JPH118440A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents

Semiconductor light-emitting device

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JPH118440A
JPH118440A JP16112897A JP16112897A JPH118440A JP H118440 A JPH118440 A JP H118440A JP 16112897 A JP16112897 A JP 16112897A JP 16112897 A JP16112897 A JP 16112897A JP H118440 A JPH118440 A JP H118440A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
group
semiconductor
cladding layer
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Application number
JP16112897A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Iwata
普 岩田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor light-emitting device which is superior in luminance efficiency, temperature characteristic, and electrical properties by a method, wherein a clad layer and an active layer which are both formed of first conductivity-type III-V compound semiconductor and a clad layer of second conductivity-type II-VI compound semiconductor are laminated on a substrate. SOLUTION: An n-type III-V compound semiconductor clad layer 12, an undoped III-V compound semiconductor active layer 13, and a p-type II-VI compound semiconductor clad layer 14 are successively laminated on an n-type III-V compound semiconductor substrate 11 through an organic metal vapor growth method. The p-type II-VI compound semiconductor clad layer 14 is grown at temperatures lower than that of the III-V compound semiconductor clad layer 12 and the undoped III-V compound semiconductor active layer 13 and superior in crystallinity. Therefore, a semiconductor light-emitting device of this constitution is capable of effectively performing optical and carrier confinement, so that it is superior in luminance efficiency, temperature characteristic, and electrical properties.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子、
特に発光ダイオード、レーザダイオードに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor light emitting device,
In particular, it relates to a light emitting diode and a laser diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザでは、光とキャリア
を閉じ込めるためのダブルヘテロ構造を作成するため
に、2−6族化合物半導体の禁制帯幅が、同じ格子長の
3−5族化合物半導体に比べ大きくなることを利用し、
例えば特開平1−184978号公報に示されるよう
に、活性層を3−5族化合物半導体で形成し、クラッド
層を2−6族化合物半導体で形成する構造が用いられて
いた。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser, in order to form a double hetero structure for confining light and carriers, the band gap of a group 2-6 compound semiconductor is limited to a group 3-5 compound semiconductor having the same lattice length. Utilizing the fact that it becomes larger,
For example, as disclosed in JP-A-1-184978, a structure in which an active layer is formed of a Group 3-5 compound semiconductor and a cladding layer is formed of a Group 2-6 compound semiconductor has been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2−6
族化合物半導体と3−5族化合物とは半導体成長温度が
非常に異なっており、2−6族化合物半導体上に活性層
である3−5族化合物半導体を成長するために基板温度
を上げると、クラッド層である2−6族化合物半導体が
分解してしまったり、活性層に拡散して活性層の電気特
性や発光特性を変えてしまうために、再現性良く半導体
レーザを製作することができないという問題があった。
However, 2-6
The group III compound semiconductor and the group III-V compound have very different semiconductor growth temperatures. When the substrate temperature is increased to grow a group III-V compound semiconductor as an active layer on the group II-VI compound semiconductor, Since the cladding layer of the group 2-6 compound semiconductor is decomposed or diffuses into the active layer to change the electrical and emission characteristics of the active layer, a semiconductor laser cannot be manufactured with good reproducibility. There was a problem.

【0004】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たものであり、光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを効
果的に行うことにより、発光効率、温度特性や電気特性
に優れ、製作の容易な半導体発光素子を提供することを
目的とする。
[0004] The present invention has been made in view of these problems, and by performing light confinement and carrier confinement effectively, is excellent in luminous efficiency, temperature characteristics and electric characteristics, and is easy to manufacture. It is an object to provide a semiconductor light emitting device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
3−5族化合物半導体基板上に、第1導電型の3−5族
化合物半導体からなる3−5クラッド層と、3−5族化
合物半導体からなる活性層と、第2導電型の2−6族化
合物半導体からなる2−6クラッド層とを含む積層構造
を有することを特徴とする半導体発光素子に関する。
According to the present invention, there is provided a first-conductivity-type group III-V compound semiconductor substrate on a first-conductivity-type group III-V compound semiconductor substrate. The present invention relates to a semiconductor light emitting device having a laminated structure including an active layer made of a Group 5 compound semiconductor and a 2-6 clad layer made of a second conductivity type Group 2-6 compound semiconductor.

【0006】この場合、上記の積層構造は、この順に直
接接触して積層されていてもよいが、活性層の上側およ
び/または下側に光ガイド層を設けた積層構造とするこ
とができる。
In this case, the above-mentioned laminated structure may be laminated in direct contact in this order, but may be a laminated structure in which a light guide layer is provided above and / or below the active layer.

【0007】活性層の上側、即ち活性層と2−6クラッ
ド層との間に光ガイド層を設ける場合は、禁制帯幅が活
性層よりも大きい3−5族化合物半導体かまたは2−6
族化合物半導体を用いて、層厚が発光波長より薄く、例
えば発光波長の1/2以下で、導電型を真性型かまたは
第2導電型とするのが好ましい。
When an optical guide layer is provided above the active layer, that is, between the active layer and the 2-6 cladding layer, a group 3-5 compound semiconductor having a larger forbidden band width than that of the active layer or 2-6 is used.
It is preferable that the conductive type be an intrinsic type or a second conductive type with a layer thickness smaller than the emission wavelength, for example, 以下 or less of the emission wavelength, using a group III compound semiconductor.

【0008】本発明によれば、3−5族化合物半導体層
上に成長温度の低い2−6族化合物半導体を成長するた
め、熱による結晶の劣化が起こらず、容易に半導体発光
素子を製作できる。また、2−6族化合物半導体は禁制
帯幅が大きく屈折率が低いため、光とキャリアの両方を
活性層に強く閉じ込めることができる。このため、素子
の発光効率が上がり、温度上昇に対しても安定な発光が
得られる。
According to the present invention, since a group 2-6 compound semiconductor having a low growth temperature is grown on a group 3-5 compound semiconductor layer, crystal deterioration due to heat does not occur, and a semiconductor light emitting device can be easily manufactured. . In addition, since the group 2-6 compound semiconductor has a large band gap and a low refractive index, both light and carriers can be strongly confined in the active layer. For this reason, the luminous efficiency of the element increases, and stable luminescence can be obtained even when the temperature rises.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】[実施形態1]図1は本発明の第1の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図2はバンド構造図
である。この半導体レーザ製造するには、n型の3−5
族化合物半導体基板11上に、n型3−5族化合物半導
体からなる3−5クラッド層12、アンドープ3−5族
化合物半導体からなる活性層13、p型2−6族化合物
半導体からなる2−6クラッド層14を、有機金属気相
成長(MOVPE)法や分子線結晶成長(MBE)法に
より順次積層して形成した後、さらに金属材料を真空蒸
着してp電極15およびn電極16を形成する。さら
に、へき開やエッチングにより反射鏡面17a、17b
を形成して図1に示す構造が得られる。
[First Embodiment] FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a band structure diagram. To manufacture this semiconductor laser, an n-type 3-5
On a group III compound semiconductor substrate 11, a 3-5 cladding layer 12 made of an n-type group 3-5 compound semiconductor, an active layer 13 made of an undoped group 3-5 compound semiconductor, and a layer 2 made of a p-type group 2-6 compound semiconductor After the 6 cladding layers 14 are sequentially formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method or a molecular beam crystal growth (MBE) method, a metal material is further vacuum deposited to form a p-electrode 15 and an n-electrode 16. I do. Further, the reflection mirror surfaces 17a, 17b are formed by cleavage or etching.
Is formed to obtain the structure shown in FIG.

【0011】2−6クラッド層14の成長温度は3−5
クラッド層12と活性層13の成長温度に比べて低く、
容易に良質の結晶が得られ、2−6クラッド層14から
活性層13への不純物の拡散も起こらない。
2-6 The growth temperature of the cladding layer 14 is 3-5.
Lower than the growth temperature of the cladding layer 12 and the active layer 13,
High-quality crystals can be easily obtained, and diffusion of impurities from the 2-6 cladding layer 14 to the active layer 13 does not occur.

【0012】p電極15に正、n電極16に負の電圧を
印加すると、活性層13で、3−5クラッド層12から
注入された電子と2−6クラッド層14から注入された
正孔が再結合し発光する。光は、反射鏡面17a、17
bにより反射されレーザー発振が得られる。
When a positive voltage is applied to the p electrode 15 and a negative voltage is applied to the n electrode 16, electrons injected from the 3-5 cladding layer 12 and holes injected from the 2-6 cladding layer 14 are generated in the active layer 13. Recombines and emits light. The light is reflected by the reflection mirror surfaces 17a, 17
The laser oscillation is obtained by being reflected by b.

【0013】活性層13近傍のバンド構造の典型的な例
を図2に示す。3−5クラッド層12に比べ2−6クラ
ッド層14の禁制帯幅が大きく、活性層13と2−6ク
ラッド層14の界面での価電子帯端21の不連続値と伝
導帯端22の不連続値が大きい。さらに、3−5クラッ
ド層12と2−6クラッド層14のフェルミ準位の差が
大きいため、p−n接合の拡散電位も大きくなる。この
2つの効果により、活性層からの電子と正孔の漏れが減
少し、高温での動作が可能となる。また、2−6クラッ
ド層14の屈折率は3−5クラッド層12よりも小さい
ため、活性層13への光の閉じ込めが強くなり発振しき
い値電流が小さくなる。
FIG. 2 shows a typical example of the band structure in the vicinity of the active layer 13. The forbidden band width of the 2-6 cladding layer 14 is larger than that of the 3-5 cladding layer 12, and the discontinuous value of the valence band edge 21 at the interface between the active layer 13 and the 2-6 cladding layer 14 and the conduction band edge 22. Large discontinuity. Further, since the difference between the Fermi levels of the 3-5 cladding layer 12 and the 2-6 cladding layer 14 is large, the diffusion potential of the pn junction also increases. By these two effects, leakage of electrons and holes from the active layer is reduced, and operation at a high temperature becomes possible. In addition, since the refractive index of the 2-6 cladding layer 14 is smaller than that of the 3-5 cladding layer 12, light is more confined in the active layer 13 and the oscillation threshold current decreases.

【0014】また、活性層13が3−5族化合物半導体
であるため素子寿命が長く信頼性が高い。3−5族化合
物半導体基板11に、3−5クラッド層12および活性
層13を格子整合させると発光効率や信頼性が改善され
る。
Further, since the active layer 13 is made of a Group 3-5 compound semiconductor, the device life is long and the reliability is high. When the 3-5 cladding layer 12 and the active layer 13 are lattice-matched to the group III-V compound semiconductor substrate 11, luminous efficiency and reliability are improved.

【0015】この実施形態では3−5族化合物半導体基
板と3−5クラッド層をn型とし2−6クラッド層をp
型としたが、3−5族化合物半導体基板と3−5クラッ
ド層をp型とし2−6クラッド層をn型としてもよい。
また、活性層を単層の3−5族化合物半導体としたが、
これに限らず、多層の3−5族化合物半導体層からなる
多重量子井戸構造などを用いてもよい。
In this embodiment, the group 3-5 compound semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer are n-type and the 2-6 cladding layer is p-type.
However, the group 3-5 compound semiconductor substrate and the 3-5 cladding layer may be p-type and the 2-6 cladding layer may be n-type.
Although the active layer is a single-layer group 3-5 compound semiconductor,
However, the present invention is not limited to this, and a multiple quantum well structure or the like composed of multiple group 3-5 compound semiconductor layers may be used.

【0016】この実施形態では、3−5族化合物半導体
基板としてInP、InAs、InSb、InN、Ga
As、GaP、GaSb、GaNなどを用いることがで
きる。3−5クラッド層および活性層としては、InG
aAsP混晶系、AlGaAs混晶系、InGaAlP
混晶系などを用いることができる。また、2−6クラッ
ド層としてZnSe、ZnTe、ZnS、CdSe、C
dS、CdTe、BeSe、BeTe、MgZnSSe
混晶系、MgZnSeTe混晶系、MgZnCdSe混
晶系、BeZnSeTe混晶系、BeZnCeSe混晶
系などを用いることができる。
In this embodiment, InP, InAs, InSb, InN, Ga
As, GaP, GaSb, GaN, or the like can be used. As the 3-5 cladding layer and the active layer, InG
aAsP mixed crystal system, AlGaAs mixed crystal system, InGaAlP
A mixed crystal system or the like can be used. In addition, ZnSe, ZnTe, ZnS, CdSe, C
dS, CdTe, BeSe, BeTe, MgZnSSe
A mixed crystal system, a MgZnSeTe mixed crystal system, a MgZnCdSe mixed crystal system, a BeZnSeTe mixed crystal system, a BeZnSeSe mixed crystal system, or the like can be used.

【0017】[実施形態2]図3は本発明の第2の実施
形態を示す発光ダイオードの斜視図、図4はバンド構造
図である。この発光ダイオードは、p型の3−5族化合
物半導体基板31上に、p型3−5族化合物半導体から
なる3−5クラッド層32、アンドープ3−5族化合物
半導体からなる活性層33、n型2−6族化合物半導体
からなる2−6クラッド層34を順次積層して形成した
後、さらに透明電極35、p電極36形成して図3の構
造が得られる。2−6クラッド層34の成長温度は3−
5クラッド層32および活性層33の成長温度に比べて
低く、容易にMOVPE法やMBE法により結晶成長で
きる。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a perspective view of a light emitting diode showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a band structure diagram. This light emitting diode comprises a 3-5 cladding layer 32 made of a p-type 3-5 group compound semiconductor, an active layer 33 made of an undoped 3-5 group compound semiconductor, n After sequentially forming and forming a 2-6 cladding layer 34 made of a type 2-6 compound semiconductor, a transparent electrode 35 and a p-electrode 36 are further formed to obtain the structure shown in FIG. The growth temperature of the 2-6 cladding layer 34 is
The temperature is lower than the growth temperature of the cladding layer 32 and the active layer 33, and the crystal can be easily grown by MOVPE or MBE.

【0018】p電極36に正、透明電極35に負の電圧
を印加すると、活性層33で、3−5クラッド層32か
ら注入された正孔と2−6クラッド層34から注入され
た電子が再結合し発光する。光は、透明電極35を透過
して3−5族化合物半導体基板31に垂直な方向に取り
出される。
When a positive voltage is applied to the p-electrode 36 and a negative voltage is applied to the transparent electrode 35, holes injected from the 3-5 cladding layer 32 and electrons injected from the 2-6 cladding layer 34 are generated in the active layer 33. Recombines and emits light. The light passes through the transparent electrode 35 and is extracted in a direction perpendicular to the group III-V compound semiconductor substrate 31.

【0019】活性層33近傍のバンド構造の典型的な例
を図4に示す。活性層33と2−6クラッド層34の界
面での価電子帯端21の不連続値と伝導帯端22の不連
続値が大きく、p−n接合の拡散電位も大きいため、活
性層からの電子と正孔の漏れが減少し、発光効率が高く
なる。活性層33が3−5族化合物半導体であるため素
子寿命が長く信頼性が高い。
FIG. 4 shows a typical example of the band structure in the vicinity of the active layer 33. The discontinuous value of the valence band edge 21 and the discontinuous value of the conduction band edge 22 at the interface between the active layer 33 and the 2-6 cladding layer 34 are large, and the diffusion potential of the pn junction is large. The leakage of electrons and holes is reduced, and the luminous efficiency is increased. Since the active layer 33 is made of a Group 3-5 compound semiconductor, the device life is long and the reliability is high.

【0020】[実施形態3]図5は本発明の第3の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図6はバンド構造図
である。第1の実施形態において、活性層13と2−6
クラッド層14との間にp型3−5族半導体からなる厚
さ200nm以下の3−5光ガイド層51を設けた以外
は第1の実施形態と同様である。
[Embodiment 3] FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor laser showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a band structure diagram. In the first embodiment, the active layers 13 and 2-6
The third embodiment is the same as the first embodiment except that a 3-5 light guide layer 51 made of a p-type group 3-5 semiconductor and having a thickness of 200 nm or less is provided between the clad layer 14 and the clad layer 14.

【0021】図6に示すように、3−5光ガイド層51
は活性層13よりも禁制帯幅が大きく、活性層13内に
キャリアを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する
効果がある。3−5光ガイド層51は、発光波長に比べ
て薄いため、光は活性層13と光ガイド層51にまたが
って分布する。2−6クラッド層14の屈折率が3−5
クラッド層12に比べ小さいため、光は3−5クラッド
層12側に偏る傾向にあるが、光ガイド層51を挿入す
ることにより光の偏りを調整することができる。
As shown in FIG. 6, the 3-5 light guide layer 51
Has a larger forbidden band width than the active layer 13 and has an effect of confining carriers in the active layer 13 and an effect of adjusting the amount of light confinement. Since the 3-5 light guide layer 51 is thinner than the emission wavelength, light is distributed over the active layer 13 and the light guide layer 51. 2-6 The refractive index of the cladding layer 14 is 3-5.
Since the light is smaller than the cladding layer 12, the light tends to be biased toward the 3-5 cladding layer 12. However, the light bias can be adjusted by inserting the light guide layer 51.

【0022】[実施形態4]図7は本発明の第4の実施
形態を示す半導体レーザの斜視図、図8はバンド構造図
である。第1の実施形態において、3−5クラッド層1
2と活性層13との間にアンドープ3−5族半導体から
なる3−5光ガイド層71を設け、活性層13と2−6
クラッド層14との間にアンドープ2−6族半導体から
なる厚さ200nm以下の2−6光ガイド層72を設け
た以外は第1の実施形態と同様である。
[Embodiment 4] FIG. 7 is a perspective view of a semiconductor laser showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a band structure diagram. In the first embodiment, the 3-5 cladding layer 1
A 3-5 light guide layer 71 made of an undoped group 3-5 semiconductor is provided between the active layer 13 and the active layer 13.
The second embodiment is the same as the first embodiment except that a 2-6 light guide layer 72 of 200 nm or less made of an undoped group 2-6 semiconductor is provided between the cladding layer 14 and the cladding layer 14.

【0023】光ガイド層72は、活性層13内にキャリ
アを閉じ込める効果と光の閉じ込め量を調整する効果が
ある。3−5光ガイド層71と光ガイド層72の屈折率
と層厚を制御することにより、活性層13への光閉じ込
め量を調整することができる。発振しきい値電流を小さ
くするためには光閉じ込め量を大きくし、光出力を大き
くしたい場合には端面劣化を抑制するよう光閉じ込め量
を小さくする。
The light guide layer 72 has an effect of confining carriers in the active layer 13 and an effect of adjusting the amount of light confinement. By controlling the refractive index and the layer thickness of the 3-5 light guide layer 71 and the light guide layer 72, the amount of light confined in the active layer 13 can be adjusted. To reduce the oscillation threshold current, the amount of light confinement is increased, and to increase the light output, the amount of light confinement is reduced so as to suppress end face degradation.

【0024】[実施形態5]図9は第5の実施形態を示
す半導体レーザの斜視図である。第1の実施形態におい
て、2−6クラッド層14とp電極15の間にp型2−
6族化合物半導体からなるコンタクト層91を設けた以
外は実施形態1と同様である。
[Fifth Embodiment] FIG. 9 is a perspective view of a semiconductor laser according to a fifth embodiment. In the first embodiment, between the 2-6 cladding layer 14 and the p-electrode 15, the p-type
Embodiment 4 is the same as Embodiment 1 except that a contact layer 91 made of a Group 6 compound semiconductor is provided.

【0025】コンタクト層91は、p電極15と2−6
クラッド層14との間の抵抗を小さくするために設けら
れたものである。抵抗を小さくするためには、コンタク
ト層91中のドーピング濃度を高くすればよく、1×1
18cm-3以上とすることが好ましい。コンタクト層9
1を形成する材料としては、p型の高濃度ドーピングが
得られるZnTe:N、ZnSeTe:N、BeTe:
N、BeSe:N、BeSeTe:N、ZnSe:N、
ZnTe:Pなどを用いることが好ましい。
The contact layer 91 includes the p-electrode 15 and 2-6
This is provided to reduce the resistance between the cladding layer 14 and the cladding layer 14. In order to reduce the resistance, the doping concentration in the contact layer 91 may be increased to 1 × 1
It is preferably at least 18 cm −3 . Contact layer 9
As a material for forming No. 1, ZnTe: N, ZnSeTe: N, BeTe:
N, BeSe: N, BeSeTe: N, ZnSe: N,
It is preferable to use ZnTe: P or the like.

【0026】また2−6クラッド層14とp電極15の
接合がショットキー性の場合には両者のエネルギー準位
の中間的なエネルギー準位をもった材料をコンタクト層
91に用いる。ZnSeTe:NやBeSeTe:Nや
これらの材料中の成分を徐々に変化させたグレーディド
層を用いればよい。
When the junction between the 2-6 cladding layer 14 and the p-electrode 15 has Schottky properties, a material having an energy level intermediate between the two energy levels is used for the contact layer 91. A graded layer in which ZnSeTe: N, BeSeTe: N, or a component in these materials is gradually changed may be used.

【0027】この実施形態では、コンタクト層にp型を
用いたが、2−6クラッド層がn型の場合にはZnS
e:Cl、ZnCdSe:Cl、CdSe:Cl、Zn
S:Cl、ZnSe:Gaなどのn型2−6族化合物半
導体を用いればよい。
In this embodiment, a p-type contact layer is used. However, if the 2-6 cladding layer is an n-type, ZnS
e: Cl, ZnCdSe: Cl, CdSe: Cl, Zn
An n-type group 2-6 compound semiconductor such as S: Cl and ZnSe: Ga may be used.

【0028】[実施形態6]図10は第6の実施形態を
示す面発光型半導体レーザの斜視図である。第2の実施
形態において、3−5族化合物半導体基板31と3−5
クラッド層32との間に、それぞれの層厚が波長の1/
4で組成の異なるp型3−5族化合物半導体101a、
101bを多数層積層して3−5多層膜101を形成
し、2−6クラッド層34上に同様にn型2−6族化合
物半導体102a、102bを多数層積層して2−6多
層膜102を形成し、共振器構造とした以外は第2の実
施形態と同様である。
[Embodiment 6] FIG. 10 is a perspective view of a surface emitting semiconductor laser according to a sixth embodiment. In the second embodiment, the group III-V compound semiconductor substrates 31 and 3-5
Between the cladding layer 32 and the cladding layer 32, the thickness of each layer is
4, a p-type group 3-5 compound semiconductor 101a having a different composition
A 3-5 multilayer film 101 is formed by laminating a number of layers 101b, and a 2-6 multilayer film 102 is similarly formed by laminating a number of n-type 2-6 group compound semiconductors 102a and 102b on the 2-6 cladding layer 34. Is formed in the same manner as in the second embodiment except that a resonator structure is formed.

【0029】活性層33で発光した光は、3−5多層膜
101と2−6多層膜102によって反射されレーザ発
振が得られる。2つのn型2−6族化合物半導体102
a、102bの屈折率差が大きくとれるために反射率が
高く抵抗の低い2−6多層膜102が容易に得られる。
The light emitted from the active layer 33 is reflected by the 3-5 multilayer film 101 and the 2-6 multilayer film 102 to obtain laser oscillation. Two n-type 2-6 group compound semiconductors 102
Since the difference between the refractive indices a and 102b can be made large, the 2-6 multilayer film 102 having high reflectance and low resistance can be easily obtained.

【0030】p型3−5族化合物半導体101a、10
1bにはGaAsとAlGaAsなどの組み合わせを用
いればよく、n型2−6族化合物半導体102a、10
2bにはZnSSeとMgZnSSeとの組み合わせや
ZnCdSeとMgZnCdSeとの組み合わせなどを
用いればよい。
P-type group III-V compound semiconductors 101a, 10a
A combination of GaAs and AlGaAs may be used for 1b, and n-type 2-6 group compound semiconductors 102a,
2b may be a combination of ZnSSe and MgZnSSe, a combination of ZnCdSe and MgZnCdSe, or the like.

【0031】[実施形態7]第7の実施形態を図1を用
いて説明する。構造的には実施例1と同様であるが、3
−5族化合物半導体基板11をn型InP基板とし、3
−5クラッド層12をSiを添加したInPとし、活性
層13をInGaAsPとし、2−6クラッド層14を
Nを添加したMgZnSeTeとするすることで、格子
整合した半導体レーザが得られる。格子整合させること
により結晶欠陥が減少し、発光効率が高くなり、信頼性
も改善される。
[Seventh Embodiment] A seventh embodiment will be described with reference to FIG. Although the structure is the same as that of the first embodiment,
-Group 5 compound semiconductor substrate 11 is an n-type InP substrate;
A -5 cladding layer 12 is made of InP to which Si is added, the active layer 13 is made of InGaAsP, and a 2-6 cladding layer 14 is made of MgZnSeTe to which N is added, whereby a lattice-matched semiconductor laser can be obtained. The lattice matching reduces crystal defects, increases luminous efficiency, and improves reliability.

【0032】この実施形態では3−5クラッド層12、
活性層13および2−6クラッド層14の組み合わせと
して、InP、InGaAsP、MgZnSeTeの組
み合わせを用いたが、これに限らずInP、InGaA
sP、MgZnCdSeの組み合わせや、AlGaA
s、GaAs、MgZnSSeの組み合わせや、InG
aAlP、InGaP、MgZnSSeの組み合わせ
や、InGaAlP、InGaP、BeZnSeTeな
どの組み合わせを用いてもよい。
In this embodiment, the 3-5 cladding layer 12,
As the combination of the active layer 13 and the 2-6 cladding layer 14, a combination of InP, InGaAsP, and MgZnSeTe was used, but not limited thereto.
sP, MgZnCdSe combination, AlGaAs
s, GaAs, MgZnSSe combination, InG
A combination of aAlP, InGaP, MgZnSSe, a combination of InGaAlP, InGaP, BeZnSeTe, and the like may be used.

【0033】[実施形態8]図11は第8の実施形態を
示す半導体レーザの斜視図である。n型InPからなる
3−5族化合物半導体基板111上に、n型InPから
なる3−5クラッド層112、n型InGaAsPから
なる3−5光ガイド層113、アンドープInGaAs
P多重量子井戸からなる活性層114、p型InGaA
sPからなる3−5光ガイド層115をMOVPE法で
作成した後、N添加ZnCdSeからなるZnCdSe
クラッド層116aとN添加MgZnSeTeからなる
MgZnSeTeクラッド層116bをMBE法により
成長して2−6クラッド層116を形成した。格子は全
て整合している。
[Eighth Embodiment] FIG. 11 is a perspective view of a semiconductor laser showing an eighth embodiment. On a group III-V compound semiconductor substrate 111 made of n-type InP, a 3-5 cladding layer 112 made of n-type InP, a 3-5 light guide layer 113 made of n-type InGaAsP, and undoped InGaAs
Active layer 114 composed of P multiple quantum well, p-type InGaAs
After the 3-5 light guide layer 115 made of sP is formed by MOVPE, ZnCdSe made of N-doped ZnCdSe is used.
A cladding layer 116a and a MgZnSeTe cladding layer 116b made of N-doped MgZnSeTe were grown by MBE to form a 2-6 cladding layer 116. The lattices are all matched.

【0034】p型InGaAsPからなる3−5光ガイ
ド層115に接するZnCdSeクラッド層116aは
6族元素がSeの1種類だけで2族元素はZnとCdの
2種類である。2族元素は、種類が異なっていても3−
5族化合物半導体への付着係数があまり変わらないの
で、分子線強度に比例した組成で成長を開始させること
ができる。これに対して6族元素は、種類が異なると3
−5族化合物半導体への付着係数が大きく異なるため、
2族元素を2種類以上含む混晶の場合には分子線強度と
は異なった組成で成長が始まる。このため、3−5光ガ
イド層115上に成長したZnCdSeクラッド層11
6aは組成むらが無く、結晶性に優れている。
In the ZnCdSe cladding layer 116a in contact with the 3-5 light guide layer 115 made of p-type InGaAsP, the Group 6 element is only one kind of Se, and the Group 2 element is two kinds of Zn and Cd. The group 2 element is 3-
Since the coefficient of adhesion to the group V compound semiconductor does not change much, growth can be started with a composition proportional to the molecular beam intensity. On the other hand, group 6 elements are 3
Since the adhesion coefficient to the group -5 compound semiconductor is significantly different,
In the case of a mixed crystal containing two or more Group 2 elements, growth starts with a composition different from the molecular beam intensity. Therefore, the ZnCdSe cladding layer 11 grown on the 3-5 light guide layer 115
6a has no composition unevenness and is excellent in crystallinity.

【0035】ZnCdSeクラッド層116a上では、
SeとTeは一定の割合で付着するため組成の制御され
たMgZnSeTeクラッド層116bが得られる。M
gZnSeTeクラッド層116bを3−5光ガイド層
115上に直接成長した場合には組成むらが非常に大き
く結晶性の悪いものしか得られない。ZnCdSeクラ
ッド層116aを導入することにより、半導体レーザの
発光効率が大幅に改善される。
On the ZnCdSe cladding layer 116a,
Since Se and Te adhere at a fixed ratio, an MgZnSeTe clad layer 116b having a controlled composition is obtained. M
When the gZnSeTe cladding layer 116b is grown directly on the 3-5 light guide layer 115, only a layer having very large compositional irregularity and poor crystallinity can be obtained. By introducing the ZnCdSe cladding layer 116a, the luminous efficiency of the semiconductor laser is greatly improved.

【0036】この実施形態では3−5光ガイド層11
5、クラッド層116aおよびクラッド層116aの組
み合わせとして、InGaAsP、ZnCdSe、Mg
ZnSeTeの組み合わせを用いたが、これに限らずG
aAs、BeZnSe、MgZnSSeの組み合わせ
や、GaAs、ZnSe、MgZnSSeの組み合わせ
などを用いてもよい。
In this embodiment, the 3-5 light guide layer 11
5. As the combination of the cladding layer 116a and the cladding layer 116a, InGaAsP, ZnCdSe, Mg
The combination of ZnSeTe was used, but not limited to this.
A combination of aAs, BeZnSe, and MgZnSSe, a combination of GaAs, ZnSe, and MgZnSSe may be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の半導体発光素子は、禁制帯幅の
大きな2−6族化合物半導体をクラッド層の一部に用い
て効果的に光の閉じ込めとキャリアの閉じ込めを行うこ
とにより高い発光効率を達成しながら、活性層に3−5
化合物半導体を用いることにより温度特性や電気特性等
の信頼性に優れている。また、3−5化合物半導体上に
2−6族化合物半導体を形成するため、製造が容易であ
り、高い歩留まりを得ることができる。
The semiconductor light emitting device of the present invention has high luminous efficiency by effectively confining light and carriers by using a group 2-6 compound semiconductor having a large forbidden band width as a part of the cladding layer. While the active layer is 3-5
By using a compound semiconductor, reliability such as temperature characteristics and electric characteristics is excellent. In addition, since a Group 2-6 compound semiconductor is formed on a 3-5 compound semiconductor, manufacturing is easy and a high yield can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態のバンド構造図である。FIG. 2 is a band structure diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態である発光ダイオードの斜
視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態のバンド構造図である。FIG. 4 is a band structure diagram of an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態のバンド構造図である。FIG. 6 is a band structure diagram of an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
FIG. 7 is a perspective view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態のバンド構造図である。FIG. 8 is a band structure diagram according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜視
図である。
FIG. 9 is a perspective view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施形態である面発光型半導体レ
ーザの斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a surface emitting semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態である半導体レーザの斜
視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 3−5族化合物半導体基板 12 3−5クラッド層 13 活性層 14 2−6クラッド層 15 p電極 16 n電極 17、17b 反射鏡面 21 価電子帯端 22 伝導帯端 23 フェルミ準位 31 3−5族化合物半導体基板 32 3−5クラッド層 33 活性層 34 2−6クラッド層 35 透明電極 36 p電極 51 3−5光ガイド層 71 3−5光ガイド層 72 2−6光ガイド層 91 コンタクト層 101a、101b p型3−5族化合物半導体 101 3−5多層膜 102a、102b n型2−6族化合物半導体 102 2−6多層膜 111 3−5族化合物半導体基板 112 3−5クラッド層 113 3−5光ガイド層 114 活性層 115 3−5光ガイド層 116a ZnCdSeクラッド層 116b MgZnSeTeクラッド層 116 2−6クラッド層 Reference Signs List 11 3-5 group compound semiconductor substrate 12 3-5 clad layer 13 active layer 14 2-6 clad layer 15 p electrode 16 n electrode 17, 17b reflective mirror surface 21 valence band edge 22 conduction band edge 23 Fermi level 31 3- Group 5 compound semiconductor substrate 32 3-5 cladding layer 33 active layer 34 2-6 cladding layer 35 transparent electrode 36 p electrode 51 3-5 light guide layer 71 3-5 light guide layer 72 2-6 light guide layer 91 contact layer 101a, 101b p-type 3-5 group compound semiconductor 101 3-5 multilayer film 102a, 102b n-type 2-6 group compound semiconductor 102 2-6 multilayer film 111 3-5 group compound semiconductor substrate 112 3-5 cladding layer 113 3 -5 light guide layer 114 active layer 115 3-5 light guide layer 116a ZnCdSe cladding layer 116b MgZnSeTe cladding Layer 116 2-6 cladding layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の3−5族化合物半導体基板
上に、第1導電型の3−5族化合物半導体からなる3−
5クラッド層と、3−5族化合物半導体からなる活性層
と、第2導電型の2−6族化合物半導体からなる2−6
クラッド層とを含む積層構造を有することを特徴とする
半導体発光素子。
A first conductive type group III-V compound semiconductor substrate on a first conductive type group III-V compound semiconductor substrate;
A cladding layer 5, an active layer made of a group 3-5 compound semiconductor, and a 2-6 made of a second conductivity type group 2-6 compound semiconductor
A semiconductor light emitting device having a laminated structure including a cladding layer.
【請求項2】 前記活性層と2−6クラッド層との間
に、禁制帯幅が活性層よりも大きい3−5族化合物半導
体かまたは2−6族化合物半導体からなり、層厚が発光
波長より薄く、導電型が真性型かまたは第2導電型であ
る光ガイド層をさらに有することを特徴とする請求項1
記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the active layer and the 2-6 cladding layer are made of a Group 3-5 compound semiconductor or a Group 2-6 compound semiconductor having a larger forbidden band width than the active layer. 2. The light guide layer according to claim 1, further comprising a light guide layer which is thinner and whose conductivity type is an intrinsic type or a second conductivity type.
The semiconductor light-emitting device according to claim 1.
【請求項3】 前記2−6クラッド層上に、第2導電型
の2−6族化合物半導体からなり不純物濃度が2−6ク
ラッド層よりも高いコンタクト層をさらに有することを
特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a contact layer made of a second conductivity type Group 2-6 compound semiconductor and having a higher impurity concentration than the 2-6 cladding layer, on the 2-6 cladding layer. 2. The semiconductor light emitting device according to 1.
【請求項4】 前記3−5族化合物半導体基板と3−5
クラッド層との間に、3−5族化合物半導体の多層膜か
らなる反射層を有し、前記2−6クラッド層上に2−6
族化合物半導体の多層膜からなる反射層を有し、活性層
で発光した光を基板に垂直方向に出射することを特徴と
する請求項1記載の半導体発光素子。
4. The 3-5 group compound semiconductor substrate and 3-5
A reflective layer comprising a multilayered film of a Group 3-5 compound semiconductor between the clad layer and the clad layer;
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising: a reflection layer formed of a multilayer film of a group III compound semiconductor; and emitting light emitted from the active layer in a direction perpendicular to the substrate.
【請求項5】 前記3−5族化合物半導体基板と、3−
5族化合物半導体からなる層と2−6族化合物半導体か
らなる層の格子長が等しいことを特徴とする請求項1〜
4のいずれかに記載の半導体発光素子。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein
The layer made of a group 5 compound semiconductor and the layer made of a group 2-6 compound semiconductor have the same lattice length.
5. The semiconductor light emitting device according to any one of 4.
【請求項6】 前記2−6クラッド層が多層からなり、
3−5族化合物半導体からなる層と接する層が1種類の
6族元素と1種類以上の2族元素とを含む混晶層である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導
体発光素子。
6. The 2-6 cladding layer comprises a multilayer,
The layer in contact with the layer made of a Group 3-5 compound semiconductor is a mixed crystal layer containing one kind of Group 6 element and one or more kinds of Group 2 elements. Semiconductor light emitting device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107032A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 Semiconductor light emitting element and method of manufacturing semiconductor light emitting element

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