JPS62291191A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS62291191A
JPS62291191A JP13515486A JP13515486A JPS62291191A JP S62291191 A JPS62291191 A JP S62291191A JP 13515486 A JP13515486 A JP 13515486A JP 13515486 A JP13515486 A JP 13515486A JP S62291191 A JPS62291191 A JP S62291191A
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JP
Japan
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ingaasp
layer
semiconductor
lattice constant
quaternary
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JP13515486A
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Toshiyuki Tanahashi
俊之 棚橋
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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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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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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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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】 ３、発明の詳細な説明 〔概要〕 ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体グレ
ーディド層によってＩｎＰ基板の格子定数よりも小さい
層を得るとともに、その上に歪超格子ハソファ層を設け
ることでグレーディド層のミスマツチによる欠陥を減ら
し、その上に半導体発光装置を形成することで半導体レ
ーザの低しきい値・高効率化を図る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体発光装置に係り、特に、低しきい値、高
効率の半導体レーザ装置の構造に関する。
〔従来の技術〕
従来の光通信用の半導体レーザとしては、ｎ−ＩｎＰ基
板３１を用いて第３図の如く、発光領域をＩｎＧａＡｓ
Ｐ層３２で形成し、その両側をｐ−ＩｎＰ３５およびｎ
−１ｎＰ３６で埋め込み成長したものがある（Ｂ１ル−
ザ：　Ｂｕｒｉｄ　ｌＩｅｔｅｒｏｓＬｒｕｃｔｃｒｅ
Ｌａｓｅｒ）。なお、３３はｐ−■ｎＰクラッド層、３
４はｐ−ＴｎＧａＡｓＰコンタクト層である。
この第３図の半導体レーザば、発光領域部分のＩｎＧａ
ＡｓＰ　３２のｐ−ｎ接合のビルトイン電圧より、埋め
込み部分のＩｎＰのｐ−ｎ接合のビルトイン電圧が大き
いことを利用して、電流を発光領域に集中させているも
のである。
ところで、光通信で用いられる１、３μｍμｍ−ザの場
合、発光領域となるＩ　ｎ、、、ｙｔ　Ｇ　ａ、Ｊ−泗
、Ｐ、＄バンドギャップは、０．９５ｅν、埋め込み層
のＩｎＰのバンドギャップは１．３５ｅＶで、その差は
約０．４ｅＶ程度しかなく、充分なビルトイン電圧が得
られず、ＩｎＰのｐ−ｎ接合を通してリーク電流が存在
していた。
一方、充分なビルトイン電圧を得るためには、ＩｎＰよ
りもバンドギャップが大きい材料が必要である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来においては、第２図に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ
系では］ｎＰよりもハンドギャップの大きい材料ばある
が、それらはＩｎＰに格子整合しないため、埋め込み層
として単純に用いることはできなかった。
そこで、本発明の目的は、ＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元
半導体グレーディド層、　　ＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４
元半導体歪超格子バッファ層を用い、埋め込み層に従来
よりも大きなハンドギャップの材料を使えるようにし、
低しきい値、高・効率の半導体レーザを提供することに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体グレーデ
ィＦ層によって、ＩｎＰ基板の格子定数よりもエピタキ
シャル結晶の格子定数を小さくし、その上にＩｎＧａＡ
ｓＰ系３乃至４元半導体グレーディド屓の最終層の格子
定数より大きいＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体と、
最終層のそれより小さいＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半
導体からなる歪超格子バッファ層を設けることでグレー
ディド層のミスマツチ（ｍｉｓ　−ｍａｔｃｈｉｎｇ）
による欠陥を減らずようにした積層構進上に半導体発光
装置を形成するようにしたものである。
それにより、本発明においては、ＩｎＰ基板上に、格子
定数がＩｎＰの格子定数よりも減少していくようなＩｎ
ＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体グレーディド層を形成し
、その上に該グレーディド層の最終層の格子定数よりも
格子定数が大きいＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体と
小さいＩｎＧａＡｓＰからなる歪超格子を形成した積層
構造を備え、該積層構造上には活性領域を含んだＩｎＧ
ａＡｓＰ系３乃至４元半導体からなるメサストライプ状
積層体が形成されてなるとともに、該メサストライプ状
積層体の両側を前記活性領域となるＩｎＧａＡｓＰ系３
乃至４元半導体よりもバンドギャップの大きいＩｎＧａ
ＡｓＰ系３乃至４元半導体で埋め込んだ構造を有する半
導体発光装置を提供する。
〔作用〕
ＩｎＰ基板の格子定数よりエピタキシャル結晶の格子定
数を小ざくすると、ミスマツチで塑性変形が生じてしま
う。これに対して、本発明構成のように、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ系３乃至４元半導体のグレーディド層を設けてやると
、塑性変形は防止できるがミスフィツト転位がはいるこ
とは防げない。そこで、本発明においては、このミスフ
ィツト転位の発生を歪超格子で軽減し、その上に半導体
レーザを形成するものである。
〔実施例〕
以下に第１図を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図（Ａ）図参照 （１００）Ｉｎ！’基板１上に、液相成長法でＩｎｌ−
８ＧａＸＡｓグレ一デイト層２　　（ｘ　＝０．４７，
０．５１．０．５５゜０．５’？、０．６３，０．６７
）を形成する。格子定数は５．８７人から５．７８人ま
で変り、Ｉ　ｎ＃Ｊ！　Ｇａａｊ７　Ａ　ｓとＩｎＰと
の格子不整合は−１，５％となる。グレーディドＮ２の
各層の厚さはそれぞれ約０，５μｍである。
ＩｎＰとの格子不整合によるＩｎ　　Ｇａ　　Ａｓ層に
おけ０、時　　Ｑ、６７ る転位密度は、１０’　ｃｍ−２オーダーである。
第１図（Ｂ）参照 次に、この積層構造上に、Ｉｎ　　Ｇａ　　Ａｓ（格子
定ａ１７　　り１５ 数５．８０人）　、　Ｉｎ　　Ｇａ　　Ａｓ（格子定数
５．７６人）からｏ、＞ｆｚ、７１ なる歪超格子３をＭＯＣＶＤ　（有機金属気相成長法）
で形成する。各層の厚味は、８００人で、各５層ずつ形
成する。このように、グレーディド層２の格子定数５．
７８より格子定数が大きいＩ’！　（５，８０人）およ
び格子定数が小さい層（５，７６人）を交互に形成した
歪超格子を設けると、ＩｎＧａＡｓグレーディド層にあ
った転位の伝搬は、歪超格子３内の各層の歪によって抑
えられ、最終層表面における転位密度は１０３ｃｍ−２
以下におさえられ、歪超格子３上には５．７８人の結晶
をミスフィツトを生しることなく成長できるようになる
。
第１図（Ｃ）参照 この基板上に、第２図の等格子定数５．７８人線上のク
ラッド層のｎ−１ｎＧａＰ４．活性層のＩ　ｎ　、Ｊ。
パ　　　６２ ＧａＡｓ５．クラッド層のｐ−Ｉｎ　　Ｇａ　　Ｐ　６
．　　ｐ側Ｉｊ７　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　ｂＪ　　　ｏ、ｉコンタクト層のｐ−Ｉｎ
　　Ｇａ　　Ａｓ７の積層構造をＭ６朗　　Ｌ＆７ ＯＣＶＤ法によって形成する。
各層の厚味は順に１．５μｍ、０．２μｍ、１μｍ、０
．５μｍである。
これに、３．５ｘ！ｍ幅のストライプマスク（図示せず
）をつけて、Ｂｒメタノールでメサエッチングを行なう
。
この後、液相成長法でｐ−Ｉｎ　　Ｇａ　　Ｐ　８．　
　ｎ　−０・８　　り、λ Ｉｎ　　Ｇａ　　Ｐ　９を埋め込み成長する。
ｐ、ｔ　　＃、λ このとき、第２図を参照すると、発光領域となるＩｎ　
　Ｇａ　　Ａｓ５のハ゛ンドギャソフ゛は０．９５ｅＶ
　（λｐＬｐ、Ｊ３　　　Ｉ＋、４？ ＝１．３μｍ）、埋め込み層のＩ　ｎ、、ａ　Ｇ　ａ、
、、　Ｐのそれは１．５ｅＶ　　（λｐＬ＝　０．１８
ｐ　ｍ　）となり、バンドギャップの差は０　、５５ｅ
νとなり、従来よりも０．１５ｅＶも大きくとれている
。
このウェハーに、ｎ型電極としてＡｕ−Ｚｎ、　ｎ型電
極としてＡｕ−Ｓｎを形成して、共振器長３００μｍと
して、レーザチップを作製すると、しきい値１０ｍＡ、
量子効重量子４　ｍ　Ｈ／ｖａ　Ａの特性が得られる。
〔発明の効果〕
以上に示したように、本発明によれば、発光類域のビル
トイン電圧と埋め込み部のそれとの差を従来よりも大き
くすることができるので、半導体レーザの低しきい値・
高効率化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例の工程図、 第２図はＩｎＧａＡｓＰ系の組成と格子定数とパントギ
ャップとの関係を示す図、 第３図は従来例の半導体レーザの断面構成図である。 １−１ｎＰ基板 ２”−１ｎｌ−ｘＧａｘＡｓグレーディド層３−歪超格
子 ４−クラッド層のｎ−１ｎＧａＰ Ｏ，８ｔｌＪ ５−活性層のＩｎ　　Ｇａ　　Ａｓ ρ、ＪＪ　　　ｅ、に１ ６−クラッド層のｐ−Ｉｎ　　Ｇａ　　Ｐ６、ｔ　　　
−λ ７−　ｐ側コンタクト層のｐ−Ｉｎ　　Ｇａ　　Ａｓ０
３３　　ａ、４７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ＩｎＰ基板上に、格子定数がＩｎＰの格子定数よりも減
    少していくようなＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体グ
    レーディド層を形成し、その上に該グレーディド層の最
    終層の格子定数よりも格子定数が大きいＩｎＧａＡｓＰ
    系３乃至４元半導体と小さいＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４
    元半導体からなる歪超格子を形成した積層構造を備え、 該積層構造上には活性領域を含んだＩｎＧａＡｓＰ系３
    乃至４元半導体からなるメサストライプ状積層体が形成
    されてなるとともに、 該メサストライプ状積層体の両側を前記活性領域となる
    ＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体よりもバンドギャッ
    プの大きいＩｎＧａＡｓＰ系３乃至４元半導体で埋め込
    んだ構造を有することを特徴とする半導体発光装置。
JP13515486A 1986-06-11 1986-06-11 半導体発光装置 Pending JPS62291191A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146295A (en) * 1988-03-29 1992-09-08 Omron Tateisi Electronic Co. Semiconductor light emitting device having a superlattice buffer layer
JPH04373190A (ja) * 1991-06-24 1992-12-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 歪量子井戸半導体レーザおよびその製造方法
JP2010062401A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体構造及びその半導体構造を用いた光半導体素子

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