JPS617674A - ３／５族化合物半導体発光素子 - Google Patents
３／５族化合物半導体発光素子Info
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- JPS617674A JPS617674A JP59128717A JP12871784A JPS617674A JP S617674 A JPS617674 A JP S617674A JP 59128717 A JP59128717 A JP 59128717A JP 12871784 A JP12871784 A JP 12871784A JP S617674 A JPS617674 A JP S617674A
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 89
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 16
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (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。
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）
不発明は光通信や情報処理等で使用されるＩ［／Ｖ族化
合物半導体発光素子に関する。
合物半導体発光素子に関する。
（従来技術とその問題点）
ＩｎＰやＧａＡｓ又はそれらの多元混晶を用Ｇまた発光
素子には、半導体レーザ、発光ダイオードがある。これ
ら発光素子の基本構造はｎ型及びｐ型クラッド層がクラ
ッド層よりエネルギーギヤ、ツブの小さい活性層を挾み
込んだダブルへテロ構造である。ところが近年、活性層
とクラッド層の間の伝導帯下端のエネルギー不連続量が
、発光素子の・発光温度特性や特に半導体レーザの発振
閾値電流密度Ｉｔｈ に影響を与えることが分かつて
きた。
素子には、半導体レーザ、発光ダイオードがある。これ
ら発光素子の基本構造はｎ型及びｐ型クラッド層がクラ
ッド層よりエネルギーギヤ、ツブの小さい活性層を挾み
込んだダブルへテロ構造である。ところが近年、活性層
とクラッド層の間の伝導帯下端のエネルギー不連続量が
、発光素子の・発光温度特性や特に半導体レーザの発振
閾値電流密度Ｉｔｈ に影響を与えることが分かつて
きた。
この対策として、活性層とクラッド層の間にクラ、ド層
より、エネルギーギャップが大きい半導体層を挿入する
ことが提案された。他方、格子定数の異なる２つの半導
体層を交互に配した歪超格子も研究が進められている。
より、エネルギーギャップが大きい半導体層を挿入する
ことが提案された。他方、格子定数の異なる２つの半導
体層を交互に配した歪超格子も研究が進められている。
クラッド層に比べ工不′ルギーギャップが大きく、格子
定数の異なる歪超薄膜を有した化合物半導体発光素子も
特願昭酵−１０４７５６により製作されている。
定数の異なる歪超薄膜を有した化合物半導体発光素子も
特願昭酵−１０４７５６により製作されている。
第１図は、従来の歪連薄膜を有する発光素子のう、ド層
と格子定数の異なる全超薄膜、１３は活性層である。従
来の全超薄膜１２ 、１４は活性層邦に隣接して配置さ
れている。ｎ型クラ、ド層１１に注入された電子は、全
超薄膜（半導体層）１２の低いエネルギーバリアを越え
、活性層１３に注入される。
と格子定数の異なる全超薄膜、１３は活性層である。従
来の全超薄膜１２ 、１４は活性層邦に隣接して配置さ
れている。ｎ型クラ、ド層１１に注入された電子は、全
超薄膜（半導体層）１２の低いエネルギーバリアを越え
、活性層１３に注入される。
ところが、活性層１３に注入された電子は全超薄膜１４
の高いバリアのため、クラ、ド層１５に到達できない。
の高いバリアのため、クラ、ド層１５に到達できない。
ｐ型クラッド層１５に注入された正孔も逆方向に同様に
注入され活性層１３に注入される。活性層１３に注入さ
れたキャリアは活性層１３にとどまり有効に発光に寄与
する。ところが、従来の全超薄膜を有する発光素子では
、全超薄膜１２が活性層１３１こ隣接して配置されてい
るため、格子定数の違いによる歪が活性層にも及び、発
光素子の寿命を短゛命なものとし、他方高温動作時には
全超薄膜１２と活性層１３の熱膨張係数の違いにより界
面の歪が助長され発光特性が劣化するという問題があっ
た。
注入され活性層１３に注入される。活性層１３に注入さ
れたキャリアは活性層１３にとどまり有効に発光に寄与
する。ところが、従来の全超薄膜を有する発光素子では
、全超薄膜１２が活性層１３１こ隣接して配置されてい
るため、格子定数の違いによる歪が活性層にも及び、発
光素子の寿命を短゛命なものとし、他方高温動作時には
全超薄膜１２と活性層１３の熱膨張係数の違いにより界
面の歪が助長され発光特性が劣化するという問題があっ
た。
（発明の目的）
本発明の目的は、本来布するキャリアの注入効率、発光
効率を維持し、素子の寿命及び高温動作特性を改善した
化合物半導体発光素子を提供することにある。
効率を維持し、素子の寿命及び高温動作特性を改善した
化合物半導体発光素子を提供することにある。
（発明の構成）
本発明の発光素子は、発光領域となる単層あるいは、多
層の活性層が、この活性層に比ベエネルギーギャップの
大きいクラッド層で挾み込まれた構造でかつ、活性層と
クラ、ド層の間の少なくとも一方にクラ、ド層に比べエ
ネルギーギャップが大きく格子定数の異なる半導体層を
有するＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体発光素子において、活
性層と半導体層の間にエネルギーギャップが活性層のエ
ネルギーギャップより大きくかつ格子定数が活性層と構
成である。
層の活性層が、この活性層に比ベエネルギーギャップの
大きいクラッド層で挾み込まれた構造でかつ、活性層と
クラ、ド層の間の少なくとも一方にクラ、ド層に比べエ
ネルギーギャップが大きく格子定数の異なる半導体層を
有するＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体発光素子において、活
性層と半導体層の間にエネルギーギャップが活性層のエ
ネルギーギャップより大きくかつ格子定数が活性層と構
成である。
（発明の作用・原理）
本発明は、上述の構成をとることにより従来の発光素子
の問題点を解決した。すなわち、全超薄膜と活性層の間
に、これら半導体層の格子定数の中間の格子定数をもつ
歪緩和層があるためこの歪緩和層で歪を緩和し、活性層
と歪超薄膜界面に歪が集中しないようになっている。こ
の結果、素子の寿命、温度特性が改善される歪緩和層を
活性層の組成に近づけることにより歪緩和層と活性層の
熱膨張係数を近づけることにより、温度上昇に伴なう歪
の増大を減少させることもできる。また、歪緩和層を格
子定数が少しずつ違う半導体層を積層した多層構造とす
ると全超薄膜と活性層との間の歪はほとんど無くなり、
その効果は大となる。
の問題点を解決した。すなわち、全超薄膜と活性層の間
に、これら半導体層の格子定数の中間の格子定数をもつ
歪緩和層があるためこの歪緩和層で歪を緩和し、活性層
と歪超薄膜界面に歪が集中しないようになっている。こ
の結果、素子の寿命、温度特性が改善される歪緩和層を
活性層の組成に近づけることにより歪緩和層と活性層の
熱膨張係数を近づけることにより、温度上昇に伴なう歪
の増大を減少させることもできる。また、歪緩和層を格
子定数が少しずつ違う半導体層を積層した多層構造とす
ると全超薄膜と活性層との間の歪はほとんど無くなり、
その効果は大となる。
（実施例）
第２図は本発明の一実施例を説明するためのＩエネルギ
ーバンド図である。本実施例において試みられた条件は
、ｎ型クラッド層１１．ｐ型りラ。
ーバンド図である。本実施例において試みられた条件は
、ｎ型クラッド層１１．ｐ型りラ。
ブ
ト層１５にそれぞれＳドープＩｎＰ層、Ｚｎドー）ｔ
ｌｎＰ層を、全超薄膜１２ 、１４はＩ ｎ ｏ、ｓｓ
Ｇａ ｏ、ｔｓ Ｐ層、活性層１３はＩ ｎ Ｏ，７
４Ｇａ ｏ、２ａ Ａｓｏ、ｓｓ Ｐ ａ、４４層、歪
緩和層２１ 、２２はそれぞれ８ドープ１ｎＰ 、Ｚｎ
ドープＩｎＰとした。この試料と従来の、歪緩和層のな
い発光素子を共にストライプ電極型半導体レーザとし比
較したきころ、この試料のレーザ特性として発振閾値電
流密度Ｉｔｈ は従来のものと変わらず、最高発振温
度で３５℃も優れていた。他方、寿命も全超薄膜のない
通常のダブルへテロ構造のレーザと、はぼ同程度と長寿
命が確認され、本発明の効果が充分に確認できた。
ｌｎＰ層を、全超薄膜１２ 、１４はＩ ｎ ｏ、ｓｓ
Ｇａ ｏ、ｔｓ Ｐ層、活性層１３はＩ ｎ Ｏ，７
４Ｇａ ｏ、２ａ Ａｓｏ、ｓｓ Ｐ ａ、４４層、歪
緩和層２１ 、２２はそれぞれ８ドープ１ｎＰ 、Ｚｎ
ドープＩｎＰとした。この試料と従来の、歪緩和層のな
い発光素子を共にストライプ電極型半導体レーザとし比
較したきころ、この試料のレーザ特性として発振閾値電
流密度Ｉｔｈ は従来のものと変わらず、最高発振温
度で３５℃も優れていた。他方、寿命も全超薄膜のない
通常のダブルへテロ構造のレーザと、はぼ同程度と長寿
命が確認され、本発明の効果が充分に確認できた。
第３図は、本発明の第２の実施例を説明するためのエネ
ルギーバンド図である。本実施例において試みられた条
件で前記第１の実施例と異なる点は、歪緩和層を多層と
した点であり、歪緩和層３１゜あはＩ ｎ ６．９４
Ｇａ ６ 、ｏｓ Ａ Ｓ Ｏ，ｔ ａ Ｐ ６ 、ｓ
ｓ Ｎ ｒ歪緩和層３２゜３３はＩ ｎ ６ 、Ｂ１
（ｌｉｌ ０．１＋１ Ａ ８ ｏ、ａｏ Ｐ ｏ 、
７０層トＬ タ。この試料を第１の実施例と同様スト長
イブ電極型半導体レーザとしたところ最高発振温度で第
１の実施例より５℃以上改善され、この実施例にお（１
）でも本発明の効果が充分に確認できた。前記実施例に
おいては、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ糸発光素子とし、ｎ
型およびｐ型不純物をそれぞれＳおよびＺｎとしたが、
前記化合物半導体および不純物に限定されずＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＧａＡｓ糸、ＡｌＧａＳｂ／Ｇａ８ｂ糸や他の化
合物半導体でも良く父、ＢｅやＭｇ等の他の不純物でも
良い。
ルギーバンド図である。本実施例において試みられた条
件で前記第１の実施例と異なる点は、歪緩和層を多層と
した点であり、歪緩和層３１゜あはＩ ｎ ６．９４
Ｇａ ６ 、ｏｓ Ａ Ｓ Ｏ，ｔ ａ Ｐ ６ 、ｓ
ｓ Ｎ ｒ歪緩和層３２゜３３はＩ ｎ ６ 、Ｂ１
（ｌｉｌ ０．１＋１ Ａ ８ ｏ、ａｏ Ｐ ｏ 、
７０層トＬ タ。この試料を第１の実施例と同様スト長
イブ電極型半導体レーザとしたところ最高発振温度で第
１の実施例より５℃以上改善され、この実施例にお（１
）でも本発明の効果が充分に確認できた。前記実施例に
おいては、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ糸発光素子とし、ｎ
型およびｐ型不純物をそれぞれＳおよびＺｎとしたが、
前記化合物半導体および不純物に限定されずＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＧａＡｓ糸、ＡｌＧａＳｂ／Ｇａ８ｂ糸や他の化
合物半導体でも良く父、ＢｅやＭｇ等の他の不純物でも
良い。
前記実施例において、歪超薄膜を活性層の両側に配した
が岸側でも良い。
が岸側でも良い。
前記実施例においては、歪緩和層の組成及び層数を活性
層に対して対称としたが、対称と限定することはなく、
非対称でも良い。
層に対して対称としたが、対称と限定することはなく、
非対称でも良い。
本実施例においては発光領域となる活性層を１層で構成
したが、エネルギーギャップの小さい半導体層との半導
体層よりエネルギーギャップが大きい半導体層を交互に
多層配した超格子構造としても本発明の効果は十分に発
揮できる。
したが、エネルギーギャップの小さい半導体層との半導
体層よりエネルギーギャップが大きい半導体層を交互に
多層配した超格子構造としても本発明の効果は十分に発
揮できる。
（発明の効果）
以上詳細に述べた通り、本発明によれば従来の歪超薄膜
を有する発光素子の特徴であるキャリアの注入効率や発
光効率を維持でき、さらに発光温度特性の改善、長寿命
、長期信頼性が実現できる。
を有する発光素子の特徴であるキャリアの注入効率や発
光効率を維持でき、さらに発光温度特性の改善、長寿命
、長期信頼性が実現できる。
第１図は、歪超薄膜を有する化合物半導体発光素子のエ
ネルギーバンド図、第２図および第３図は、本発明のそ
れぞれ第１および第２の実施例を説明するための図であ
る。 １１および１５・・・−・・ｎ型およびｐ型クラッド層
、１２および１４・・・・・・歪超薄膜、 １３・・・
・・・活性層、２１．２２．３１，３２．３３および３
４・・・・・・歪緩和層。 、＊！！−内原 晋−力 一ノ 第１図 鞘７図 第３図
ネルギーバンド図、第２図および第３図は、本発明のそ
れぞれ第１および第２の実施例を説明するための図であ
る。 １１および１５・・・−・・ｎ型およびｐ型クラッド層
、１２および１４・・・・・・歪超薄膜、 １３・・・
・・・活性層、２１．２２．３１，３２．３３および３
４・・・・・・歪緩和層。 、＊！！−内原 晋−力 一ノ 第１図 鞘７図 第３図
Claims (1)
- 発光領域となる単層あるいは多層の活性層が、活性層
に比べエネルギーギャップの大きいクラッド層で挾み込
まれた構造で、かつ活性層とクラッド層の間の少なくと
も一方にクラッド層に比べエネルギーギャップが大きく
格子定数の異なる半導体層を有するIII／Ｖ族化合物半
導体発光素子において活性層と半導体層の間にエネルギ
ーギャップが活性層のエネルギーギャップより大きくか
つ格子定数が活性層と半導体層の格子定数のうちの長い
方の格子定数以下で短い方の格子定数以上である単層或
いは多層の歪緩和層を有することを特徴とするIII／Ｖ
族化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128717A JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128717A JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617674A true JPS617674A (ja) | 1986-01-14 |
| JPH0550873B2 JPH0550873B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=14991683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128717A Granted JPS617674A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | ３／５族化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617674A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138779A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
| JPH05175594A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH06502281A (ja) * | 1991-05-08 | 1994-03-10 | アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ | 表面発射発光ダイオード |
| KR100990646B1 (ko) | 2008-12-19 | 2010-10-29 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 소자 |
-
1984
- 1984-06-22 JP JP59128717A patent/JPS617674A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138779A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
| JPH06502281A (ja) * | 1991-05-08 | 1994-03-10 | アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ | 表面発射発光ダイオード |
| JPH05175594A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
| KR100990646B1 (ko) | 2008-12-19 | 2010-10-29 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 소자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550873B2 (ja) | 1993-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |