１３４、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１３５、金属からなるｐ電極１３６、ｎ電極
１３７とを有している。
【００５８】ｎ側光ガイド層１３３の禁制帯幅は活性層
１３４の禁制帯幅よりも大きく、層厚は３００ｎｍ以下
である。バンドダイアグラムは、ｎ側光ガイド層１３３
の層厚とｎ側の空乏層の広がり方の大小によって異な
る。ｎ側光ガイド層１３３の層厚がｎ側の空乏層の広が
りよりも薄い場合のバンドダイアグラムを図１４（ａ）
に示す。この場合、ｎ側光ガイド層１３３は全て空乏化
しており、ｎ型クラッド層１３２の一部も空乏化してい
る。ｎ側光ガイド層１３３の層厚がｎ側の空乏層の広が
りよりも厚い場合のバンドダイアグラムを図１４（ｂ）
に示す。この場合、ｎ側の空乏化はｎ側光ガイド層１３
３の途中までであり、ｎ側光ガイド層１３３とｎ型クラ
ッド層１３２の界面には少量の電子が２次元的に蓄積さ
れる。
１３４の禁制帯幅よりも大きく、層厚は３００ｎｍ以下
である。バンドダイアグラムは、ｎ側光ガイド層１３３
の層厚とｎ側の空乏層の広がり方の大小によって異な
る。ｎ側光ガイド層１３３の層厚がｎ側の空乏層の広が
りよりも薄い場合のバンドダイアグラムを図１４（ａ）
に示す。この場合、ｎ側光ガイド層１３３は全て空乏化
しており、ｎ型クラッド層１３２の一部も空乏化してい
る。ｎ側光ガイド層１３３の層厚がｎ側の空乏層の広が
りよりも厚い場合のバンドダイアグラムを図１４（ｂ）
に示す。この場合、ｎ側の空乏化はｎ側光ガイド層１３
３の途中までであり、ｎ側光ガイド層１３３とｎ型クラ
ッド層１３２の界面には少量の電子が２次元的に蓄積さ
れる。
【００５９】ｎ側光ガイド層１３３を挿入したことによ
り、ｎ側光ガイド層１３３と活性層１３４とｐ型クラッ
ド層１３５との構成によって、一般に半導体レーザで用
いられる２重ヘテロ（ＤＨ）構造が形成できる。その結
果、キャリアにたいする閉じ込め効果が強くなり、発光
効率が高くなる。また、ｎ側光ガイド層１３３の屈折率
を選定することにより光の閉じ込め率を調整することが
できる。ｎ側光ガイド層１３３はｎ型クラッド層１３２
に比べて層厚が薄く、ドーピング濃度が低くても素子の
抵抗はあまり高くならない。層厚の厚いｎ型クラッド層
１３２にはｎ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いているため、素子抵抗は低くなる。
り、ｎ側光ガイド層１３３と活性層１３４とｐ型クラッ
ド層１３５との構成によって、一般に半導体レーザで用
いられる２重ヘテロ（ＤＨ）構造が形成できる。その結
果、キャリアにたいする閉じ込め効果が強くなり、発光
効率が高くなる。また、ｎ側光ガイド層１３３の屈折率
を選定することにより光の閉じ込め率を調整することが
できる。ｎ側光ガイド層１３３はｎ型クラッド層１３２
に比べて層厚が薄く、ドーピング濃度が低くても素子の
抵抗はあまり高くならない。層厚の厚いｎ型クラッド層
１３２にはｎ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いているため、素子抵抗は低くなる。
【００６０】この実施形態では、ｎ側光ガイド層をｎ型
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み
合わせた組成や構造の層を用いても良い。ｎ側光ガイド
層の伝導型はｎ型、または、アンドープであればよい。
また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いた
が、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅな
どの混晶を用いても良い。また、活性層にＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＣｄＳｅや
ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光
素子として発光ダイオードを用いたが、これに限らず半
導体レーザなど他の光素子でもよい。
ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み
合わせた組成や構造の層を用いても良い。ｎ側光ガイド
層の伝導型はｎ型、または、アンドープであればよい。
また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いた
が、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅな
どの混晶を用いても良い。また、活性層にＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＣｄＳｅや
ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光
素子として発光ダイオードを用いたが、これに限らず半
導体レーザなど他の光素子でもよい。
【００６１】［実施形態８］図１５は本発明の第８の実
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１６はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１５１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１５２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＣｄＳ
Ｓｅからなるｎ側光ガイド層１５３、ＩｎＰに格子整合
するＭｇＣｄＳＳｅからなる活性層１５４、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＣｄＳＳｅからなるｐ側光ガイド層１５
５、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ型クラッド層１５６、金属からなるｐ電極１５７、
ｎ電極１５８とを有している。
施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図１６はバン
ドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰ基板１５１上に、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ
型クラッド層１５２、ＩｎＰに格子整合するＭｇＣｄＳ
Ｓｅからなるｎ側光ガイド層１５３、ＩｎＰに格子整合
するＭｇＣｄＳＳｅからなる活性層１５４、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＣｄＳＳｅからなるｐ側光ガイド層１５
５、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ型クラッド層１５６、金属からなるｐ電極１５７、
ｎ電極１５８とを有している。
【００６２】ｎ側光ガイド層１５３とｐ側光ガイド層１
５５の禁制帯幅は活性層１５４の禁制帯幅よりも大き
く、層厚はそれぞれ３００ｎｍ以下である。バンドダイ
アグラムは、ｎ側光ガイド層１５３およびｐ側光ガイド
層１５５の層厚とｐ−ｎ接合による空乏層の広がり方と
の大小によって異なる。ｎ側光ガイド層１５３の層厚が
ｎ側の空乏層の広がりよりも厚く、ｐ側光ガイド層１５
５の層厚がｐ側の空乏層の広がりよりも薄い場合のバン
ドダイアグラムを図１６に示す。ｎ側の空乏化はｎ側光
ガイド層１５３の途中までであり、ｎ側光ガイド層１５
３とｎ型クラッド層１５２の界面には少量の電子が２次
元的に蓄積される。ｐ側光ガイド層１５５は全て空乏化
しており、ｐ型クラッド層１５６の一部も空乏化してい
る。
５５の禁制帯幅は活性層１５４の禁制帯幅よりも大き
く、層厚はそれぞれ３００ｎｍ以下である。バンドダイ
アグラムは、ｎ側光ガイド層１５３およびｐ側光ガイド
層１５５の層厚とｐ−ｎ接合による空乏層の広がり方と
の大小によって異なる。ｎ側光ガイド層１５３の層厚が
ｎ側の空乏層の広がりよりも厚く、ｐ側光ガイド層１５
５の層厚がｐ側の空乏層の広がりよりも薄い場合のバン
ドダイアグラムを図１６に示す。ｎ側の空乏化はｎ側光
ガイド層１５３の途中までであり、ｎ側光ガイド層１５
３とｎ型クラッド層１５２の界面には少量の電子が２次
元的に蓄積される。ｐ側光ガイド層１５５は全て空乏化
しており、ｐ型クラッド層１５６の一部も空乏化してい
る。
【００６３】ｎ側光ガイド層１５３とｐ側光ガイド層１
５５とを挿入したことにより、ｎ側光ガイド層１５３と
活性層１５４とｐ側光ガイド層１５５との構成によっ
て、一般に半導体レーザで用いられるＤＨ構造が形成で
きる。その結果、キャリアにたいする閉じ込め効果が強
くなり、発光効率が高くなる。また、ｎ側光ガイド層１
５３およびｐ側光ガイド層１５５の屈折率を選定するこ
とにより光の閉じ込め率を調整することができる。ｎ側
光ガイド層１５３およびｐ側光ガイド層１５５は層厚が
３００ｎｍ以下と薄く、ドーピング濃度が低くても素子
の抵抗はあまり高くならない。層厚の厚いｎ型クラッド
層１５２とｐ型クラッド層１５６には、それぞれ不純物
添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ
混晶とを用いているため素子抵抗は低くなる。
５５とを挿入したことにより、ｎ側光ガイド層１５３と
活性層１５４とｐ側光ガイド層１５５との構成によっ
て、一般に半導体レーザで用いられるＤＨ構造が形成で
きる。その結果、キャリアにたいする閉じ込め効果が強
くなり、発光効率が高くなる。また、ｎ側光ガイド層１
５３およびｐ側光ガイド層１５５の屈折率を選定するこ
とにより光の閉じ込め率を調整することができる。ｎ側
光ガイド層１５３およびｐ側光ガイド層１５５は層厚が
３００ｎｍ以下と薄く、ドーピング濃度が低くても素子
の抵抗はあまり高くならない。層厚の厚いｎ型クラッド
層１５２とｐ型クラッド層１５６には、それぞれ不純物
添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶とＭｇＺｎＳｅＴｅ
混晶とを用いているため素子抵抗は低くなる。
【００６４】この実施形態では、ｎ側光ガイド層と活性
層とｐ側光ガイド層とをＭｇＣｄＳＳｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＺｎＳｅＴｅな
どの混晶や、これらを組み合わせた組成や構造の層を用
いても良い。ｎ側光ガイド層の伝導型はｎ型、または、
アンドープであればよく、ｐ側光ガイド層の伝導型はｐ
型、または、アンドープであればよい。ｎ側光ガイド層
と活性層とｐ側光ガイド層とを構成する材料が異なって
いても良いし、ｎ側光ガイド層かｐ側光ガイド層のいず
れか一方が無くてもよい。また、ｎ型クラッド層にＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳ
ｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。ま
た、発光素子として発光ダイオードを用いたが、これに
限らず半導体レーザなど他の光素子でもよい。
層とｐ側光ガイド層とをＭｇＣｄＳＳｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＺｎＳｅＴｅな
どの混晶や、これらを組み合わせた組成や構造の層を用
いても良い。ｎ側光ガイド層の伝導型はｎ型、または、
アンドープであればよく、ｐ側光ガイド層の伝導型はｐ
型、または、アンドープであればよい。ｎ側光ガイド層
と活性層とｐ側光ガイド層とを構成する材料が異なって
いても良いし、ｎ側光ガイド層かｐ側光ガイド層のいず
れか一方が無くてもよい。また、ｎ型クラッド層にＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳ
ｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。ま
た、発光素子として発光ダイオードを用いたが、これに
限らず半導体レーザなど他の光素子でもよい。
【００６５】［実施形態９］図１７は本発明の第９の実
施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩ
ｎＰ基板１７１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層１７２、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性層１７３、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１７４、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎ
ＳｅＴｅからなるｐコンタクト層１７５、金属からなる
ｐ電極１７６、ｎ電極１７７とを有している。へき開に
よりレーザ共振器面を作成する。
施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩ
ｎＰ基板１７１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層１７２、ＩｎＰに格
子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性層１７３、Ｉ
ｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層１７４、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎ
ＳｅＴｅからなるｐコンタクト層１７５、金属からなる
ｐ電極１７６、ｎ電極１７７とを有している。へき開に
よりレーザ共振器面を作成する。
【００６６】ｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶では、Ｍｇ組成
が小さい方が電極抵抗が小さくなる。ｐ型クラッド層１
７４よりもＭｇ組成が少なく、ｐ型のドーピング濃度が
１×１０18ｃｍ-3以上のｐコンタクト層１７５を挿入す
ることにより、電極抵抗が減少し、半導体レーザの動作
電圧が小さくなる。ｐコンタクト層１７５がＩｎＰに格
子整合しているため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素
子が得られる。
が小さい方が電極抵抗が小さくなる。ｐ型クラッド層１
７４よりもＭｇ組成が少なく、ｐ型のドーピング濃度が
１×１０18ｃｍ-3以上のｐコンタクト層１７５を挿入す
ることにより、電極抵抗が減少し、半導体レーザの動作
電圧が小さくなる。ｐコンタクト層１７５がＩｎＰに格
子整合しているため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素
子が得られる。
【００６７】この実施形態では、ｐコンタクト層１７５
を単層のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限ら
ず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ超格子や、電極に近づくほどＭｇ
組成が少なくなっているグレーディド層などを用いても
良い。また、活性層をＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなど
の混晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を用いて
も良い。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄ
ＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光素子とし
て半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオー
ドなど他の光素子でもよい。
を単層のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限ら
ず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ超格子や、電極に近づくほどＭｇ
組成が少なくなっているグレーディド層などを用いても
良い。また、活性層をＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなど
の混晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を用いて
も良い。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶
を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄ
ＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光素子とし
て半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオー
ドなど他の光素子でもよい。
【００６８】［実施形態１０］図１８は本発明の第１０
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図１９はバ
ンドダイアグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板１８１上
に、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ接続層１８２、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎ
ＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層１８３、ＩｎＰに格子
整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層１８４、Ｉｎ
Ｐに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型クラ
ッド層１８５、金属からなるｎ電極１８６、ｐ電極１８
７とを有している。へき開によりレーザ共振器面を作成
する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図１９はバ
ンドダイアグラムである。ｐ型のＩｎＰ基板１８１上
に、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ接続層１８２、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎ
ＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層１８３、ＩｎＰに格子
整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層１８４、Ｉｎ
Ｐに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型クラ
ッド層１８５、金属からなるｎ電極１８６、ｐ電極１８
７とを有している。へき開によりレーザ共振器面を作成
する。
【００６９】ｐ接続層１８２のＭｇ組成はｐ型クラッド
層１８３のＭｇ組成よりも少ない。よって、ＩｎＰ基板
１８１とｐ接続層１８２とｐ型クラッド層１８３の価電
子帯端２１のエネルギー位置は、この順で低くなってい
く。バンドダイアグラムの典型的な例を図１９に示す。
ｐ接続層１８２を挿入することにより、ＩｎＰ基板１８
１とｐ接続層１８２との界面、およびｐ接続層１８２と
ｐ型クラッド層１８３との界面での価電子帯端２１のバ
ンド不連続値が小さくなる。バンド不連続値が小さくな
ると正孔が流れやすくなり、界面での抵抗が小さくな
る。その結果半導体レーザの動作電圧が低くなり、信頼
性も高くなる。
層１８３のＭｇ組成よりも少ない。よって、ＩｎＰ基板
１８１とｐ接続層１８２とｐ型クラッド層１８３の価電
子帯端２１のエネルギー位置は、この順で低くなってい
く。バンドダイアグラムの典型的な例を図１９に示す。
ｐ接続層１８２を挿入することにより、ＩｎＰ基板１８
１とｐ接続層１８２との界面、およびｐ接続層１８２と
ｐ型クラッド層１８３との界面での価電子帯端２１のバ
ンド不連続値が小さくなる。バンド不連続値が小さくな
ると正孔が流れやすくなり、界面での抵抗が小さくな
る。その結果半導体レーザの動作電圧が低くなり、信頼
性も高くなる。
【００７０】この実施形態では、ｐ接続層を単層のＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ超格子や、ＩｎＰ基板に近づくほどＭｇ組成が少
なくなっているグレーディド層などを用いても良い。ま
た、活性層をＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限
らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶や
これらを組み合わせた組成や構造の層を用いても良い。
また、ｎ型クラッド層にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いた
が、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅ
などの混晶を用いても良い。また、発光素子として半導
体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオードなど
他の光素子でもよい。
ＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ超格子や、ＩｎＰ基板に近づくほどＭｇ組成が少
なくなっているグレーディド層などを用いても良い。ま
た、活性層をＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限
らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶や
これらを組み合わせた組成や構造の層を用いても良い。
また、ｎ型クラッド層にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いた
が、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅ
などの混晶を用いても良い。また、発光素子として半導
体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオードなど
他の光素子でもよい。
【００７１】［実施形態１１］図２０は本発明の第１１
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｐ型
のＩｎＰ基板２０１上に、ＩｎＰに格子整合するｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなるＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層
２０２、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅか
らなるｐ接続層２０３、ＩｎＰに格子整合するｐ型Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層２０４、ＩｎＰに
格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層２０５、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型
クラッド層２０６、金属からなるｎ電極２０７、ｐ電極
２０８とを有している。へき開によりレーザ共振器面を
作成する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｐ型
のＩｎＰ基板２０１上に、ＩｎＰに格子整合するｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなるＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層
２０２、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅか
らなるｐ接続層２０３、ＩｎＰに格子整合するｐ型Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層２０４、ＩｎＰに
格子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層２０５、
ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ型
クラッド層２０６、金属からなるｎ電極２０７、ｐ電極
２０８とを有している。へき開によりレーザ共振器面を
作成する。
【００７２】ＩｎＰ基板２０１上に半導体を結晶成長す
る場合、表面の酸化膜を加熱して取り除くが、酸化膜を
除去したあとの表面は原子レベルで見て平坦ではない。
また、Ｐが再蒸発してＩｎの比率が高くなりやすい。こ
のようなＩｎＰ基板２０１上にＩＩ−ＶＩ化合物半導体
を直接成長すると、結晶欠陥がはいりやすくなる。ＩＩ
Ｉ−Ｖ族半導体バッファー層２０２を導入することによ
り、結晶表面が平坦化され、３族とＶ族の組成比も制御
される。その上に積層したｐ接続層２０３、活性層２０
５、ｎ型クラッド層２０６中の結晶欠陥が減少し、信頼
性の高い半導体レーザが得られる。
る場合、表面の酸化膜を加熱して取り除くが、酸化膜を
除去したあとの表面は原子レベルで見て平坦ではない。
また、Ｐが再蒸発してＩｎの比率が高くなりやすい。こ
のようなＩｎＰ基板２０１上にＩＩ−ＶＩ化合物半導体
を直接成長すると、結晶欠陥がはいりやすくなる。ＩＩ
Ｉ−Ｖ族半導体バッファー層２０２を導入することによ
り、結晶表面が平坦化され、３族とＶ族の組成比も制御
される。その上に積層したｐ接続層２０３、活性層２０
５、ｎ型クラッド層２０６中の結晶欠陥が減少し、信頼
性の高い半導体レーザが得られる。
【００７３】この実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族半導体バ
ッファー層を単層のＩｎＧａＡｓＰ混晶としたが、これ
に限らず、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ、ＩｎＡｌＡｓＰ層やこれらの超格子などを用いても
良い。超格子を用いると平坦化が促進される。また、ｐ
型のＩｎＰ基板上にｐ型のＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファ
ー層を形成したが、ｎ型のＩｎＰ基板を用いるときはｎ
型のＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層を形成する。ま
た、ｐ接続層は無くてもよい。また、活性層をＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴ
ｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み合わせた
組成や構造の層を用いても良い。また、ｎ型クラッド層
にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺ
ｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅなどの混晶を用いても良
い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、こ
れに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
ッファー層を単層のＩｎＧａＡｓＰ混晶としたが、これ
に限らず、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ、ＩｎＡｌＡｓＰ層やこれらの超格子などを用いても
良い。超格子を用いると平坦化が促進される。また、ｐ
型のＩｎＰ基板上にｐ型のＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファ
ー層を形成したが、ｎ型のＩｎＰ基板を用いるときはｎ
型のＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層を形成する。ま
た、ｐ接続層は無くてもよい。また、活性層をＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴ
ｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み合わせた
組成や構造の層を用いても良い。また、ｎ型クラッド層
にＭｇＣｄＳＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺ
ｎＳｅＴｅやＭｇＺｎＣｄＳｅなどの混晶を用いても良
い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、こ
れに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
【００７４】［実施形態１２］図２１は本発明の第１２
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型
のＩｎＰ基板２１１上に、ｎ型ＩｎＰからなるＩＩＩ−
Ｖ族半導体バッファー層２１２、厚さが１００ｎｍ以下
のＣｄＳからなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２１
３、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからな
るｎ型クラッド層２１４、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺ
ｎＳｅＴｅからなる活性層２１５、ＩｎＰに格子整合す
るｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層２１
６、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐコンタクト層２１７、金属からなるｐ電極２１８、
ｎ電極２１９とを有している。へき開によりレーザ共振
器面を作成する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型
のＩｎＰ基板２１１上に、ｎ型ＩｎＰからなるＩＩＩ−
Ｖ族半導体バッファー層２１２、厚さが１００ｎｍ以下
のＣｄＳからなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２１
３、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからな
るｎ型クラッド層２１４、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺ
ｎＳｅＴｅからなる活性層２１５、ＩｎＰに格子整合す
るｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層２１
６、ＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐコンタクト層２１７、金属からなるｐ電極２１８、
ｎ電極２１９とを有している。へき開によりレーザ共振
器面を作成する。
【００７５】ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２１３に
用いたＣｄＳとＩｎＰ基板２１１との格子長の違いは１
％程度であり、臨界膜厚は１００ｎｍ程度と見積もられ
る。ＣｄＳの結晶構造はウルツ鉱型であるが、閃亜鉛鉱
型の結晶上に成長すると閃亜鉛鉱型の構造となる。
用いたＣｄＳとＩｎＰ基板２１１との格子長の違いは１
％程度であり、臨界膜厚は１００ｎｍ程度と見積もられ
る。ＣｄＳの結晶構造はウルツ鉱型であるが、閃亜鉛鉱
型の結晶上に成長すると閃亜鉛鉱型の構造となる。
【００７６】ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２１３を
用いない場合、ｎ型クラッド層２１４を構成するｎ型Ｍ
ｇＺｎＣｄＳｅ混晶をＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層
２１２上に成長することになる。ＩＩＩ−Ｖ族半導体バ
ッファー層２１２に対するＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｅの付
着率の比は、ＩＩ−ＶＩ族半導体層に対する付着率の比
と大きくことなるため、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶の組成が
ずれてしまう。ＣｄＳからなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッ
ファー層２１３をＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２１
２上に成長する場合、ＣｄとＳは必ず１対１で取り込ま
れるため、組成変動の無い結晶が得られる。ＩＩ−ＶＩ
族半導体バッファー層２１３上では、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄ、Ｓｅの付着率は一定であり、組成のそろったｎ型ク
ラッド層２１４が得られる。ＩＩ−ＶＩ族半導体バッフ
ァー層２１３を導入することにより、ｎ型クラッド層２
１４、活性層２１５、ｐ型クラッド層２１６、ｐコンタ
クト層２１７の組成の変動が無くなり、信頼性が高く再
現性に優れた半導体レーザが得られる。
用いない場合、ｎ型クラッド層２１４を構成するｎ型Ｍ
ｇＺｎＣｄＳｅ混晶をＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層
２１２上に成長することになる。ＩＩＩ−Ｖ族半導体バ
ッファー層２１２に対するＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｅの付
着率の比は、ＩＩ−ＶＩ族半導体層に対する付着率の比
と大きくことなるため、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶の組成が
ずれてしまう。ＣｄＳからなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッ
ファー層２１３をＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２１
２上に成長する場合、ＣｄとＳは必ず１対１で取り込ま
れるため、組成変動の無い結晶が得られる。ＩＩ−ＶＩ
族半導体バッファー層２１３上では、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄ、Ｓｅの付着率は一定であり、組成のそろったｎ型ク
ラッド層２１４が得られる。ＩＩ−ＶＩ族半導体バッフ
ァー層２１３を導入することにより、ｎ型クラッド層２
１４、活性層２１５、ｐ型クラッド層２１６、ｐコンタ
クト層２１７の組成の変動が無くなり、信頼性が高く再
現性に優れた半導体レーザが得られる。
【００７７】この実施形態では、ＩＩ−ＶＩ族半導体バ
ッファー層として臨界膜厚以下のＣｄＳを用いたが、こ
れに限らず、臨界膜厚以下のＭｇＳｅを用いても良い。
また、ＺｎとＣｄは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層に対する付
着率の比と、ＩＩ−ＶＩ族半導体層に対する付着率の比
が変動しないため、ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層と
してＩｎＰに格子整合するＺｎＣｄＳｅ混晶を用いても
良い。また、ＣｄＳ、ＭｇＳｅ、ＺｎＣｄＳｅの単層に
限らず、これらの多層構造を用いても良い。また、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族半導体バッファー層としてｎ型ＩｎＰを用いた
が、これに限らず、他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を用いても
良いし、ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層を用いなくて
も良い。また、活性層をＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶とした
が、これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ
などの混晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を用
いても良い。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇ
ＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光素子
として半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイ
オードなど他の光素子でもよい。
ッファー層として臨界膜厚以下のＣｄＳを用いたが、こ
れに限らず、臨界膜厚以下のＭｇＳｅを用いても良い。
また、ＺｎとＣｄは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体層に対する付
着率の比と、ＩＩ−ＶＩ族半導体層に対する付着率の比
が変動しないため、ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層と
してＩｎＰに格子整合するＺｎＣｄＳｅ混晶を用いても
良い。また、ＣｄＳ、ＭｇＳｅ、ＺｎＣｄＳｅの単層に
限らず、これらの多層構造を用いても良い。また、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族半導体バッファー層としてｎ型ＩｎＰを用いた
が、これに限らず、他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を用いても
良いし、ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層を用いなくて
も良い。また、活性層をＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶とした
が、これに限らず、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ
などの混晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を用
いても良い。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いたが、これに限らずＭｇＺｎＳｅＴｅやＭｇ
ＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても良い。また、発光素子
として半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイ
オードなど他の光素子でもよい。
【００７８】［実施形態１３］図２２は第１３の実施の
形態を示す面発光型半導体レーザの斜視図である。ｎ型
のＩｎＰ基板２２１上に、厚さが発光波長の１／４であ
るｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-yＳｅ層２２２ａとｎ型Ｍｇs
ＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ層２２２ｂとを周期的に重ねたｎ型
多層膜２２２、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層２２３、ＩｎＰに格子整合
するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層２２４、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層２２５、厚さが発光波長の１／４であるｐ型Ｍｇｈ
Ｚｎ１−ｈＳｅｉＴｅ１−ｉ層２２６ａとｐ型ＭｇjＺ
ｎ1-jＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂとを周期的に重ねたｐ型
多層膜２２６、透明電極からなるｐ電極２２７、金属か
らなるｎ電極２２８とを有している。ｎ型ＭｇxＺｎyＣ
ｄ1-x-yＳｅ層２２２ａ、ｎ型ＭｇsＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ
層２２２ｂ、ｐ型ＭｇhＺｎ1-hＳｅiＴｅ1-i層２２６
ａ、ｐ型ＭｇjＺｎ1-jＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂは、いず
れもＩｎＰ基板２２１に格子整合している。
形態を示す面発光型半導体レーザの斜視図である。ｎ型
のＩｎＰ基板２２１上に、厚さが発光波長の１／４であ
るｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-yＳｅ層２２２ａとｎ型Ｍｇs
ＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ層２２２ｂとを周期的に重ねたｎ型
多層膜２２２、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣｄ
Ｓｅからなるｎ型クラッド層２２３、ＩｎＰに格子整合
するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層２２４、ＩｎＰに
格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッ
ド層２２５、厚さが発光波長の１／４であるｐ型Ｍｇｈ
Ｚｎ１−ｈＳｅｉＴｅ１−ｉ層２２６ａとｐ型ＭｇjＺ
ｎ1-jＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂとを周期的に重ねたｐ型
多層膜２２６、透明電極からなるｐ電極２２７、金属か
らなるｎ電極２２８とを有している。ｎ型ＭｇxＺｎyＣ
ｄ1-x-yＳｅ層２２２ａ、ｎ型ＭｇsＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ
層２２２ｂ、ｐ型ＭｇhＺｎ1-hＳｅiＴｅ1-i層２２６
ａ、ｐ型ＭｇjＺｎ1-jＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂは、いず
れもＩｎＰ基板２２１に格子整合している。
【００７９】ｎ型ＭｇsＺｎtＣｄ1-s-t Ｓｅ層２２２ｂ
のＭｇ組成ｓをｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-y Ｓｅ層２２２
ａのＭｇ組成ｘより大きくすることによりｎ型多層膜２
２２の反射率が高くなる。同様に、ｐ型ＭｇhＺｎ1-hＳ
ｅiＴｅ1-i層２２６ａのＭｇ組成ｈをｐ型ＭｇjＺｎ1-j
ＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂのＭｇ組成ｊより大きくするこ
とによりｐ型多層膜２２６の反射率が高くなる。活性層
２２４で発光した光はｎ型多層膜２２２とｐ型多層膜２
２６により反射され、ＩｎＰ基板２２１に垂直な方向で
レーザ発振が起こる。ｎ型多層膜２２２とｐ型多層膜２
２６それぞれに高濃度ドーピングが可能な材料を用いて
いるため、抵抗の低い面発光型の半導体レーザが得られ
る。
のＭｇ組成ｓをｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-y Ｓｅ層２２２
ａのＭｇ組成ｘより大きくすることによりｎ型多層膜２
２２の反射率が高くなる。同様に、ｐ型ＭｇhＺｎ1-hＳ
ｅiＴｅ1-i層２２６ａのＭｇ組成ｈをｐ型ＭｇjＺｎ1-j
ＳｅkＴｅ1-k層２２６ｂのＭｇ組成ｊより大きくするこ
とによりｐ型多層膜２２６の反射率が高くなる。活性層
２２４で発光した光はｎ型多層膜２２２とｐ型多層膜２
２６により反射され、ＩｎＰ基板２２１に垂直な方向で
レーザ発振が起こる。ｎ型多層膜２２２とｐ型多層膜２
２６それぞれに高濃度ドーピングが可能な材料を用いて
いるため、抵抗の低い面発光型の半導体レーザが得られ
る。
【００８０】この実施形態では、ｎ型多層膜とｐ型多層
膜を高反射膜としたが、これに限らず、低反射膜など目
的に応じて設計できる。また、ｎ型多層膜かｐ型多層膜
のいずれか一方だけを用いても良い。また、ｎ型多層膜
にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたがこれに限らず、Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組
み合わせた構造を用いても良い。また、活性層をＭｇＺ
ｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み合わせ
た組成や構造の層を用いても良い。また、ｎ型クラッド
層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭ
ｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても
良い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、
これに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
膜を高反射膜としたが、これに限らず、低反射膜など目
的に応じて設計できる。また、ｎ型多層膜かｐ型多層膜
のいずれか一方だけを用いても良い。また、ｎ型多層膜
にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたがこれに限らず、Ｍｇ
ＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組
み合わせた構造を用いても良い。また、活性層をＭｇＺ
ｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ、ＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶やこれらを組み合わせ
た組成や構造の層を用いても良い。また、ｎ型クラッド
層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用いたが、これに限らずＭ
ｇＺｎＳｅＴｅやＭｇＣｄＳＳｅなどの混晶を用いても
良い。また、発光素子として半導体レーザを用いたが、
これに限らず発光ダイオードなど他の光素子でもよい。
【００８１】［実施形態１〜１３における実施例］次に
本発明（実施形態１〜１３）の実施例について図面を参
照して詳細に説明する。
本発明（実施形態１〜１３）の実施例について図面を参
照して詳細に説明する。
【００８２】［実施例１］図２３は、本発明の第１の実
施例を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩｎＰ
基板２３１上にｎ型Ｇａ0.47Ｉｎ0.53Ａｓ（厚さ０．５
μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるＩ
ＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２３２、Ｚｎ0.48Ｃｄ
0.52Ｓｅ（厚さ０．０１μｍ）からなるＩＩ−ＶＩ族半
導体バッファー層３３、ｎ型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓ
ｅ （厚さ０．７μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなるｎ型クラッド層２３４、Ｚｎ0.48Ｃｄ
0.52Ｓｅ（厚さ０．１μｍ）からなる活性層２３５、ｐ
型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4（厚さ０．７μｍ、ｐ
型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるｐ型クラッ
ド層２３６、ｐ型ＺｎＳｅ0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μ
ｍ、ｐ型不純物濃度＝１×１０19ｃｍ-3）からなるｐコ
ンタクト層２３７が順次形成されている。半導体層は、
ＭＢＥ法によって結晶成長できる。
施例を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩｎＰ
基板２３１上にｎ型Ｇａ0.47Ｉｎ0.53Ａｓ（厚さ０．５
μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるＩ
ＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２３２、Ｚｎ0.48Ｃｄ
0.52Ｓｅ（厚さ０．０１μｍ）からなるＩＩ−ＶＩ族半
導体バッファー層３３、ｎ型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓ
ｅ （厚さ０．７μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなるｎ型クラッド層２３４、Ｚｎ0.48Ｃｄ
0.52Ｓｅ（厚さ０．１μｍ）からなる活性層２３５、ｐ
型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4（厚さ０．７μｍ、ｐ
型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるｐ型クラッ
ド層２３６、ｐ型ＺｎＳｅ0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μ
ｍ、ｐ型不純物濃度＝１×１０19ｃｍ-3）からなるｐコ
ンタクト層２３７が順次形成されている。半導体層は、
ＭＢＥ法によって結晶成長できる。
【００８３】このｐコンタクト層２３７上にはストライ
プ状開口部を有するＳｉＯ2 からなる絶縁膜２３８が形
成され、この絶縁膜２３８上には上記開口部を介してｐ
コンタクト層２３７に接するｐ電極２３９が設けられて
いる。また、ＩｎＰ基板２１の裏面にはｎ電極２４０が
設けられている。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ
は塩素などをドーピングすることにより容易にｎ型が得
られる。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4は窒素などをド
ーピングすることにより容易にｐ型が得られる。
プ状開口部を有するＳｉＯ2 からなる絶縁膜２３８が形
成され、この絶縁膜２３８上には上記開口部を介してｐ
コンタクト層２３７に接するｐ電極２３９が設けられて
いる。また、ＩｎＰ基板２１の裏面にはｎ電極２４０が
設けられている。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ
は塩素などをドーピングすることにより容易にｎ型が得
られる。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4は窒素などをド
ーピングすることにより容易にｐ型が得られる。
【００８４】図２４にバンドダイアグラムを示す。活性
層２３５とｎ型クラッド層２３４のバンドラインナップ
は、いわゆるタイプ１であり、活性層２３５とｐ型クラ
ッド層２３６のバンドラインナップは、いわゆるタイプ
２である。このため、電子はｎ型クラッド層２３４から
活性層２３５に注入され、活性層２３５とｐ型クラッド
層２３６の界面での伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きいため、注入された電子は活性層に強く閉じ込められ
る。一方、ｐ型クラッド層２３６と活性層２３５の界面
での価電子帯端２１のバンド不連続値は、活性層への正
孔の注入の障壁となるが、ｐ型クラッド層２３６のドー
ピング濃度は十分高いため、正孔はこの障壁を容易に乗
り越えられ実用上問題はない。またこの障壁が問題とな
る場合はＭｇ組成を多くしてクラッド層２３６のバンド
ギャップを大きくすると、クラッド層２３６の価電子帯
端のエネルギー位置が下がり、この障壁を小さくでき
る。活性層２３５に注入された正孔は、活性層２３５と
ｎ型クラッド層２３４の界面での価電子帯端２１の障壁
により活性層に閉じ込められる。したがって電子、正孔
ともに活性層２３５に効率よく閉じ込められるため、活
性層２３５から漏れ出すリーク電流が非常に少なく、こ
の素子の発光効率は高い。
層２３５とｎ型クラッド層２３４のバンドラインナップ
は、いわゆるタイプ１であり、活性層２３５とｐ型クラ
ッド層２３６のバンドラインナップは、いわゆるタイプ
２である。このため、電子はｎ型クラッド層２３４から
活性層２３５に注入され、活性層２３５とｐ型クラッド
層２３６の界面での伝導帯端２２のバンド不連続値が大
きいため、注入された電子は活性層に強く閉じ込められ
る。一方、ｐ型クラッド層２３６と活性層２３５の界面
での価電子帯端２１のバンド不連続値は、活性層への正
孔の注入の障壁となるが、ｐ型クラッド層２３６のドー
ピング濃度は十分高いため、正孔はこの障壁を容易に乗
り越えられ実用上問題はない。またこの障壁が問題とな
る場合はＭｇ組成を多くしてクラッド層２３６のバンド
ギャップを大きくすると、クラッド層２３６の価電子帯
端のエネルギー位置が下がり、この障壁を小さくでき
る。活性層２３５に注入された正孔は、活性層２３５と
ｎ型クラッド層２３４の界面での価電子帯端２１の障壁
により活性層に閉じ込められる。したがって電子、正孔
ともに活性層２３５に効率よく閉じ込められるため、活
性層２３５から漏れ出すリーク電流が非常に少なく、こ
の素子の発光効率は高い。
【００８５】ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２３２の
導入により結晶の表面が平坦になり、ＩＩ−ＶＩ族半導
体バッファー層２３３の導入により組成の変動がなくな
る。その結果、結晶欠陥が大幅に減少し、素子寿命が長
くなる。ｐコンタクト層２３７はドーピング濃度が１×
１０19ｃｍ-3と高く、低抵抗なオーミック電極となる。
ＩｎＰ基板２３１に格子整合しているため長時間にわた
り安定に動作する。
導入により結晶の表面が平坦になり、ＩＩ−ＶＩ族半導
体バッファー層２３３の導入により組成の変動がなくな
る。その結果、結晶欠陥が大幅に減少し、素子寿命が長
くなる。ｐコンタクト層２３７はドーピング濃度が１×
１０19ｃｍ-3と高く、低抵抗なオーミック電極となる。
ＩｎＰ基板２３１に格子整合しているため長時間にわた
り安定に動作する。
【００８６】本実施例の構成では、約２Ｖの低電圧で波
長５９０ｎｍのレーザ発振が起こった。
長５９０ｎｍのレーザ発振が起こった。
【００８７】上述の実施例では、活性層を単層のＺｎ
0.48Ｃｄ0.52Ｓｅとしたが、これに限らず、単層のＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ／ＭｇＺｎＣｄＳｅ量子井
戸、歪量子井戸などの他の構造や、ＭｇＺｎＳｅＴｅな
どの他のＩＩ−ＶＩ族半導体を用いても良い。また、活
性層とクラッド層との間に光ガイド層を設けてもよい。
0.48Ｃｄ0.52Ｓｅとしたが、これに限らず、単層のＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ／ＭｇＺｎＣｄＳｅ量子井
戸、歪量子井戸などの他の構造や、ＭｇＺｎＳｅＴｅな
どの他のＩＩ−ＶＩ族半導体を用いても良い。また、活
性層とクラッド層との間に光ガイド層を設けてもよい。
【００８８】［実施例２］図２５は、本発明の第２の実
施例を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩｎＰ
基板２５１上にｎ型ＩｎＰ（厚さ０．５μｍ、ｎ型不純
物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるＩＩＩ−Ｖ族半導
体バッファー層２５２、ｎ型Ｚｎ0.48Ｃｄ0.52Ｓｅ（厚
さ０．０１μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）
からなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２５３、ｎ型
Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ （厚さ０．７μｍ、ｎ型不
純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるｎ型クラッド層
２５４、ＺｎＳｅ0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μｍ）から
なる活性層２５５、ｐ型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4
（厚さ０．７μｍ、ｐ型不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなるｐ型クラッド層２５６、ｐ型ＺｎＳｅ
0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μｍ、ｐ型不純物濃度＝１×
１０19ｃｍ-3）からなるｐコンタクト層２５７が順次形
成されている。半導体層は、ＭＢＥ法によって結晶成長
できる。このｐコンタクト層２５７上にはストライプ状
開口部を有するＳｉＯ2 からなる絶縁膜２５８が形成さ
れ、この絶縁膜２５８上には上記開口部を介してｐコン
タクト層２５７に接するｐ電極２５９が設けられてい
る。また、ＩｎＰ基板２５１の裏面にはｎ電極２６０が
設けられている。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ
は塩素などをドーピングすることにより容易にｎ型が得
られる。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4は窒素などをド
ーピングすることにより容易にｐ型が得られる。
施例を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型のＩｎＰ
基板２５１上にｎ型ＩｎＰ（厚さ０．５μｍ、ｎ型不純
物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるＩＩＩ−Ｖ族半導
体バッファー層２５２、ｎ型Ｚｎ0.48Ｃｄ0.52Ｓｅ（厚
さ０．０１μｍ、ｎ型不純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）
からなるＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層２５３、ｎ型
Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ （厚さ０．７μｍ、ｎ型不
純物濃度＝１×１０18ｃｍ-3）からなるｎ型クラッド層
２５４、ＺｎＳｅ0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μｍ）から
なる活性層２５５、ｐ型Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4
（厚さ０．７μｍ、ｐ型不純物濃度＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなるｐ型クラッド層２５６、ｐ型ＺｎＳｅ
0.54Ｔｅ0.46（厚さ０．１μｍ、ｐ型不純物濃度＝１×
１０19ｃｍ-3）からなるｐコンタクト層２５７が順次形
成されている。半導体層は、ＭＢＥ法によって結晶成長
できる。このｐコンタクト層２５７上にはストライプ状
開口部を有するＳｉＯ2 からなる絶縁膜２５８が形成さ
れ、この絶縁膜２５８上には上記開口部を介してｐコン
タクト層２５７に接するｐ電極２５９が設けられてい
る。また、ＩｎＰ基板２５１の裏面にはｎ電極２６０が
設けられている。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.4Ｃｄ0.4Ｓｅ
は塩素などをドーピングすることにより容易にｎ型が得
られる。Ｍｇ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ0.6Ｔｅ0.4は窒素などをド
ーピングすることにより容易にｐ型が得られる。
【００８９】図２６にバンドダイアグラムを示す。活性
層２５５とｎ型クラッド層２５４のバンドラインナップ
は、いわゆるタイプ２であり、活性層２５５とｐ型クラ
ッド層２５６のバンドラインナップは、いわゆるタイプ
１である。このため、ｎ型クラッド層２５４と活性層２
５５の界面での伝導帯端２２のバンド不連続は活性層へ
の電子の注入に関して障壁となるが、ｎ型クラッド層２
５４のドーピング濃度は十分高くまた電子の有効質量は
小さいため、電子はこの障壁を容易に乗り越えられ実用
上問題はない。またこの障壁が問題となる場合はＭｇ組
成を多くしてクラッド層２５４のバンドギャップを大き
くすると、クラッド層２５４の伝導帯端のエネルギー位
置が上がり、この障壁を小さくできる。活性層２５５に
注入された電子は、活性層２５５とｐ型クラッド層２５
６の界面での伝導帯端２２の障壁により活性層に閉じ込
められる。一方正孔は、ｐ型クラッド層２５６から活性
層２５５へ注入され、活性層２５５とｎ型クラッド層２
５４の界面で大きな障壁のために活性層に強く閉じ込め
られる。したがって電子、正孔ともに活性層２５５に効
率よく閉じ込められるため、活性層２５５から漏れ出す
リーク電流が非常に少なく、この素子の発光効率は高
い。
層２５５とｎ型クラッド層２５４のバンドラインナップ
は、いわゆるタイプ２であり、活性層２５５とｐ型クラ
ッド層２５６のバンドラインナップは、いわゆるタイプ
１である。このため、ｎ型クラッド層２５４と活性層２
５５の界面での伝導帯端２２のバンド不連続は活性層へ
の電子の注入に関して障壁となるが、ｎ型クラッド層２
５４のドーピング濃度は十分高くまた電子の有効質量は
小さいため、電子はこの障壁を容易に乗り越えられ実用
上問題はない。またこの障壁が問題となる場合はＭｇ組
成を多くしてクラッド層２５４のバンドギャップを大き
くすると、クラッド層２５４の伝導帯端のエネルギー位
置が上がり、この障壁を小さくできる。活性層２５５に
注入された電子は、活性層２５５とｐ型クラッド層２５
６の界面での伝導帯端２２の障壁により活性層に閉じ込
められる。一方正孔は、ｐ型クラッド層２５６から活性
層２５５へ注入され、活性層２５５とｎ型クラッド層２
５４の界面で大きな障壁のために活性層に強く閉じ込め
られる。したがって電子、正孔ともに活性層２５５に効
率よく閉じ込められるため、活性層２５５から漏れ出す
リーク電流が非常に少なく、この素子の発光効率は高
い。
【００９０】ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層２５２の
導入により結晶の表面が平坦になり、ＩＩ−ＶＩ族半導
体バッファー層２５３の導入により組成の変動がなくな
る。その結果、結晶欠陥が大幅に減少し、素子寿命が長
くなる。ｐコンタクト層２５７はドーピング濃度が１×
１０19ｃｍ-3と高く、低抵抗なオーミック電極となる。
ＩｎＰ基板２５１に格子整合しているため長時間にわた
り安定に動作する。
導入により結晶の表面が平坦になり、ＩＩ−ＶＩ族半導
体バッファー層２５３の導入により組成の変動がなくな
る。その結果、結晶欠陥が大幅に減少し、素子寿命が長
くなる。ｐコンタクト層２５７はドーピング濃度が１×
１０19ｃｍ-3と高く、低抵抗なオーミック電極となる。
ＩｎＰ基板２５１に格子整合しているため長時間にわた
り安定に動作する。
【００９１】本実施例の構成でも、約２Ｖの低電圧で波
長５９０ｎｍのレーザ発振が起こった。
長５９０ｎｍのレーザ発振が起こった。
【００９２】上述の実施例では、活性層を単層のＺｎＳ
ｅ0.54Ｔｅ0.46としたが、これに限らず、単層のＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ／ＭｇＺｎＣｄＳｅ量子井
戸、歪量子井戸などの他の構造や、ＺｎＣｄＳｅＴｅな
どの他のＩＩ−ＶＩ族半導体を用いても良い。また、活
性層とクラッド層との間に光ガイド層を設けてもよい。
ｅ0.54Ｔｅ0.46としたが、これに限らず、単層のＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ／ＭｇＺｎＣｄＳｅ量子井
戸、歪量子井戸などの他の構造や、ＺｎＣｄＳｅＴｅな
どの他のＩＩ−ＶＩ族半導体を用いても良い。また、活
性層とクラッド層との間に光ガイド層を設けてもよい。
【００９３】［実施形態１４］図２７は本発明の第１４
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図２８は
そのバンドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰからなる
基板３１１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣ
ｄＳｅからなるｎ型クラッド層３１２、ＩｎＰに格子整
合するｐ型ＢｅＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層３
１３、ｎ型クラッド層３１２とｐ型クラッド層３１３の
界面に形成されるｐ−ｎ接合３１４、金属からなるｐ電
極３１５、ｎ電極３１６とを有している。このｐ−ｎ接
合３１４の近傍は、活性層（活性領域）として機能す
る。半導体層は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分
子線結晶成長（ＭＢＥ）法により形成する。ｐ電極３１
５、ｎ電極３１６は真空蒸着などにより形成する。
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図２８は
そのバンドダイアグラムである。ｎ型のＩｎＰからなる
基板３１１上に、ＩｎＰに格子整合するｎ型ＭｇＺｎＣ
ｄＳｅからなるｎ型クラッド層３１２、ＩｎＰに格子整
合するｐ型ＢｅＺｎＳｅＴｅからなるｐ型クラッド層３
１３、ｎ型クラッド層３１２とｐ型クラッド層３１３の
界面に形成されるｐ−ｎ接合３１４、金属からなるｐ電
極３１５、ｎ電極３１６とを有している。このｐ−ｎ接
合３１４の近傍は、活性層（活性領域）として機能す
る。半導体層は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分
子線結晶成長（ＭＢＥ）法により形成する。ｐ電極３１
５、ｎ電極３１６は真空蒸着などにより形成する。
【００９４】一般に、ＳｅとＴｅを含むＩＩ−ＶＩ族混
晶では、Ｓｅ組成が多いほどｎ型の高濃度ドーピングが
可能となり、Ｔｅ組成が大きいほどｐ型の高濃度ドーピ
ングが可能となる。ｎ型クラッド層３１２に用いたＭｇ
ＺｎＣｄＳｅは、Ｍｇ組成が０から０．８２の範囲でＩ
ｎＰに格子整合でき、ｎ型になりやすい。塩素（Ｃｌ）
などのＶＩＩ族元素か、ガリウム（Ｇａ）、インジウム
（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ族元素を
添加すすることにより、容易にｎ＝１×１０17ｃｍ-3以
上のドーピング濃度が得られる。ｐ型クラッド層３１３
に用いたＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｂｅ組成が０から
０．５の範囲でＩｎＰに格子整合させることができる。
このときＴｅ組成は０．５から１と高く、ｐ型になりや
すい。窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などのＶ族
元素を添加することにより、容易にｐ＝１×１０17ｃｍ
-3以上のドーピング濃度が得られる。
晶では、Ｓｅ組成が多いほどｎ型の高濃度ドーピングが
可能となり、Ｔｅ組成が大きいほどｐ型の高濃度ドーピ
ングが可能となる。ｎ型クラッド層３１２に用いたＭｇ
ＺｎＣｄＳｅは、Ｍｇ組成が０から０．８２の範囲でＩ
ｎＰに格子整合でき、ｎ型になりやすい。塩素（Ｃｌ）
などのＶＩＩ族元素か、ガリウム（Ｇａ）、インジウム
（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などのＩＩＩ族元素を
添加すすることにより、容易にｎ＝１×１０17ｃｍ-3以
上のドーピング濃度が得られる。ｐ型クラッド層３１３
に用いたＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｂｅ組成が０から
０．５の範囲でＩｎＰに格子整合させることができる。
このときＴｅ組成は０．５から１と高く、ｐ型になりや
すい。窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などのＶ族
元素を添加することにより、容易にｐ＝１×１０17ｃｍ
-3以上のドーピング濃度が得られる。
【００９５】バンドダイアグラムの典型的な例を図２８
に示す。ｎ型クラッド層３１２に用いたＭｇＺｎＣｄＳ
ｅのＭｇ組成が小さい場合は、図２８（ａ）に示すよう
に、ｐ型クラッド層３１３に対しｎ型クラッド層３１２
の価電子帯端３２１および伝導帯端３２２が低い、いわ
ゆるタイプ２のヘテロ接合を形成する。また、ｎ型クラ
ッド層３１２に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅのＭｇ組成が大
きい場合は、図２８（ｂ）に示すように、ｐ型クラッド
層３１３に対しｎ型クラッド層３１２の価電子帯端３２
１が低く伝導帯端３２２が高い、いわゆるタイプ１のヘ
テロ接合を形成する。
に示す。ｎ型クラッド層３１２に用いたＭｇＺｎＣｄＳ
ｅのＭｇ組成が小さい場合は、図２８（ａ）に示すよう
に、ｐ型クラッド層３１３に対しｎ型クラッド層３１２
の価電子帯端３２１および伝導帯端３２２が低い、いわ
ゆるタイプ２のヘテロ接合を形成する。また、ｎ型クラ
ッド層３１２に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅのＭｇ組成が大
きい場合は、図２８（ｂ）に示すように、ｐ型クラッド
層３１３に対しｎ型クラッド層３１２の価電子帯端３２
１が低く伝導帯端３２２が高い、いわゆるタイプ１のヘ
テロ接合を形成する。
【００９６】ｐ電極３１５に正、ｎ電極３１６に負の電
圧を印化すると、ｐ−ｎ接合３１４部に電子と正孔が注
入される。ｐ−ｎ接合３１４の拡散電位の効果と、価電
子帯端３２１および伝導帯端３２２のバンド不連続の効
果とにより電子と正孔がｐ−ｎ接合３１４の近傍で再結
合して発光する。この場合、ｐ−ｎ接合３１４の近傍が
活性層として機能している。
圧を印化すると、ｐ−ｎ接合３１４部に電子と正孔が注
入される。ｐ−ｎ接合３１４の拡散電位の効果と、価電
子帯端３２１および伝導帯端３２２のバンド不連続の効
果とにより電子と正孔がｐ−ｎ接合３１４の近傍で再結
合して発光する。この場合、ｐ−ｎ接合３１４の近傍が
活性層として機能している。
【００９７】得られる発光波長は４００ｎｍから６００
ｎｍである。ｎ型不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶をｎ型クラッド層３１２に用い、ｐ型の不純物添加
が容易なＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層３１３
に用いているため、素子の抵抗が低くなるとともに、発
光に寄与しない無効電流が減少する。このため発光効率
の高い発光ダイオードが得られる。また、ｎ型クラッド
層３１２とｐ型クラッド層３１３がＩｎＰに格子整合し
ているため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得ら
れる。
ｎｍである。ｎ型不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶をｎ型クラッド層３１２に用い、ｐ型の不純物添加
が容易なＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層３１３
に用いているため、素子の抵抗が低くなるとともに、発
光に寄与しない無効電流が減少する。このため発光効率
の高い発光ダイオードが得られる。また、ｎ型クラッド
層３１２とｐ型クラッド層３１３がＩｎＰに格子整合し
ているため、格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得ら
れる。
【００９８】この実施形態では、ｐ型クラッド層にＢｅ
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＭｇ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴ
ｅ混晶およびＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶を用いてもよい。Ｂ
ｅＭｇＳｅＴｅ混晶およびＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶は、Ｓ
ｅ組成が０〜１の範囲でＩｎＰに格子整合が可能であ
り、Ｔｅの割合が高い組成において、高濃度のｐ型層が
容易に得られる。ＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶およびＢｅＺｎ
ＣｄＴｅ混晶は、ＶＩ族元素がＴｅのみであり、高濃度
のｐ型層が容易に得られる。
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＭｇ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴ
ｅ混晶およびＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶を用いてもよい。Ｂ
ｅＭｇＳｅＴｅ混晶およびＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶は、Ｓ
ｅ組成が０〜１の範囲でＩｎＰに格子整合が可能であ
り、Ｔｅの割合が高い組成において、高濃度のｐ型層が
容易に得られる。ＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶およびＢｅＺｎ
ＣｄＴｅ混晶は、ＶＩ族元素がＴｅのみであり、高濃度
のｐ型層が容易に得られる。
【００９９】また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。
【０１００】また、上述の実施形態ではｐ−ｎ接合領域
に活性層の機能を持たせたが、これに限らず、ｎ型クラ
ッド層とｐ型クラッド層との間にＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、Ｂｅ
ＭｇＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅ混
晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を導入して活
性層としても良い。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が強く
なり、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高くな
る。また、活性層に不純物を添加しても良い。不純物準
位からの発光を利用すると６００ｎｍよりも波長の長い
光がえられる。また、発光素子として発光ダイオードを
用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子で
もよい。
に活性層の機能を持たせたが、これに限らず、ｎ型クラ
ッド層とｐ型クラッド層との間にＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺ
ｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、Ｂｅ
ＭｇＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅ混
晶やこれらを組み合わせた組成や構造の層を導入して活
性層としても良い。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が強く
なり、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高くな
る。また、活性層に不純物を添加しても良い。不純物準
位からの発光を利用すると６００ｎｍよりも波長の長い
光がえられる。また、発光素子として発光ダイオードを
用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の光素子で
もよい。
【０１０１】［実施形態１５］図２９は本発明の第１５
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図３０はそ
のバンドダイアグラムである。ｎ型の六方晶ＣｄＳから
なる基板３３１上に、ＣｄＳに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３３２、ＣｄＳに格
子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層３３３、Ｃ
ｄＳに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層３３４、金属からなるｐ電極３３５、ｎ電極
３３６とを有している。半導体層は有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）法により
形成する。ｐ電極３３５、ｎ電極３３６は真空蒸着など
により形成する。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図３０はそ
のバンドダイアグラムである。ｎ型の六方晶ＣｄＳから
なる基板３３１上に、ＣｄＳに格子整合するｎ型ＭｇＺ
ｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３３２、ＣｄＳに格
子整合するＭｇＺｎＣｄＳｅからなる活性層３３３、Ｃ
ｄＳに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型
クラッド層３３４、金属からなるｐ電極３３５、ｎ電極
３３６とを有している。半導体層は有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法や分子線結晶成長（ＭＢＥ）法により
形成する。ｐ電極３３５、ｎ電極３３６は真空蒸着など
により形成する。電極を形成したのち、へき開によりレ
ーザ共振器面を作成する。
【０１０２】基板３３１が六方晶であるため、ｎ型クラ
ッド層３３２、活性層３３３、ｐ型クラッド層３３４の
各層も六方晶とすることができる。その結果、立方晶に
比べて禁制帯幅がやや大きくなるとともに、転位などの
結晶欠陥の方向も異なるため、素子を製作する結晶面を
選ぶことにより信頼性を改善することができる。また、
基板３３１の材料が成長層と同じＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体であるため、拡散による電気特性の変化という問題
が無い。
ッド層３３２、活性層３３３、ｐ型クラッド層３３４の
各層も六方晶とすることができる。その結果、立方晶に
比べて禁制帯幅がやや大きくなるとともに、転位などの
結晶欠陥の方向も異なるため、素子を製作する結晶面を
選ぶことにより信頼性を改善することができる。また、
基板３３１の材料が成長層と同じＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体であるため、拡散による電気特性の変化という問題
が無い。
【０１０３】ｎ型クラッド層３３２および活性層３３３
に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶はＭｇ組成が０〜０．７
の範囲でＣｄＳに格子整合させることができる。ＶＩ族
元素としてＳｅのみを含み、容易にｎ型が得られる。ｐ
型クラッド層３３４に用いたＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶はＭ
ｇ組成が０〜０．７の範囲でＣｄＳに格子整合させるこ
とができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きく
なるため、活性層３３３におけるＭｇ組成をｎ型クラッ
ド層３３２およびｐ型クラッド層３３４のＭｇ組成より
も低くすることにより、キャリア閉じ込めが可能な２重
ヘテロ接合（ＤＨ）構造を作製することができる。ま
た、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶はＴｅを含むためｐ型ドーピ
ングが容易に得られる。
に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶はＭｇ組成が０〜０．７
の範囲でＣｄＳに格子整合させることができる。ＶＩ族
元素としてＳｅのみを含み、容易にｎ型が得られる。ｐ
型クラッド層３３４に用いたＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶はＭ
ｇ組成が０〜０．７の範囲でＣｄＳに格子整合させるこ
とができる。Ｍｇ組成が多くなるほど禁制帯幅が大きく
なるため、活性層３３３におけるＭｇ組成をｎ型クラッ
ド層３３２およびｐ型クラッド層３３４のＭｇ組成より
も低くすることにより、キャリア閉じ込めが可能な２重
ヘテロ接合（ＤＨ）構造を作製することができる。ま
た、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶はＴｅを含むためｐ型ドーピ
ングが容易に得られる。
【０１０４】バンドダイアグラムの典型的な例を図３０
に示す。活性層３３３に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶と
ｐ型クラッド層３３４に用いたＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶の
ヘテロ接合は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成が低い
場合、価電子帯端３２１および伝導帯端３２２のいずれ
のエネルギー位置も活性層３３３の方がｐ型クラッド層
３３４よりも低く、そのバンドダイアグラムは図３０
（ａ）に示すようないわゆるタイプ２である。ｐ型クラ
ッド層３３４のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成を高く
すると図３０（ｂ）に示すようないわゆるタイプ１の接
合となる。活性層３３３とｎ型クラッド層３３２のバン
ドダイアグラムはいわゆるタイプ１である。
に示す。活性層３３３に用いたＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶と
ｐ型クラッド層３３４に用いたＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶の
ヘテロ接合は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成が低い
場合、価電子帯端３２１および伝導帯端３２２のいずれ
のエネルギー位置も活性層３３３の方がｐ型クラッド層
３３４よりも低く、そのバンドダイアグラムは図３０
（ａ）に示すようないわゆるタイプ２である。ｐ型クラ
ッド層３３４のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成を高く
すると図３０（ｂ）に示すようないわゆるタイプ１の接
合となる。活性層３３３とｎ型クラッド層３３２のバン
ドダイアグラムはいわゆるタイプ１である。
【０１０５】ｐ電極３３５に正、ｎ電極３３６に負の電
圧を印加すると、活性層３３３に電子と正孔が注入さ
れ、再結合して発光する。バンド不連続の効果により、
活性層３３３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため
発光効率の高い半導体レーザが得られる。得られる発光
波長は４００ｎｍから６００ｎｍである。発光波長が５
１５ｎｍより長い場合には、ＣｄＳ基板３３１での吸収
が無いため、発光効率が高くなる。また、ｎ型クラッド
層３３２の層厚を薄くでき、製作が容易になる。
圧を印加すると、活性層３３３に電子と正孔が注入さ
れ、再結合して発光する。バンド不連続の効果により、
活性層３３３に電子と正孔が有効に閉じ込められるため
発光効率の高い半導体レーザが得られる。得られる発光
波長は４００ｎｍから６００ｎｍである。発光波長が５
１５ｎｍより長い場合には、ＣｄＳ基板３３１での吸収
が無いため、発光効率が高くなる。また、ｎ型クラッド
層３３２の層厚を薄くでき、製作が容易になる。
【０１０６】また、基板３３１側から光を取り出すこと
もできる。ｎ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶をｎ型クラッド層３３２に用い、ｐ型の不純物添加
が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層３３４
に用いているため、素子の抵抗が低くなる。また、ｎ型
クラッド層３３２、活性層３３３、ｐ型クラッド層３３
４がＣｄＳに格子整合しているため、格子欠陥が少なく
信頼性の高い素子が得られる。
もできる。ｎ型の不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶をｎ型クラッド層３３２に用い、ｐ型の不純物添加
が容易なＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶をｐ型クラッド層３３４
に用いているため、素子の抵抗が低くなる。また、ｎ型
クラッド層３３２、活性層３３３、ｐ型クラッド層３３
４がＣｄＳに格子整合しているため、格子欠陥が少なく
信頼性の高い素子が得られる。
【０１０７】この実施形態では、ｐ型クラッド層にＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＺｎ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄＳｅＴ
ｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＢｅＭｇＺｎＴｅ
混晶を用いてもよい。ＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｔｅ組
成が０．４〜１の範囲でＣｄＳに格子整合が可能であ
り、高濃度のｐ型層が容易に得られる。ＢｅＭｇＳｅＴ
ｅ混晶およびＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶は、Ｔｅ組成が０〜
１の範囲でＣｄＳに格子整合が可能であり、Ｔｅの割合
が高い組成において、高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。ＢｅＭｇＺｎＴｅおよびＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶は、
ＶＩ族元素がＴｅのみであり、高濃度のｐ型層が容易に
得られる。
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＺｎ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄＳｅＴ
ｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＢｅＭｇＺｎＴｅ
混晶を用いてもよい。ＢｅＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｔｅ組
成が０．４〜１の範囲でＣｄＳに格子整合が可能であ
り、高濃度のｐ型層が容易に得られる。ＢｅＭｇＳｅＴ
ｅ混晶およびＢｅＣｄＳｅＴｅ混晶は、Ｔｅ組成が０〜
１の範囲でＣｄＳに格子整合が可能であり、Ｔｅの割合
が高い組成において、高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。ＢｅＭｇＺｎＴｅおよびＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶は、
ＶＩ族元素がＴｅのみであり、高濃度のｐ型層が容易に
得られる。
【０１０８】また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。
【０１０９】また、上述の実施形態では、活性層をＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＺｎＳｅＴ
ｅ、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＳ
ｅ、ＢｅＭｇＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ混晶やこれらを組み合わせた組成や多層構造の層
を活性層としてもよい。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が
強くなり、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高
くなる。また、活性層に不純物を添加しても良い。ま
た、活性層を設けず、ｐ−ｎ接合を活性領域として代用
しても良い。
ＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、これに限らず、ＺｎＳｅＴ
ｅ、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＳ
ｅ、ＢｅＭｇＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ混晶やこれらを組み合わせた組成や多層構造の層
を活性層としてもよい。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が
強くなり、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高
くなる。また、活性層に不純物を添加しても良い。ま
た、活性層を設けず、ｐ−ｎ接合を活性領域として代用
しても良い。
【０１１０】また、発光素子として半導体レーザを用い
たが、これに限らず発光ダイオード、光検出器など他の
半導体素子でもよい。また、上述の実施形態では、基板
上に直接クラッド層を成長したが、これに限らず、基板
とクラッド層との間にＣｄＳやＺｎＣｄＳｅなどのＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体からなるバッファー層を導入して
もよい。また、上述の実施形態では、基板を六方晶のＣ
ｄＳとしたが、立方晶のＣｄＳを用いてもよい。基板が
立方晶の場合には、その上に成長した半導体層も立方晶
となる。立方晶では、へき開面が直交するため、レーザ
ー用の反射面の形成や、素子の分離が容易になる。
たが、これに限らず発光ダイオード、光検出器など他の
半導体素子でもよい。また、上述の実施形態では、基板
上に直接クラッド層を成長したが、これに限らず、基板
とクラッド層との間にＣｄＳやＺｎＣｄＳｅなどのＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体からなるバッファー層を導入して
もよい。また、上述の実施形態では、基板を六方晶のＣ
ｄＳとしたが、立方晶のＣｄＳを用いてもよい。基板が
立方晶の場合には、その上に成長した半導体層も立方晶
となる。立方晶では、へき開面が直交するため、レーザ
ー用の反射面の形成や、素子の分離が容易になる。
【０１１１】［実施形態１６］図３１は本発明の第１６
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図３２は
そのバンドダイアグラムである。ｐ型の立方晶ＣｄＳか
らなる基板３５１上に、基板３５１に格子整合するｐ型
ＢｅＭｇＺｎＴｅからなるｐ型クラッド層３５２、基板
３５１に格子整合するＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶ウエル層３
５３ａとバリア層３５３ｂからなる多重量子井戸構造を
用いた活性層３５３、基板３５１に格子整合するｎ型Ｂ
ｅＭｇＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３５４、金属か
らなるｎ電極３５５、ｐ電極３５６とを有している。
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図、図３２は
そのバンドダイアグラムである。ｐ型の立方晶ＣｄＳか
らなる基板３５１上に、基板３５１に格子整合するｐ型
ＢｅＭｇＺｎＴｅからなるｐ型クラッド層３５２、基板
３５１に格子整合するＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶ウエル層３
５３ａとバリア層３５３ｂからなる多重量子井戸構造を
用いた活性層３５３、基板３５１に格子整合するｎ型Ｂ
ｅＭｇＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３５４、金属か
らなるｎ電極３５５、ｐ電極３５６とを有している。
【０１１２】バンドダイアグラムの典型的な例を図３２
に示す。ｐ電極３５６に正、ｎ電極３５５に負の電圧を
印加すると、活性層３５３内のウエル層３５３ａに電子
と正孔が注入され、再結合して発光する。ウエル層３５
３でＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶のＭｇ組成を小さくしバリア
層３５３ｂでＭｇ組成を大きくすることにより、いわゆ
るタイプ１のバンドダイアグラムが得られる。これは、
Ｍｇのｄ軌道電子の効果によるものであり、Ｍｇを混晶
に入れることにより価電子帯端３２１が低くなり、伝導
帯端３２２が高くなるためである。
に示す。ｐ電極３５６に正、ｎ電極３５５に負の電圧を
印加すると、活性層３５３内のウエル層３５３ａに電子
と正孔が注入され、再結合して発光する。ウエル層３５
３でＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶のＭｇ組成を小さくしバリア
層３５３ｂでＭｇ組成を大きくすることにより、いわゆ
るタイプ１のバンドダイアグラムが得られる。これは、
Ｍｇのｄ軌道電子の効果によるものであり、Ｍｇを混晶
に入れることにより価電子帯端３２１が低くなり、伝導
帯端３２２が高くなるためである。
【０１１３】よって、電子も正孔も量子井戸構造のウエ
ル層３５３ａに閉じ込められ、状態密度が２次元的にな
る。量子効果により発光再結合確率が高くなり、発光効
率の高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は
４００ｎｍから６００ｎｍである。ｐ型の不純物添加が
容易なＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶をｐ型クラッド層３５２に
用いｎ型の不純物添加が容易なＢｅＭｇＣｄＳｅをｎ型
クラッド層３５４に用いているため、素子の抵抗が低く
なる。また、ｐ型クラッド層３５２、活性層３５３、ｎ
型クラッド層３５４がＣｄＳに格子整合しているため、
格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。また、
基板３５１が立方晶であるためへき開しやすく、素子の
製作が容易である。
ル層３５３ａに閉じ込められ、状態密度が２次元的にな
る。量子効果により発光再結合確率が高くなり、発光効
率の高い半導体レーザが得られる。得られる発光波長は
４００ｎｍから６００ｎｍである。ｐ型の不純物添加が
容易なＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶をｐ型クラッド層３５２に
用いｎ型の不純物添加が容易なＢｅＭｇＣｄＳｅをｎ型
クラッド層３５４に用いているため、素子の抵抗が低く
なる。また、ｐ型クラッド層３５２、活性層３５３、ｎ
型クラッド層３５４がＣｄＳに格子整合しているため、
格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。また、
基板３５１が立方晶であるためへき開しやすく、素子の
製作が容易である。
【０１１４】この実施形態では、活性層をＢｅＭｇＺｎ
Ｔｅ系多重量子井戸構造としたが、これに限らず、単一
量子井戸構造を用いても良いし、量子井戸ではない単層
の構造を用いても良い。また、量子細線や量子箱を用い
ても良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、混
晶材料を、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＢｅＭｇ
ＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅなどの、ＩＩ族元素（Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓ
ｅ、Ｔｅ）群を組み合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
としてもよい。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が強くな
り、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高くな
る。
Ｔｅ系多重量子井戸構造としたが、これに限らず、単一
量子井戸構造を用いても良いし、量子井戸ではない単層
の構造を用いても良い。また、量子細線や量子箱を用い
ても良い。また、歪みを含む量子井戸構造を用いても良
い。また、活性層に不純物を添加しても良い。また、混
晶材料を、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ、ＭｇＣｄＳＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＢｅＭｇ
ＳｅＴｅ、ＢｅＺｎＳｅＴｅなどの、ＩＩ族元素（Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓ
ｅ、Ｔｅ）群を組み合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
としてもよい。Ｂｅを含む混晶は共有性結合が強くな
り、転位が増殖しにくいため、素子の信頼性が高くな
る。
【０１１５】また、この実施形態では、ｐ型クラッド層
にＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｔｅの
割合が高い組成において高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。
にＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｔｅの
割合が高い組成において高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。
【０１１６】また、ｎ型クラッド層にＢｅＭｇＣｄＳｅ
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。また、上述の実
施形態では、基板を立方晶のＣｄＳとしたが、六方晶の
ＣｄＳを用いてもよい。また、発光素子として発光ダイ
オードを用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の
半導体素子でもよい。
混晶を用いたが、これに限らず、ＢｅＣｄＳｅＴｅ混
晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣｄＳＳｅ混晶、Ｂｅ
ＺｎＣｄＳｅ混晶、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶およびＢｅＭ
ｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｓ
ｅの割合が高い組成において基板に格子整合が可能であ
り、高濃度のｎ型層が容易に得られる。また、上述の実
施形態では、基板を立方晶のＣｄＳとしたが、六方晶の
ＣｄＳを用いてもよい。また、発光素子として発光ダイ
オードを用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の
半導体素子でもよい。
【０１１７】［実施形態１７］図３３は本発明の第１７
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図である。ｎ
型のＣｄＳ基板３７１上に、基板３７１に格子整合する
ｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３７２、
基板３７１に格子整合するＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ側
光ガイド層３７３、基板３７１に格子整合するＭｇＣｄ
ＳＳｅからなる活性層３７４、基板３７１に格子整合す
るＭｇＣｄＳＳｅからなるｐ側光ガイド層３７５、基板
３７１に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ
型クラッド層３７６、金属からなるｐ電極３７７、ｎ電
極３７８とを有している。
の実施の形態を示す発光ダイオードの構造図である。ｎ
型のＣｄＳ基板３７１上に、基板３７１に格子整合する
ｎ型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３７２、
基板３７１に格子整合するＭｇＣｄＳＳｅからなるｎ側
光ガイド層３７３、基板３７１に格子整合するＭｇＣｄ
ＳＳｅからなる活性層３７４、基板３７１に格子整合す
るＭｇＣｄＳＳｅからなるｐ側光ガイド層３７５、基板
３７１に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ
型クラッド層３７６、金属からなるｐ電極３７７、ｎ電
極３７８とを有している。
【０１１８】ｎ側光ガイド層３７３とｐ側光ガイド層３
７５の禁制帯幅は活性層３７４の禁制帯幅よりも大き
く、層厚はそれぞれ３００ｎｍ以下である。ｎ側光ガイ
ド層３７３およびｐ側光ガイド層３７５の屈折率を選定
することにより光の閉じ込め率を調整することができ
る。ｎ側光ガイド層３７３およびｐ側光ガイド層３７５
は層厚が３００ｎｍ以下と薄いため、ドーピング濃度が
低くても素子の抵抗はあまり高くならない。層厚の厚い
ｎ型クラッド層３７２とｐ型クラッド層３７６には、そ
れぞれ不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶とＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶とを用いているため素子抵抗は低くな
る。
７５の禁制帯幅は活性層３７４の禁制帯幅よりも大き
く、層厚はそれぞれ３００ｎｍ以下である。ｎ側光ガイ
ド層３７３およびｐ側光ガイド層３７５の屈折率を選定
することにより光の閉じ込め率を調整することができ
る。ｎ側光ガイド層３７３およびｐ側光ガイド層３７５
は層厚が３００ｎｍ以下と薄いため、ドーピング濃度が
低くても素子の抵抗はあまり高くならない。層厚の厚い
ｎ型クラッド層３７２とｐ型クラッド層３７６には、そ
れぞれ不純物添加が容易なＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶とＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶とを用いているため素子抵抗は低くな
る。
【０１１９】この実施形態では、ｎ側光ガイド層と活性
層とｐ側光ガイド層とをＭｇＣｄＳＳｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、Ｍｇ
ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＢｅＭｇＳｅＴｅ、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅなどの、ＩＩ族元素
（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、
Ｓｅ、Ｔｅ）群を組み合わせた、基板３７１に格子整合
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としてもよい。ｎ側光ガ
イド層の伝導型はｎ型、または、アンドープであればよ
く、ｐ側光ガイド層の伝導型はｐ型、または、アンドー
プであればよい。ｎ側光ガイド層と活性層とｐ側光ガイ
ド層とを構成する材料が異なっていても良いし、ｎ側光
ガイド層かｐ側光ガイド層のいずれか一方が無くてもよ
い。
層とｐ側光ガイド層とをＭｇＣｄＳＳｅ混晶としたが、
これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、Ｍｇ
ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳＳｅ、ＢｅＭｇＳｅＴｅ、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅなどの、ＩＩ族元素
（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、
Ｓｅ、Ｔｅ）群を組み合わせた、基板３７１に格子整合
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としてもよい。ｎ側光ガ
イド層の伝導型はｎ型、または、アンドープであればよ
く、ｐ側光ガイド層の伝導型はｐ型、または、アンドー
プであればよい。ｎ側光ガイド層と活性層とｐ側光ガイ
ド層とを構成する材料が異なっていても良いし、ｎ側光
ガイド層かｐ側光ガイド層のいずれか一方が無くてもよ
い。
【０１２０】また、この実施形態では、ｐ型クラッド層
にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｔｅの
割合が高い組成において高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用
いたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣ
ｄＳＳｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳ
ｅ混晶およびＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。こ
れらの混晶では、Ｓｅの割合が高い組成において基板に
格子整合が可能であり、高濃度のｎ型層が容易に得られ
る。
にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに限らず、Ｂ
ｅＺｎＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶、ＢｅＣｄ
ＳｅＴｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＴｅ混晶およびＢｅＭｇＺ
ｎＴｅ混晶を用いてもよい。これらの混晶では、Ｔｅの
割合が高い組成において高濃度のｐ型層が容易に得られ
る。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶を用
いたが、これに限らず、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶、ＭｇＣ
ｄＳＳｅ混晶、ＢｅＺｎＣｄＳｅ混晶、ＢｅＭｇＣｄＳ
ｅ混晶およびＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶を用いてもよい。こ
れらの混晶では、Ｓｅの割合が高い組成において基板に
格子整合が可能であり、高濃度のｎ型層が容易に得られ
る。
【０１２１】上述のように、活性層、光ガイド層、クラ
ッド層のそれぞれに用いる材料系を選択することによ
り、各ヘテロ接合におけるバンド不連続量を調節するこ
とができ、キャリアの注入および閉じ込めを有効に行う
ことができる。また、ドーピングが容易になり、素子の
抵抗を小さくすることができる。また、上述の実施形態
では、基板を立方晶のＣｄＳとしたが、六方晶のＣｄＳ
を用いてもよい。また、発光素子として発光ダイオード
を用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の半導体
素子でもよい。
ッド層のそれぞれに用いる材料系を選択することによ
り、各ヘテロ接合におけるバンド不連続量を調節するこ
とができ、キャリアの注入および閉じ込めを有効に行う
ことができる。また、ドーピングが容易になり、素子の
抵抗を小さくすることができる。また、上述の実施形態
では、基板を立方晶のＣｄＳとしたが、六方晶のＣｄＳ
を用いてもよい。また、発光素子として発光ダイオード
を用いたが、これに限らず半導体レーザなど他の半導体
素子でもよい。
【０１２２】［実施形態１８］図２９および図３０を用
いて本発明の第１８の実施形態の半導体レーザを説明す
る。図２９において、ｎ型クラッド層３３２にＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ混晶を用い、活性層３３３にＺｎＣｄＳｅＴｅ
混晶、ｐ型クラッド層３３４にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を
用いると、バンドダイアグラムは図３０（ｂ）に示すよ
うな構造となる。活性層３３３の価電子帯端３２１のエ
ネルギー位置が、ｎ型クラッド層３３２およびｐ型クラ
ッド層３３４の価電子帯端のエネルギー位置より高く、
活性層３３３の伝導帯端３２２のエネルギー位置が、ｎ
型クラッド層３３２およびｐ型クラッド層３３４の伝導
帯端３２２のエネルギー位置より低くなっている。
いて本発明の第１８の実施形態の半導体レーザを説明す
る。図２９において、ｎ型クラッド層３３２にＭｇＺｎ
ＣｄＳｅ混晶を用い、活性層３３３にＺｎＣｄＳｅＴｅ
混晶、ｐ型クラッド層３３４にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を
用いると、バンドダイアグラムは図３０（ｂ）に示すよ
うな構造となる。活性層３３３の価電子帯端３２１のエ
ネルギー位置が、ｎ型クラッド層３３２およびｐ型クラ
ッド層３３４の価電子帯端のエネルギー位置より高く、
活性層３３３の伝導帯端３２２のエネルギー位置が、ｎ
型クラッド層３３２およびｐ型クラッド層３３４の伝導
帯端３２２のエネルギー位置より低くなっている。
【０１２３】そのため、電子と正孔は活性層３３３に閉
じ込められ、発光効率が高くなる。また、ｎ型クラッド
層３３２と活性層３３３の界面における価電子帯端３２
１の不連続量が大きいため、活性層３３３からｎ型クラ
ッド層３３２へ流れ込む正孔が少なくなり、発光に寄与
しない電流が減少する。ｐ型クラッド層３３４と活性層
３３３の界面における伝導帯端３２２の不連続量も大き
いため、活性層３３３からｐ型クラッド層３３４へ流れ
込む電子が少なくなり、発光に寄与しない電流が減少す
る。これらの効果により、効率の高い半導体素子が得ら
れる。
じ込められ、発光効率が高くなる。また、ｎ型クラッド
層３３２と活性層３３３の界面における価電子帯端３２
１の不連続量が大きいため、活性層３３３からｎ型クラ
ッド層３３２へ流れ込む正孔が少なくなり、発光に寄与
しない電流が減少する。ｐ型クラッド層３３４と活性層
３３３の界面における伝導帯端３２２の不連続量も大き
いため、活性層３３３からｐ型クラッド層３３４へ流れ
込む電子が少なくなり、発光に寄与しない電流が減少す
る。これらの効果により、効率の高い半導体素子が得ら
れる。
【０１２４】この実施形態では、ｎ型クラッド層、活性
層、ｐ型クラッド層に、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶、ＺｎＣ
ｄＳｅＴｅ混晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶という組み合わ
せを用いたがこれに限らず、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶、Ｂ
ｅＣｄＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶という組み
合わなど他の混晶の組み合わせでもよい。また、組成の
異なる同一の混晶系でもよい。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の一般的な特性として、混晶に含まれるＩＩ族元素が
Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃｄとなる順に伝導帯端のエネルギー位置
が低くなり、ＶＩ族元素がＳ、Ｓｅ、Ｔｅとなる順に価
電子帯端のエネルギー位置が高くなる。これは、各元素
の電気陰性度の違いに由来する。
層、ｐ型クラッド層に、ＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶、ＺｎＣ
ｄＳｅＴｅ混晶、ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶という組み合わ
せを用いたがこれに限らず、ＢｅＭｇＣｄＳｅ混晶、Ｂ
ｅＣｄＳｅＴｅ混晶、ＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶という組み
合わなど他の混晶の組み合わせでもよい。また、組成の
異なる同一の混晶系でもよい。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の一般的な特性として、混晶に含まれるＩＩ族元素が
Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃｄとなる順に伝導帯端のエネルギー位置
が低くなり、ＶＩ族元素がＳ、Ｓｅ、Ｔｅとなる順に価
電子帯端のエネルギー位置が高くなる。これは、各元素
の電気陰性度の違いに由来する。
【０１２５】またＭｇを添加すると、伝導帯端のエネル
ギー位置が高くなり、価電子帯端のエネルギー位置が低
くなる。これは、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃｄに比べるＭｇのｄ電
子の構造が異なっているためである。このような特性を
もとに、ｎ型クラッド層にＭｇおよびＳｅを多く含む混
晶を用い、活性層にＭｇの少ない混晶を用い、ｎ型クラ
ッド層はＭｇおよびＴｅを多く含む混晶を用いることに
より、上述の構造を作製することができる。
ギー位置が高くなり、価電子帯端のエネルギー位置が低
くなる。これは、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃｄに比べるＭｇのｄ電
子の構造が異なっているためである。このような特性を
もとに、ｎ型クラッド層にＭｇおよびＳｅを多く含む混
晶を用い、活性層にＭｇの少ない混晶を用い、ｎ型クラ
ッド層はＭｇおよびＴｅを多く含む混晶を用いることに
より、上述の構造を作製することができる。
【０１２６】［実施形態１９］図３４は本発明の第１９
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型
のＣｄＳ基板３８１上に、基板３８１に格子整合するｎ
型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３８２、基
板３８１に格子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性
層３８３、基板３８１に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅからなるｐ型クラッド層３８４、基板３８１に格子
整合するｐ型ＢｅＺｎＴｅからなるｐ型コンタクト層３
８５、金属からなるｐ電極３８６、ｎ電極３８７とを有
している。へき開によりレーザ共振器面を作成する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｎ型
のＣｄＳ基板３８１上に、基板３８１に格子整合するｎ
型ＭｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３８２、基
板３８１に格子整合するＭｇＺｎＳｅＴｅからなる活性
層３８３、基板３８１に格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅからなるｐ型クラッド層３８４、基板３８１に格子
整合するｐ型ＢｅＺｎＴｅからなるｐ型コンタクト層３
８５、金属からなるｐ電極３８６、ｎ電極３８７とを有
している。へき開によりレーザ共振器面を作成する。
【０１２７】ｐ型ＢｅＺｎＴｅ混晶はｐ型になりやす
く、１×１０18ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得られ
る。ｐ型クラッド層３８４とｐ電極３８６との間に、ド
ーピング濃度の高いｐ型ＢｅＺｎＴｅ混晶からなるｐ型
コンタクト層３８５を挿入することにより、電極抵抗が
減少し、半導体レーザの動作電圧が小さくなる。ｐ型コ
ンタクト層３８５が基板８１に格子整合しているため、
格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
く、１×１０18ｃｍ-3以上のドーピング濃度が得られ
る。ｐ型クラッド層３８４とｐ電極３８６との間に、ド
ーピング濃度の高いｐ型ＢｅＺｎＴｅ混晶からなるｐ型
コンタクト層３８５を挿入することにより、電極抵抗が
減少し、半導体レーザの動作電圧が小さくなる。ｐ型コ
ンタクト層３８５が基板８１に格子整合しているため、
格子欠陥が少なく信頼性の高い素子が得られる。
【０１２８】この実施形態では、ｐ型コンタクト層３８
５を単層のＢｅＺｎＴｅ混晶としたが、これに限らず、
ＺｎＳｅＴｅ混晶やＢｅＣｄＴｅ混晶を用いてもよい。
これらの混晶では、１×１０18ｃｍ-3以上のドーピング
が容易に得られる。また、ＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶やＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いて、電極に近づくほどＭｇ組成
が少なくなっているグレーディド層や超格子構造などを
用いてもよい。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ混晶を用い、活性層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用い、
ｐ型クラッド層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、こ
れに限らず、他のＩＩ−ＶＩ族混晶を用いてもよい。ま
た、発光素子として半導体レーザを用いたが、これに限
らず発光ダイオードなど他の半導体素子でもよい。
５を単層のＢｅＺｎＴｅ混晶としたが、これに限らず、
ＺｎＳｅＴｅ混晶やＢｅＣｄＴｅ混晶を用いてもよい。
これらの混晶では、１×１０18ｃｍ-3以上のドーピング
が容易に得られる。また、ＢｅＭｇＺｎＴｅ混晶やＭｇ
ＺｎＳｅＴｅ混晶を用いて、電極に近づくほどＭｇ組成
が少なくなっているグレーディド層や超格子構造などを
用いてもよい。また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ混晶を用い、活性層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用い、
ｐ型クラッド層にＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いたが、こ
れに限らず、他のＩＩ−ＶＩ族混晶を用いてもよい。ま
た、発光素子として半導体レーザを用いたが、これに限
らず発光ダイオードなど他の半導体素子でもよい。
【０１２９】［実施形態２０］図３５は本発明の第２０
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｐ型
のＩｎＰからなる基板３９１上に、基板３９１に格子整
合するｐ型ＺｎＳｅＴｅからなるｐ型接続層３９２、基
板３９１に格子整合するｐ型ＢｅＭｇＳｅＴｅからなる
ｐ型クラッド層３９３、基板３９１に格子整合するＢｅ
ＺｎＣｄＳｅからなる活性層３９４、基板３９１に格子
整合するｎ型ＭｇＺｎＳＳｅからなるｎ型クラッド層３
９５、金属からなるｎ電極３９６、ｐ電極３９７とを有
している。へき開によりレーザ共振器面を作成する。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図である。ｐ型
のＩｎＰからなる基板３９１上に、基板３９１に格子整
合するｐ型ＺｎＳｅＴｅからなるｐ型接続層３９２、基
板３９１に格子整合するｐ型ＢｅＭｇＳｅＴｅからなる
ｐ型クラッド層３９３、基板３９１に格子整合するＢｅ
ＺｎＣｄＳｅからなる活性層３９４、基板３９１に格子
整合するｎ型ＭｇＺｎＳＳｅからなるｎ型クラッド層３
９５、金属からなるｎ電極３９６、ｐ電極３９７とを有
している。へき開によりレーザ共振器面を作成する。
【０１３０】基板３９１とｐ型接続層３９２とｐ型クラ
ッド層３９３の価電子帯端のエネルギー位置は、この順
で低くなっていく。ｐ型接続層３９２を挿入することに
より、界面での価電子帯端のバンド不連続値が小さくな
り、正孔が流れやすくなる。その結果半導体レーザの動
作電圧が低くなり、信頼性も高くなる。この実施形態で
は、ｐ型接続層を単層のＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、こ
れに限らず、ＢｅＺｎＴｅ混晶やＢｅＣｄＴｅ混晶を用
いてもよい。これらの混晶では、また、ＢｅＭｇＺｎＴ
ｅ混晶やＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いて、基板に近づく
ほどＭｇ組成が少なくなっているグレーディド層や超格
子構造などを用いてもよい。
ッド層３９３の価電子帯端のエネルギー位置は、この順
で低くなっていく。ｐ型接続層３９２を挿入することに
より、界面での価電子帯端のバンド不連続値が小さくな
り、正孔が流れやすくなる。その結果半導体レーザの動
作電圧が低くなり、信頼性も高くなる。この実施形態で
は、ｐ型接続層を単層のＺｎＳｅＴｅ混晶としたが、こ
れに限らず、ＢｅＺｎＴｅ混晶やＢｅＣｄＴｅ混晶を用
いてもよい。これらの混晶では、また、ＢｅＭｇＺｎＴ
ｅ混晶やＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶を用いて、基板に近づく
ほどＭｇ組成が少なくなっているグレーディド層や超格
子構造などを用いてもよい。
【０１３１】また、ｎ型クラッド層にＭｇＺｎＳＳｅ混
晶を用い、活性層にＢｅＺｎＣｄＳｅ混晶を用い、ｐ型
クラッド層にＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに
限らず、他のＩＩ−ＶＩ族混晶を用いてもよい。また、
発光素子として半導体レーザを用いたが、これに限らず
発光ダイオードなど他の半導体素子でもよい。
晶を用い、活性層にＢｅＺｎＣｄＳｅ混晶を用い、ｐ型
クラッド層にＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶を用いたが、これに
限らず、他のＩＩ−ＶＩ族混晶を用いてもよい。また、
発光素子として半導体レーザを用いたが、これに限らず
発光ダイオードなど他の半導体素子でもよい。
【０１３２】［実施形態２１］本発明の第２１の実施形
態の半導体レーザの構造を図２９を用いて、バンドダイ
アグラムを図３０を用いて説明する。ｎ型のＩｎＰから
なる基板３３１上に、基板３３１に格子整合するｎ型Ｍ
ｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３３２、基板３
３１に格子整合するＺｎＣｄＳｅからなる活性層３３
３、基板３３１に格子整合するｐ型ＭｇxＺｎ1-xＳｅy
Ｔｅ1-y（ｘは０．３以上、０．７以下）からなるｐ型
クラッド層３３４、金属からなるｐ電極３３５、ｎ電極
３３６とを有している。
態の半導体レーザの構造を図２９を用いて、バンドダイ
アグラムを図３０を用いて説明する。ｎ型のＩｎＰから
なる基板３３１上に、基板３３１に格子整合するｎ型Ｍ
ｇＺｎＣｄＳｅからなるｎ型クラッド層３３２、基板３
３１に格子整合するＺｎＣｄＳｅからなる活性層３３
３、基板３３１に格子整合するｐ型ＭｇxＺｎ1-xＳｅy
Ｔｅ1-y（ｘは０．３以上、０．７以下）からなるｐ型
クラッド層３３４、金属からなるｐ電極３３５、ｎ電極
３３６とを有している。
【０１３３】ｐ型クラッド層３３４に用いたＭｇＺｎＳ
ｅＴｅ混晶はＭｇ組成を０．３以上にすると、バンドダ
イアグラムは図３０（ｂ）に示すようなタイプ１にな
り、発光効率が高くなる。図３６は、ｐ型クラッド層３
３４のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成を変えた場合の
発光強度の変化を示す特性図である。Ｍｇ組成を０．３
以上にすることにより、発光強度が大幅に改善されるこ
とがわかる。これは、バンドダイアグラムがタイプ１に
なり、活性層３３３とｐ型クラッド層３３４の界面にお
ける非発光再結合が減少する効果と、Ｍｇ組成が高いほ
どＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶の光学特性が高くなる効果によ
るものである。
ｅＴｅ混晶はＭｇ組成を０．３以上にすると、バンドダ
イアグラムは図３０（ｂ）に示すようなタイプ１にな
り、発光効率が高くなる。図３６は、ｐ型クラッド層３
３４のＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶のＭｇ組成を変えた場合の
発光強度の変化を示す特性図である。Ｍｇ組成を０．３
以上にすることにより、発光強度が大幅に改善されるこ
とがわかる。これは、バンドダイアグラムがタイプ１に
なり、活性層３３３とｐ型クラッド層３３４の界面にお
ける非発光再結合が減少する効果と、Ｍｇ組成が高いほ
どＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶の光学特性が高くなる効果によ
るものである。
【０１３４】この実施形態では、ｐ型クラッド層上にｐ
電極を形成したが、これに限らず、ＺｎＳｅＴｅ、Ｂｅ
ＺｎＴｅ、ＢｅＣｄＴｅなどからなるｐ型コンタクト層
を挿入してもよい。基板としてＩｎＰを用いたが、これ
に限らず、ＣｄＳを用いてもよい。また、発光素子とし
て半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオー
ドなど他の半導体素子でもよい。また、ｎ型クラッド層
３３２をＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ混晶やＭｇＣｄＳＳｅ混晶やＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶
等を用いてもよい。
電極を形成したが、これに限らず、ＺｎＳｅＴｅ、Ｂｅ
ＺｎＴｅ、ＢｅＣｄＴｅなどからなるｐ型コンタクト層
を挿入してもよい。基板としてＩｎＰを用いたが、これ
に限らず、ＣｄＳを用いてもよい。また、発光素子とし
て半導体レーザを用いたが、これに限らず発光ダイオー
ドなど他の半導体素子でもよい。また、ｎ型クラッド層
３３２をＭｇＺｎＣｄＳｅ混晶としたが、ＭｇＺｎＳｅ
Ｔｅ混晶やＭｇＣｄＳＳｅ混晶やＢｅＭｇＳｅＴｅ混晶
等を用いてもよい。
【０１３５】［実施形態２２］図３７は本発明の第２２
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図３８はそ
のバンドダイアグラムである。実施形態２１の半導体レ
ーザ構造にｐ型第２クラッド層３１１１を挿入した構造
である。Ｍｇ組成０．３以上のＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ型クラッド層３３４と、Ｍｇ組成がｐ型クラッド層
３３４よりも低いＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型第２ク
ラッド層３１１１を有している。
の実施の形態を示す半導体レーザの構造図、図３８はそ
のバンドダイアグラムである。実施形態２１の半導体レ
ーザ構造にｐ型第２クラッド層３１１１を挿入した構造
である。Ｍｇ組成０．３以上のＭｇＺｎＳｅＴｅからな
るｐ型クラッド層３３４と、Ｍｇ組成がｐ型クラッド層
３３４よりも低いＭｇＺｎＳｅＴｅからなるｐ型第２ク
ラッド層３１１１を有している。
【０１３６】図３８のバンドダイアグラムに示すよう
に、ｐ型クラッド層３３４と活性層３３３との界面での
バンド不連続値が大きく、キャリアは、活性層３３３に
強く閉じ込められる。キャリアを閉じ込めるためには、
ｐ型クラッド層３３４は厚さが１０ｎｍ以上あればよ
い。ｐ型第２クラッド層３１１１は、活性層３３３より
も屈折率が小さいため、光は活性層３３３に閉じ込めら
れる。ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｍｇ組成が増加するに
従い電気抵抗が高くなるため、Ｍｇ組成の低いｐ型第２
クラッド層３１１１を導入することにより、素子の抵抗
を小さくすることができる。
に、ｐ型クラッド層３３４と活性層３３３との界面での
バンド不連続値が大きく、キャリアは、活性層３３３に
強く閉じ込められる。キャリアを閉じ込めるためには、
ｐ型クラッド層３３４は厚さが１０ｎｍ以上あればよ
い。ｐ型第２クラッド層３１１１は、活性層３３３より
も屈折率が小さいため、光は活性層３３３に閉じ込めら
れる。ＭｇＺｎＳｅＴｅ混晶は、Ｍｇ組成が増加するに
従い電気抵抗が高くなるため、Ｍｇ組成の低いｐ型第２
クラッド層３１１１を導入することにより、素子の抵抗
を小さくすることができる。
【０１３７】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、ｐ型のド
ーピングが容易なＩＩ−ＶＩ族混晶をｐ型クラッド層に
用いているため、抵抗が小さく動作電圧が低い。また、
活性層とｐ型クラッド層とｎ型クラッド層が基板に格子
整合しているため、結晶欠陥が少なく、信頼性に優れて
いる。さらに、本発明は発光ダイオード、半導体レー
ザ、光検出器、光アンプ等の種々の半導体素子に応用す
ることができる。
ーピングが容易なＩＩ−ＶＩ族混晶をｐ型クラッド層に
用いているため、抵抗が小さく動作電圧が低い。また、
活性層とｐ型クラッド層とｎ型クラッド層が基板に格子
整合しているため、結晶欠陥が少なく、信頼性に優れて
いる。さらに、本発明は発光ダイオード、半導体レー
ザ、光検出器、光アンプ等の種々の半導体素子に応用す
ることができる。
【図１】 本発明の一つの実施の形態（発光ダイオー
ド）を示す構造図である。
ド）を示す構造図である。
【図２】 図１の発光ダイオードのバンドダイアグラム
である。
である。
【図３】 本発明のその他実施の形態（半導体レーザ）
を示す構造図である。
を示す構造図である。
【図４】 図３の半導体レーザのバンドダイアグラムで
ある。
ある。
【図５】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図６】 図５の半導体レーザのバンドダイアグラムで
ある。
ある。
【図７】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図８】 図７の半導体レーザのバンドダイアグラムで
ある。
ある。
【図９】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオー
ド）を示す構造図である。
ド）を示す構造図である。
【図１０】 図９の発光ダイオードのバンドダイアグラ
ムである。
ムである。
【図１１】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）を示す構造図である。
ード）を示す構造図である。
【図１２】 図１１の発光ダイオードのバンドダイアグ
ラムである。
ラムである。
【図１３】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）を示す構造図である。
ード）を示す構造図である。
【図１４】 図１３の発光ダイオードのバンドダイアグ
ラムである。
ラムである。
【図１５】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）を示す構造図である。
ード）を示す構造図である。
【図１６】 図１５の発光ダイオードのバンドダイアグ
ラムである。
ラムである。
【図１７】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図１８】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図１９】 図１８の半導体レーザのバンドダイアグラ
ムである。
ムである。
【図２０】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図２１】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）を示す構造図である。
ザ）を示す構造図である。
【図２２】 本発明のその他の実施の形態（面発光型半
導体レーザ）を示す斜視図である。
導体レーザ）を示す斜視図である。
【図２３】 本発明の一つの実施例（半導体レーザ）を
示す構造図である。
示す構造図である。
【図２４】 図２３の半導体レーザのバンドダイアグラ
ムである。
ムである。
【図２５】 本発明のその他の実施例（半導体レーザ）
を示す構造図である。
を示す構造図である。
【図２６】 図２５の半導体レーザのバンドダイアグラ
ムである。
ムである。
【図２７】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）の構造図である。
ード）の構造図である。
【図２８】 図２７に係る発光ダイオードのバンドダイ
アグラムである。
アグラムである。
【図２９】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）の構造図である。
ザ）の構造図である。
【図３０】 図２９に係る半導体レーザのバンドダイア
グラムである。
グラムである。
【図３１】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）の構造図である。
ード）の構造図である。
【図３２】 図３１に係る発光ダイオードのバンドダイ
アグラムである。
アグラムである。
【図３３】 本発明のその他の実施の形態（発光ダイオ
ード）の構造図である。
ード）の構造図である。
【図３４】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）の構造図である。
ザ）の構造図である。
【図３５】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）の構造図である。
ザ）の構造図である。
【図３６】 ｐ型クラッド層をＭｇxＺｎ1-xＳｅyＴｅ
1-yで形成したときの、Ｍｇ組成と発光強度との関係を
示す特性図である。
1-yで形成したときの、Ｍｇ組成と発光強度との関係を
示す特性図である。
【図３７】 本発明のその他の実施の形態（半導体レー
ザ）の構造図である。
ザ）の構造図である。
【図３８】 図３７に係る半導体レーザのバンドダイア
グラムである。
グラムである。
１１…ＩｎＰ基板、１２…ｎ型クラッド層、１３…ｐ型
クラッド層、１４…ｐ−ｎ接合、１５…ｐ電極、１６…
ｎ電極、２１…価電子帯端、２２…伝導帯端、２３…フ
ェルミ準位、３１…ＩｎＰ基板、３２…ｎ型クラッド
層、３３…活性層、３４…ｐ型クラッド層、３５…ｐ電
極、３６…ｎ電極、５１…ＩｎＰ基板、５２…ｐ型クラ
ッド層、５３…活性層、５４…ｎ型クラッド層、５５…
ｎ電極、５６…ｐ電極、７１…ＩｎＰ基板、７２…ｐ型
クラッド層、７３ａ…ウエル層、７３ｂ…バリア層、７
３…活性層、７４…ｎ型クラッド層、７５…ｎ電極、７
６…ｐ電極、９１…ＩｎＰ基板、９２…ｐ型クラッド
層、９３ａ…ウエル層、９３ｂ…バリア層、９３…活性
層、９４…ｎ型クラッド層、９５…ｎ電極、９６…ｐ電
極、１１１…ＩｎＰ基板、１１２…ｎ型クラッド層、１
１３ａ…ウエル層、１１３ｂ…バリア層、１１３…活性
層、１１４…ｐ型クラッド層、１１５…ｐ電極、１１６
…ｎ電極、１３１…ＩｎＰ基板、１３２…ｎ型クラッド
層、１３３…ｎ側光ガイド層、１３４…活性層、１３５
…ｐ型クラッド層、１３６…ｐ電極、１３７…ｎ電極、
１５１…ＩｎＰ基板、１５２…ｎ型クラッド層、１５３
…ｎ側光ガイド層、１５４…活性層、１５５…ｐ側光ガ
イド層、１５６…ｐ型クラッド層、１５７…ｐ電極、１
５８…ｎ電極、１７１…ＩｎＰ基板、１７２…ｎ型クラ
ッド層、１７３…活性層、１７４…ｐ型クラッド層、１
７５…ｐコンタクト層、１７６…ｐ電極、１７７…ｎ電
極、１８１…ＩｎＰ基板、１８２…ｐ接続層、１８３…
ｐ型クラッド層、１８４…活性層、１８５…ｎ型クラッ
ド層、１８６…ｎ電極、１８７…ｐ電極、２０１…Ｉｎ
Ｐ基板、２０２…ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層、２
０３…ｐ接続層、２０４…ｐ型クラッド層、２０５…活
性層、２０６…ｎ型クラッド層、２０７…ｎ電極、２０
８…ｐ電極、２１１…ＩｎＰ基板、２１２…ＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層、２１３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バ
ッファー層、２１４…ｎ型クラッド層、２１５…活性
層、２１６…ｐ型クラッド層、２１７…ｐコンタクト
層、２１８…ｐ電極、２１９…ｎ電極、２２１…ＩｎＰ
基板、２２２ａ…ｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-yＳｅ層、２
２２ｂ…ｎ型ＭｇsＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ層、２２２…ｎ
型多層膜、２２３…ｎ型クラッド層、２２４…活性層、
２２５…ｐ型クラッド層、２２６ａ…ｐ型ＭｇhＺｎ1-h
ＳｅiＴｅ1-i層、２２６ｂ…ｐ型ＭｇjＺｎ1-jＳｅkＴ
ｅ1-k層、２２６…ｐ型多層膜、２２７…ｐ電極、２２
８…ｎ電極、２３１…ＩｎＰ基板、２３２…ＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層、２３３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バ
ッファー層、２３４…ｎ型クラッド層、２３５…活性
層、２３６…ｐ型クラッド層、２３７…ｐコンタクト
層、２３８…絶縁膜、２３９…ｐ電極、２４０…ｎ電
極、２５１…ＩｎＰ基板、２５２…ＩＩＩ−Ｖ族半導体
バッファー層、２５３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー
層、２５４…ｎ型クラッド層、２５５…活性層、２５６
…ｐ型クラッド層、２５７…ｐコンタクト層、２５８…
絶縁膜、２５９…ｐ電極、２６０…ｎ電極、３１１…基
板、３１２…ｎ型クラッド層、３１３…ｐ型クラッド
層、３１４…ｐ−ｎ接合、３１５…ｐ電極、３１６…ｎ
電極、３２１…価電子帯端、３２２…伝導帯端、３３１
…基板、３３２…ｎ型クラッド層、３３３…活性層、３
３４…ｐ型クラッド層、３３５…ｐ電極、３３６…ｎ電
極、３５１…基板、３５２…ｐ型クラッド層、３５３ａ
…ウエル層、３５３ｂ…バリア層、３５３…活性層、３
５４…ｎ型クラッド層、３５５…ｎ電極、３５６…ｐ電
極、３７１…基板、３７２…ｎ型クラッド層、３７３…
ｎ側光ガイド層、３７４…活性層、３７５…ｐ側光ガイ
ド層、３７６…ｐ型クラッド層、３７７…ｐ電極、３７
８…ｎ電極、３８１…基板、３８２…ｎ型クラッド層、
３８３…活性層、３８４…ｐ型クラッド層、３８５…ｐ
型コンタクト層、３８６…ｐ電極、３８７…ｎ電極、３
９１…基板、３９２…ｐ型接続層、３９３…ｐ型クラッ
ド層、３９４…活性層、３９５…ｎ型クラッド層、３９
６…ｎ電極、３９７…ｐ電極、３１１１…ｐ型第２クラ
ッド層。
クラッド層、１４…ｐ−ｎ接合、１５…ｐ電極、１６…
ｎ電極、２１…価電子帯端、２２…伝導帯端、２３…フ
ェルミ準位、３１…ＩｎＰ基板、３２…ｎ型クラッド
層、３３…活性層、３４…ｐ型クラッド層、３５…ｐ電
極、３６…ｎ電極、５１…ＩｎＰ基板、５２…ｐ型クラ
ッド層、５３…活性層、５４…ｎ型クラッド層、５５…
ｎ電極、５６…ｐ電極、７１…ＩｎＰ基板、７２…ｐ型
クラッド層、７３ａ…ウエル層、７３ｂ…バリア層、７
３…活性層、７４…ｎ型クラッド層、７５…ｎ電極、７
６…ｐ電極、９１…ＩｎＰ基板、９２…ｐ型クラッド
層、９３ａ…ウエル層、９３ｂ…バリア層、９３…活性
層、９４…ｎ型クラッド層、９５…ｎ電極、９６…ｐ電
極、１１１…ＩｎＰ基板、１１２…ｎ型クラッド層、１
１３ａ…ウエル層、１１３ｂ…バリア層、１１３…活性
層、１１４…ｐ型クラッド層、１１５…ｐ電極、１１６
…ｎ電極、１３１…ＩｎＰ基板、１３２…ｎ型クラッド
層、１３３…ｎ側光ガイド層、１３４…活性層、１３５
…ｐ型クラッド層、１３６…ｐ電極、１３７…ｎ電極、
１５１…ＩｎＰ基板、１５２…ｎ型クラッド層、１５３
…ｎ側光ガイド層、１５４…活性層、１５５…ｐ側光ガ
イド層、１５６…ｐ型クラッド層、１５７…ｐ電極、１
５８…ｎ電極、１７１…ＩｎＰ基板、１７２…ｎ型クラ
ッド層、１７３…活性層、１７４…ｐ型クラッド層、１
７５…ｐコンタクト層、１７６…ｐ電極、１７７…ｎ電
極、１８１…ＩｎＰ基板、１８２…ｐ接続層、１８３…
ｐ型クラッド層、１８４…活性層、１８５…ｎ型クラッ
ド層、１８６…ｎ電極、１８７…ｐ電極、２０１…Ｉｎ
Ｐ基板、２０２…ＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層、２
０３…ｐ接続層、２０４…ｐ型クラッド層、２０５…活
性層、２０６…ｎ型クラッド層、２０７…ｎ電極、２０
８…ｐ電極、２１１…ＩｎＰ基板、２１２…ＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層、２１３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バ
ッファー層、２１４…ｎ型クラッド層、２１５…活性
層、２１６…ｐ型クラッド層、２１７…ｐコンタクト
層、２１８…ｐ電極、２１９…ｎ電極、２２１…ＩｎＰ
基板、２２２ａ…ｎ型ＭｇxＺｎyＣｄ1-x-yＳｅ層、２
２２ｂ…ｎ型ＭｇsＺｎtＣｄ1-s-tＳｅ層、２２２…ｎ
型多層膜、２２３…ｎ型クラッド層、２２４…活性層、
２２５…ｐ型クラッド層、２２６ａ…ｐ型ＭｇhＺｎ1-h
ＳｅiＴｅ1-i層、２２６ｂ…ｐ型ＭｇjＺｎ1-jＳｅkＴ
ｅ1-k層、２２６…ｐ型多層膜、２２７…ｐ電極、２２
８…ｎ電極、２３１…ＩｎＰ基板、２３２…ＩＩＩ−Ｖ
族半導体バッファー層、２３３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バ
ッファー層、２３４…ｎ型クラッド層、２３５…活性
層、２３６…ｐ型クラッド層、２３７…ｐコンタクト
層、２３８…絶縁膜、２３９…ｐ電極、２４０…ｎ電
極、２５１…ＩｎＰ基板、２５２…ＩＩＩ−Ｖ族半導体
バッファー層、２５３…ＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー
層、２５４…ｎ型クラッド層、２５５…活性層、２５６
…ｐ型クラッド層、２５７…ｐコンタクト層、２５８…
絶縁膜、２５９…ｐ電極、２６０…ｎ電極、３１１…基
板、３１２…ｎ型クラッド層、３１３…ｐ型クラッド
層、３１４…ｐ−ｎ接合、３１５…ｐ電極、３１６…ｎ
電極、３２１…価電子帯端、３２２…伝導帯端、３３１
…基板、３３２…ｎ型クラッド層、３３３…活性層、３
３４…ｐ型クラッド層、３３５…ｐ電極、３３６…ｎ電
極、３５１…基板、３５２…ｐ型クラッド層、３５３ａ
…ウエル層、３５３ｂ…バリア層、３５３…活性層、３
５４…ｎ型クラッド層、３５５…ｎ電極、３５６…ｐ電
極、３７１…基板、３７２…ｎ型クラッド層、３７３…
ｎ側光ガイド層、３７４…活性層、３７５…ｐ側光ガイ
ド層、３７６…ｐ型クラッド層、３７７…ｐ電極、３７
８…ｎ電極、３８１…基板、３８２…ｎ型クラッド層、
３８３…活性層、３８４…ｐ型クラッド層、３８５…ｐ
型コンタクト層、３８６…ｐ電極、３８７…ｎ電極、３
９１…基板、３９２…ｐ型接続層、３９３…ｐ型クラッ
ド層、３９４…活性層、３９５…ｎ型クラッド層、３９
６…ｎ電極、３９７…ｐ電極、３１１１…ｐ型第２クラ
ッド層。
Claims (24)
- 【請求項１】 ＩｎＰ基板上に活性層とｐ型クラッド層
とｎ型クラッド層とを有する半導体素子において、 前記ｐ型クラッド層は、ＩｎＰに格子整合するＭｇＺｎ
ＳｅＴｅ系化合物半導体からなり、 前記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体とＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ
系化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、ＩｎＰ
に格子整合する化合物半導体からなることを特徴とする
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記活性層の代わりに、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド
層とのｐ−ｎ接合によって活性領域が形成されているこ
とを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素
子。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記活性層は、ＺｎＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体である
ことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合
素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか一項において、 前記活性層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇ
ＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物
半導体とからなる群より選ばれる化合物半導体の、単層
または量子井戸構造からなることを特徴とするＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか一項において、 前記活性層と前記ｐ型クラッド層との間に、厚さが３０
０ｎｍ以下でｐ型かまたはアンドープであるＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導体
とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とからなる群より選
ばれる化合物半導体からなるｐ側光ガイド層を有する
か、 前記活性層と前記ｎ型クラッド層との間に、厚さが３０
０ｎｍ以下でｎ型かまたはアンドープであるＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ系化合物半導体
とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とからなる群より選
ばれる化合物半導体からなるｎ側光ガイド層を有する
か、 あるいはこのｐ側光ガイド層とｎ側光ガイド層の両方を
有することを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテ
ロ接合素子。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の何れか一項において、 前記ＩｎＰ基板がｎ型であり、ｐ型クラッド層上にＩｎ
Ｐに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴｅ系ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体からなるｐコンタクト層を有し、ｐコンタ
クト層のＭｇ組成がｐ型クラッド層のＭｇ組成よりも少
なく、ｐ型のドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上で
あることを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ
接合素子。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記ｐコンタクト層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体の単層、多層、超格子層、または電極に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層であること
を特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素
子。 - 【請求項８】 請求項１乃至７の何れか一項において、 前記ＩｎＰ基板がｐ型であり、ｐ型クラッド層とＩｎＰ
基板との間にＩｎＰに格子整合するｐ型ＭｇＺｎＳｅＴ
ｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなるｐ接続層を有
し、ｐ接続層のＭｇ組成がｐ型クラッド層のＭｇ組成よ
りも少ないことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
ヘテロ接合素子。 - 【請求項９】 請求項８において、 前記ｐ型接続層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体の
単層、多層、超格子層、または前記基板に近づくほどに
Ｍｇ組成が小さくなっているグレーディド層であること
を特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素
子。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れか一項におい
て、 ＩｎＰ基板上にＩｎＰに格子整合するＩｎＰ化合物半導
体、ＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導体、ＩｎＧａＡｌＡｓ
系化合物半導体およびＩｎＡｌＡｓＰ系化合物半導体か
らなる群より選ばれる化合物半導体の単層または多層か
らなるＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層を有し、ＩＩＩ
−Ｖ族半導体バッファー層上に前記活性層、前記ｐ型ク
ラッド層および前記ｎ型クラッド層を有することを特徴
とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１１】 請求項１乃至１０の何れか一項におい
て、 ＩｎＰ基板上またはＩＩＩ−Ｖ族半導体バッファー層上
に、ＩｎＰに格子整合するかまたは臨界膜厚以下のＺｎ
ＣｄＳｅ、ＣｄＳまたはＭｇＳｅの単層または多層から
なるＩＩ−ＶＩ族半導体バッファー層を有し、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体バッファー層上に前記活性層、前記ｐ型クラ
ッド層および前記ｎ型クラッド層を有することを特徴と
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１の何れか一項におい
て、 前記ｐクラッド層またはｎクラッド層の外側に、厚さが
発光波長の１／４波長である２種類のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体の周期構造からなる多層膜を有し、基板に垂直
な方向に光を取り出すことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１３】 ＩｎＰからなる基板上にｐ型クラッド
層およびｎ型クラッド層によって挟まれた活性層を有す
る半導体素子において、 前記ｐ型クラッド層は、ＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導
体とＢｅＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴ
ｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＣｄＴｅ系化合物半導体と
ＢｅＭｇＺｎＴｅ系化合物半導体とからなる群より選ば
れ、かつ、ＩｎＰに格子整合する化合物半導体からな
り、 前記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ
系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢ
ｅＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化
合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とからな
る群より選ばれ、かつ、ＩｎＰに格子整合する化合物半
導体からなることを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１４】 ＣｄＳからなる基板上にｐ型クラッド
層およびｎ型クラッド層によって挟まれた活性層を有す
る半導体素子において、 前記ｐ型クラッド層は、ＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導
体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とＢｅＺｎＳｅＴ
ｅ系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体と
ＢｅＺｎＣｄＴｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＺｎＴｅ系
化合物半導体とからなる群より選ばれ、かつ、ＣｄＳに
格子整合する化合物半導体からなり、 前記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ
系化合物半導体とＢｅＣｄＳｅＴｅ系化合物半導体とＢ
ｅＺｎＣｄＳｅ系化合物半導体とＢｅＭｇＣｄＳｅ系化
合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とからな
る群より選ばれ、かつ、ＣｄＳに格子整合する化合物半
導体からなることを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１５】 請求項１４において、 前記基板は、立方晶のＣｄＳからなり、 前記活性層、前記ｐ型クラッド層および前記ｎ型クラッ
ド層は、それぞれ立方晶の化合物半導体からなることを
特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１６】 請求項１４において、 前記基板は、六方晶のＣｄＳからなり、 前記活性層、前記ｐ型クラッド層および前記ｎ型クラッ
ド層は、それぞれ六方晶の化合物半導体からなることを
特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１７】 請求項１３または１４において、 前記活性層の代わりに、前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型
クラッド層とのｐ−ｎ接合によって活性領域が形成され
ていることを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテ
ロ接合素子。 - 【請求項１８】 請求項１３乃至１７の何れか一項に
おいて、 前記活性層は、ＩＩ族元素（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）
群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ
選ばれる１以上の元素を組み合わせたＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体の単層または量子井戸構造からなることを特徴
とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項１９】 請求項１３乃至１８の何れか一項にお
いて、 前記活性層と前記ｐ型クラッド層との間、および、前記
活性層と前記ｎ型クラッド層との間に、ＩＩ族元素（Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ）群およびＶＩ族元素（Ｓ、Ｓ
ｅ、Ｔｅ）群からそれぞれ選ばれる１以上の元素を組み
合わせたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体からなり、かつ、前
記基板に格子整合する光ガイド層を有することを特徴と
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項２０】 請求項１３乃至１６，１８，１９の何
れか一項において、 前記活性層の価電子帯端のエネルギー位置は、前記ｐ型
クラッド層および前記ｎ型クラッド層の価電子帯端のエ
ネルギー位置より高く、 前記活性層の伝導帯端のエネルギー位置は、前記ｐ型ク
ラッド層および前記ｎ型クラッド層の伝導帯端のエネル
ギー位置よりも低いことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項２１】 請求項１３乃至２０の何れか一項にお
いて、 前記基板は、ｎ型であり、 前記ｐ型クラッド層と電極との間には、前記基板に格子
整合するｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたはＢｅ
ＣｄＴｅからなるｐ型コンタクト層を有することを特徴
とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項２２】 請求項１３乃至２０の何れか一項にお
いて、 前記基板は、ｐ型であり、 前記ｐ型クラッド層と前記基板との間には、前記基板に
格子整合するｐ型のＺｎＳｅＴｅ，ＢｅＺｎＴｅまたは
ＢｅＣｄＴｅからなるｐ型接続層を有することを特徴と
するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接合素子。 - 【請求項２３】 ＩｎＰまたはＣｄＳからなる基板上に
ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層によって挟まれた
活性層を有する半導体素子において、 前記活性層は、前記基板に格子整合するＺｎＣｄＳｅ混
晶からなり、 前記ｐ型クラッド層は、前記基板に格子整合するＭｇx
Ｚｎ1-xＳｅyＴｅ1-y混晶からなり、 前記ｎ型クラッド層は、ＭｇＺｎＣｄＳｅ系化合物半導
体とＭｇＺｎＳｅＴｅ系化合物半導体とＭｇＣｄＳＳｅ
系化合物半導体とＢｅＭｇＳｅＴｅ系化合物半導体とか
らなる群より選ばれ、かつ、前記基板に格子整合する化
合物半導体からなり、 また前記ｐ型クラッド層を構成するＭｇxＺｎ1-xＳｅy
Ｔｅ1-y混晶のＭｇ組成ｘが０．３以上０．７以下であ
ることを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘテロ接
合素子。 - 【請求項２４】 請求項２３において、 前記ｐ型クラッド層に隣接して、Ｍｇ組成が前記ｐ型ク
ラッド層よりも低く、かつ、前記基板に格子整合するＭ
ｇＺｎＳｅＴｅ混晶よりなるｐ型第２クラッド層をさら
に有することを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ヘ
テロ接合素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21245698A JPH11112031A (ja) | 1997-08-04 | 1998-07-28 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20928797 | 1997-08-04 | ||
| JP9-209287 | 1997-08-04 | ||
| JP21245698A JPH11112031A (ja) | 1997-08-04 | 1998-07-28 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112031A true JPH11112031A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=26517342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21245698A Pending JPH11112031A (ja) | 1997-08-04 | 1998-07-28 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体ヘテロ接合素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112031A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053497A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008300754A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Sony Corp | 半導体素子 |
| JP2009059886A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
-
1998
- 1998-07-28 JP JP21245698A patent/JPH11112031A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053497A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008300754A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Sony Corp | 半導体素子 |
| JP2009059886A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
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