JPS6072283A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device

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JPS6072283A
JPS6072283A JP17819383A JP17819383A JPS6072283A JP S6072283 A JPS6072283 A JP S6072283A JP 17819383 A JP17819383 A JP 17819383A JP 17819383 A JP17819383 A JP 17819383A JP S6072283 A JPS6072283 A JP S6072283A
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JP
Japan
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layer
type
cladding layer
active layer
carriers
Prior art date
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Application number
JP17819383A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigenobu Yamagoshi
茂伸 山腰
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • 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
    • 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
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    • H01S5/3211Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities

Abstract

PURPOSE:To contrive to improve the temperature characteristic by a method wherein the values of the energy band gaps of an active layer and a clad layer and those of the gradients thereof are suitably selected. CONSTITUTION:The titled device is formed by lamination of an n<+> type Ga buffer layer 2, an n type AlxGa1-xAs clad layer 3, an n type AlyGa1-yAs grated clad layer 4, a GaAs clad layer 5, a p<+> type AlzGa1-zAs clad layer 6, and a p<+> type GaAs contact layer 7 on an n<+> type GaAs semiconductor substrate 1. In this constitution, the layer 3 can have a value of 0<x<=1, and the layer 4 0<y<=1, and the layer 5 can be set any type of n, p, i, and un-dope. The layer 6 has a value of 0<z<=1, where the range of (z) is the same as that of the (y) value of the layer 4, particularly larger than 0.2. It is preferable that the variation in the composition ratio of the layer 4 is parabolic, but it can be also linear. This manner enables the reduction in the amount of leakage of carriers having the small effective mass to the clad layer even in the increase in temperature, resulting in the improvement of the temperature characteristic with the property of low threshold value being maintained.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、量子井戸(quantum well)レー
ザ或いは多重量子井戸(multiquantum w
ell :MQW)レーザと呼ばれる半導体発光装置の
改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to quantum well lasers or multi-quantum well lasers.
This invention relates to improvements in semiconductor light emitting devices called ell:MQW) lasers.

従来技術と問題点 従来、半導体発光装置としてダブル・ヘテロ・レーザ(
DHレーザ)が知られている。
Conventional technology and problems Conventionally, double hetero lasers (
DH laser) is known.

第1図は単純なGaAs系D Hレーザのエネルギ・バ
ンド・ダイアグラムを表わしている。
FIG. 1 represents the energy band diagram of a simple GaAs-based DH laser.

このDHレーザでは、GaAs活性層をn型AβGaA
sクラッド層とp型AiV、GaAsクラッド層とで挾
む構成になっていて、GaAs活性層は、各クラッド層
に比較して、バンド・ギャップを狭く且つ屈折率を高く
設定することに依り、キャリヤ及び光の閉じ込めを行な
うようにしているものである。
In this DH laser, the GaAs active layer is made of n-type AβGaA
It has a structure sandwiched between an s-cladding layer, a p-type AiV, and a GaAs cladding layer, and the GaAs active layer has a narrow band gap and a high refractive index compared to each cladding layer. It is designed to confine carriers and light.

前記のようなりHレーザは液相エピタキシャル成長(l
iquid phase epitaxy:LPE)法
を適用して作成されてきた。
As mentioned above, the H laser is used for liquid phase epitaxial growth (l
It has been created by applying the iquid phase epitaxy (LPE) method.

然し、近年、MBE (molecular beam
 epitaxy)法、或いはMOCVD(metal
 organic chernical vapour
 deposition)法、或いはVPE (vap
our pklase ep1taxy)法など、ご(
薄い結晶膜を再現性良く成長させる技術が確立され、前
記DHレーザに於けるG a A S活性層をその技術
を適用して薄く成長させることが行なわれ、そのよ・う
にして得られた半導体発光装置を量子井戸レーザと呼ん
でいる。
However, in recent years, MBE (molecular beam
epitaxy) method or MOCVD (metal
organic chemical vapor
deposition) method, or VPE (vap
Our pklase ep1taxy) method, etc.
A technique for growing thin crystalline films with good reproducibility has been established, and the GaAs active layer in the DH laser has been grown thinly using this technique. A semiconductor light emitting device is called a quantum well laser.

この量子井戸レーザでは、極めて薄い活性層内にポテン
シャル・バリアで閉じ込められた電子は量子力学的波動
としての性質を示すようになり、とびとびのエネルギ準
位ができ、そのとびとびの準位間の遷移を利用するよう
にしている。
In this quantum well laser, electrons confined within an extremely thin active layer by a potential barrier begin to exhibit properties as quantum mechanical waves, creating discrete energy levels, and transitions between these discrete levels. I am trying to use it.

前記量子井戸レーザは、闇値を低下させる上で優れた性
能を有してはいるが、その構造でキャリ4・と光の閉じ
込めを同時に行なっているので、両方の閉じ込め効果を
最適化することは困難であって、特に光の閉じ込めに関
しては問題がある。
Although the quantum well laser has excellent performance in reducing the dark value, its structure simultaneously confines carriers and light, so it is important to optimize both confinement effects. is difficult, especially when it comes to light confinement.

そこで、第2図に見られるエネルギ・ハンド・ダイアダ
ラムで示される特性を有する半導体発光装置、即ち、G
RIN−3CH(gradedindex wave(
<uide 5eparate confinemen
t hetero’5tructure)レーザが開発
された。
Therefore, a semiconductor light emitting device having the characteristics shown in the energy hand diaphragm shown in FIG.
RIN-3CH (graded index wave (
<uide 5eparate confinemen
A hetero'5structure laser was developed.

図から判るように、G RI N S CHレーザはn
9AAGaAsクラッド層とp型AAGaΔSクラッド
層の組成を連続的に変化させることに依り屈折率勾配を
生ずるようにし、キャリヤと光の閉し込めを別個に制御
することができるようにして、より一層の低閾値化を達
成しようとするものである。
As can be seen from the figure, the G RI N S CH laser has n
By continuously changing the composition of the 9AAGaAs cladding layer and the p-type AAGaΔS cladding layer, a refractive index gradient is generated, and the confinement of carriers and light can be controlled separately, resulting in further improvement. This aims to achieve a low threshold value.

このGRIN−3CHレーザば、現在の報告されている
レーザのなかでは最低のCW(continuous 
wave)閾値を有している。
This GRIN-3CH laser has the lowest CW (continuous CW) among the currently reported lasers.
wave) has a threshold value.

然し乍ら、その低閾値も富温では問題ないものの、温度
が上昇してくると、その特性を維持することは不可能に
なってくる。
However, although this low threshold value is not a problem at high temperatures, as the temperature rises, it becomes impossible to maintain this characteristic.

即ぢ、温度が上昇してくると、G a A s /l!
j性層に閉し込められるべき電子或いは正孔であるキャ
リヤのうち、特に有wJwmが小さいキャリヤ、従って
電子がウェルから飛び出し易(なり、組成勾配を設げで
あるp型AffGaAsクラッド層へと洩れる量が多く
なる。そして、そこで再結合を起こして発光するが、そ
のような光は、本来、無効な光であることは云うまでも
ない。
Immediately, as the temperature rises, Ga A s /l!
Among the carriers, which are electrons or holes, to be confined in the j-type layer, carriers with a small wJwm are particularly likely to jump out of the well (so that the electrons are likely to jump out of the well) into the p-type AffGaAs cladding layer, which has a composition gradient. The amount of light that leaks increases.Therefore, recombination occurs and light is emitted, but it goes without saying that such light is essentially invalid light.

発明の目的 本発明ば、前記GRIN−3CHレーザに若干の改変を
施すのめで、m、度特性を大きく改善した半導体発光装
置を得ようとするものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The purpose of the present invention is to slightly modify the GRIN-3CH laser to obtain a semiconductor light emitting device with greatly improved m-power characteristics.

発明の構成 本発明は、量子井戸を生成し得る厚みを有する活性層、
前記活性層中のキャリヤのうち有効質量が小さいキャリ
ヤと同導電型を有し且つ前記活性層側に向って低下する
エネルギ・バンド・ギャップ勾配を有するクラッド層、
前記活性層中のキヤIJ4・のうら有効質量が小さいキ
ャリヤと反対導電型を有し且つ前記クラッド層に於ける
前記活性層側のエネルギ・ハンド・ギャップより大きい
それを有するクラッド層を備えてなる構成をとっている
ので、前記活性層中の有効質量が小さいキャリヤが、そ
れと反夕1導電型を有するクラッド層に洩れる量が少な
くなり、無効の光が発生する率は低減される。尚、活性
層中に於けるキャリヤとして電子と正孔を比較すると、
正孔の有効質量は電子のそれの10倍程度であるから、
温度上昇があっても、正孔がクラッド層に洩れることを
危惧する必要はない。
Structure of the Invention The present invention provides an active layer having a thickness capable of generating quantum wells;
a cladding layer having the same conductivity type as carriers having a smaller effective mass among the carriers in the active layer and having an energy band gap gradient decreasing toward the active layer side;
The carrier IJ4 in the active layer is provided with a cladding layer having a conductivity type opposite to that of the carrier with a small effective mass and larger than the energy hand gap on the active layer side in the cladding layer. With this configuration, the amount of carriers having a small effective mass in the active layer leaking into the cladding layer having a conductivity type opposite to the active layer is reduced, and the rate of generation of ineffective light is reduced. In addition, when comparing electrons and holes as carriers in the active layer,
Since the effective mass of a hole is about 10 times that of an electron,
Even if the temperature rises, there is no need to worry about holes leaking into the cladding layer.

発明の実施例 第3図は本発明−実施例の要部切断正面図である。Examples of the invention FIG. 3 is a cutaway front view of essential parts of an embodiment of the present invention.

図に於いて、■はn+型GaAs半導体基板、2はn+
型GaASバッファ層、3ばn型Al1xG a I−
x A sクラッド層、4ばn型A、ffyGal−y
Asグレーデッド・クラッド層、5はGaAs活性層、
6はp型A7!zGa14Asクラッド層、7ばp+型
GaAsコンタクト層をそれぞれ示している。
In the figure, ■ is an n+ type GaAs semiconductor substrate, 2 is an n+
type GaAS buffer layer, 3-ban type Al1xG a I-
x As cladding layer, 4ban type A, ffyGal-y
As graded cladding layer, 5 is GaAs active layer,
6 is p-type A7! A zGa14As cladding layer and a 7bp+ type GaAs contact layer are shown, respectively.

前記実施例に於いて、各層について主な判徴を列挙する
と、 n型A7!xGal−xAsクラット層3についてQ<
x≦1 例えばX20.5 不純物濃度C’= I X 10’ 〜3 X 10+
8(cm−3)厚みdさ1.5 〔μm〕 n型A7!yGal−yAsグレーデッド・クラッド層
4について Q<y≦1 例えばyα0.5乃至0.2 不純物濃度C= 1 x 10I7〜3 x 10” 
(cm’)厚みdさ0.2 〔μm〕 GaAs活性N5について n+1)+1+アンドープの何れでも可厚みd=>75
(人) 厚みは通常のこの種のD I−1構造で採用されるdさ
0.15 (μrn)近傍のめでなく、量子サイズ効果
が現われる数10〔人〕〜数100〔人〕程度の厚みを
採用することができる。
In the above example, the main characteristics of each layer are listed as follows: n-type A7! Regarding xGal-xAs crat layer 3, Q<
x≦1 For example, X20.5 Impurity concentration C'= I X 10' ~3 X 10+
8 (cm-3) Thickness d 1.5 [μm] N-type A7! For yGal-yAs graded cladding layer 4, Q<y≦1, e.g. yα0.5 to 0.2, impurity concentration C=1 x 10I7 to 3 x 10”
(cm') Thickness d 0.2 [μm] For GaAs active N5, any of n+1)+1+undoped is possible Thickness d=>75
(people) The thickness is not around 0.15 (μrn), which is normally adopted in this type of DI-1 structure, but around several tens to hundreds of people, where the quantum size effect appears. Thickness can be adopted.

p型A (l z G a +−2A sクラッド層6
について0<z≦1 例えば2さ0.4 2の範囲はn型A 7!y G aトyAsグレーデッ
ド・クラッド層4のy値と同様とし、特に〜0゜2より
大きい値とする。
p-type A (l z Ga +-2A s cladding layer 6
For 0<z≦1 For example, 2 and 0.4 The range of 2 is n-type A 7! yGa is the same as the y value of the yAs graded cladding layer 4, especially a value larger than ~0°2.

不純物濃度C= l X I O17〜10”’ (c
m−3)厚みdさ1,5 〔μm〕 p+型GaAsコンタクト層7について不純物濃度C≧
10I9(cm−3) 厚みdた0、2〔μm〕 等である。
Impurity concentration C= l X IO17~10'' (c
m-3) Thickness d 1.5 [μm] Impurity concentration C≧ for p+ type GaAs contact layer 7
10I9 (cm-3) Thickness d: 0.2 [μm] etc.

前記n型Aβy G a 1−y A sグレーデッド
・クラッド層4の組成変化は放物線型であることが好ま
しいが、直線型であっても実用上は支障ない。また、G
aAs活性N5は、各クラッドff13,4゜6などよ
りも低い値のA7!を含有しても良い。
The compositional change of the n-type Aβy Ga 1-y As graded cladding layer 4 is preferably parabolic, but there is no practical problem even if it is linear. Also, G
aAs activity N5 is lower than each cladding ff13, 4°6, etc. A7! It may contain.

第4図は第3図に関して説明した実施例のエネルギ・ハ
ンド・ダイアグラムである。
FIG. 4 is an energy hand diagram of the embodiment described with respect to FIG.

図に依れば、電子に対して洩れ防止の効果があることは
理解されよう。
According to the figure, it will be understood that there is an effect of preventing leakage of electrons.

第5図は多重量子井戸構造を有するGRTN−3CHレ
ーザに本発明を適用した場合の一実施例に於けるエネル
ギ・バンド・ダイアグラムを表わしている。
FIG. 5 shows an energy band diagram in an embodiment in which the present invention is applied to a GRTN-3CH laser having a multiple quantum well structure.

この実施例に依れば、第3図及び第4図に関して説明し
た実施例の効果に対し、通常の多重量子井戸レーザに於
ける優れた閉じ込め効果が加わることは明らかである。
It is clear that according to this embodiment, the excellent confinement effect in a normal multiple quantum well laser is added to the effect of the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 4.

第6図は第5図実施例に対して更に改変を施した実施例
のエネルギ・バンド・ダイアグラムを表わしている。
FIG. 6 shows an energy band diagram of an embodiment further modified from the embodiment of FIG.

この実施例では、第3図に見られるn型A7!yG a
 1−y A sグレーデッド・クラッドN4のエネル
ギ・バンド・ギヤツブ勾配を浅くし、G a A s 
1liii性層5内に於けるエネルギ・バンド・ギャッ
プの大きさは第5図に見られる実施例と同様にしである
In this example, the n-type A7! shown in FIG. yGa
1-y As graded clad N4, the energy band gear slope is made shallower, and Ga As
The magnitude of the energy band gap in the Illiii layer 5 is similar to that of the embodiment shown in FIG.

このようにすると、n型AβyGaトyASグレーデッ
ド・クラッド層4から注入される電子がp型A j2 
z G a 1−zへSクラッド層6方向に走行するこ
とが容易になる。
In this way, electrons injected from the n-type AβyGa to yAS graded cladding layer 4 become p-type A j2
It becomes easy to travel in the S cladding layer 6 direction to z G a 1-z.

ところで、前記の各実施例はキャリヤの閉じ込めに優れ
た効果を示すが、光の洩れに関しては実用上の支障はな
いものの若干の性能低下は免れない。
By the way, each of the above-mentioned embodiments exhibits an excellent effect in confining carriers, but with respect to light leakage, although there is no practical problem, a slight deterioration in performance cannot be avoided.

この性能低下を僅少にする為には次の実施例を採用する
と良い。
In order to minimize this deterioration in performance, the following embodiment may be adopted.

第7図はその実施例を表わす要部切断正面図であり、第
3図に関して説明した部分と同g1分は同記号で指示し
である。
FIG. 7 is a cutaway front view of essential parts showing this embodiment, and the same portions g1 as those explained with reference to FIG. 3 are indicated by the same symbols.

本実施例が第3図実施例と相違する点は、p型A l 
2 G a I−ZA Sクラッド層6の組成及び厚さ
を有効質量が小さいキャリヤ、即ち、この場合は電子が
トンネル効果で貫通しない程度の値に選択しであること
、そして、GaAs活性層5とp+型G a A sコ
ンタクトN7の間にp型A/2uGa+−uAsグレー
デッド・クラッド層8及びp型Aj2νG a 1−V
 A sクラッドN9を介在させであることである。
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 3 is that p-type Al
2. The composition and thickness of the GaI-ZA S cladding layer 6 are selected to such a value that carriers with a small effective mass, that is, electrons in this case, do not penetrate through the tunneling effect, and the GaAs active layer 5 and the p-type A/2uGa+-uAs graded cladding layer 8 and the p-type Aj2νG a 1-V between the
A s cladding N9 is interposed therebetween.

この実施例に於いて、各層について主な特徴を列挙する
と、 p型A (12G a頁−2Asクラッド層6について
例えばZ=0.4 厚みdた500〔人〕程度 p型A j! u G a4.uA sグレーデッド・
クラッド屓8について 例えばUさ0.2乃至0.5 不純物濃度C−1×1017〜3×10′9 〔cm−
3〕厚みdα0.2Cμm〕程度 p型Aβv G al−yA sクラッド層9について
Q<v≦1 例えば■さ0.5 不純物濃度C= I X 10I7〜3 X 10” 
(am−3)厚みdさ1.5 〔μrn) 等である。
In this example, the main characteristics of each layer are listed as follows: p-type A (12G a page - 2 As for the cladding layer 6, for example, Z = 0.4, thickness d, about 500 [people]) p-type A j! u G a4.uA s graded
Regarding the cladding surface 8, for example, U is 0.2 to 0.5 and impurity concentration C-1 x 1017 to 3 x 10'9 [cm-
3] Thickness dα0.2Cμm] About p-type Aβv Gal-yAs cladding layer 9 Q<v≦1 For example ■ 0.5 Impurity concentration C=I X 10I7~3 X 10''
(am-3) Thickness d 1.5 [μrn) etc.

第8図は第7図に関して説明した実施例のエネルギ・ハ
ンド・ダイアグラムである。
FIG. 8 is an energy hand diagram of the embodiment described with respect to FIG.

図に依れば、電子に対してはp型A E z G a 
1−2AsクラツドN6が有効なバリアになると共に、
光の閉し込めに対してはp型Aβu G a+−uA 
sグレーデッド・クラッド層8が有効に作用することは
理解されよう。
According to the figure, for electrons, p-type A E z G a
1-2As clad N6 becomes an effective barrier, and
For light confinement, p-type Aβu G a+−uA
It will be appreciated that the graded cladding layer 8 works effectively.

第9図は多重量子井戸構造を有するGRIN−3CHレ
ーザに第7図及び第8図について説明した半導体発光装
置の技術を適用した場合の一実施例に於けるエネルギ・
ハンド・ダイアグラムを表わしている。
FIG. 9 shows energy consumption in an embodiment in which the semiconductor light emitting device technology explained in FIGS. 7 and 8 is applied to a GRIN-3CH laser having a multiple quantum well structure.
Represents a hand diagram.

この実施例に依れば、第7図及び第8図に関して説明し
た実施例の効果に対し、通常の多重■子井戸レーザに於
ける優れた閉じ込め効果が加わることは明らかである。
According to this embodiment, it is clear that the excellent confinement effect in a normal multiple well laser is added to the effect of the embodiment described with reference to FIGS. 7 and 8.

尚、図示の△XはOでも良い。Note that ΔX shown in the figure may be O.

前記各実施例ばA (l G a A s / G a
 A s系について説明したが、これに限定されること
なく、例えば1nGaAsP/]nP系など他の系の利
料を用いることもできる。
For each of the above examples, A (l Ga As / Ga
Although the As system has been described, the present invention is not limited thereto, and other systems such as 1nGaAsP/]nP system can also be used.

発明の効果 本発明の半導体発光装置は、量子井戸を生成し得る厚み
を有する活性層、前記活性層中のギヤリヤのうち有効質
量が小さいキャリヤと同導電型を有し且つ前記活性層側
に向って低下するエネルギ・ハンド・ギャップ勾配を有
するクラッド層、前記活性層中のキャリヤのうち有効質
量が小さいキャリヤと反対導電型を有し且つ前記クラッ
ド層に於ける前記活性層側のエネルギ・ハン1−・ギャ
ップより大きいそれを有するクラッド層を備えてなる構
造を採っているので、温度が上昇しても、有効質量が小
さいキャリヤがクラッド層へ洩れる量を少なくすること
が可能であり、しがも、光の閉じ込めに影響するエネル
ギ・バンド・ギャップ勾配、或いは、屈折率勾配に然程
の変動を与えることもない。
Effects of the Invention The semiconductor light emitting device of the present invention includes an active layer having a thickness capable of generating a quantum well, a carrier having a small effective mass among the gears in the active layer, and having the same conductivity type and facing toward the active layer side. a cladding layer having an energy hand gap gradient that decreases as the energy hand gap gradient decreases, the energy hand gap gradient on the active layer side in the cladding layer having a conductivity type opposite to that of the carriers having a small effective mass among the carriers in the active layer; - Since the structure includes a cladding layer having a gap larger than the gap, even if the temperature rises, it is possible to reduce the amount of carriers with small effective mass leaking into the cladding layer. Moreover, it does not cause appreciable fluctuations in the energy band gap gradient or the refractive index gradient that affects light confinement.

このように、本発明に依れば、キャリヤの閉じ込め及び
光の閉じ込めを共に有効に行なうことができるので、低
閾値性を維持したまま温度特性を改善することが可能に
なり、従来の低い特性温度To 〜100 (K) (
Ith=Io exp(T/To )の値からTo≧1
50(K)に改善される。
As described above, according to the present invention, since both carrier confinement and light confinement can be effectively performed, it is possible to improve the temperature characteristics while maintaining the low threshold property, and it is possible to improve the temperature characteristics while maintaining the low threshold property. Temperature To ~100 (K) (
From the value of Ith=Io exp(T/To), To≧1
Improved to 50(K).

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

851図は通常のD Hレーザに於けるエネルギ・ハン
ド・ダイアグラム、第2図ばGRIN−3CHレーザの
エネルギ・バンド・ダイアグラム、第3図は本発明一実
施例の要部切断正面図、第4図は第3図に見られる実施
例のエネルギ・バンド・ダイアグラム、第5図は本発明
に於ける他の実施例のエネルギ・バンド・ダイアグラム
、第6図は本発明に於ける更に他の実施例のエネルギ・
ハンド・ダイアグラム、第7図は本発明に於りる更に他
の実施例の要部切断正面図、第8図は第7図に見られる
実施例のエネルギ・ハンド・ダイアグラム、第9図は本
発明に於ける更に他の実施例のエネルギ・ハンド・ダイ
アグラムである。 図に於いて、1はn+型GaAs半導体基板、2はn+
型GaAsバッファ層、3はn型A/2xGal−xA
sクラッド層、4はn型A jl! y G a 1−
y A Sグレーデッド・クラッド層、5はG a A
 S %外層、6はp型A II z G a トzA
 sクラッド層、74;l: I) ”型GaAsコン
タクト層である。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 矛8図 第9図 手続補正書 昭和58年11月19日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 (特許庁審査官 殿) 1 事件の表示 昭和58年特許願第178193号 2 発明の名称 半導体発光装置 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 神奈川県用崎市中原区上小田中1015番地名
称(522)富士通株式会社 代表者 山本卓眞 4 代理人 住 所 東京都磯区虎ノ門−丁目20番7号6 補正の
対象 明4111書の発明の詳細な説明19図面の簡単
な説明の欄。図面。 7 補正の内容 別紙の通り (1)明細書第12頁第8行乃至第11行の記載を、[
第10図(A)は本発明に於ける更に他の実施例を表す
要部切断正面図である。 図に於いて、11はn+型GaAs半導体基板、12は
n4型GaAsバッファ層、13はn型A j2 X 
G a I−X A sクラッド層、14はn型AAy
G a I−y A sグレーデッド・クラッド層、1
5はGaAs活性層、16はp型Anz Ga、−、A
sグレーデッド・クラッド層、17はI) !!! A
 II uGaI−uASクラッド層、18はp1型G
aAsコンタクト層をそれぞれ示している。 前記実施例に於いて、各層について主な特徴を列挙する
と、 n型AAXGa+−x Asクラッド層13についてQ
<x≦1 例えばX〜0.5 不純物濃度C=lXlOI7〜5X10I8(cm−’
)厚みd〜1.5〔μm〕 n型Aj?、Gap−yAsグレーデツト・クラッド層
14について Q<y≦1 例えばy〜0.5乃至0.2 不純物濃度C= I X 10′7〜5 X 10′8
(cm−3)厚みd〜0.2 〔μm〕 GaAs活性層15について n+p+j+ アンドープの何れでも可厚みd〜G (
nm) 厚みは通常のこの種のD 11構造で採用されるd〜0
.15Cμm〕近傍のみでなく、量子サイズ効果が現わ
れる数(nm)〜数10(nm)程度の厚みを採用する
ことができる。 p型Aj!20a+−z Asグレーデッド・クラッド
層16について 活性層15との界面に於ける2の値はn型Aff。 Ga1−yAsグレーデッド・クラッド層14に於ける
yの値より大きくする。従って、この場合0.2より大
きい値とする。 例えばz−0,3乃至0.5 不純物濃度C= L X I O”〜3 X I O1
2(cm−”]厚みd〜0.2 〔μm〕 p型A l! u G a +−u A Sクラッド層
17について例えばU〜0.5 不純物濃度C= 1 x l O” 〜3 X 101
9(cm−3)厚みd〜1.5〔μm〕 1)+型GaAsコンタクト層18について不純物濃度
C≧1019(Cm−3) 厚みd−0,2Cμm〕 等である。 前記n型AβyGa+−yA”グレーデッド・クラッド
層14或いはp型Aβ、Ga、−、、へSグレーデッド
・クラッド層16の組成変化は放物線型であることが好
ましいが、直線型であっても実用上は支障ない。また、
GaAs活性層15は、各クラッド層13,14,16
.17などよりも低い値のAβを含有しても良い。 第10図(B)は第10図(A)に関して説明した実施
例のエネルギ・ハンド・ダイアグラムである。 図に依れば、電子に対して洩れ防止の効果があることは
理解されよう。 第11図は多重量子井戸構造を有するGRIN−S C
Hレーザに本発明を適用した場合の一実施例に於けるエ
ネルギ・ハント・ダイアグラムを表わしている。 この実施例に依れば、第11図(A)及び(B)に関し
て説明した実施例の効果に対し、通常の多重量子井戸レ
ーザに於りる優れた閉じ込め効果が加わることは明らか
である。尚、図示のΔXはOでも良い。 前記各実施例ばA j! G a A s / G a
 A s系について説明したが、これに限定されること
なく、例えばI n G a A s ])/ I n
 P系など他の系の材料を用いることもでき、また、構
造的にも、プレーナ・ストライブ型、+311 (bu
ried hete r o s L r u (: 
L u r e )型、C3P(chan n e l
 e d s u b s t r a t e p 
I a n ar)型、BC3(buried con
vexwaveguide 5tructure)型、
VSIS (V−cl+anneled 5ubstr
ate 1nner 5tripe)型など横モードを
制御した形式の全ての半導体レーザに実施することがで
きる。」、 と補正する。 (2)同第1゛4頁第7行の記載を、 「ネルギ・ハンド・ダイアグラム、第10図(A)は本
発明に於ける更に他の実施例の要部切断正面図、第10
図(B)は第10図(A)に見られる実施例のエネルギ
・バンド・ダイアグラム、第11図は本発明に於ける更
に他の実施例のエネルギ・ハンド・ダイアグラムである
。」、 と補正する。 (3)第10図(A)及び(B)、第11図を補充する
。 8 添付書類の目録 図面(第10図(A)、(B)、第11閣)1通
Figure 851 is an energy hand diagram of a normal DH laser, Figure 2 is an energy band diagram of a GRIN-3CH laser, Figure 3 is a cutaway front view of essential parts of an embodiment of the present invention, and Figure 4 is an energy hand diagram of a conventional DH laser. The figure shows an energy band diagram of the embodiment shown in FIG. 3, FIG. 5 shows an energy band diagram of another embodiment of the invention, and FIG. 6 shows a further embodiment of the invention. Example energy
7 is a cutaway front view of essential parts of still another embodiment of the present invention; FIG. 8 is an energy hand diagram of the embodiment shown in FIG. 7; FIG. It is an energy hand diagram of yet another embodiment in the invention. In the figure, 1 is an n+ type GaAs semiconductor substrate, 2 is an n+
type GaAs buffer layer, 3 is n-type A/2xGal-xA
s cladding layer, 4 is n-type A jl! y G a 1-
y A S graded cladding layer, 5 is G a A
S % outer layer, 6 is p-type A
s cladding layer, 74; l: I)" type GaAs contact layer. Patent applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akio Aitani Representative Patent Attorney Hiroshi Watanabe - Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Procedural amendment November 19, 1980 Director General of the Patent Office Kazuo Wakasugi (Examiner of the Patent Office) 1 Indication of the case 1988 patent Application No. 178193 2 Name of the invention Semiconductor light emitting device 3 Relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant address 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Yozaki City, Kanagawa Prefecture Name (522) Fujitsu Limited Representative Takuma Yamamoto 4 Agent Address 20-7-6 Toranomon-chome, Iso-ku, Tokyo Subject of amendment Column for brief description of drawings in Detailed Description of the Invention 19 of Mei 4111. Drawings. 7 Contents of amendment As attached (1) Description The description on page 12, lines 8 to 11 is changed to [
FIG. 10(A) is a main part cutaway front view showing still another embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an n+ type GaAs semiconductor substrate, 12 is an n4 type GaAs buffer layer, and 13 is an n type A j2
G a I-X A s cladding layer, 14 is n-type AAy
G a I-y A s graded cladding layer, 1
5 is a GaAs active layer, 16 is a p-type Anz Ga, -, A
s graded cladding layer, 17 is I)! ! ! A
II uGaI-uAS cladding layer, 18 is p1 type G
An aAs contact layer is shown in each case. In the above embodiment, the main characteristics of each layer are listed as follows:
<x≦1 For example, X~0.5 Impurity concentration C=lXlOI7~5X10I8 (cm-'
) Thickness d~1.5 [μm] n-type Aj? , Gap-yAs graded cladding layer 14 Q<y≦1 For example, y~0.5 to 0.2 Impurity concentration C=I X 10'7 to 5 X 10'8
(cm-3) Thickness d~0.2 [μm] GaAs active layer 15 can have any thickness d~G (n+p+j+ undoped)
nm) The thickness is d ~ 0, which is normally adopted in this type of D11 structure.
.. It is possible to adopt not only a thickness in the vicinity of 15 C μm, but also a thickness of several nanometers to several tens of nanometers at which the quantum size effect appears. p-type Aj! 20a+-z For the As graded cladding layer 16, a value of 2 at the interface with the active layer 15 is n-type Aff. The value of y is made larger than the value of y in the Ga1-yAs graded cladding layer 14. Therefore, in this case, the value is set to be larger than 0.2. For example, z-0.3 to 0.5 impurity concentration C= L X I O" ~ 3 X I O1
2 (cm-") Thickness d ~ 0.2 [μm] P-type Al! u Ga +-u AS For the S cladding layer 17, for example, U ~ 0.5 Impurity concentration C = 1 x l O" ~ 3 101
9 (cm-3) thickness d~1.5 [μm] 1) Impurity concentration C≧1019 (Cm-3) for the + type GaAs contact layer 18, thickness d-0.2C μm], etc. The composition change of the n-type AβyGa+-yA'' graded cladding layer 14 or the p-type Aβ, Ga, -, , S graded cladding layer 16 is preferably parabolic, but may be linear. There is no problem in practical use.Also,
The GaAs active layer 15 includes each cladding layer 13, 14, 16
.. It may contain Aβ of a lower value than 17 or the like. FIG. 10(B) is an energy hand diagram of the embodiment described with respect to FIG. 10(A). According to the figure, it will be understood that there is an effect of preventing leakage of electrons. Figure 11 shows GRIN-S C with multiple quantum well structure.
FIG. 3 shows an energy hunt diagram in an embodiment in which the present invention is applied to an H laser. According to this embodiment, it is clear that the excellent confinement effect of a normal multiple quantum well laser is added to the effect of the embodiment described with reference to FIGS. 11(A) and 11(B). Note that the illustrated ΔX may be O. In each of the above embodiments, A j! G a As / G a
Although the As system has been described, it is not limited thereto, and for example, I n Ga As ])/ I n
Other materials such as P-based materials can also be used, and structurally, planar strip type, +311 (bu
ried heteros Lru (:
Lur e ) type, C3P (channel
e d su b st r a t e p
Ia n ar) type, BC3 (buried con
vexwaveguide 5structure) type,
VSIS (V-cl+anneled 5ubstr
The method can be applied to all types of semiconductor lasers in which the transverse mode is controlled, such as the 1nner 5tripe) type. ”, corrected. (2) The description on page 1, page 4, line 7 of the same page is changed to ``Nergy hand diagram.
FIG. 10(B) is an energy band diagram of the embodiment shown in FIG. 10(A), and FIG. 11 is an energy hand diagram of yet another embodiment of the present invention. ”, corrected. (3) Figures 10 (A) and (B) and Figure 11 will be supplemented. 8 Attached document catalog drawing (Figure 10 (A), (B), 11th cabinet) 1 copy

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 量子井戸を生成し得る厚みを有する活性層、前記活性層
中のキャリヤのうち有効質量が小さいキャリヤと同導電
型を有し且つ前記活性層側に向って低下するエネルギ・
バンド・ギャップ勾配を有するクラッド層、前記活性層
中のキャリヤのうち有効質量が小さいキャリヤと反対導
電型を有し且・つ前記クラッド層に於ける前記活性層側
のエネルギ・バンド・ギャップより大きいそれを有する
クラッド層を備えてなることを特徴とする半導体発光装
置。
an active layer having a thickness capable of generating a quantum well; an active layer having the same conductivity type as carriers with a smaller effective mass among carriers in the active layer;
A cladding layer having a band gap gradient, which has a conductivity type opposite to carriers having a small effective mass among carriers in the active layer, and has an energy band gap larger than that of the active layer side in the cladding layer. A semiconductor light emitting device comprising a cladding layer having the same.
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