JPS61137383A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPS61137383A
JPS61137383A JP59259569A JP25956984A JPS61137383A JP S61137383 A JPS61137383 A JP S61137383A JP 59259569 A JP59259569 A JP 59259569A JP 25956984 A JP25956984 A JP 25956984A JP S61137383 A JPS61137383 A JP S61137383A
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JP
Japan
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layer
gaas
superlattice
threshold current
type
Prior art date
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JP59259569A
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Toshiro Hayakawa
利郎 早川
Naohiro Suyama
尚宏 須山
Kousei Takahashi
向星 高橋
Saburo Yamamoto
三郎 山本
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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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】 く技術分野〉 本発明は光半導体装置に関するもので、特に分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法あるいは有機金属気相成長（ＭＯ
−ＣＶＤ）法等によって成長可能な半導体超格子を発光
領域とし、７ＳＯｎｍ以下の可視領域に発光波長を有す
る高効率の光半導体装置に関するものである。
〈従来技術〉 最近、半導体レーザ装置を信号光源として利用した光デ
イスク装置やレーザビームプリンタの如き光情報処理機
器の発達に伴って可視半導体レーザ素子に対する発振波
長の短波長化が要求されるようになってきた。この要求
に即応して、Ｇａ＋−ｘＡ　ｉｘ　Ａ　ｓ系半導体レー
ザ素子は着しい進歩をとげ、特に７８０ｎ−帯の素子は
室温で１０’時闇以上の長寿命を実現しており、コンパ
クトディスク用の光源として広く用いられるようになっ
た。
しかしながら、Ｇａ、−ｘＡｌｘＡｓはＡｌ混晶比Ｘを
増加させると間接遷移に近づくため、従来のＧ　ａ　１
−ｘＡｉ’ｘＡｓを活性層に用いた２重へテロ構造の半
導体レーザにおいては、公知の文献（’［’　、　）（
ａｙａｋａｗａ他＋Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｖｏｌ、　５４＋ｐ、２２０
９（１９８３））にあるように、Ｘ≧０．２で発振波長
が７５０ｎｍ以下になると内部効率の低下により閾値電
流が上昇するという欠点があった６また、従来、５０人
程度のＧ　ａ　Ａ　ｓ量子井戸をＧａビｘＡＮｘＡｓ　
（ｘ≦０．５）の障壁層で隔てた多重量子井戸（Ｍｕｌ
ｔｉ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ：略してＭＱＷという
。）構造が提案されている。ＭＱＷ構造レーザでは理想
的には禁制帯幅の小さいＧａＡｓ量子井戸層がより禁制
帯幅の大きい障壁層によって隔てられ、各量子井戸で量
子化準位が形成されるが、実際には片側から少数キャリ
アを注入しており、ｐ−ｎ接合から離れた量子井戸への
キャリアの注入効率を増加させるために障壁層の厚みを
小さくする、あるいは禁制帯幅を小さくとるなど理想的
な量子井戸と言えない構造となっている。そのため、従
来のＭＱＷ構造のレーザでは内部効率が低下する欠点が
ある。
〈発明の目的〉 本発明は、以上のような問題に鑑み、Ａｌ組成比の増加
にとらなう発光効率の低下を防止して、発振波長が７５
０ｎｍ以下においても高効率の光半導体装置を提供する
ことを目的とする。
〈発明の構成〉 上記目的を達成するため、この発明の光半導体装置は、
発光領域がＧａＡｓとＡｆＡｓからなり、平均的Ａｌ組
成比が０．２より大きい超格子構造になりでいる。すな
わち、本発明においては、従来半導体レーザや発光ダイ
オードの発光領域として用いてきたＧａ＋−ｘ／Ｍ！ｘ
Ａｓ混晶に代わって、Ｇ　ａ　Ａ　ｓとＡｊ！Ａｓを積
層した超格子を用いることにより、超格子全体で平均し
たＡｌｉ戒比が０．２以上においても直接遷移を維持し
て発光効率の低下を防止している。
＊た、上記超格子構造は１０原子層以内のＡｌＡｓ層よ
りなる半導体層と、その半導体層の４倍以下の原子層数
のＧａＡｓ層より成る他の半導体層を交互に積層するの
が好ましい、これは、ＧａＡｓあるいはＡｌＡｓの厚み
が１０原子層上り厚くなるとそれぞれが独立の半導体と
して振る舞い不都合が生じるため、少なくともバルク半
導体としてエネルギーギャップの大きいＡｌＡｓを１０
原子層以内とすることにより、ＧａＡｓ％Ａｊ！Ａｓ単
独では独立のバンド構造を形成せず、超格子としてはじ
めてバンド構造を形成するようにして、従来のＭＱＷ構
造における独立の障壁層に起因した注入効率の低下を防
止するためである。
〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の等価的に２重へテロ構造を
有する半導体レーザの断面構造の一部のＡｌ組成比の分
布を示す図で、横軸はＡｌＡｓの組成比を示し、１でＡ
ｌＡｓのみからなる組成を、０でＧａＡｓのみからなる
組成を示し、一方、縦軸は成長層の厚さ方向の寸法を示
している。
この半導体レーザは、図示しないｎ型Ｇ　ａＡｓ基板上
にｎ型Ｇ　ａ　ｏ　、　２　Ａ　１　。、　ｓ　Ａ　ｓ
クラッド層１、／ンドープ超格子活性層２、ｐ型Ｇ　ａ
ｏ、　２　Ａ　Ｉ。、　＊　Ａ　ｓクラッド層３、図示
しないｐ型ＧａＡｓキャップ層をＭＢＥ法により連続的
に成長している。上記超格子活性層２はＧ　ａ　Ａ　ｓ
　３原子層２１及びＡｎＡｓ１原子層２２を交互に各５
６及び５５層積層し、全体で約６３０人の厚みとなって
おり、平均的なＡｌ組成比は０．２５である。このウェ
ハより２５０μｍ×１００μｍのブロードエリアレーザ
を作製したところ、発振波長？２０ｎｍでパルス動作時
の閾値電流密度は９００Ａ／ｃ肩２であった。
一方、これと比較のためにクラッド層は同じで、活性層
のみ、６３０人の／ンドープＧｔＬ、、ｔｑＡｌ．。
２５　Ａ　ｓとした素子及びクラッド層がＧａｏ、５ｓ
Ａｊ！ｏ、コ５Ａｓ、活性層が６３０人のノンドープＧ
ａＡｓから成ろ素子を作製したところ、前者は発振波長
７１８ｎｍで、パルス動作時の閾値電流密度は１２５０
Ａ／ｃｊＩ２と大きく、後者は発振波長８９０ｎｍ″ｔ
’ｒａ値電流密度９００Ａ／ｃＩＩ２と小さかった。
これより、上記実施例は短波長？２Ｏｎ＋ｍでも内部効
率が低下せず、閾値電流が低いことが分かる。
これは、活性層を理想的に超格子化することにより、従
来のＭＱＷレーザでは得られなかった逆格子空間でのゾ
ーン７オールデイングにより間接遷移の伝導帯の影響が
無くなり、短波長化に伴う閾値電流上昇が防止され、ま
た、ＡｌＡｓ単原子層は独立してはキャリアに対する障
壁として働かないため、通常の厚い超格子にみられる注
入効率の減少の問題もなく低閾値電流が維持できるから
である。
以上本発明の実施例を半導体レーザについて示したが、
本発明は発光ダイオード等の他の光半導体装置にひろく
適用可能であることは言う主でももない。
〈発明の効果〉 以上より明らかなように、本発明によれば、発振波長７
５０ｎｗ以下においても高効率で注入効率が高く、閾値
電流の低い光半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ断面のＡＮＡ
ｓｌｌ戒比の分布を示す説明図である。 １・・・ｎ型クラッド層、２・・・超格子活性層、３・
・・ｎ型クラッド層、２１・・・Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　３原
子層、２２・・・ＡｌＡｓ１原子層。 特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　青白　葆　外２名第１図 ＡＩ！Ａｓ粗成北

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＧａＡｓとＡｌＡｓから成り、平均的なＡｌ組成
    比が０．２より大きい超格子構造が発光領域であること
    を特徴とする光半導体装置。
  2. （２）１０原子層以内のＡｌＡｓ層より成る半導体層と
    、その半導体層の４倍以下の原子層数のＧａＡｓ層より
    成る他の半導体層を交互に積層した超格子構造が発光領
    域である特許請求の範囲第１項に記載の光半導体装置。
JP59259569A 1984-12-07 1984-12-07 光半導体装置 Pending JPS61137383A (ja)

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JP59259569A JPS61137383A (ja) 1984-12-07 1984-12-07 光半導体装置
EP19850308893 EP0184463B1 (en) 1984-12-07 1985-12-06 An optical semiconductor device
DE19853586168 DE3586168T2 (de) 1984-12-07 1985-12-06 Optische halbleiteranordnung.

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DE3586168D1 (de) 1992-07-09
EP0184463B1 (en) 1992-06-03
DE3586168T2 (de) 1992-12-03
EP0184463A3 (en) 1988-06-22

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