JPS59155978A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

Info

Publication number
JPS59155978A
JPS59155978A JP58030274A JP3027483A JPS59155978A JP S59155978 A JPS59155978 A JP S59155978A JP 58030274 A JP58030274 A JP 58030274A JP 3027483 A JP3027483 A JP 3027483A JP S59155978 A JPS59155978 A JP S59155978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
around
thick
active layer
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58030274A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Fujii
俊夫 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP58030274A priority Critical patent/JPS59155978A/ja
Publication of JPS59155978A publication Critical patent/JPS59155978A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/321Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures having intermediate bandgap layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 (al  発明の技術分野 本発明は半導体発光装置にかかり、特に活性層のへテロ
接合界面及びその近傍におけるキャリアの非発光再結合
が低減されて、その内部量子効率が増大する構造に関す
る。
1b)技術の背景 光通信をはじめとする情報信号の媒体に光を用いるシス
テムにおいて半導体発光装置は最も重要な構成要素であ
って、これらのシステムの進歩・発展のために半導体発
光装置に関して、要求される波長帯域の実現、安定した
単一の基本零次横モード発振、単一の縦モード発振、閾
値電流の低減、電流−光出力特性の直線性の向上、出力
の増大など諸特性の向上について多くの努力が重ねられ
ているが、特に特性の安定性と長−寿命の実現とが重要
であって、このためには内部量子効率の改善が重要な鍵
となっている。
fc)  従来技術と問題点 光電変換が行なわれる活性層と、活性層内に光及びキャ
リアを閉じ込めるために活性層をはさむ2層のクラッド
層とが設けられた、ダブルへテロ接合構造の半導体発光
装置において、内部量子効率を低下させる要因として次
の2要因があげられる。
その一つは活性層内部での非発光再結合、すなわち活性
層を構成する薄膜中に存在する例えば空位や不純物等に
起因する結晶欠陥や深い準位を介しての電子と正孔との
再結合であり、他の−っは活性層とクラッド層とのへテ
ロ接合界面及びその近傍における結晶欠陥や深い準位を
介しての非発光再結合である。
レーザの発振モード制御のために活性層の厚さが次第に
薄くされて、1〔μm〕以下或いは数10〔nm〕程度
とされつつあるが、この場合には活性層に注入されたキ
ャリアがクラッド層とのへテロ接合界面に衝突する回数
が大幅に増大して、先に述べた2要因のうちのへテロ接
合界面及びその近傍における非発光再結合によって内部
量子効率が大きく支配される。従来一般に行なわれてい
るダブルへテロ接合構造の半導体発光装置においては、
前記の如く活性層を薄くする場合に内部量子効率が大幅
に低下しておりその改善が重要な問題となっている。
(d+  発明の目的 本発明の目的は、半導体発光装置について活性層のへテ
ロ接合界面及びその近傍における活性層に注入されたキ
ャリアの非発光再結合を低減して、その内部量子効率が
増大する構造を提供することを目的とする。
tel  発明の構成 本発明の前記目的は、光及びキャリア又は光を閉じ込め
る2つの第1の閉じ込め層と、該2つの第1の閉じ込め
層の間に、禁制帯幅が該第1の閉じ込め層より小であっ
て光電変換を行なう活性層と、禁制帯幅が該活性層より
大、かつ前記第1の閉じ込め層板下であって、該活性層
に接してキャリアを閉じ込める単数又は複数の第2の閉
じ込め層と、禁制帯幅が該第2の閉じ込め層より小であ
って該第2の閉じ込め層と前記第1の閉じ込め層とに接
する中間半導体層とを備えてなる半導体発光装置により
達成される。
ff)  発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
本発明の第1の実施例であるガリウム・砒素−アルミニ
ウム・ガリウム・砒素(GaAs−AtGaAs )系
ダブルへテロレーザの断面図を第1図(a)に、またそ
の各半導体層のアルミニウム(Az)の組成比を第1図
(1))に示す。なお第2薗は本実施例に対する比較試
料とする従来技術によるレーザの断面図である。
本実施例のレーザは下記の如き半導体層を備えている。
すなわち、不純物濃か2X10  (on−”:程度の
n+型GgAs基板1上に、分子線結晶成長方法によっ
て、不純物濃度が基板1と同程度、厚さ例えば3〔μm
〕程度のn+型GaAsバンファ層2、不純物濃度が7
 X 1017(cIn−3)程度、厚さ例えば15〔
μm〕程度のn型At0.45Qa 0.55As第1
閉じ込め層3(以下クラッド層と称する)、厚さ例えば
2(nm)程度のノンドープのGaAs中間層4、厚さ
例えば3[nrr+)程度のノンドープのAtO,2G
a O,8As第2閉じ込め層5(以下バリア層と称す
る)、厚さ例えば60(nrr+)程度のノンドープの
GaAs活性層6、厚さ例えば3(nm)程度のノンド
ープのAt0.2Qa O,8−Asバリア層7、厚さ
例えば2〔皿〕程度のノント:−プのGaAs中間層8
、不純物濃度が7−XIO17[crn−’ )程度、
厚さ例えば1.5〔μm〕程度のp型Ato4sGa 
0.55A8クラッド層9、不純物濃度がI X 10
19(crn−8)程度、厚さ例えば1〔μm〕程度の
p+型GaAsキャップ層10が順次形成されている。
tお、第2図に示した比較試料は、前記本発明の実施例
のノンドープのAtO,2Ca O,8Asバリア層5
及び7、並びにノンドープのGaAs中間層4及び8が
設けられない点のみが異なっている。
上述の構造を有する半導体基体に、p側電極11及びn
側電極12を設けてブロー°ドエリア型のレニザを形成
する。このレーザについて閾値電流密度Jthを比較し
た結果、従来構造の比較試料に対して本発明の実施例は
閾値電流密度Jthが20〔−〕程度低減されているこ
とが明らかとなった。
また両試料のGaAs活性層6のクリプトン(Kr)レ
ーザ光(波長752.5Cnm))によるフォトルミネ
センスを比較すれば、同一強度の励起に゛よって本発明
の実施例は従来例の3倍程度のルミネセンス強度が得ら
れて、励起されたキャリアの非発光再結合が本発明によ
って大幅に減少されることが証明される。
次にGaAs−A/jcaAs系レーザにかかる第2の
実施例の、各半導体層のアルミニウム(Az)の組成比
の例を第3図に示す。本第2の実施例においてはAtx
Ga 1−XASクラッド層3及び90At組成比従っ
て屈折率が活性層6に接近するに従って次第に・減少す
る構造とされているが、この様なりラッド層を設ける場
合においても、797層のバリア高さをクラ、ド層のバ
リア高さの最小値と同等以下とすることによって、この
クラッド層構造の効果と本発明の効果とを併せて閾値電
流密度を大幅に低減することができる。
更に第4図はインジウム・燐−インジウム・ガリウム・
砒素会燐(InP−InGaAsP )系レーザにかか
る第3の実施例を示す断面図である。
本第3の実施例において、21はn+型1nP基板、2
2はn+型InPバ、ファ層、23はn型InPクラッ
ド層、24はノンドープのInO,53Ga 0.47
AS中間層、25はノンドープのInGaAsPバリア
層、26はノンドープのIn0.53Qa0.47As
活性層、27はp型InPクラッド層、28はp+型の
I’nPキャップ層、29はp側電極、30はn側電極
である。々お本実施例の各半導体層は有機金属熱分解気
相成長方法によって形成されている。
本第3の実施例においては、本発明の特徴とするバリア
層25を活性層26の基板側のみに設けている。活性層
の上下2面のへテロ接合界面を比較すれば、一般的に基
板側のへテロ接合界面及びその近傍に非発光再結合を生
ずる欠陥及び準位が抱く、本実施例の如く活性層の基板
側のみにバリア層を設けても内部量子効率の向上が達成
される。
以上説明した如く活性層のへテロ接合界面をクラッド層
によって形成することなく、クラッド層−中間層−バリ
ア層−活性層として活性層のへテロ接合界面をバリア層
との間に形成することによってペテロ接合界面及びその
近傍におけるキャリアの非発光再結合を大幅に低減する
ことができるが、バリア層及び中間層は活性層へのキャ
リア注入に関しては不利な影響を及すから、本発明の実
施に際しては、これらの層の厚さを例えばキャリアの平
均自由行程以下とし、バリア層のバリア高さをキャリア
の注入効率と活性層側のキャリア閉じ込め確率とから最
適化するなどの選択が行なわれる。
(g)  発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、半導体発光装置の活性
層のへテロ接合界面及びその近傍におけるキャリアの非
発光再結合が犬きく低減されて、半導体発光装置の内部
量子効率が増大し、閾値電流を減少することができる。
この効果は例えばレーザの発振モードの単一化などのた
めに活性層を薄く形成する場合に特に妥貞著となる。
【図面の簡単な説明】
第1図ia)はGaAs−A拓aAs系レーザにかかる
本発明の第1の実施例を示す断面図、第1図(1))は
本実施例の各半導体層のAAの組成比Xを示す図、第2
図は前記実施例に対する比較試料とした従来技術による
レーザの断面図、第3図はGaAs −Au距As系レ
ーザにかかる本発明の第2の実施例の各半導体層のAt
の組成比Xを示す図、第4図はInP −InGaAs
P系レーザにかかる本発明の第3の実施例を示す断面図
である。 図において、1はn+型GaAs基板、2はn+壓Ga
Asバッファ層、3はn型ALO,45Ga、 o、5
sAsクラッド層、4及び8はノンドープのGaAs中
間層、5及び7はノンドープのAt0.2Ga O,8
ASバリア層、6はノンドープのGaAs活性層、′9
はp型Ato45GaO,45ASクラッド層、10は
p+型GaAsキャップ層、11はp側電極、12はn
側電極、21はn+型InP基板、22はn+型InP
バッファ層、23はnmInPクラッド層、2411−
j:ノンドープのI n o、53Ga O,47As
中間層、25はノンドープのI nGaAsPバリア層
、26はノンドープのI n o、5aca 0.47
A8活性層、27はp型クラッド層、28はp+現型1
nPキヤプ層、29はp側電極、30はn側電極を示す
。 箒1図 // (b) ≠3図 ≠ 4 図 9

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光及びキャリア又は光を閉じ込める2つの第1の閉じ込
    め層と、該2つの第1の閉じ込め層の間に、禁制帯幅が
    該第1の閉じ込め層より小であって光電変換を行なう活
    性層と、禁制帯幅が該活性層より大、かつ前記第1の閉
    じ込め層以下であって、該活性層に接してキャリアを閉
    じ込める単数又は複数の第2の閉じ込め層と、禁制帯幅
    が該R”y2の閉じ込め層より小であって該第2の閉じ
    込め層と前記第1の閉じ込め層とに接する中間半導体”
    層とを備えてなることを特徴とする半導体発光装置、
JP58030274A 1983-02-25 1983-02-25 半導体発光装置 Pending JPS59155978A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58030274A JPS59155978A (ja) 1983-02-25 1983-02-25 半導体発光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58030274A JPS59155978A (ja) 1983-02-25 1983-02-25 半導体発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59155978A true JPS59155978A (ja) 1984-09-05

Family

ID=12299122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58030274A Pending JPS59155978A (ja) 1983-02-25 1983-02-25 半導体発光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59155978A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6377182A (ja) * 1986-09-20 1988-04-07 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
US4989050A (en) * 1989-08-28 1991-01-29 Motorola, Inc. Self aligned, substrate emitting LED
US9597698B2 (en) 2012-11-19 2017-03-21 Colgate-Palmolive Company Multi-chamber container

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6377182A (ja) * 1986-09-20 1988-04-07 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
US4989050A (en) * 1989-08-28 1991-01-29 Motorola, Inc. Self aligned, substrate emitting LED
US9597698B2 (en) 2012-11-19 2017-03-21 Colgate-Palmolive Company Multi-chamber container

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050040384A1 (en) Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing the same
JPS6110293A (ja) 光半導体装置
JPH0143472B2 (ja)
US8437375B2 (en) Semiconductor laser element
JPH07263798A (ja) 半導体レーザ,及びその製造方法
JPH01239980A (ja) 半導体レーザ装置
US20040245536A1 (en) Laminated semiconductor substrate and optical semiconductor element
JP2997573B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPH02203586A (ja) 半導体レーザ装置とその製造方法
JPH0856045A (ja) 半導体レーザ装置
JP2778454B2 (ja) 半導体レーザ
JPS59155978A (ja) 半導体発光装置
JPH11284280A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法ならびにiii−v族化合物半導体素子の製造方法
US5309466A (en) Semiconductor laser
JPH0856055A (ja) 半導体レーザー装置
KR0130066B1 (ko) 반도체 레이저 및 그 제조방법
JPH07254756A (ja) 光デバイス
JP2748570B2 (ja) 半導体レーザ素子
CN111934199B (zh) 一种用于1550nm波长激光器的半导体外延晶片
JPH0278290A (ja) 半導体レーザ素子
US20030138014A1 (en) Semiconductor optical component
JPS62249496A (ja) 半導体レ−ザ装置
JPS61224482A (ja) 半導体発光装置
JPH09298338A (ja) 量子井戸結晶体および半導体レーザ
JPH0728093B2 (ja) 半導体レ−ザ素子