JPS5873178A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS5873178A
JPS5873178A JP56171801A JP17180181A JPS5873178A JP S5873178 A JPS5873178 A JP S5873178A JP 56171801 A JP56171801 A JP 56171801A JP 17180181 A JP17180181 A JP 17180181A JP S5873178 A JPS5873178 A JP S5873178A
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JP
Japan
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active layer
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light emitting
emitting device
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JP56171801A
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Hiroshi Ishikawa
浩 石川
Mitsuhiro Yano
矢野　光博
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体発光装置に関する０ 波長が１〜１．６μ購帝の半導体発光装置としてハＩｎ
ＧａＡｓＰ／ＩｎＰ）／プルへテロ・レーザや発光ダイ
オードがある０ しかし、これらの発光装置において、レーザにおいては
閾値の憾度依存性が大きい欠点力裟めり、発光ダイオー
ドにおいては、注入−流の増大と共に光出力が飽和する
欠点があり九。
この原因としては、ヘテロバリヤを越えてキャリヤが逃
げる、いわゆる“キャリヤもれ“があるためである。
これは、温度の上昇と共に活性層内の電子は高いエネル
ギー状態に壕で分布し、エネルギーがヘテロバリヤの高
さを越えた分がクラッド層に逃げ出す事である。
しかし、実際のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルへテロ
・レーザや発光ダイオードでは、上記の原因と考えられ
る以上の温度依存性が−められ、本発明者らはその原因
を追求した結果、その一つとして、ＩｎＧａＡｉＰの活
性層内においては電子のエネルギー緩和時間が長いこと
が分かった。
以下、図面を用いてこれを説明する。
第１図は、従来は半導体レーザを説明する図であり、第
一１図（ａ）は断面図、嬉１図（ｂ）はエネルギーバン
ド図である。
第１図体）に示すように、従来の半導体レーザは、例え
ば金・ゲルマニウム・ニッケル合金であル１１［１上に
ｎ型のＩｎＰ基板（第１のクラッド層）２と、Ｐ型のＩ
ｎＧａＡｓＰ（活性層）３と、Ｐ型のＩｎＰ（第２のク
ラッド層）４と、ｎ型のＩ　ｎＧａＡｓＰ　（電流阻止
層）５と、電流阻止層５０表面から第２のクラ１ド層４
に到るＰ型の電流路６と、例えば金・亜鉛合金の電極７
を備えてｂる。この半導体レーザの順バイアス時のエネ
ルギーバンドを第１図（ｂ）に示す。
図において、８はコンダクション・バンド、９はハレン
ス・パン）”、１０は＋を子に対するフェルミ・レベル
を示し、第１図（ａ）の第１のクラッド層２と、活性層
３と、第２のクラッド層４について、そのエネルギーバ
ンドのようすを示している。
ま九斜線で示した図形は電子の分布を示しておシ、縦方
向にエネルギーの大きさ、横方向には成子数を示す。
従来の半導体レーザでは、第１のクラッド１−２内で電
子分布１１をもつ電子が活性層３に注入されルト、Ｉｎ
ＧａＡｓＰの活性層３内におけるエネルギー緩和時間が
長いため、高いエネルギーを持った電子（電子分布１２
で示す）が活性層内での熱平衡状轢（電子分布１３で示
す）にならないうちに第２のクラッド層４に達して逃げ
出してしまう。このようにして閾値の温度依存性が大き
くなる。
本発明の目的は、従来のこのような欠点を解消し、活性
層に４子が注入される時に、電子のエネルギー分布が熱
平衡状態に近い分布になるようにしてキャリヤのもれを
減少し、閾値の温度依存性を小さくすることにある。
このような目的は、本発明によれば　第１導電型の第１
クラッド層と、該第１のクラッド層上に設けられた第２
導電型の活性層と、峡活性層上に設けられた第２導成型
の第２のクラッド層を有するダブルへテロ接合構造の半
導体発光装置において、該第１のクラッド層と該活性層
との間に、バンドギャップが該活性層のバンドギャップ
より大きく、該第１のクラッド層のバンドギャップ以下
である第２導電型の半導体層を設けることＫよシ達成さ
れる。
以下、本発明を図面を用いて説明する。
第２図は、本発明の一実施例を示す図で、第２図（ａ）
は半導体レーザの断面図、第２図（ｂ）および（ｃ）は
そのエネルギーバンド図である。
尚、第１図と同じ吃のは、同じ番号を付しである０ 第２図（ａ）において、第１図（ａ）と異なるのは、第
１のクラッド層２（ｎ型のＩｎＰ）と活性層３　（Ｐ型
のＩｎＧａＡｓＰ）との間に、Ｐ型のＩｎＧａＡｓＰ層
２１を設けた点にある。
このＩｎＧａＡｓＰ層２１は、バンドギャップが活性層
のそれより大きく、シかも第１のクラッド層のそれ以下
の大きさである。
バンドギャップに対応する波長は、具体的には、活性層
３ではλ、＝１．３ｓ町第１のクラッド層２ではλｔ−
０，９５ｊ町間にはさまれたＰ型のＩｎＧ５んＰ層２１
ではλ、、＝ｌ、９５ｊｌ１１である。
このような構造において、非バイアス時のエネルギーバ
ンドが第２図（ｂ）に、順方向バイアス時のエネルギー
バンドが第２図（Ｃ）にそれぞれ示される。
第２図（ｅ）に明らかなように第１のクラッド層内の電
子（電子分布２２で示す）は、一旦Ｐ型のＩｎ−ＧａＡ
ｓＰ層２１に注入されてエネルギーが下げられ（電子分
布２３で示すχその後活性層３に注入される。この時、
電子は予めエネルギーが下げられているので、活性層３
内の電子分布２４は熱平衡状態に近づくため、従来に比
らべ、第２のクラッド層４へ電子が逃げる確率は減少し
く電子分布２５で示す）、前記の温度依存性が改善され
る。
尚、ホールの有効質量＃−ｉ電子に比べて大きいため、
本発明によるＰ型のＩｎＧａＡｓＰ層２１のバンドギャ
ップが第２のクラッド層（Ｐ型のＩｎＰ）に比らべて小
さく、ホールに対するヘテロバリヤが小さくなってもホ
ールのもれ出しは少ないので不都合は生じない。
本発明の第２の実施例を第３図に示す。
この実施例は、断面形状がＶ字形の溝中に活性層３が埋
め込まれた構造である。
即ち図において、３１はｎ型１を極、３２はｎ型のＩｎ
Ｐ基板、３３はＰ型１ｎＰ’ｉｔＭ阻止１＠、３４はｎ
ｆｊ１１ｎＰクツｙ）−９３５が本発明による活性ノー
内の電子分布を熱平衡に近づけるためのＰＷＩｎ−Ｇａ
ＡｓＰバッファ層、３６が活性層のＩｎＧａＡｓＰ。
３７はＰ型１ｎＰクラッド層、３８はＰｆＪｉ　ＩｎＧ
ａＡｓＰの中ヤップ層、３９がＰ型電極である。この例
では三カ月状の３６が活性層であバ　３５が、そのバン
ドギャップが３６と３４の間の値を取るバッファ層で導
電型は活性層と同じである。
第４図Ｋ　ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザの閾値の温度
依存性を示す。レーザの閾値ｘｔｈはＩｔｈ＝Ｉ・ｅｘ
ｐ（Ｔ／ＴＩ）、Ｉ壷は定数、Ｔけ温度、Ｔｏは＠度特
性を特徴づけるパラメータで表わされる。ＴＯの値が大
きい程閾値の温度依存性は小さくなる。
従来のＩｎＧａＡａＰ／ＩｎＰレーザでは（Ｍ４図１）
Ｔｏの値は５０〜７０にで１閾値特性は線４１で示され
るＯ 一方、本発明によれば第２図の実施例でＴｏ＝８０〜９
５にとなり、閾値特性は線４２で示される。
このように温度依存性は小さくなった。これは各層の厚
み等を最適化する事によシさらに改善さ以上説明したよ
うに本発明によれば、電子のもれを減少させることがで
きるので、半導体発光装置における閾値の＠度依存性を
小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体レーザを説明するための図、＠２
図は本発明の第１の実施例を説明するための図、第３図
に本発明の第２の実施例を示す図、第４図は閾値の温度
特性を示す図である。 ２：第１のクラッド＋４　３　：活性層、４：第２のク
ラッド４，２１：Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層　（半導体１−
）０ 第１　図 茅２図 第３図 ｔｔｙｙ　ｚｔｈ　　　　１’　４　ＤｆＬ濱　　　　
　　　Ｔ 手続補正書（自＠） 昭和　　葎　　月　　１１ ５７．１０．２５ １、￥許庁長官殿 ｌ弔１’ｌのノＺボ 昭和ｂ　６．１：特許Ｖｔ＋第１７１８０１　＋；２　
　驚　　明　υ）　　名　　（う、半導体発光装置 ３　補１１を４″るＲ ’Ｉｆ　ｌ’Ｌ　トｖｙ関係１．ｊｕ、＋γ’ｌ’＋［
７１人１ト１１．「　　神？用県川崎小中ｒｙｔ＜　ｌ
：□ＮＩｌ中１０］５番＋１（５２２）名称富士通株式
会社 ４　代　　理　　人　　　　　１ｊＨ・「　ノ弓団１県
用崎山中原区１−小１１１中１０１５番地８　補１１　
　の内容　　別紙の通） （１）本ｍ明細書第１貞第５行乃至第１３行記載の特許
請求の範囲を、以下のように補正致します。 ノーを構成する第２の半導体層との間に、該第２の体層
へ注入されるキャリアの運動エネルギーを低する半導体
発光装置。 ａ　前記第３の半導体層のバンドギャップは、前記第１
の半導体ノーのバンドギャップより人さく、第２の半導
体層のバンドギャップより小とされてなることを特徴と
する特許請求の範囲第１塊記載の半導体発光装置。Ｊ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第１導電型の第１クラッド層と、該第１のクラッド層上
    に設けられた第２導電型の活性層と、該おいて、該第１
    のクラッド層と該活性層との１司に、バンドギャップが
    該活性層のノ（ンドギャップより大きく、該第１のクラ
    ッド層の）（ンドギャップ以下である＃ｇ２導電型の半
    導体層を有してなることを特徴とする半導体発光装置。
JP56171801A 1981-10-27 1981-10-27 半導体発光装置 Pending JPS5873178A (ja)

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JP56171801A JPS5873178A (ja) 1981-10-27 1981-10-27 半導体発光装置
US06/435,741 US4546479A (en) 1981-10-27 1982-10-21 Semiconductor light-emitting device with layers having different band gaps
EP82305677A EP0078177B1 (en) 1981-10-27 1982-10-26 Semiconductor light-emitting device
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ID=15929957

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