JPS59152684A - 量子井戸型面発光半導体レ−ザ - Google Patents
量子井戸型面発光半導体レ−ザInfo
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- JPS59152684A JPS59152684A JP58027178A JP2717883A JPS59152684A JP S59152684 A JPS59152684 A JP S59152684A JP 58027178 A JP58027178 A JP 58027178A JP 2717883 A JP2717883 A JP 2717883A JP S59152684 A JPS59152684 A JP S59152684A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
- H01S5/0424—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer lateral current injection
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18341—Intra-cavity contacts
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/18383—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with periodic active regions at nodes or maxima of light intensity
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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。
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、効率が高い発振が可能である険子井戸屋ポテ
ンシャルを有し、かつ半導体の基板面と垂直な方向にレ
ーザ光が出射する量子井戸型面発光半導体レーザに関す
るものである。
ンシャルを有し、かつ半導体の基板面と垂直な方向にレ
ーザ光が出射する量子井戸型面発光半導体レーザに関す
るものである。
量子井戸型半導体レーザは、活性層の厚みが非常に薄く
（数百オングストローム以下）、そのため活性層に注入
された電子は量子サイズ効果を受け、通常の半導体レー
ザでは見られない種々の現象を示すことが知られている
。特に、通常の半導体レーザに比べ、低電流で発振する
ことや、発撮しきい値電流の温度特性の優れていること
などが注目されている。ところがこのような量子井戸型
半導体レーザは、基板面と平行な方向にレーザ光が出射
する措置の半導体レーザしか実現されなかった。これは
面発光型にすると、増幅領域があまりに薄いため発振出
来なかったことによる。そのため、共振器を形成するた
めに、骨間という量産にそぐわないプロセスを経る必要
があった。
（数百オングストローム以下）、そのため活性層に注入
された電子は量子サイズ効果を受け、通常の半導体レー
ザでは見られない種々の現象を示すことが知られている
。特に、通常の半導体レーザに比べ、低電流で発振する
ことや、発撮しきい値電流の温度特性の優れていること
などが注目されている。ところがこのような量子井戸型
半導体レーザは、基板面と平行な方向にレーザ光が出射
する措置の半導体レーザしか実現されなかった。これは
面発光型にすると、増幅領域があまりに薄いため発振出
来なかったことによる。そのため、共振器を形成するた
めに、骨間という量産にそぐわないプロセスを経る必要
があった。
そこで、本発明の目的は、量子サイズ効果を有し、か−
ｖｑｌ開というプロセスを必要とし彦い、量産に適した
面発光厘で発振が出来る量子井戸型面発光半導体レーザ
を提供することにある。
ｖｑｌ開というプロセスを必要とし彦い、量産に適した
面発光厘で発振が出来る量子井戸型面発光半導体レーザ
を提供することにある。
本発明の量子井戸型面発光半導体レーザけ。
基板面と垂直な方向に光を出射する面発光半導体レーザ
において、前記基板上に狭い禁制帯幅を有する層と、広
い禁制帯幅を有する層とが交互に繰夕返す多層構造を有
し、かつ前記狭−禁制帯幅を有する層の厚みが量子サイ
ズ効果が現われる程度の厚さで、広い禁制帯幅を有する
層の導電翌が狭い禁制帯幅を有する層を挾んで交互に異
なる型で繰夛かえしている点に特徴がある。
において、前記基板上に狭い禁制帯幅を有する層と、広
い禁制帯幅を有する層とが交互に繰夕返す多層構造を有
し、かつ前記狭−禁制帯幅を有する層の厚みが量子サイ
ズ効果が現われる程度の厚さで、広い禁制帯幅を有する
層の導電翌が狭い禁制帯幅を有する層を挾んで交互に異
なる型で繰夛かえしている点に特徴がある。
次に図面を用いて本発明を説明する。図は本発明の一実
施例を説明する図であシ、半導体結晶基板１６の基板面
１７に垂直な断面での餌面図である。本発明による半導
体レーザは、レーザ発振光１８が基板面１７と垂直に出
射する面発光ンーザであるが、電子と正孔は、ｎ型で広
い禁制帯幅を有するｎを半導体７１１１５とＰ凰で広い
禁制帯幅を有するＰ型半導体部１４からそれぞれ注入さ
れる。ｎ型半導体部１５から注入脅 された電子は、広い禁制帯幅を有するｎ型層１３に流れ
、さらに狭い禁制帯幅を有する活性１ｕｌｌに流れ込む
。Ｐ型半導体部１４から注入された正孔は、穴い禁制帯
幅を有するＰ型層１２に流れ、さらに前記活性層１１に
流れ、注入電子と再結合し発光する。この際、活性層１
１の層厚は量子サイズ効果が現われる程薄く形成する。
施例を説明する図であシ、半導体結晶基板１６の基板面
１７に垂直な断面での餌面図である。本発明による半導
体レーザは、レーザ発振光１８が基板面１７と垂直に出
射する面発光ンーザであるが、電子と正孔は、ｎ型で広
い禁制帯幅を有するｎを半導体７１１１５とＰ凰で広い
禁制帯幅を有するＰ型半導体部１４からそれぞれ注入さ
れる。ｎ型半導体部１５から注入脅 された電子は、広い禁制帯幅を有するｎ型層１３に流れ
、さらに狭い禁制帯幅を有する活性１ｕｌｌに流れ込む
。Ｐ型半導体部１４から注入された正孔は、穴い禁制帯
幅を有するＰ型層１２に流れ、さらに前記活性層１１に
流れ、注入電子と再結合し発光する。この際、活性層１
１の層厚は量子サイズ効果が現われる程薄く形成する。
量子サイズ効果が室温Ｔ （Ｋ）で現わ匹るに必要な膜
厚は次式を満たす必要がある。
厚は次式を満たす必要がある。
ここでＬｒ、は活性Ｊｉｉｌｌの膜厚であり、ｈはブラ
ンクの定数、ｋはボルツマン定数、Ｔけ温度、ｍは活性
層１１の結晶中の電子の換算ｖｉ量であるつＩｎＧａＡ
ｇＰ結晶の例でＦｌｍに続ぼ電子の重量の７％であり、
これらの値から室温（３００Ｋ ）状態で必要な活性層
の膜厚Ｌｚ＃′１４５０オンゲストａ−ムより薄いこと
が必要であることがわかる。上述した構造では光を増幅
する活性層１１は複数層存在するため、層と垂直に進む
光に対し複数回増幅することが出来る。このようにして
、活性Ｗ′４１１の一層当りの層厚は量子ザイズ効果が
現われる程薄く、しかも骨間というプロセスを必要とし
ない、肴産に適した面発光型で発振することが可能な量
子井戸型面発光半導体レーザが得られる。本実施例では
、活性１５１１にけＩｎＧａＡｓＰ ％Ｐ Ｍ層１２に
は亜鉛ドーグＴｎＰ 。
ンクの定数、ｋはボルツマン定数、Ｔけ温度、ｍは活性
層１１の結晶中の電子の換算ｖｉ量であるつＩｎＧａＡ
ｇＰ結晶の例でＦｌｍに続ぼ電子の重量の７％であり、
これらの値から室温（３００Ｋ ）状態で必要な活性層
の膜厚Ｌｚ＃′１４５０オンゲストａ−ムより薄いこと
が必要であることがわかる。上述した構造では光を増幅
する活性層１１は複数層存在するため、層と垂直に進む
光に対し複数回増幅することが出来る。このようにして
、活性Ｗ′４１１の一層当りの層厚は量子ザイズ効果が
現われる程薄く、しかも骨間というプロセスを必要とし
ない、肴産に適した面発光型で発振することが可能な量
子井戸型面発光半導体レーザが得られる。本実施例では
、活性１５１１にけＩｎＧａＡｓＰ ％Ｐ Ｍ層１２に
は亜鉛ドーグＴｎＰ 。
ｎ型層１３には硫黄ドープＩｎＰ、Ｐ型半導体部１４に
は亜鉛ドープＩｎＰ、ｎ型半導体部１５に岐すずドープ
［ｎＰ 、半導体結晶基板１６には半絶縁性基板が用い
られた。
は亜鉛ドープＩｎＰ、ｎ型半導体部１５に岐すずドープ
［ｎＰ 、半導体結晶基板１６には半絶縁性基板が用い
られた。
次に本発明の上記実施例の量子井戸型面発光半導体レー
ザの製法を簡単に説明する。ＩｎＰ半絶縁性基板１６の
上に、５００オングストロームの厚みのＰ型ＩｎＰ 層
１２ 、 ｌＯｏオングストロームのＩｎｏ、ｙ４Ｇａ
ｏ、２６Ａｓｏ５ｓＰｏ４４層１１．５００オングスト
ロームのｎ型ＩｎＰ層１３．Ｚｏｏオングストロームの
Ｉｎｇ、ｙ４Ｇａｏ、ｚｓＡｓｏ、５ｅＰｏ４４層１１
の順に２００層気相成長法で積層した。次に直径４ミク
ロンの円柱が残るように、前記２００層の層をエツチン
グによって周囲を除去した。次にメンドープＩｎＰを前
記円柱のまわりに埋め込み成長した。さらｉｃＰ型半導
体部１４を形成する丸め釦、ノンドープＩｎＰの一部に
亜鉛をイオン打込みし、ｎ型半導体部１５にはすすをイ
オン打込みし、それぞれ熱拡散を行ない形成した。
ザの製法を簡単に説明する。ＩｎＰ半絶縁性基板１６の
上に、５００オングストロームの厚みのＰ型ＩｎＰ 層
１２ 、 ｌＯｏオングストロームのＩｎｏ、ｙ４Ｇａ
ｏ、２６Ａｓｏ５ｓＰｏ４４層１１．５００オングスト
ロームのｎ型ＩｎＰ層１３．Ｚｏｏオングストロームの
Ｉｎｇ、ｙ４Ｇａｏ、ｚｓＡｓｏ、５ｅＰｏ４４層１１
の順に２００層気相成長法で積層した。次に直径４ミク
ロンの円柱が残るように、前記２００層の層をエツチン
グによって周囲を除去した。次にメンドープＩｎＰを前
記円柱のまわりに埋め込み成長した。さらｉｃＰ型半導
体部１４を形成する丸め釦、ノンドープＩｎＰの一部に
亜鉛をイオン打込みし、ｎ型半導体部１５にはすすをイ
オン打込みし、それぞれ熱拡散を行ない形成した。
上記実施例においては、ＩｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰ を
用いたが、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓを始めとする他の混
晶を用いても良いのは明らかである。
用いたが、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓを始めとする他の混
晶を用いても良いのは明らかである。
上記実施例においては、積層数が２００層であったが、
この層数は特に限定されないのは明らかである。
この層数は特に限定されないのは明らかである。
上記実施例においては、量子サイズ効果が現われるため
に活性層１１の厚みを１００オングストロームとしたが
、前述の（１）式を満足する厚さであればこの厚゛みは
特に制限されない。
に活性層１１の厚みを１００オングストロームとしたが
、前述の（１）式を満足する厚さであればこの厚゛みは
特に制限されない。
上記実施例においては、Ｐ型ＩｎＰ層１２とｎ型１ｎＰ
層１３の層厚を５００オングストロームとしたが、この
厚みは特に限定されない。
層１３の層厚を５００オングストロームとしたが、この
厚みは特に限定されない。
上記実施例においては多層構造を気相成長法によって形
成したが、分子線エビタギシャル法等の他の成長法によ
っても良いのは明らかである０ 上記実施例では発光部の両側のＰ型半導体部１４どｎ型
半導体部１５をイオン打込み法によって形成したが、選
択成長法などによって形成しても良い。
成したが、分子線エビタギシャル法等の他の成長法によ
っても良いのは明らかである０ 上記実施例では発光部の両側のＰ型半導体部１４どｎ型
半導体部１５をイオン打込み法によって形成したが、選
択成長法などによって形成しても良い。
図は本発明の一実施例を示す側面図であ夛、図中１１は
活性層、１２はＰ型層、１３はｎ型層、１４はＰ型半導
体部、１５はｎｉｌ半導体部、１６は半導体結晶基板、
１７は基板面、１８＃′ｉ出射レーザ光である。 ｆ―人弁理士 内１式１ − ／７ ／乙 −３７二
活性層、１２はＰ型層、１３はｎ型層、１４はＰ型半導
体部、１５はｎｉｌ半導体部、１６は半導体結晶基板、
１７は基板面、１８＃′ｉ出射レーザ光である。 ｆ―人弁理士 内１式１ − ／７ ／乙 −３７二
Claims (1)
- 基板面と垂直な方向に光を出射する面発光半導体レーザ
Ｋｂいて、前記基板上に狭い禁制帯幅を有する層と、広
い禁制帯幅を有する層とが交互に繰り返す多層構造を有
し、かつ前記狭い禁制帯幅を有する層の厚みが量子サイ
ズ効果が現われる程度の厚さであ）、広い禁制帯幅を有
する層の導電型が、狭い禁制帯幅を有する層を挾んで交
互に異なる屋で繰りかえしていることを特徴とする縫子
井戸型面発光半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027178A JPS59152684A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 量子井戸型面発光半導体レ−ザ |
| US06/581,749 US4636821A (en) | 1983-02-21 | 1984-02-21 | Surface-emitting semiconductor elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027178A JPS59152684A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 量子井戸型面発光半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59152684A true JPS59152684A (ja) | 1984-08-31 |
Family
ID=12213814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58027178A Pending JPS59152684A (ja) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | 量子井戸型面発光半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59152684A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004531A1 (en) * | 1984-03-28 | 1985-10-10 | Japan Represented By President Of Tohoku Universit | Junction semiconductor light-emitting element |
| US4721521A (en) * | 1985-08-26 | 1988-01-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4732604A (en) * | 1985-08-29 | 1988-03-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4741758A (en) * | 1984-12-11 | 1988-05-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4743292A (en) * | 1985-08-26 | 1988-05-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4822403A (en) * | 1985-08-26 | 1989-04-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4867783A (en) * | 1984-12-11 | 1989-09-19 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4895591A (en) * | 1984-12-11 | 1990-01-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Herbicidal sulfonamides |
| US4999842A (en) * | 1989-03-01 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Quantum well vertical cavity laser |
| JPH03148892A (ja) * | 1990-09-28 | 1991-06-25 | Suematsu Yasuharu | 面発光レーザ発振装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104188A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-15 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1983
- 1983-02-21 JP JP58027178A patent/JPS59152684A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59104188A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-15 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
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| US4999842A (en) * | 1989-03-01 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Quantum well vertical cavity laser |
| JPH03148892A (ja) * | 1990-09-28 | 1991-06-25 | Suematsu Yasuharu | 面発光レーザ発振装置 |
| JPH0559596B2 (ja) * | 1990-09-28 | 1993-08-31 | Tokyo Kogyo Daigakucho |
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