JPS63299186A - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JPS63299186A
JPS63299186A JP62131125A JP13112587A JPS63299186A JP S63299186 A JPS63299186 A JP S63299186A JP 62131125 A JP62131125 A JP 62131125A JP 13112587 A JP13112587 A JP 13112587A JP S63299186 A JPS63299186 A JP S63299186A
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thick
light
ingaas
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Naoki Kayane
茅根　直樹
Hisao Nakajima
尚男 中島
Makoto Okai
誠 岡井
Shinji Tsuji
伸二 辻
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Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発光素子に係り、特に光分布を局所的に閉込
めるに好適な構造を有する発光素子に関する。
〔従来の技術〕
組成の異なるＩｎＡ　ｊｌ　Ａｓよりなる多層の超薄膜
中に部分的にＺｎ、ＧａあるいはＳｉなどを拡散あるい
はイオン打込して熱処理すると、それらの元素の拡散に
より、構成元素が相互に移動して、平均した組成の均一
な膜になることが良く知られている。これは拡散による
無秩序化と呼ばれている。
これを利用して多層膜部分と組成の均一化した部分との
間の屈折率差によって光分布を閉込めた構造の発光素子
が報告されている０例えば、アプライド・フイズイツク
ス・レターズ第４５巻（１９８４年）第１項から第３項
（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔｓ、　４５（１９８４
）Ｐｐ　１−３参照、この方法は、拡散やイオン打込み
などのプレーナプロセスで屈折率閉込構造を実現する有
力な方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、主として光通信システムでは１．１〜１．６
　μｍの波長を有する発光素子が重要であるが、従来か
らこの波長帯で良く用いられているＩｎＧａＡｓＰ系の
材料では無秩序化が生じ難いことが見出されている。こ
のため１．１〜１．６μｍ帯の波長では無秩序化を利用
した光分布の閉じ込めができないという問題があった。
本発明の目的は従来技術の問題点を解決し、上記の波長
帯でも無秩序化による光分布の閉じ込めを可能とする発
光素子を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
ところで、元素による無秩序化は、多層膜中にＰがなけ
れば生ずることを見出した。Ｐがなくても、ＩｎＰ基板
上に成長した、ＩｎＡ　Ｑ　Ａｓ　／　ＩｎＧａＡｓ５
　。
ＩｎＡ　ｊＩ　Ａｓ／　ＩｎＧａＡ　４１　Ａｓ、　Ｉ
ｎＧａＡ　ｆｉ　Ａｓ／　ＩｎＧａＡｓ５などの多層超
薄膜中の組成と厚みを調整すれば、１．１〜１．６μｍ
帯の発光は可能となる。即ち多層膜中にＩｎを含み、Ｐ
を含まなければ、拡散による無秩序化と、１．１〜１．
６μｍ帯の発光の双方が可能となる。
〔作用〕
ＺｎやＳｉ、Ｇａなどの元素が拡散すると。
１００〜２００Å以下の多層超薄膜中では、構成元素の
移動が生じ、多層膜を平均化して組成の均一な膜が生ず
る。ところが、多層膜中にＰが存在するとこのような現
象は生じ難い、一方１．１〜１．６　μｍ帯の発光波長
を有する材料はＩｎＧａＡｓＰが有力であるが、ＩｎＧ
ａＡ　Ｑ　Ａｓでも可能である。またＩｎＡρＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓの超薄膜の多層膜、いわゆる量子井戸構造に
おいてもＩｎＧａＡｓ層の厚みによって上記の波長にお
ける発光が可能である。これらの材料ではＰを含まず、
また共通にＩｎを含んでいる。これらを用いれば元素の
拡散やイオン打込みにより、無秩序化が生じ、屈折率差
による光閉込めが生ずる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明を用いた半導体レーザ素子の断面図である。
ｐ型ＩｎＰ基板１の上に、有機金属気相成長法により、
ｐ型ＩｎＰクラッド層２（厚みｌｐｍ）、アンドープＩ
ｎＧａ＾（ｉ　Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ超格子層３（厚みＩ
ｎＧａＡ　１１　Ａｓ　１００人、ＩｎＡｊｌＡｓ：１
００人、各々５層）、ｎ型ＩｎＰクラッド層５（厚み１
．５　　ｐｒｒ３）、　ｎ型ＩｎＧａＡａ層６（厚み０
．５μｍ）を順次積層する。この後１選択拡散法により
Ｚｎを領域７に拡散する。この時、超格子層のＺｎ拡散
部分４は無秩序化により平均組成のＩｎＧａＡｓＡｓ層
となる。この後、絶縁膜８を被着し、ＡｎＧａＮｉ　−
Ａ　ｕ電極９を蒸着する６次にｐ型ＩｎＰ基板裏面にＣ
ｒ−Ａｕ電極１０を蒸着し、へき開とスクライブにより
チップに切り離す。
この素子に電流を流すと、超格子層３のＩｎＧａＡｓ層
にキャリアが注入され１発光する０発光波長は１．５５
μｍである。レーザ光は領域３と４の間の屈折率段差に
よって閉込められ、基本横モードとなる。また注入され
たキャリアは領域３のＩｎＧａＡｓ層と領域４の間にあ
るバンドギャップ差によって閉込められ、効率良くレー
ザ発振に寄与する。
本発明の第２の実施例を第２図によって説明する。第２
図は本発明を用いた半導体レーザ素子の断面図である。
ｎ型ＩｎＰ基板１１の上に、有機金属成長法によりｎ型
ＩｎＰクラッド層１２（厚みｌｐｍ）、アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ／　Ｉ　ｎ　Ｐ超格子層１３（厚みＩｎＧａ
ＡｓＰ　：　１００人、Ｉｎｋ：１００人、各々５層）
ｐ型ＩｎＰクラッド層１４（厚み０．２層ｍ）、Ｓｉド
ープＩｎＡ　ｎ　Ａｓ　／　ＩｎＧａＡｓ超格子層１５
（厚みＴｎＡｊｌＡｓ：　１００人、　ＩｎＧａＡｓ　
：　１００人、各々１０Ｍ）を成長する０次に図中領域
１５のみにＢｅのイオン打込みを行ない、熱処理する。
この際Ｂｅの打込まれた領域１５は無秩序化せず、それ
以外の領域１６はドープしたＳｉによって無秩序化する
。この後、さらにｐ型ＩｎＰ層１７（厚みｌｕｍ）、ｐ
型ＩｎＧａＡｇ層１８を順次積層する０次にＣｒ−Ａｕ
ｎｔ極１９、ＡｕＧｏＮｉ　−Ａ　ｕ　ＴｔｉＩ４２２
０を蒸着し、へき開とスクライブによってチップに分離
する。
この素子に電流を流すと、超格子層１３中のＩｎＧａＡ
ｓＰ層にキャリアが注入され１発光する。レーザ光は、
領域１５と領域１６の屈折率差によって領域１５の下の
領域に閉込められる。この場合は所望の屈折率差を得る
ための超格子層１５の組成比、厚みあるいは暦数の制御
が、レーザ発振を効率良く行なわせるための制御や波長
の制御と別個に行なえるという利点がある。さらにこの
場合、活性層となるＩｎＧａＡｓＰ／　Ｉ　ｎ　Ｐ超格
子層１３は。
ＩｎＧａＡｇＰ（厚み０．１　　μｍ）の単一の層でも
良い。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば１発光波長が１．１〜
１．６μｍ帯の場合においても、元素の拡散、イオン打
込み、あるいはドーピングにより部分的に化合物半導体
多層薄膜の無秩序化を生じさせることができ、光通信用
発光素子において、屈折率差による光閉じ込めが容易に
実現できる。無秩序化を生じせしめる元素は、Ｚｎ、Ｇ
ａｓ　Ｓｉに限らない、また化合物半導体薄膜の構成元
素として、Ｓｂを含む系も本発明に含まれる。
【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の断面図、第
２図は他の実施例の半導体レーザの断面図である。 １．１１・・・基板、２，５，１２．１４・・・クラッ
ド層、３，１３，１５・・・超格子層、７．１６・・・
無秩序化領域、９，１０，１７．１８・・・電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、一部分に不純物元素を含有させて部分的に構造を異
    ならしめた多層の化合物半導体膜を有する発光素子であ
    つて、上記化合物半導体膜の構成元素はＩｎを含んでお
    りかつＰを含まないことを特徴とする発光素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発光素子において、前
    記不純物元素は拡散、注入あるいは添加による不純物元
    素であることを特徴とする発光素子。 ３、特許請求の範囲第１項記載の発光素子において、前
    記化合物半導体膜はＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、
    ＩｎＡｌＡｓのいずれかあるいはそれらの組み合せより
    成ることを特徴とする発光素子。
JP62131125A 1987-05-29 1987-05-29 発光素子 Pending JPS63299186A (ja)

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EP88108524A EP0293000B1 (en) 1987-05-29 1988-05-27 Light emitting device
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JPH03296289A (ja) * 1990-04-13 1991-12-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子

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