JPS61231788A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS61231788A JPS61231788A JP60073882A JP7388285A JPS61231788A JP S61231788 A JPS61231788 A JP S61231788A JP 60073882 A JP60073882 A JP 60073882A JP 7388285 A JP7388285 A JP 7388285A JP S61231788 A JPS61231788 A JP S61231788A
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- Japan
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- layer
- semiconductor
- light emitting
- semiconductor layer
- emitting device
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明は半導体レーザ、発光トランジスタ。
レーザトランジスタなどの半導体発光素子に関する。
従来の技術
従来のレーザトランジスタあるいは発光トランジスタは
１つ以上のへテロ接合を持つトランジスタ構造を持って
いる（例えば、特願昭６９−７３３８０）。例えば第４
図に示す素子はレーザ゛ トランジスタで、ベース層４
０１にＰ型ＩｎＧａＡＳＦ 。
１つ以上のへテロ接合を持つトランジスタ構造を持って
いる（例えば、特願昭６９−７３３８０）。例えば第４
図に示す素子はレーザ゛ トランジスタで、ベース層４
０１にＰ型ＩｎＧａＡＳＦ 。
エミツタ層４０２とコレクタ層４０３にｎ型ＩｎＰ層を
用いた縦型のｎｐｎ型トランジスタ構造を持っている。
用いた縦型のｎｐｎ型トランジスタ構造を持っている。
ベース層４０１にＩｎＰと比べて小バンドギャップエネ
ルギー、高屈折率を持つＩｎＧａＡｓＰを用いたことで
、縦方向の光とキャリア双方のとじこめを行なっている
。また、グラフトベース層４０６は、ベース層４０１へ
の良好な電流供給と、横方向の光のとじこめを行なって
いる。この素子は例えば第６図のエミッタ接地の回路構
成を用いて駆動する。発光させるときは第６図（Ａ）の
ようにトランジスタ動作における飽和状態にしてエミッ
タとコレクタの両方よυベースにキャリアを注入し、再
結合を生じさせる。再結合により生じた光は、ベース層
の長辺方向に共振し、レーザ光として外部にとり出され
る。
ルギー、高屈折率を持つＩｎＧａＡｓＰを用いたことで
、縦方向の光とキャリア双方のとじこめを行なっている
。また、グラフトベース層４０６は、ベース層４０１へ
の良好な電流供給と、横方向の光のとじこめを行なって
いる。この素子は例えば第６図のエミッタ接地の回路構
成を用いて駆動する。発光させるときは第６図（Ａ）の
ようにトランジスタ動作における飽和状態にしてエミッ
タとコレクタの両方よυベースにキャリアを注入し、再
結合を生じさせる。再結合により生じた光は、ベース層
の長辺方向に共振し、レーザ光として外部にとり出され
る。
一方、発光を停止させるには、第６図（′Ｂ）のように
トランジスタ動作における活性状態またはカットオフ状
態にして、ベースからコレクタへ電子を高速で吸い出し
てベース層内でのキャリアの再結合を中止させる方法が
とられている。
トランジスタ動作における活性状態またはカットオフ状
態にして、ベースからコレクタへ電子を高速で吸い出し
てベース層内でのキャリアの再結合を中止させる方法が
とられている。
発明が解決しようとする問題点
このような状態の切りかえは、電気的には通常のスイッ
チングトランジスタのオンとオフに相当する。しかし、
スイッチングトランジスタには、オンからオフへの切り
かえのときに蓄積時間と呼ばれる動作遅れ時間が存在す
る。レーザトランジスタや発光トランジスタでも同様の
現象が生しこ化 れが高速動館雀妨げていた。
チングトランジスタのオンとオフに相当する。しかし、
スイッチングトランジスタには、オンからオフへの切り
かえのときに蓄積時間と呼ばれる動作遅れ時間が存在す
る。レーザトランジスタや発光トランジスタでも同様の
現象が生しこ化 れが高速動館雀妨げていた。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ベース層中に多層
量子井戸を設けることにより、レーザトランジスタある
いは発光トランジスタを活性状態でレーザ発振あるいは
発光させることを可能にするもので、ベース層中に存在
する少数キャリアの一部が量子井戸中に捕獲され発光を
伴う再結合をすることを特徴とする。
量子井戸を設けることにより、レーザトランジスタある
いは発光トランジスタを活性状態でレーザ発振あるいは
発光させることを可能にするもので、ベース層中に存在
する少数キャリアの一部が量子井戸中に捕獲され発光を
伴う再結合をすることを特徴とする。
作用
本発明による上記の構成により、飽和させることなくレ
ーザトランジスタを発振あるいは発光トランジスタを発
光させ得るので、変調時に蓄積時間がなくなり、動作の
高速化がはかれる。
ーザトランジスタを発振あるいは発光トランジスタを発
光させ得るので、変調時に蓄積時間がなくなり、動作の
高速化がはかれる。
実施例
第１図は本発明の半導体発光素子の一実施例であるレー
ザトランジスタを示す。薄膜多層領域は慣例的に多重量
子井戸層と呼ばれるので、以後、この名称を用いる。第
１図において、１０１は多重量子井戸層で７００オング
ストローム、１０２はＰ型工ｎＯ，８７ＧａＯ，１３Ａ
８０．３ＩＰ０．６９層、１０３はｎ型ＩｎＰエミッタ
層、１０４はｎ型ＩｎＰコレクタ層である。１０ｆ５は
ｎ型ＩｎＰ基板、１０６はＰ型ＩｎＰグラフトベース層
、１０７はエミッタ接地、１ｏ８はベース電極、１ｏ９
はコレクタ電極である。
ザトランジスタを示す。薄膜多層領域は慣例的に多重量
子井戸層と呼ばれるので、以後、この名称を用いる。第
１図において、１０１は多重量子井戸層で７００オング
ストローム、１０２はＰ型工ｎＯ，８７ＧａＯ，１３Ａ
８０．３ＩＰ０．６９層、１０３はｎ型ＩｎＰエミッタ
層、１０４はｎ型ＩｎＰコレクタ層である。１０ｆ５は
ｎ型ＩｎＰ基板、１０６はＰ型ＩｎＰグラフトベース層
、１０７はエミッタ接地、１ｏ８はベース電極、１ｏ９
はコレクタ電極である。
１０１と１０２とでベース層１１０が構成される。
Ｐ型ｒｎＰグラフトベース層１０６はベース層１１０に
電流を供給するためのものでちる。第２図はエミッタ層
１Ｑ３．ベース層１１ｏ、コレクタ層１０４のバンド状
態を示すエネルギー準位図である。第２図に示した通り
、多重量子井戸層１０１は禁制帯幅の異なる”０．７３
”０．２７人ＳＯ，５９ＰＯ，４１量子弁戸層１１１と
”０．８７”０．１！！人ＳＱ、５１ＰＯ６９バリア層
１１２の２種類のＩｎＧａＡｓＰ 層より成り、禁制
帯幅の狭い方の層にキャリアが捕獲され再結合し、発光
する。よって発光量は捕獲されるキャリア量に依存し、
発光波長は禁制帯幅と層厚によって決まる。
電流を供給するためのものでちる。第２図はエミッタ層
１Ｑ３．ベース層１１ｏ、コレクタ層１０４のバンド状
態を示すエネルギー準位図である。第２図に示した通り
、多重量子井戸層１０１は禁制帯幅の異なる”０．７３
”０．２７人ＳＯ，５９ＰＯ，４１量子弁戸層１１１と
”０．８７”０．１！！人ＳＱ、５１ＰＯ６９バリア層
１１２の２種類のＩｎＧａＡｓＰ 層より成り、禁制
帯幅の狭い方の層にキャリアが捕獲され再結合し、発光
する。よって発光量は捕獲されるキャリア量に依存し、
発光波長は禁制帯幅と層厚によって決まる。
これを第６図に示す回路で抵抗器６０２の値を従来例よ
りも小さくして、レーザトランジスタ６０１を飽和させ
ない状態で駆動する。このときの動作状態のバンド図を
第３図に示す。第３図人はレーザ発振のしきい値電流よ
り大きなベース電流を流した時のバンド図を示す。この
とき、多重量子井戸層内には、グラフトベースから供給
された正孔と、ペース・エミッタ間電圧に依存する量の
電子が存在し、再結合して発光する。発光した光は第１
図においてベース層中にとじこめられ、ミラーで反射を
くり返し発振に至る。
りも小さくして、レーザトランジスタ６０１を飽和させ
ない状態で駆動する。このときの動作状態のバンド図を
第３図に示す。第３図人はレーザ発振のしきい値電流よ
り大きなベース電流を流した時のバンド図を示す。この
とき、多重量子井戸層内には、グラフトベースから供給
された正孔と、ペース・エミッタ間電圧に依存する量の
電子が存在し、再結合して発光する。発光した光は第１
図においてベース層中にとじこめられ、ミラーで反射を
くり返し発振に至る。
一方、第３図Ｂは第３図人よりもベース電流を低減し、
発光パワーを小さくしたときのバンド図を示す。このと
きベース・エミッタ間の電圧は下がり、ベース層内の電
子は減少する。よってキャリアの減少分だけ発光量も減
少する。
発光パワーを小さくしたときのバンド図を示す。このと
きベース・エミッタ間の電圧は下がり、ベース層内の電
子は減少する。よってキャリアの減少分だけ発光量も減
少する。
以上のようにベース電流の調節によって発光強度が変化
するが、これと同時に、活性状態での電流増幅率ｈＦＩ
に対応した電流増幅も行なえる。また、飽和しないので
、速いスイッチング動作が可能になる。
するが、これと同時に、活性状態での電流増幅率ｈＦＩ
に対応した電流増幅も行なえる。また、飽和しないので
、速いスイッチング動作が可能になる。
なお、本発明における多重量子井戸層のかわりに、単一
量子井戸層を用いても同様の効果が得られることは明ら
かである。
量子井戸層を用いても同様の効果が得られることは明ら
かである。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、飽和状態にせ
ずともレーザ発振するレーザトランジスタ、あるいは発
光する発光トランジスタが構成でき、高速動作に極めて
有用である。また多重量子井戸構造にしたことにより、
レーザ発振のしきい値電流の低減がはかれ、低消費電力
化が図れる。
ずともレーザ発振するレーザトランジスタ、あるいは発
光する発光トランジスタが構成でき、高速動作に極めて
有用である。また多重量子井戸構造にしたことにより、
レーザ発振のしきい値電流の低減がはかれ、低消費電力
化が図れる。
第１図は本発明の一実施例におけるレーザトランジスタ
の斜視図、第２図は実施例のエネルギー準位を示す図、
第３図は本実施例の動作状態におけるエネルギー準位と
キャリアの流れを示す図、第４図は従来のレーザトラン
ジスタの斜視図、第５図はレーザトランジスタの駆動回
路を示す図、第６図は従来のレーザトランジスタの動作
状態におけるエネルギー準位とキャリアの流れを示す図
である。 １ｏ１・・・・・・多重量子井戸層、１０２・・・・・
・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ 層、１０３−・−ｎ型ｒｎＰエ
ミッタ層、１０４・・・・・・ｎ型ＩｎＰコレクタ層、
１Ｑ６・・・・・・ｎ型工ｎＰ基板、１ｏ６・・・・・
・Ｐ型ＩｎＰグラフトベース層、１０７・・・・・・エ
ミッタ電極、１０８・・・・・・ベース電極、１０９・
・・・・・コレクタ電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名寓３
図 第 ６ 図 （Ａ） （ｇン ＼＼ δさ 、。
の斜視図、第２図は実施例のエネルギー準位を示す図、
第３図は本実施例の動作状態におけるエネルギー準位と
キャリアの流れを示す図、第４図は従来のレーザトラン
ジスタの斜視図、第５図はレーザトランジスタの駆動回
路を示す図、第６図は従来のレーザトランジスタの動作
状態におけるエネルギー準位とキャリアの流れを示す図
である。 １ｏ１・・・・・・多重量子井戸層、１０２・・・・・
・Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ 層、１０３−・−ｎ型ｒｎＰエ
ミッタ層、１０４・・・・・・ｎ型ＩｎＰコレクタ層、
１Ｑ６・・・・・・ｎ型工ｎＰ基板、１ｏ６・・・・・
・Ｐ型ＩｎＰグラフトベース層、１０７・・・・・・エ
ミッタ電極、１０８・・・・・・ベース電極、１０９・
・・・・・コレクタ電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名寓３
図 第 ６ 図 （Ａ） （ｇン ＼＼ δさ 、。
Claims (6)
- （１）２元あるいは３元素以上の組成の異なった２種類
以上の化合物半導体薄膜を交互に３層以上積み重ねて構
成した薄膜多層領域と、上記薄膜多層領域を挾む第１導
電型の第１の半導体層と、上記第１の半導体層の主面に
接する第２導電型で上記第１の半導体層より広い禁制帯
幅を持つ第２の半導体層と、上記第２の半導体層と対向
し上記第１の半導体層の主面に接する第２導電型の第３
の半導体層を備えてなる半導体発光素子。 - （２）第２、第３の半導体層の屈折率が第１の半導体層
の屈折率より大きくないことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体発光素子。 - （３）第１の半導体層と薄膜多層領域がベース層、第２
の半導体層がエミッタ層、第３の半導体層がコレクタ層
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体発光素子。 - （４）第１の半導体層の禁制帯幅が薄膜多層領域の半導
体の最も広い禁制帯に比べて狭くないことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子。 - （５）薄膜多層領域で生じた光のための光学的共振器を
具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体発光素子。 - （６）薄膜多層領域は有機金属気相成長法で形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60073882A JPS61231788A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60073882A JPS61231788A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231788A true JPS61231788A (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=13531017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60073882A Pending JPS61231788A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61231788A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6707074B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-03-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and apparatus for driving the same |
| EP1656701A2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-05-17 | The Board of Trustees for the University of Illinois | Semiconductor device and method |
| US7244997B2 (en) | 2003-07-08 | 2007-07-17 | President And Fellows Of Harvard College | Magneto-luminescent transducer |
| US7535034B2 (en) | 2006-02-27 | 2009-05-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | PNP light emitting transistor and method |
| US7693195B2 (en) | 2003-08-22 | 2010-04-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor light emitting devices and methods |
| US7696536B1 (en) | 2003-08-22 | 2010-04-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor method and device |
| US7711015B2 (en) | 2007-04-02 | 2010-05-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method for controlling operation of light emitting transistors and laser transistors |
| US7998807B2 (en) | 2003-08-22 | 2011-08-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method for increasing the speed of a light emitting biopolar transistor device |
| JP2012524398A (ja) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | ザ ボード オブ トラスティース オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 発光半導体方法および素子 |
| JP2013211355A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Oki Data Corp | ３端子発光素子、３端子発光素子アレイ、プリントヘッドおよび画像形成装置 |
-
1985
- 1985-04-08 JP JP60073882A patent/JPS61231788A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6707074B2 (en) | 2000-07-04 | 2004-03-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and apparatus for driving the same |
| US7244997B2 (en) | 2003-07-08 | 2007-07-17 | President And Fellows Of Harvard College | Magneto-luminescent transducer |
| US7693195B2 (en) | 2003-08-22 | 2010-04-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor light emitting devices and methods |
| JP2007503710A (ja) * | 2003-08-22 | 2007-02-22 | ザ ボード オブ トラスティース オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 半導体素子及び方法 |
| EP1656701A4 (en) * | 2003-08-22 | 2007-10-10 | Univ Illinois | SEMICONDUCTOR DEVICE AND ASSOCIATED METHOD |
| EP1656701A2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-05-17 | The Board of Trustees for the University of Illinois | Semiconductor device and method |
| US7696536B1 (en) | 2003-08-22 | 2010-04-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor method and device |
| US7998807B2 (en) | 2003-08-22 | 2011-08-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method for increasing the speed of a light emitting biopolar transistor device |
| US7535034B2 (en) | 2006-02-27 | 2009-05-19 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | PNP light emitting transistor and method |
| US7888199B2 (en) | 2006-02-27 | 2011-02-15 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | PNP light emitting transistor and method |
| US7711015B2 (en) | 2007-04-02 | 2010-05-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method for controlling operation of light emitting transistors and laser transistors |
| JP2012524398A (ja) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | ザ ボード オブ トラスティース オブ ザ ユニバーシティ オブ イリノイ | 発光半導体方法および素子 |
| JP2013211355A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Oki Data Corp | ３端子発光素子、３端子発光素子アレイ、プリントヘッドおよび画像形成装置 |
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