JPH11298037A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPH11298037A JPH11298037A JP10450598A JP10450598A JPH11298037A JP H11298037 A JPH11298037 A JP H11298037A JP 10450598 A JP10450598 A JP 10450598A JP 10450598 A JP10450598 A JP 10450598A JP H11298037 A JPH11298037 A JP H11298037A
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- gaas
- conductivity type
- thickness
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＡｓ基板上で１μｍ以上の発光波長をも
つ材料を実現し、温度特性に優れた発光ダイオードやレ
ーザダイオード等の発光素子を実現する。 【解決手段】 活性層を、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz層
（ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04層４）をＧａＡｓ層５で
挟んだダブルへテロ構造で構成する。
つ材料を実現し、温度特性に優れた発光ダイオードやレ
ーザダイオード等の発光素子を実現する。 【解決手段】 活性層を、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz層
（ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04層４）をＧａＡｓ層５で
挟んだダブルへテロ構造で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体によって形
成された発光素子に関し、特に発振波長が１μｍ以上の
光通信用光源として使用される発光素子に関するもので
ある。
成された発光素子に関し、特に発振波長が１μｍ以上の
光通信用光源として使用される発光素子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、１．３μｍや１．５μｍ波長
帯のレーザとしては、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰダブルヘテロ構造が用いられてきた。ところが、
このような構造のレーザを実現するには、温度特性の改
善が必要であり、そのためには注入キャリアを効率よく
閉じ込めることが要求される。
帯のレーザとしては、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰダブルヘテロ構造が用いられてきた。ところが、
このような構造のレーザを実現するには、温度特性の改
善が必要であり、そのためには注入キャリアを効率よく
閉じ込めることが要求される。
【０００３】一方、面発光レーザを実現する場合、従来
においてはＩｎＰ基板上に適当なＤＢＲ（Distributed
Bragg Reflector ）多層膜を製造することが困難である
ことから、代替手法として、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａ
ＡｓＮ混晶を製造する方法が提案され（近藤，応用物
理，Vol.65(1996)148）、 波長１．３μｍの室温パルス
発振が既に実現されている。
においてはＩｎＰ基板上に適当なＤＢＲ（Distributed
Bragg Reflector ）多層膜を製造することが困難である
ことから、代替手法として、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａ
ＡｓＮ混晶を製造する方法が提案され（近藤，応用物
理，Vol.65(1996)148）、 波長１．３μｍの室温パルス
発振が既に実現されている。
【０００４】この系においては、ＡｌＧａＡｓ混晶との
ダブルヘテロ構造で３００ｍｅＶを超える伝導帯不連続
値が期待でき、注入キャリアの閉じ込め効率が優れてい
るといえる。また、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多層構造に
よるＤＢＲ多層膜が使えるという利点があるため、面発
光レーザヘの展開に有利である。
ダブルヘテロ構造で３００ｍｅＶを超える伝導帯不連続
値が期待でき、注入キャリアの閉じ込め効率が優れてい
るといえる。また、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多層構造に
よるＤＢＲ多層膜が使えるという利点があるため、面発
光レーザヘの展開に有利である。
【０００５】さらに、原理的にはＩｎＧａＡｓＮはＧａ
Ａｓ基板と格子整合可能な組成範囲を持つことがわかっ
ており、格子整合のもとで１．３μｍ以上の発光波長を
得るためには、Ｉｎの割合を０．１とすると、４％以上
のＮ組成が必要とされる。
Ａｓ基板と格子整合可能な組成範囲を持つことがわかっ
ており、格子整合のもとで１．３μｍ以上の発光波長を
得るためには、Ｉｎの割合を０．１とすると、４％以上
のＮ組成が必要とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
おいては、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9ＡｓへのＮの固溶度は低く、
最大でも１％程度で飽和してしまう。これは、Ｉｎ−Ｎ
の結合力が非常に弱く、ＩｎＧａＡｓＮ混晶に溶解度ギ
ャップが存在し、ある一定量以上のＮ組成を増やすこと
ができないことによるものである。したがって、実際の
レーザ構造においては、上述のＩｎＧａＡｓＮ混晶によ
るダブルへテロ構造の実現は困難であり、そのため圧縮
歪みＩｎＧａＡｓＮ／ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓＮ
／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造を採用しているのが実状で
ある。
おいては、Ｉｎ0.1Ｇａ0.9ＡｓへのＮの固溶度は低く、
最大でも１％程度で飽和してしまう。これは、Ｉｎ−Ｎ
の結合力が非常に弱く、ＩｎＧａＡｓＮ混晶に溶解度ギ
ャップが存在し、ある一定量以上のＮ組成を増やすこと
ができないことによるものである。したがって、実際の
レーザ構造においては、上述のＩｎＧａＡｓＮ混晶によ
るダブルへテロ構造の実現は困難であり、そのため圧縮
歪みＩｎＧａＡｓＮ／ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓＮ
／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造を採用しているのが実状で
ある。
【０００７】また、ＩｎＧａＡｓＮからなる活性層の膜
厚は、臨界膜厚のため高々１０ｎｍと薄く、Ｎ組成はも
ちろんのことＩｎ組成の膜厚も増加させることができな
いので、このようなヘテロ構造でＧａＡｓ基板に格子整
合しかつ１．３μｍ以上の波長を有する発光素子を実現
することは非常に困難であった。本発明は、このような
課題を解決するためのものであり、ＧａＡｓ基板上で１
μｍ以上の発光波長をもつ材料を実現し、温度特性に優
れた発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子を
提供することを目的とする。
厚は、臨界膜厚のため高々１０ｎｍと薄く、Ｎ組成はも
ちろんのことＩｎ組成の膜厚も増加させることができな
いので、このようなヘテロ構造でＧａＡｓ基板に格子整
合しかつ１．３μｍ以上の波長を有する発光素子を実現
することは非常に困難であった。本発明は、このような
課題を解決するためのものであり、ＧａＡｓ基板上で１
μｍ以上の発光波長をもつ材料を実現し、温度特性に優
れた発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子を
提供することを目的とする。
【０００８】
【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、本発明に係る発光素子は、ＧａＡｓ基板上に
活性層を備えた発光素子において、上記活性層は、Ｇａ
Ａｓ1-y-zＳｂyＮz層をＧａＡｓ層で挟んだダブルへテ
ロ構造である。このように構成することにより本発明
は、ＩｎＰよりも低コストなＧａＡｓ基板を用いて発光
素子を製造することができるため、発光素子を安価で提
供することができる。また、このような発光素子と、Ｇ
ａＡｓ系材料で構成された電子素子とのモノリシック化
が可能であり、様々な光機能素子の実現に有効である。
るために、本発明に係る発光素子は、ＧａＡｓ基板上に
活性層を備えた発光素子において、上記活性層は、Ｇａ
Ａｓ1-y-zＳｂyＮz層をＧａＡｓ層で挟んだダブルへテ
ロ構造である。このように構成することにより本発明
は、ＩｎＰよりも低コストなＧａＡｓ基板を用いて発光
素子を製造することができるため、発光素子を安価で提
供することができる。また、このような発光素子と、Ｇ
ａＡｓ系材料で構成された電子素子とのモノリシック化
が可能であり、様々な光機能素子の実現に有効である。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態は、ＧａＡｓ基板上におい
て、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz層 をＧａＡｓ層で挟んだダ
ブルへテロ構造を活性層に有する点に特徴がある。そし
て、ＧａＡｓ層の両サイドには、ｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ
およびｐ−ＡｌxＧａ1-xＡｓを形成するか、または、ｎ
形のＤＢＲ多層膜およびｐ形のＤＢＲ多層膜を形成する
とよい。
て説明する。本実施の形態は、ＧａＡｓ基板上におい
て、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz層 をＧａＡｓ層で挟んだダ
ブルへテロ構造を活性層に有する点に特徴がある。そし
て、ＧａＡｓ層の両サイドには、ｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ
およびｐ−ＡｌxＧａ1-xＡｓを形成するか、または、ｎ
形のＤＢＲ多層膜およびｐ形のＤＢＲ多層膜を形成する
とよい。
【００１０】ところで、ＧａＡｓ基板上に形成されたＧ
ａＡｓＮ混晶には、Ｎ組成が４％まで入ることが本願の
発明者らによって確認されている。そして、この場合に
おける発光波長は１．２９μｍである。このような混晶
に対して、さらにＳｂを添加していくと、この混晶中に
はＩｎ−Ｎ結合は含まれていないことから、ＳｂはＮ原
子と同じＶ族サイトに独立して取り込まれる。そのた
め、ＩｎＧａＡｓＮの場合とは異なり、Ｓｂは飽和傾向
を示すことなく取り込まれる。また、このときのＧａＡ
ｓＮのひっぱり歪みは、Ｓｂ導入によってＧａＡｓの格
子定数に近づくため、歪みが減少して格子整合が可能と
なる。そして、バンドギャップは、Ｓｂ添加によってさ
らに長波長化する。
ａＡｓＮ混晶には、Ｎ組成が４％まで入ることが本願の
発明者らによって確認されている。そして、この場合に
おける発光波長は１．２９μｍである。このような混晶
に対して、さらにＳｂを添加していくと、この混晶中に
はＩｎ−Ｎ結合は含まれていないことから、ＳｂはＮ原
子と同じＶ族サイトに独立して取り込まれる。そのた
め、ＩｎＧａＡｓＮの場合とは異なり、Ｓｂは飽和傾向
を示すことなく取り込まれる。また、このときのＧａＡ
ｓＮのひっぱり歪みは、Ｓｂ導入によってＧａＡｓの格
子定数に近づくため、歪みが減少して格子整合が可能と
なる。そして、バンドギャップは、Ｓｂ添加によってさ
らに長波長化する。
【００１１】ここで、ＧａＡｓＮ混晶のボーイングパラ
メータを−１１．５ｅＶ、ＧａＡｓＳｂ混晶のボーイン
グパラメータを−１．９ｅＶとそれぞれ仮定すると、Ｇ
ａＡｓ1-y-zＳｂyＮz のバンドギャップは、室温におい
て、 １．４２−１１．５ｚ−１．９ｙ（ｅＶ） となる。
メータを−１１．５ｅＶ、ＧａＡｓＳｂ混晶のボーイン
グパラメータを−１．９ｅＶとそれぞれ仮定すると、Ｇ
ａＡｓ1-y-zＳｂyＮz のバンドギャップは、室温におい
て、 １．４２−１１．５ｚ−１．９ｙ（ｅＶ） となる。
【００１２】また、ＧａＳｂ、ＧａＡｓ、ＧａＮの格子
定数をそれぞれ０．６１ｎｍ、０．５６５ｎｍ、０．４
５ｎｍと仮定すると、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz の格子定
数は、 ０．５６５−０．１１５ｚ＋０．０４５ｙ（ｎｍ） となる。そのため、ＧａＡｓ基板と格子整合させるため
には、 ｙ＝（０．１１５÷０．０４５）・ｚ≒２．５６ｚ の関係を満たせばよいことがわかる。
定数をそれぞれ０．６１ｎｍ、０．５６５ｎｍ、０．４
５ｎｍと仮定すると、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz の格子定
数は、 ０．５６５−０．１１５ｚ＋０．０４５ｙ（ｎｍ） となる。そのため、ＧａＡｓ基板と格子整合させるため
には、 ｙ＝（０．１１５÷０．０４５）・ｚ≒２．５６ｚ の関係を満たせばよいことがわかる。
【００１３】そこで、本願の発明者らは実験により、Ｇ
ａＡｓ基板上に格子整合したＧａＡｓ0.89Ｓｂ0.08Ｎ
0.03を用いれば波長１．３μｍの発光光を得られ、同様
に格子整合したＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 を用いれば
波長１．５μｍの発光光を得られることを確認した。こ
のように、本実施の形態に係る発光素子は、４％程度の
Ｎ組成によって１．３μｍ以上の長波長の発光が可能で
あり、しかもＧａＡｓ基板に対する格子整合を可能とす
るものである。
ａＡｓ基板上に格子整合したＧａＡｓ0.89Ｓｂ0.08Ｎ
0.03を用いれば波長１．３μｍの発光光を得られ、同様
に格子整合したＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 を用いれば
波長１．５μｍの発光光を得られることを確認した。こ
のように、本実施の形態に係る発光素子は、４％程度の
Ｎ組成によって１．３μｍ以上の長波長の発光が可能で
あり、しかもＧａＡｓ基板に対する格子整合を可能とす
るものである。
【００１４】特に、Ａｓ組成を８６％、Ｓｂ組成を１０
％、Ｎ組成を４％とした場合に得られる１．５μｍ帯の
波長は、光通信分野において重要なものである。したが
って、このような波長の得られる発光素子を、ＧａＡｓ
基板上に容易に作製することができることは、本実施の
形態における大きな利点である。
％、Ｎ組成を４％とした場合に得られる１．５μｍ帯の
波長は、光通信分野において重要なものである。したが
って、このような波長の得られる発光素子を、ＧａＡｓ
基板上に容易に作製することができることは、本実施の
形態における大きな利点である。
【００１５】一方、図３は従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐと本願のＧａＡｓＳｂＮ／ＧａＡｓとのバンド不連続
を定量的に示したグラフである。同図において、横軸は
伝導帯不連続ΔＥｃ（ｍｅＶ）、縦軸は特性温度Ｔ
0 （Ｋ）を示す。同図から明らかなように、従来のＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ系を用いた１．５μｍで発光する素
子においては、伝導帯不連続が約２００ｍｅＶと小さい
ため、動作電流による発熱や周囲温度の上昇の影響によ
って、素子特性が劣化するという問題がある。
Ｐと本願のＧａＡｓＳｂＮ／ＧａＡｓとのバンド不連続
を定量的に示したグラフである。同図において、横軸は
伝導帯不連続ΔＥｃ（ｍｅＶ）、縦軸は特性温度Ｔ
0 （Ｋ）を示す。同図から明らかなように、従来のＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ系を用いた１．５μｍで発光する素
子においては、伝導帯不連続が約２００ｍｅＶと小さい
ため、動作電流による発熱や周囲温度の上昇の影響によ
って、素子特性が劣化するという問題がある。
【００１６】それに対して、本実施の形態に係る構成を
用いた場合、ＧａＡｓとの伝導帯不運続を約５００ｍｅ
Ｖと十分大きくとることができ、注入キャリアの効率の
良い閉じこめが可能となる。したがって、特性温度の大
きい（すなわち、温度変動に対する特性変化が少ない）
優れた発光素子を実現することができる。また、発光素
子の閾値を低減させる効果もある。ここで、本発明に係
る実施例について図を参照して説明する。
用いた場合、ＧａＡｓとの伝導帯不運続を約５００ｍｅ
Ｖと十分大きくとることができ、注入キャリアの効率の
良い閉じこめが可能となる。したがって、特性温度の大
きい（すなわち、温度変動に対する特性変化が少ない）
優れた発光素子を実現することができる。また、発光素
子の閾値を低減させる効果もある。ここで、本発明に係
る実施例について図を参照して説明する。
【００１７】
【実施例】［第１の実施例］図１に、本発明に係る第１
の実施例、すなわち発振波長が１．５μｍ帯のＧａＡｓ
0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 ／ＧａＡｓからなるダブルヘテロ構
造の活性層を有する半導体レーザ層構造を示す。本実施
例においては、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phas
e Epitaxy ）法を用いて各層の成長を行ったが、ＭＯＶ
ＰＥ法に限られるものではなく、ガスソースＭＢＥ（Mo
lecular Beam Epitaxy）等の他の手法を用いてもよい。
の実施例、すなわち発振波長が１．５μｍ帯のＧａＡｓ
0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 ／ＧａＡｓからなるダブルヘテロ構
造の活性層を有する半導体レーザ層構造を示す。本実施
例においては、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phas
e Epitaxy ）法を用いて各層の成長を行ったが、ＭＯＶ
ＰＥ法に限られるものではなく、ガスソースＭＢＥ（Mo
lecular Beam Epitaxy）等の他の手法を用いてもよい。
【００１８】同図に示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる
基板１の上には、順次、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層２
（膜厚は１．５μｍ）、ＧａＡｓ層３（膜厚は０．３μ
ｍ）、ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04層４（膜厚は０．１
μｍ）、ＧａＡｓ層５（膜厚は０．３μｍ）、ｐ−Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層６（膜厚は１．５μｍ）が形成されて
いる。
基板１の上には、順次、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層２
（膜厚は１．５μｍ）、ＧａＡｓ層３（膜厚は０．３μ
ｍ）、ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04層４（膜厚は０．１
μｍ）、ＧａＡｓ層５（膜厚は０．３μｍ）、ｐ−Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層６（膜厚は１．５μｍ）が形成されて
いる。
【００１９】ここで、ＧａＡｓとＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1
Ｎ0.04 のエネルギーギャップ差は６００ｍｅＶ以上あ
り、伝導帯不運続も約５００ｍｅＶと十分大きく、注入
キャリアの効率のよい閉じ込めが可能である。
Ｎ0.04 のエネルギーギャップ差は６００ｍｅＶ以上あ
り、伝導帯不運続も約５００ｍｅＶと十分大きく、注入
キャリアの効率のよい閉じ込めが可能である。
【００２０】また、活性層の両サイドにあるＡｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓは光閉じ込めに有効であり、実際、この素子
構造によって１．５μｍの室温発振を確認することがで
きた。さらに、発光素子の温度に対する安定性の指標で
ある特性温度は、従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系にお
いて１２０Ｋ程度であったものが、本実施例の素子では
約１８０Ｋとなり、顕著な向上が見られた。
ａ0.7Ａｓは光閉じ込めに有効であり、実際、この素子
構造によって１．５μｍの室温発振を確認することがで
きた。さらに、発光素子の温度に対する安定性の指標で
ある特性温度は、従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系にお
いて１２０Ｋ程度であったものが、本実施例の素子では
約１８０Ｋとなり、顕著な向上が見られた。
【００２１】［第２の実施例］次に、本発明のその他の
実施例について説明する。図２に、第２の実施例による
１．５μｍ帯の格子整合 ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04／
ＧａＡｓダブルヘテロ構造の活性層を有する面発光レー
ザ層構造を示す。本実施例においては、第１の実施例と
同様に、ＭＯＶＰＥ法を用いて各層の成長を行ったが、
ＭＯＶＰＥ法に限られるものではなく、ガスソースＭＢ
Ｅ等の他の手法を用いてもよい。
実施例について説明する。図２に、第２の実施例による
１．５μｍ帯の格子整合 ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04／
ＧａＡｓダブルヘテロ構造の活性層を有する面発光レー
ザ層構造を示す。本実施例においては、第１の実施例と
同様に、ＭＯＶＰＥ法を用いて各層の成長を行ったが、
ＭＯＶＰＥ法に限られるものではなく、ガスソースＭＢ
Ｅ等の他の手法を用いてもよい。
【００２２】同図に示すように、ｎ−ＧａＡｓからなる
基板１の上には、順次、ｎ−ＡｌＡｓ（１２６ｎｍ）／
ＧａＡｓ（１０７ｎｍ）を一対とする膜を２０対形成し
たＤＢＲ多層膜７、ＧａＡｓ層３（膜厚は０．３μ
ｍ）、 ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0. 04層４（膜厚は０．１
μｍ）、ＧａＡｓ層５（膜厚は０．３μｍ）、ｐ−Ａｌ
Ａｓ（１２６ｎｍ）／ＧａＡｓ（１０７ｎｍ）を一対と
する膜を１８対形成したＤＢＲ多層膜８が形成されてい
る。
基板１の上には、順次、ｎ−ＡｌＡｓ（１２６ｎｍ）／
ＧａＡｓ（１０７ｎｍ）を一対とする膜を２０対形成し
たＤＢＲ多層膜７、ＧａＡｓ層３（膜厚は０．３μ
ｍ）、 ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0. 04層４（膜厚は０．１
μｍ）、ＧａＡｓ層５（膜厚は０．３μｍ）、ｐ−Ａｌ
Ａｓ（１２６ｎｍ）／ＧａＡｓ（１０７ｎｍ）を一対と
する膜を１８対形成したＤＢＲ多層膜８が形成されてい
る。
【００２３】なお、ｎ−ＡｌＡｓ（１２６ｎｍ）／Ｇａ
Ａｓ（１０７ｎｍ）とは、膜厚が１２６ｎｍのｎ形Ａｌ
Ａｓと、膜厚が１０７ｎｍのｎ形ＧａＡｓとを積層した
ものである。ｐ−ＡｌＡｓ（１２６ｎｍ）／ＧａＡｓ
（１０７ｎｍ）についても同様である。また、上記のＡ
ｌＡｓの代わりにＡｌＧａＡｓを用いることもできる。
Ａｓ（１０７ｎｍ）とは、膜厚が１２６ｎｍのｎ形Ａｌ
Ａｓと、膜厚が１０７ｎｍのｎ形ＧａＡｓとを積層した
ものである。ｐ−ＡｌＡｓ（１２６ｎｍ）／ＧａＡｓ
（１０７ｎｍ）についても同様である。また、上記のＡ
ｌＡｓの代わりにＡｌＧａＡｓを用いることもできる。
【００２４】このように本実施例は、ＧａＡｓ0.86Ｓｂ
0.1Ｎ0.04 ／ＧａＡｓダブルヘテロ構造を、ＡｌＡｓ／
ＧａＡｓのＤＢＲ多層膜で挟み込んだ面発光構造であ
り、ＤＢＲ多層膜は波長１．５μｍで反射率が最大にな
るように設計されている。そして、実験の結果、この素
子構造では波長１．５μｍの室温発振が確認され、温度
特性も実施例１の場合と同様の良好なものが得られた。
すなわち、本実施例２を用いることにより、ＧａＡｓ基
板上に、１．５μｍ帯の面発光レーザーを容易に作製す
ることができた。
0.1Ｎ0.04 ／ＧａＡｓダブルヘテロ構造を、ＡｌＡｓ／
ＧａＡｓのＤＢＲ多層膜で挟み込んだ面発光構造であ
り、ＤＢＲ多層膜は波長１．５μｍで反射率が最大にな
るように設計されている。そして、実験の結果、この素
子構造では波長１．５μｍの室温発振が確認され、温度
特性も実施例１の場合と同様の良好なものが得られた。
すなわち、本実施例２を用いることにより、ＧａＡｓ基
板上に、１．５μｍ帯の面発光レーザーを容易に作製す
ることができた。
【００２５】さらに、第１および第２の実施例の何れに
おいても、ＧａＡｓ基板に格子整合する他の材料系、例
えばＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系等を用いること
により、可視光から赤外光を含む様々な異なる発光波長
を有する発光素子や、化合物半導体では最も技術が進歩
して広範な分野で実用に供されているＧａＡｓ系材料で
構成された電子素子とのモノリシック化等が可能とな
る。したがって、光・電子集積回路（以下、ＯＥＩＣと
いう:Opto-ElectronicIntegrated Circuits）を始めと
した様々な機能素子を、良好な特性を実現しつつ低コス
トで提供することができる。
おいても、ＧａＡｓ基板に格子整合する他の材料系、例
えばＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系等を用いること
により、可視光から赤外光を含む様々な異なる発光波長
を有する発光素子や、化合物半導体では最も技術が進歩
して広範な分野で実用に供されているＧａＡｓ系材料で
構成された電子素子とのモノリシック化等が可能とな
る。したがって、光・電子集積回路（以下、ＯＥＩＣと
いう:Opto-ElectronicIntegrated Circuits）を始めと
した様々な機能素子を、良好な特性を実現しつつ低コス
トで提供することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は次のよう
なような効果を奏する。 （１）伝導帯不運続が大きいので、優れた温度特性や低
閾値特性を実現することができる。
なような効果を奏する。 （１）伝導帯不運続が大きいので、優れた温度特性や低
閾値特性を実現することができる。
【００２７】（２）光通信分野で重要な１．５μｍ帯波
長を有する発光素子を、従来用いられてきたＩｎＰ基板
の代わりに、ＧａＡｓ基板上に作製することができる。
したがって、ＩｎＰよりも製造コストが低く、かつ機械
的な強度にも優れて大口径化が可能という優れた効果を
得ることができる。
長を有する発光素子を、従来用いられてきたＩｎＰ基板
の代わりに、ＧａＡｓ基板上に作製することができる。
したがって、ＩｎＰよりも製造コストが低く、かつ機械
的な強度にも優れて大口径化が可能という優れた効果を
得ることができる。
【００２８】（３）また、本発明に係る発光素子はＧａ
Ａｓ基板上に作製されるため、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
系材料を用いたＤＢＲ多層膜を利用することができる。
すなわち、本発明においては、半導体材料からなるＤＢ
Ｒ多層膜を形成することができる。そのため、金属膜
（Ａｕ、ＡｇまたはＮｉ等）からなる反射膜を形成した
場合のように、チャンバ内から一旦取り出して別のチャ
ンバに移し替える必要がなく、同一チャンバ内で各層の
膜を連続して形成することができる。したがって、界面
の汚染を防止でき、特性の優れたＤＢＲ多層膜を得るこ
とができる。これは、面発光レーザの特性向上に大きく
貢献するものである。
Ａｓ基板上に作製されるため、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
系材料を用いたＤＢＲ多層膜を利用することができる。
すなわち、本発明においては、半導体材料からなるＤＢ
Ｒ多層膜を形成することができる。そのため、金属膜
（Ａｕ、ＡｇまたはＮｉ等）からなる反射膜を形成した
場合のように、チャンバ内から一旦取り出して別のチャ
ンバに移し替える必要がなく、同一チャンバ内で各層の
膜を連続して形成することができる。したがって、界面
の汚染を防止でき、特性の優れたＤＢＲ多層膜を得るこ
とができる。これは、面発光レーザの特性向上に大きく
貢献するものである。
【００２９】（４）ＧａＡｓ基板に格子整合しかつ他の
材料系であるＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系等で構
成され可視光から赤外光を含む様々な異なる発光波長を
有する発光素子と、１．５μｍ帯の波長を有する発光素
子とのモノリシック化が可能となるため、様々な光機能
素子を実現することができる。
材料系であるＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系等で構
成され可視光から赤外光を含む様々な異なる発光波長を
有する発光素子と、１．５μｍ帯の波長を有する発光素
子とのモノリシック化が可能となるため、様々な光機能
素子を実現することができる。
【００３０】（５）化合物半導体では最も製造技術が進
歩しており、広範な分野で大規模回路まで実用に供され
ているＧａＡｓ系材料で構成された電子素子とのモノリ
シック化が可能となり、ＯＥＩＣを始めとした様々な機
能素子を歩留まりよくすなわち低コストで実現すること
ができる。
歩しており、広範な分野で大規模回路まで実用に供され
ているＧａＡｓ系材料で構成された電子素子とのモノリ
シック化が可能となり、ＯＥＩＣを始めとした様々な機
能素子を歩留まりよくすなわち低コストで実現すること
ができる。
【図１】 本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】 従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰと本願のＧａ
ＡｓＳｂＮ／ＧａＡｓとのバンド不連続を定量的に示し
たグラフである。
ＡｓＳｂＮ／ＧａＡｓとのバンド不連続を定量的に示し
たグラフである。
１…基板、２…ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、３，５…Ｇ
ａＡｓ層、４…ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層、６…ｐ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、７，８…ＤＢＲ多層膜。
ａＡｓ層、４…ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層、６…ｐ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層、７，８…ＤＢＲ多層膜。
Claims (9)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に活性層を備えた発光素
子において、 前記活性層は、ＧａＡｓ1-y-zＳｂyＮz 層をＧａＡｓ層
で挟んだダブルへテロ構造であることを特徴とする発光
素子。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記活性層は、第１の導電型のＡｌxＧａ1-xＡｓと、第
２の導電型のＡｌxＧａ1-xＡｓとによって挟まれている
ことを特徴とする発光素子。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記ｙおよび前記ｚは、ｙ＝２．５６ｚの関係にあるこ
とを特徴とする発光素子。 - 【請求項４】 請求項１において、 Ａｓ組成を８６％、Ｓｂ組成を１０％、Ｎ組成を４％と
したことを特徴とする発光素子。 - 【請求項５】 請求項１において、 Ａｓ組成を８９％、Ｓｂ組成を８％、Ｎ組成を３％とし
たことを特徴とする発光素子。 - 【請求項６】 請求項１において、 第１の導電型のＧａＡｓからなる基板と、 この基板の上に形成された第１の導電型のＡｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓ層と、 このＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の上に形成された第１のＧａ
Ａｓ層と、 この第１のＧａＡｓ層の上に形成されたＧａＡｓ0.86Ｓ
ｂ0.1Ｎ0.04 層と、 このＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 の上に形成された第２
のＧａＡｓ層と、 この第２のＧａＡｓ層の上に形成された第２の導電型の
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層とを少なくとも有することを特徴
とする発光素子。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記第１の導電型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層は、その厚さ
が１．５μｍであり、 前記第１のＧａＡｓ層は、その厚さが０．３μｍであ
り、 前記ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層は、その厚さが０．
１μｍであり、 前記第２のＧａＡｓ層は、その厚さが０．３μｍであ
り、 前記第２の導電型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層は、その厚さ
が１．５μｍであることを特徴とする発光素子。 - 【請求項８】 請求項１において、 第１の導電型のＧａＡｓからなる基板と、 この基板の上に形成されかつ第１の導電型のＡｌＡｓ層
と第１の導電型のＧａＡｓ層とが交互に形成された第１
のＤＢＲ多層膜と、 この第１のＤＢＲ多層膜の上に形成されたＧａＡｓ0.86
Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層と、 このＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層の上に形成されかつ
第２の導電型のＡｌＡｓ層と第２の導電型のＧａＡｓ層
とが交互に形成された第２のＤＢＲ多層膜とを少なくと
も有することを特徴とする発光素子。 - 【請求項９】 請求項８において、 前記第１のＤＢＲ膜は、厚さが１２６ｎｍの第１の導電
型のＡｌＡｓ層と厚さが１０７ｎｍの第１の導電型のＧ
ａＡｓ層とを一対とする膜を２０対形成して構成され、 前記第１のＧａＡｓ層は、その厚さが０．３μｍであ
り、 前記ＧａＡｓ0.86Ｓｂ0.1Ｎ0.04 層は、その厚さが０．
１μｍであり、 前記第２のＧａＡｓ層は、その厚さが０．３μｍであ
り、 前記第２のＤＢＲ膜は、厚さが１２６ｎｍの第２の導電
型のＡｌＡｓ層と厚さが１０７ｎｍの第２の導電型のＧ
ａＡｓ層とを一対とする膜を１８対形成して構成されて
いることを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10450598A JPH11298037A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10450598A JPH11298037A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298037A true JPH11298037A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14382365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10450598A Pending JPH11298037A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11298037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100837404B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-06-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 광전 소자 |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP10450598A patent/JPH11298037A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100837404B1 (ko) | 2006-10-18 | 2008-06-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 광전 소자 |
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