JPS63236385A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS63236385A JPS63236385A JP6882887A JP6882887A JPS63236385A JP S63236385 A JPS63236385 A JP S63236385A JP 6882887 A JP6882887 A JP 6882887A JP 6882887 A JP6882887 A JP 6882887A JP S63236385 A JPS63236385 A JP S63236385A
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- Japan
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- layer
- gaas
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- clad
- light emitting
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- Pending
Links
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
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- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure 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
- H01S5/32308—Structure 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
- H01S5/32325—Structure 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 red laser based on InGaP
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装置等の発光素子に係り、特に可
視光半導体レーザ装置の性能向上に関する。
視光半導体レーザ装置の性能向上に関する。
可視光半導体レーザを実現すると、波長が短いためにレ
ーザプリンターなどの高速化、光ディスクの高密度化が
可能となる。また、ＰＯＳシステム等で使用されるＨｅ
−Ｎｅガスレーザと置き換が可能であり著しい小型化が
達成できる。この様な要望に答えて、近赤外で発振する
ＧａＡｌＡａ／Ｇ ａ Ａ ｓ系レーザに代って可視域
で発振するＩｎＧａＡｌ Ｐ ／ ＧａＡａ系レーザが
注目を集める様になり、１９８５年に小林等（昭６０年
電子通信学会半導体・材料部門全国大会予稿集 １−２
８６Ｊ）により初めて室温連続発振が報告されて以来急
速に研究が進み、現在実用化−歩手前の段階に到ってい
る。
ーザプリンターなどの高速化、光ディスクの高密度化が
可能となる。また、ＰＯＳシステム等で使用されるＨｅ
−Ｎｅガスレーザと置き換が可能であり著しい小型化が
達成できる。この様な要望に答えて、近赤外で発振する
ＧａＡｌＡａ／Ｇ ａ Ａ ｓ系レーザに代って可視域
で発振するＩｎＧａＡｌ Ｐ ／ ＧａＡａ系レーザが
注目を集める様になり、１９８５年に小林等（昭６０年
電子通信学会半導体・材料部門全国大会予稿集 １−２
８６Ｊ）により初めて室温連続発振が報告されて以来急
速に研究が進み、現在実用化−歩手前の段階に到ってい
る。
現在、市販化されようとしているＩｎＧａＡｌＰ／Ｇａ
Ａｓ系は可視域で発根する事を主な目的としている為ま
だその出力はＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ
ｓ系と比べるとかなり弱く、受光側の感度の高さに頼
っていち。しかし、先述の要望に答えて、ＧａＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ系に代って主流の半導体レーザとなる為には
出力強度等の性能の向上が達成されなくてはならない。
Ａｓ系は可視域で発根する事を主な目的としている為ま
だその出力はＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ
ｓ系と比べるとかなり弱く、受光側の感度の高さに頼
っていち。しかし、先述の要望に答えて、ＧａＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ系に代って主流の半導体レーザとなる為には
出力強度等の性能の向上が達成されなくてはならない。
本発明の目的は、Ｉ ｎ ＧａＡ Ｉ Ｐ ／ Ｇａ
Ａｓ系半導体発光素子の性能を向上させる素子構造を提
供することにある。
Ａｓ系半導体発光素子の性能を向上させる素子構造を提
供することにある。
上記目的は、クラッド層にＩｎＧａＡｌ Ｐ ／ＧａＡ
ｓ系と共通の基板を用いることができるＧ ａ １□Ａ
ｌｘＡｓを単独もしくはＩ ｎ ｏ、ｓ （Ｇａ１−、
Ａ ｒｘ） ｏ、ｓ Ｐと組み合せて用いる事により達
成される。
ｓ系と共通の基板を用いることができるＧ ａ １□Ａ
ｌｘＡｓを単独もしくはＩ ｎ ｏ、ｓ （Ｇａ１−、
Ａ ｒｘ） ｏ、ｓ Ｐと組み合せて用いる事により達
成される。
Ｉｎ ＧａＡ ］ Ｐ ／ ＧａＡｓ系だけでクラッド
層を設計する場合は、バンドギャップを決定すると屈折
率が一義的に決ってしまい自由度があまりない０しかし
、第４図に示す様に、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ ／ Ｇ
ａ Ａ ｓ系は、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系と同じ
バンドギャップであっても異なる屈折率を持つので設計
の自由度が増加し、例えばキリアの閉じ込めと光の閉じ
込め等が別に設計できる様になり、半導体レーザの性能
の向上に有効に作用する。
層を設計する場合は、バンドギャップを決定すると屈折
率が一義的に決ってしまい自由度があまりない０しかし
、第４図に示す様に、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ ／ Ｇ
ａ Ａ ｓ系は、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系と同じ
バンドギャップであっても異なる屈折率を持つので設計
の自由度が増加し、例えばキリアの閉じ込めと光の閉じ
込め等が別に設計できる様になり、半導体レーザの性能
の向上に有効に作用する。
以下、本発明の実施例を示す。
実施例１゜
第１図（ａ）に素子の断面構造、同図（ｂ）に活性層付
近の屈折率分布及び同図（Ｃ）に活性層付近のバンドギ
ャップの分布を示す。同図（ａ）において、１はｎ −
ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層（厚さｏ、
２μｍ）、３はｎ−ＡｌＡｓ第１クラッド層（厚さ１μ
ｍ）、４はｎ Ｉ ｎｏ、ｓ （Ｇ ａｏ、ｓｅ Ａ
ｌ ０．４４ ）ｏｓＰ第２クラッド層（厚さ０．２
μｍ）、５はノンドープＩ ｎｏ、、 Ｇａｏ５□Ｐ活
性層５００人、６はｐ−Ｉ ｎｏｊ（Ｇａｏ、５６Ａ
ｌ。、４４） ｏ、ｓ Ｐ第２クラッド層（厚さｏ、２
μｍ）、７はｐ−ＡｌＡｓ第１クラット層（厚さ１μｍ
）、８はｐ−ＧａＡｓギ−ｙ ツブ層（厚さ０．２μｍ
）、９及１０は電極である。キャリアは第２クラッド層
４と６の間の活性層５に、光は第１クラッド層３と７の
間で別々に閉じ込める事が出きる様になり従来のものに
比べて高出力の可視半導体レーザが得られる。尚、活性
層としてはＡＩ ＩｎＧａ ＰＡｓを用いても良い０実
施例２゜ 第２図（ａ）に素子の断面構造、同図（ｂ）に活性層付
近の屈折率分布及び同図（Ｃ）に活性層付近のバンドギ
ャップの分布を示す０この素子は活性層に量子井戸を用
いたもので基本的構成は実施例１と同じであり、５０人
の幅を持つＩｎｏ４８Ｇａ０４□Ｐ単一量子井戸層１２
とその両側のｎ及びｐ型のＡＩ組成Ｘが０．５から１．
０に連続的に変化しているＯａ、−ｘＡＩＡｓ グレ
イディラド型クラッド層１１．１３を有している。キャ
リアは、グレイディラド型りラッド磨の存在により効率
良く井戸層に注入でき、光はグレイディソド型クラッド
層の中に閉じ込める事ができるので、閾値電流密度の小
さい可視光量子井戸半導体レーザが得られる。
近の屈折率分布及び同図（Ｃ）に活性層付近のバンドギ
ャップの分布を示す。同図（ａ）において、１はｎ −
ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層（厚さｏ、
２μｍ）、３はｎ−ＡｌＡｓ第１クラッド層（厚さ１μ
ｍ）、４はｎ Ｉ ｎｏ、ｓ （Ｇ ａｏ、ｓｅ Ａ
ｌ ０．４４ ）ｏｓＰ第２クラッド層（厚さ０．２
μｍ）、５はノンドープＩ ｎｏ、、 Ｇａｏ５□Ｐ活
性層５００人、６はｐ−Ｉ ｎｏｊ（Ｇａｏ、５６Ａ
ｌ。、４４） ｏ、ｓ Ｐ第２クラッド層（厚さｏ、２
μｍ）、７はｐ−ＡｌＡｓ第１クラット層（厚さ１μｍ
）、８はｐ−ＧａＡｓギ−ｙ ツブ層（厚さ０．２μｍ
）、９及１０は電極である。キャリアは第２クラッド層
４と６の間の活性層５に、光は第１クラッド層３と７の
間で別々に閉じ込める事が出きる様になり従来のものに
比べて高出力の可視半導体レーザが得られる。尚、活性
層としてはＡＩ ＩｎＧａ ＰＡｓを用いても良い０実
施例２゜ 第２図（ａ）に素子の断面構造、同図（ｂ）に活性層付
近の屈折率分布及び同図（Ｃ）に活性層付近のバンドギ
ャップの分布を示す０この素子は活性層に量子井戸を用
いたもので基本的構成は実施例１と同じであり、５０人
の幅を持つＩｎｏ４８Ｇａ０４□Ｐ単一量子井戸層１２
とその両側のｎ及びｐ型のＡＩ組成Ｘが０．５から１．
０に連続的に変化しているＯａ、−ｘＡＩＡｓ グレ
イディラド型クラッド層１１．１３を有している。キャ
リアは、グレイディラド型りラッド磨の存在により効率
良く井戸層に注入でき、光はグレイディソド型クラッド
層の中に閉じ込める事ができるので、閾値電流密度の小
さい可視光量子井戸半導体レーザが得られる。
実施例３゜
第３図に素子の断面図を示す。この素子は、不純物の導
入による超格子半導体の混晶化現象（Ｉｍｐｕｒｉｔｙ
Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ ）を応用
したものである。
入による超格子半導体の混晶化現象（Ｉｍｐｕｒｉｔｙ
Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ ）を応用
したものである。
１４はｎ−ＧａＡｓ基板、１５はｎ −Ｇ ａ Ａ ｌ
バッファ層（厚さ０．２ μｍ ）であり、１６はｎ
−■’０．５Ａ Ｉ ０．５ Ｐ第３クラッド層、１７
はノンドープＩ ｎ ｏ４□Ｇ ａｏ、ｓ Ｉ Ａ ｌ
ｏ、ｏ ２ Ｐ活性層（厚さ０．１μｍ）、１８はＺ
ｎをＰ〜Ｉ Ｘ１０１Ｘ１０１ｓドープした５０人のＧ
ａ Ａ ｓと５０人のＡ Ｉ Ａ ｓを交互に積層し
た超格子構造クラッド層（厚さ０．５μｍ）である。尚
、酸化防止の為最後の層はＧ ａ Ａ ｓとした。 １
５〜１８を連続してＯＭＶＰＥ法により成長したのち取
り出し、ストライプとなる１８の部分を残して活性層直
前の深さまでＳｉをｎ−１Ｘ １０１８ｃ ｍ−３にな
る様にイオン注入し、低温の６００°Ｃで１時間アニー
ルを行い１９の部分を混晶化させた。その後、ｐ−Ｉ
ｎ ｏ、ｓ Ａ ｌ ｏ、ｓ Ｐ第３クラッド層２０（
厚さ０．５μｍ）とｐ−ＧａＡｓキャップ層２１（厚さ
０．２μｍ）をＯＭＶＰＥ法により成長させ、電極２０
及び２３を施した。成長方向において超格子構造クラッ
ド層１８は第３クラッド層１６及び２０よりも高い屈折
率を有し、また横方向においても超格子部分１８は混晶
化部分１９よりも高い屈折率を有するのでレーザ光はこ
の１８の部分に閉じ込められる。また、この１９の部分
は電流狭層としても働くので、低閾値電流密度の高出力
レーザが得られる。
バッファ層（厚さ０．２ μｍ ）であり、１６はｎ
−■’０．５Ａ Ｉ ０．５ Ｐ第３クラッド層、１７
はノンドープＩ ｎ ｏ４□Ｇ ａｏ、ｓ Ｉ Ａ ｌ
ｏ、ｏ ２ Ｐ活性層（厚さ０．１μｍ）、１８はＺ
ｎをＰ〜Ｉ Ｘ１０１Ｘ１０１ｓドープした５０人のＧ
ａ Ａ ｓと５０人のＡ Ｉ Ａ ｓを交互に積層し
た超格子構造クラッド層（厚さ０．５μｍ）である。尚
、酸化防止の為最後の層はＧ ａ Ａ ｓとした。 １
５〜１８を連続してＯＭＶＰＥ法により成長したのち取
り出し、ストライプとなる１８の部分を残して活性層直
前の深さまでＳｉをｎ−１Ｘ １０１８ｃ ｍ−３にな
る様にイオン注入し、低温の６００°Ｃで１時間アニー
ルを行い１９の部分を混晶化させた。その後、ｐ−Ｉ
ｎ ｏ、ｓ Ａ ｌ ｏ、ｓ Ｐ第３クラッド層２０（
厚さ０．５μｍ）とｐ−ＧａＡｓキャップ層２１（厚さ
０．２μｍ）をＯＭＶＰＥ法により成長させ、電極２０
及び２３を施した。成長方向において超格子構造クラッ
ド層１８は第３クラッド層１６及び２０よりも高い屈折
率を有し、また横方向においても超格子部分１８は混晶
化部分１９よりも高い屈折率を有するのでレーザ光はこ
の１８の部分に閉じ込められる。また、この１９の部分
は電流狭層としても働くので、低閾値電流密度の高出力
レーザが得られる。
上記の実施例では、ｎ型の基板を用いているがｐ型のも
のを用いても良い。
のを用いても良い。
尚、ＧａＡｌＡｓの利用は、 ドープング効率、熱伝導
率及び結晶成長の容易さの面からも有利である事を付記
しておく。
率及び結晶成長の容易さの面からも有利である事を付記
しておく。
本発明によれば、クラッド層の設計の自由度が増し、高
性能の可視光半導体レーザ等の発光素子が得られる。
性能の可視光半導体レーザ等の発光素子が得られる。
第１図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は各々本発明の実施例１にお
ける半導体レーザ装置の断面構造、活性層付近の屈折率
分布及び活性層付近のバンドギャップの分布を示す図で
ある。 第２図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は各々本発明の実施例２にお
ける半導体レーザ装置の断面構造、活性層付近の屈折率
分布及び活性層付近のバンドギャップの分布を示す図で
ある。 第３図は実施例３における半導体レーザ装置の断面構造
図である。 第４図（ａ）は、Ｉ ｎ。、、 （Ｇａ１−、Ａ ５ｘ
）ｏ、ｓ Ｐ系半導体における組成とエネルギーギャッ
プの関係及び組成と屈折率の関係を表わした図である。 第４図（ｂ）はＧａ１−ｘＡ１ｘＡＳ第１ｘＡＳおける
組成とエネルギーギャップの関係及び組成と屈折率の関
係を表わした図である。 １ 、１４ ： ｎ−ＧａＡｓ基板、２，１５：ｎ−Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、３ ： ｎ−ＡｌＡｓ第１ク
ラッド層、４ ” ’ Ｉ ｎｏ、ｓ （Ｇａ ｏ、
ｓａ Ａ １ ａ４４） ｏ、ｓ Ｐ第２クラッド層、
５ ＋ １２ ’ Ｉｎｏ、４ａＧａｏ、ｓ２Ｐ２Ｐ活
性６：ｐ −Ｉ ｎ ｏｓ （Ｇ ａ ｏ、ｓａＡ Ｉ
Ｇ、４４ ） ｏ、ｓ Ｐ第２クラット層、７ ：
ｐ−ＡｌＡｓ第１クラッド層、８，２１：ｐ−Ｇ ａ
Ａ ａギャップ層、９，１０，２２，２３：電極、１１
：ｎ−Ｇａ１−ｘＡｌｘＡ３ＡｌｘＡ３グレイディラド
層、１３ ’ ｐ Ｇａｔ−、ＡｌｘＡｓグレイディ
ッド型クラッ型層ラッド層 ： ｎ −Ｉｎ、、１０．
、Ｐ第３クラッド層、１７ ： Ｉｎ０．４．Ｇａｏ、
１Ａ１゜、６２Ｐ活性層、１８：ｐ ＧａＡｌＡｓ
超格子構造クラッド層、１９：ｎ−ＧａＡｌＡｓ電流狭
層、２０ ： ｐ −Ｉｎｏ、５ＡＩｏ、ｓ Ｐ第３
クラッド層。
ける半導体レーザ装置の断面構造、活性層付近の屈折率
分布及び活性層付近のバンドギャップの分布を示す図で
ある。 第２図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は各々本発明の実施例２にお
ける半導体レーザ装置の断面構造、活性層付近の屈折率
分布及び活性層付近のバンドギャップの分布を示す図で
ある。 第３図は実施例３における半導体レーザ装置の断面構造
図である。 第４図（ａ）は、Ｉ ｎ。、、 （Ｇａ１−、Ａ ５ｘ
）ｏ、ｓ Ｐ系半導体における組成とエネルギーギャッ
プの関係及び組成と屈折率の関係を表わした図である。 第４図（ｂ）はＧａ１−ｘＡ１ｘＡＳ第１ｘＡＳおける
組成とエネルギーギャップの関係及び組成と屈折率の関
係を表わした図である。 １ 、１４ ： ｎ−ＧａＡｓ基板、２，１５：ｎ−Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、３ ： ｎ−ＡｌＡｓ第１ク
ラッド層、４ ” ’ Ｉ ｎｏ、ｓ （Ｇａ ｏ、
ｓａ Ａ １ ａ４４） ｏ、ｓ Ｐ第２クラッド層、
５ ＋ １２ ’ Ｉｎｏ、４ａＧａｏ、ｓ２Ｐ２Ｐ活
性６：ｐ −Ｉ ｎ ｏｓ （Ｇ ａ ｏ、ｓａＡ Ｉ
Ｇ、４４ ） ｏ、ｓ Ｐ第２クラット層、７ ：
ｐ−ＡｌＡｓ第１クラッド層、８，２１：ｐ−Ｇ ａ
Ａ ａギャップ層、９，１０，２２，２３：電極、１１
：ｎ−Ｇａ１−ｘＡｌｘＡ３ＡｌｘＡ３グレイディラド
層、１３ ’ ｐ Ｇａｔ−、ＡｌｘＡｓグレイディ
ッド型クラッ型層ラッド層 ： ｎ −Ｉｎ、、１０．
、Ｐ第３クラッド層、１７ ： Ｉｎ０．４．Ｇａｏ、
１Ａ１゜、６２Ｐ活性層、１８：ｐ ＧａＡｌＡｓ
超格子構造クラッド層、１９：ｎ−ＧａＡｌＡｓ電流狭
層、２０ ： ｐ −Ｉｎｏ、５ＡＩｏ、ｓ Ｐ第３
クラッド層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＧａＡｌＡｓ系半導体からなるクラッド層を有する
ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系の半導体発光素子。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置に
おいて、活性層はＩｎＧａＡｌＰＡｓである半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882887A JPS63236385A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882887A JPS63236385A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236385A true JPS63236385A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13384955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6882887A Pending JPS63236385A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63236385A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0420691A2 (en) * | 1989-09-28 | 1991-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same |
| US5235194A (en) * | 1989-09-28 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
| JP2018511171A (ja) * | 2015-03-20 | 2018-04-19 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 端面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58190088A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-05 | Tokyo Inst Of Technol | 可視光半導体レ−ザ |
| JPS6076183A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-30 | Sharp Corp | 可視光半導体レ−ザ素子及びその製造方法 |
| JPS6177384A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
| JPS6281783A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-15 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
| JPS62261188A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-13 | Seiko Epson Corp | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP6882887A patent/JPS63236385A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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