JPS63313887A - Optical electronic element - Google Patents

Optical electronic element

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JPS63313887A
JPS63313887A JP62149905A JP14990587A JPS63313887A JP S63313887 A JPS63313887 A JP S63313887A JP 62149905 A JP62149905 A JP 62149905A JP 14990587 A JP14990587 A JP 14990587A JP S63313887 A JPS63313887 A JP S63313887A
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layer
active layer
confinement
cladding layer
electrode
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Takeshi Inoue
武史 井上
Takaaki Hirata
隆昭 平田
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Abstract

PURPOSE:To control the confinement width of carriers variably by providing an electric field applying means in which a depletion layer is formed on at least one side section of an active layer and a clad layer. CONSTITUTION:The layer structure of a P-type AlGaAs clad layer 2 shaped onto a P-type GaAs substrate 1, an undoped GaAs active layer 3 and an N-type AlGaAs clad layer 4 is formed, one part of the clad layer 2, the active layer 3 and the clad layer 4 are etched to a mesa type, an electrode 6 for confinement is shaped onto the side section of the mesa type section through an insulating layer 5, and electrodes 7, 8 for drive are formed respectively onto the surface of the clad layer 4 and the rear of the substrate 1. Consequently, when the electrode 6 for confinement is viced, the bands of the side section regions 9 of the active layer 3 and the clad layers 2, 4 are bent. Accordingly, the length of bending regions is determined by applied voltage, thus controlling the confinement width of carriers by applied voltage.

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その他の光学電子素子に利用する
。特に、光学電子素子内の活性層に高密度の電流を流す
ための構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is applied to semiconductor lasers and other optical electronic devices. In particular, it relates to a structure for passing high-density current through an active layer within an optoelectronic device.

〔概 要〕〔overview〕

本発明は、半導体により形成される活性層に高密度の電
流を流して発光させる構造の光学電子素子において、 活性層またはクラッド層の側部に電界を印加して空乏層
を形成させることにより、 簡単な構造でキャリア閉じ込め幅の制御が可能な光学電
子素子を提供するものである!〔従来の技術〕 半導体レーザ、光増幅器その他の光学電子素子では、そ
の発光特性を向上させるために、活性層の光伝搬方向に
対して横方向にキャリアを閉じ込めることが必要である
。従来の光学電子素子では、11)活性層をメサ型に・
ツチングし、表面準位の除去等のために周囲に埋め込み
層を成長させ、この埋め込み層に、動作時に逆バイアス
となるpn接合を形成する、 (2)活性層に多重量子井戸層を用い、不純物拡散によ
り多重量子井戸層を無秩序化する 等の方法によりキャリアを閉じ込めていた。
The present invention relates to an optoelectronic device having a structure in which a high-density current is passed through an active layer formed of a semiconductor to emit light, in which an electric field is applied to the sides of the active layer or cladding layer to form a depletion layer. This provides an optical electronic device with a simple structure that allows control of carrier confinement width! [Prior Art] In order to improve the light emission characteristics of semiconductor lasers, optical amplifiers, and other optoelectronic devices, it is necessary to confine carriers in the direction transverse to the light propagation direction in the active layer. In conventional optoelectronic devices, 11) the active layer is mesa-shaped;
(2) Using a multi-quantum well layer in the active layer, Carriers were confined by methods such as making the multiple quantum well layer disordered by impurity diffusion.

(1)の方法を利用した光学電子素子の例は15例えば
、イクオ・ミド他、rlnGaAsPダブル・チャネル
・プレーナ・ベリイド・ヘテロストラフチャー・レーザ
・ダイオード(DC−PBHLD)・ウィズ・イフェク
ティブ・カレント・コンファインメント」、IEIEI
Eジャーナル・オブ・ライトウニイブ・テクノロジ第L
T−1巻第1号1..983年3月([KUOMITO
et、al、。
An example of an opto-electronic device using method (1) is 15, for example, Ikuo Mido et al., rlnGaAsP double channel planar buried heterostraft laser diode (DC-PBHLD) with effective current.・Confinement”, IEIEI
E-Journal of Lightweight Technology No. L
Volume T-1 No. 1 1. .. March 983 ([KUOMITO
et,al,.

”TnGaAsPDouble−Cha’nnel−P
lan’er−Buried−Hetero−stru
cture La5er Diode (DC−PBH
LD) With Bffec−tive Cur’r
ent Confinement”、 IBBB Jo
urnal ofLightwave Technol
ogy、 Vol、LT−1,No、l、 March
1983)  に説明されている。
"TnGaAsPDouble-Cha'nnel-P
lan'er-Buried-Hetero-stru
ture La5er Diode (DC-PBH
LD) With Bffec-tive Cur'r
ent Confinement”, IBBB Jo
Urnal of Lightwave Technology
ogy, Vol, LT-1, No, l, March
1983).

また、(2)の方法を利用した光学電子素子の例は、例
えば、タダシ・フクザワ他、rGaAIAs  ベリイ
ド・マルチクラオンタム・ウェル・レーザズ・ファブリ
ケーテド・パイ・デフニージョンインデユースト・デス
オーダリング」、アメリカ合衆国物理学会論文誌アプラ
イド・フィジクス・レターズ第45巻第1号1984年
1月1日(Tadashi Fukuzawaet、a
ll” GaAlAs  buried  multi
’quantum  welllasers  fab
ricated  by diffusion−ind
uced dis−ordering”、 Appl、
Phys、Lett、45(1)、IJuly 198
4)に説明されている。
Examples of optoelectronic devices using the method (2) include Tadashi Fukuzawa et al. ", Applied Physics Letters, Journal of the American Physical Society, Volume 45, No. 1, January 1, 1984 (Tadashi Fukuzawaet, a
ll” GaAlAs buried multi
'quantum wellasers fab
ricated by diffusion-ind
uced dis-ordering”, Appl.
Phys, Lett, 45(1), IJuly 198
4).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、上述した(1)の方法では再成長の工程が必要
であり、また、(2)の方法では多重量子井戸層に不純
物を拡散する必要があり、どちらの方法でも製造工程が
複雑となる欠点があった。また、キャリアを閉じ込める
ことのできる幅がフォトリングラフィにより決定される
ため、1即以下の閉じ込め幅を実現することは困難であ
る欠点があった。
However, method (1) described above requires a regrowth process, and method (2) requires diffusion of impurities into the multiple quantum well layer, making the manufacturing process complicated for both methods. There were drawbacks. Furthermore, since the width in which carriers can be confined is determined by photolithography, there is a drawback that it is difficult to realize a confinement width of 1 or less.

さらに、閉じ込め幅が固定されてしまう欠点があった。Furthermore, there was a drawback that the confinement width was fixed.

本発明は、以上の問題点を解決し、製造が容易で、キャ
リアの閉じ込め幅を可変に制御できる電子光学素子を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide an electro-optical element that is easy to manufacture and can variably control the carrier confinement width.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光学電子素子は、電流キャリアの注入により光
学的に活性化される半導体の活性層と、この活性層にキ
ャリアを供給するクラッド層と、上記活性層に注入され
るキャリアを一部の領域に集中させるキャリア閉じ込め
手段とを備えた光学電子素子において、上記キャリア閉
じ込め手段は、上記活性層および上記クラッド層の少な
くとも一方の側部に空乏層を形成させる電界印加手段を
含むことを特徴とする。
The optoelectronic device of the present invention includes a semiconductor active layer that is optically activated by injection of current carriers, a cladding layer that supplies carriers to the active layer, and a cladding layer that supplies carriers to the active layer. In the optoelectronic device, the carrier confinement means includes an electric field application means for forming a depletion layer on at least one side of the active layer and the cladding layer. do.

〔作 用〕[For production]

本発明の光学電子素子は、素子の構造により電流キャリ
アを閉じ込めるのではなく、電界印加によるバンドの曲
がりを利用する。すなわち、活性層またはクラッド層に
側面から電界を印加し、その領域に空乏層を生じさせる
。このため、キャリアは空乏層以外の領域に閉じ込めら
れる。
The optoelectronic device of the present invention does not confine current carriers by the structure of the device, but utilizes band bending due to the application of an electric field. That is, an electric field is applied from the side to the active layer or cladding layer to generate a depletion layer in that region. Therefore, carriers are confined in regions other than the depletion layer.

本発明により、活性層における発光特性を向上させるこ
とができる。また、量子効果が得られるほどに閉じ込め
幅を狭めることも可能であり、量子細線構造を得ること
もできる。さらに、キャリアの閉じ込め幅を印加電圧に
より制御できるので、発振条件により閉じ込め幅を最適
に設定することができ、安定な発振状態を維持できる。
According to the present invention, the light emitting characteristics in the active layer can be improved. Furthermore, it is also possible to narrow the confinement width to the extent that a quantum effect can be obtained, and a quantum wire structure can also be obtained. Furthermore, since the carrier confinement width can be controlled by the applied voltage, the confinement width can be optimally set depending on the oscillation conditions, and a stable oscillation state can be maintained.

また、印加電圧により光出力を変調することもできる。Moreover, the optical output can also be modulated by the applied voltage.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例光学電子素子の断面図を示す
。この実施例は、p型GaAs基板を用いたメサ型のA
lGaAs/GaAsダブルへテロ・レーザに本発明を
実施したものである。
FIG. 1 shows a sectional view of an optoelectronic device according to a first embodiment of the present invention. This example is a mesa-type A using a p-type GaAs substrate.
The present invention is implemented in a lGaAs/GaAs double hetero laser.

この実施例素子は、p型GaAs基板1上に形成された
p型A]GaAsクラッド層2、アンドープGaAs活
性層3およびn型AlGaAsクラッド層4の層構造を
有し、クラッド層2の一部、活性層3およびクラッド層
4がメサ型にエツチングされ、メサ型の部分の側部に絶
縁層5を介して閉じ込め用電極6が設けられ、クラッド
層4の表面と基板1の裏面とにそれぞれ駆動用電極7.
8が設けられている。
This example device has a layer structure including a p-type A]GaAs cladding layer 2, an undoped GaAs active layer 3, and an n-type AlGaAs cladding layer 4 formed on a p-type GaAs substrate 1. , the active layer 3 and the cladding layer 4 are etched into a mesa shape, and a confinement electrode 6 is provided on the side of the mesa shape portion with an insulating layer 5 interposed therebetween. Drive electrode 7.
8 is provided.

本明細書において「上」という用語は、基板1に各層を
成長させた方向を示し、この素子の使用上の位置関係を
示すものではない。
In this specification, the term "top" indicates the direction in which each layer is grown on the substrate 1, and does not indicate the positional relationship in use of this device.

この素子の特徴は、活性層3およびクラッド層2.4に
より形成されるメサ構造の両側に、動作時に逆バイアス
となるpn接合が設けられているのではなく、絶縁層5
を介して閉じ込め用電極6が設けられていることにある
The feature of this device is that pn junctions that are reverse biased during operation are not provided on both sides of the mesa structure formed by the active layer 3 and the cladding layer 2.4;
The confinement electrode 6 is provided through the confinement electrode 6.

第2図は活性層3およびその近傍の領域の拡大図である
FIG. 2 is an enlarged view of the active layer 3 and its vicinity.

閉じ込め用電極6をバイアスすると、活性層3およびク
ラッド層2.4の側部領域9のバンドが曲がる。活性層
3に対して閉じ込め用電極6を正または負のどちらにバ
イアスしてもよいが、以下では閉じ込め用電極6を負に
バイアスした場合の動作を例に説明する。
Biasing the confinement electrode 6 bends the bands in the side regions 9 of the active layer 3 and the cladding layer 2.4. Although the confinement electrode 6 may be biased positively or negatively with respect to the active layer 3, the operation will be described below by taking as an example the operation when the confinement electrode 6 is biased negatively.

第3図は活性層3およびその近傍におけるバンドの状態
を示す。
FIG. 3 shows the state of bands in the active layer 3 and its vicinity.

動作時には、活性層3に電子および正孔が注入される。During operation, electrons and holes are injected into the active layer 3.

注入された電子は、近似的に伝導帯の擬フエルミレベル
FCの下側と伝導帯端E。との間に存在し、注入された
正孔は、近似的に価電子帯の擬フエルミレベルFvの上
側と価電子帯端Evとの間に存在する。
The injected electrons are located approximately below the quasi-Fermi level FC of the conduction band and at the conduction band edge E. The injected holes exist approximately between the upper side of the pseudo Fermi level Fv of the valence band and the valence band edge Ev.

閉じ込め用電極6を負にバイアスすると、第3図に示す
ように、バンドが活性層3の両端で曲げられる。このた
め、活性層3の両端に電子が存在できない空乏層が生じ
、電子が活性層3の中央部に閉じ込められる。n型クラ
ッド層4でも同様に空乏層が生じ、活性層3の中央部に
集中的に電子を注入することができる。
When the confinement electrode 6 is biased negatively, the bands are bent at both ends of the active layer 3, as shown in FIG. Therefore, a depletion layer in which electrons cannot exist is generated at both ends of the active layer 3, and electrons are confined in the center of the active layer 3. A depletion layer is similarly generated in the n-type cladding layer 4, and electrons can be intensively injected into the center of the active layer 3.

また、バンドの曲がる領域の長さが印加電圧により決ま
るため、キャリアの閉じ込め幅を印加電圧により制御す
ることができる。印加電圧を太きくすることにより、量
子効果が生じるまでキャリアの閉じ込め幅を小さくする
ことも可能である。
Furthermore, since the length of the band bending region is determined by the applied voltage, the carrier confinement width can be controlled by the applied voltage. By increasing the applied voltage, it is also possible to reduce the carrier confinement width until a quantum effect occurs.

正にバイアスした場合には正孔を中央部に閉じ込めるこ
とができ、同様の効果が得られる。
When biased positively, holes can be confined in the center, and a similar effect can be obtained.

第4図は本発明第二実施光学電子素子の断面図を示す。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a second embodiment of the opto-electronic device of the present invention.

この実施例は、活性層3とクラッド層4との間に低ドー
プ層4′が設けられたことが第一実施例と異なる。
This embodiment differs from the first embodiment in that a lightly doped layer 4' is provided between the active layer 3 and the cladding layer 4.

一般に、半導体中のバンドが曲がる領域は、その半導体
のドープ量が少ないほど長くなる。したがって、ドープ
量が少ないほどキャリア閉じ込めの効果が大きくなる。
Generally, the region in a semiconductor where the band bends becomes longer as the amount of doping of the semiconductor decreases. Therefore, the smaller the doping amount, the greater the carrier confinement effect.

しかし、ドープ量を少なくすると抵抗が大きくなる欠点
がある。
However, if the amount of doping is reduced, the resistance increases.

そこで本実施例では、クラッド層4と活性層3との間に
、薄い低ドープ層4′を設けている。この低ドープ層4
′は、ドープ量が少ないことからキャリアを中央部に閉
じ込めることができ、薄くすることにより抵抗を十分に
小さくすることができる。
Therefore, in this embodiment, a thin lightly doped layer 4' is provided between the cladding layer 4 and the active layer 3. This lightly doped layer 4
Since the amount of doping is small, carriers can be confined in the center, and by making it thin, the resistance can be made sufficiently small.

第5図は本発明第三実施例光学電子素子の断面図を示す
。この実施例はp型GaAs基板を用いたプレーナ型A
lGaAs/GaAsダブルへテロ・レーザに本発明を
実施したものである。
FIG. 5 shows a sectional view of an optoelectronic device according to a third embodiment of the present invention. This example is a planar type A using a p-type GaAs substrate.
The present invention is implemented in a lGaAs/GaAs double hetero laser.

この素子は、p型GaAs基板1上に形成されたp型A
]GaAsクラッド層2、アンドープGaAs活性層3
およびn型AlGaAsクラッド層40層構造を有し、
クラッド層4の表面と基板1の裏面とにはそれぞれ駆動
用電極7.8が設けられている。クラッド層4の表面に
はさらに、駆動用電極7の両側に、絶縁層5′を介して
閉じ込め用電極6′が設けられる。
This element consists of a p-type A formed on a p-type GaAs substrate 1.
]GaAs cladding layer 2, undoped GaAs active layer 3
and has a 40-layer structure of n-type AlGaAs cladding layer,
Driving electrodes 7.8 are provided on the front surface of the cladding layer 4 and the back surface of the substrate 1, respectively. Further, on the surface of the cladding layer 4, confinement electrodes 6' are provided on both sides of the driving electrode 7 with an insulating layer 5' interposed therebetween.

閉じ込め用電極6′を負にバイアスすると、その近傍の
領域10のバンドが曲がり、活性層3とn型クラッド層
4とに空乏層が生じ、活性層3のキャリアをその中央部
に閉じ込めることができる。
When the confinement electrode 6' is negatively biased, the band of the region 10 in the vicinity thereof is bent, a depletion layer is created between the active layer 3 and the n-type cladding layer 4, and carriers in the active layer 3 can be confined in the center thereof. can.

以上の実施例では、活性層とクラッド層との双方に電圧
を印加する構造を例に説明したが、実質的にクラッド層
だけに電圧を印加する構造でも本発明を同様に実施でき
る。
In the above embodiments, the structure in which a voltage is applied to both the active layer and the cladding layer has been described as an example, but the present invention can be similarly implemented with a structure in which a voltage is applied substantially only to the cladding layer.

第6図は本発明第四実施例光学電子素子の断面図を示す
。この実施例は、活性層がエツチングされず、クラッド
層だけがメサ型にエツチングされ、このメサ型の部分に
電界が印加される構造である。
FIG. 6 shows a sectional view of an optoelectronic device according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the active layer is not etched, only the cladding layer is etched into a mesa shape, and an electric field is applied to this mesa shape portion.

p型GaAs基板61上には、p型Alo、 3Ga(
1,7Asクラッド層62を介してGaAs活性層63
が設けられる。活性層63上には、n−型A1゜、3G
ao、7^S低ド一プ層64、n型A1o、3Gao、
、^Sクラッド層65およびn゛型GaAs高ドープ層
66が設けられ、これらの層が、低ドープ層64を少し
の厚さだけ残してメサ型に形成される。このメサ型の構
造の側部には、Si3N、絶縁層67を介して閉じ込め
用電極68が設けられる。閉じ込め用電極68上にはS
i3N、絶縁層69が設けられ、この絶縁層69と高ド
ープ層66との上に駆動用電極70が設けられる。基板
61の裏面には駆動用電極71が設けられる。
On the p-type GaAs substrate 61, p-type Alo, 3Ga(
GaAs active layer 63 via 1,7As cladding layer 62
is provided. On the active layer 63, n-type A1°, 3G
ao, 7^S low doped layer 64, n-type A1o, 3Gao,
,^S cladding layer 65 and n-type GaAs highly doped layer 66 are provided, and these layers are formed in a mesa shape with a small thickness of the lightly doped layer 64 remaining. A confinement electrode 68 is provided on the side of this mesa structure with an insulating layer 67 made of Si3N interposed therebetween. S on the confinement electrode 68
i3N, an insulating layer 69 is provided, and a driving electrode 70 is provided on this insulating layer 69 and the highly doped layer 66. A driving electrode 71 is provided on the back surface of the substrate 61.

基板61、クラッド層62、活性層63、低ドープ層6
4、クラッド層65および高ドープ層66の厚さは、そ
れぞれ100μm以下、1μ■、0.1μ■、0.5μ
■、0.5μmおよび0.5μ■である。活性層63と
絶縁層67との間の低ドープ層64の厚さは0.1μm
である。絶縁層67、閉じ込め用電極68、絶縁層69
、駆動用電極70の厚さは、それぞれ0.1 am、 
0.5 am、 0.5 ttmSo、 5μ■である
。駆動用電極71の厚さは0.5μmである。
Substrate 61, cladding layer 62, active layer 63, lightly doped layer 6
4. The thickness of the cladding layer 65 and the highly doped layer 66 is 100μm or less, 1μ■, 0.1μ■, and 0.5μ, respectively.
■, 0.5μm and 0.5μ■. The thickness of the lightly doped layer 64 between the active layer 63 and the insulating layer 67 is 0.1 μm.
It is. Insulating layer 67, confinement electrode 68, insulating layer 69
, the thickness of the driving electrode 70 is 0.1 am, respectively.
0.5 am, 0.5 ttmSo, 5μ■. The thickness of the drive electrode 71 is 0.5 μm.

メサ構造の幅は2μ■である。The width of the mesa structure is 2μ■.

クラッド層62、低ドープ層64およびクラッド層65
のドープ量は、それぞれl xlQ18cm−3,1×
10I10l73およびI X1018cm−’である
Cladding layer 62, lightly doped layer 64 and cladding layer 65
The doping amount of is l xlQ18cm-3, 1×
10I10173 and IX1018cm-'.

この素子を製造するには、まず、厚さ約400μ岳の基
板61上にクラッド層62、活性層63、低ドープ層6
4、クラッド層65および高ドープ層66を順に成長さ
せる。次に、ホトレジストにより高ドープ層66上にマ
スクを設け、高ドープ層66、クラッド層65、低ドー
プ層64をエツチングする。このとき低ドープ層64を
0.1μmの厚さだけ残しておく。次に、マスクが残っ
ている状態で絶縁層67、閉じ込め用電極68および絶
縁層69を堆積させる。この後に溶剤によりマスクを除
去し、その上に形成された層を取り除く。これにより表
面に現れた高ドープ層66と、絶縁層69の表面とに、
駆動用電極70を堆積させる。後の工程における壁間を
容易にするために基板61の裏面を100μ印程度の厚
さに研磨し、駆動用電極71を堆積させる。
To manufacture this device, first, a cladding layer 62, an active layer 63, a lightly doped layer 6
4. Sequentially grow the cladding layer 65 and the highly doped layer 66. Next, a mask is provided on the highly doped layer 66 using photoresist, and the highly doped layer 66, cladding layer 65, and lightly doped layer 64 are etched. At this time, the lightly doped layer 64 is left with a thickness of 0.1 μm. Next, an insulating layer 67, a confinement electrode 68, and an insulating layer 69 are deposited with the mask remaining. After this, the mask is removed with a solvent and the layer formed thereon is removed. As a result, the highly doped layer 66 appearing on the surface and the surface of the insulating layer 69,
Driving electrodes 70 are deposited. In order to facilitate wall spacing in later steps, the back surface of the substrate 61 is polished to a thickness of about 100 μm, and driving electrodes 71 are deposited thereon.

半導体における空乏層の幅Wは、その材料の比誘電率K
 (GaAsでは13.1)、ドープ量?’L(1×I
QI’1cm−3)、ビルトインポテンシャルψ。およ
びバイアス電圧V、から、 の式により求められる。ここで、qは電子の電荷、ε。
The width W of the depletion layer in a semiconductor is determined by the relative dielectric constant K of the material.
(13.1 for GaAs), doping amount? 'L(1×I
QI'1 cm-3), built-in potential ψ. and the bias voltage V, it is determined by the following formula. Here, q is the electron charge, ε.

は真空の誘電率である。is the dielectric constant of vacuum.

したがって低ドープ層74における空乏層の幅Wは、ビ
ルトインポテンシャルψ。とバイアス電圧V、とのの和
が例えば5V、3V、IVのとき、それぞれ0.27μ
m、 0.21μm、 0.12μmとなる。
Therefore, the width W of the depletion layer in the lightly doped layer 74 is equal to the built-in potential ψ. For example, when the sum of and bias voltage V is 5V, 3V, and IV, each 0.27μ
m, 0.21 μm, and 0.12 μm.

また、ドープ量がI XIO”cm ’であることから
低ドープ層64の抵抗率は0.1 Ωcm以下であり、
例えばメサ構造の幅が2μl、共振器長500μm1低
ド一プ層64の厚さが0.5μmとすると、その抵抗値
Rは、 R= (0,’l ΩcmXQ、5 μm) / (2
μmX500 、icm)=0.5Ω となる。したがって、この素子に100mAの電流を流
したときの低ドープ層64によるパワー損は5+nWと
十分に小さい。
Furthermore, since the doping amount is IXIO"cm', the resistivity of the lightly doped layer 64 is 0.1 Ωcm or less,
For example, if the width of the mesa structure is 2 μl, the resonator length is 500 μm, and the thickness of the low doped layer 64 is 0.5 μm, the resistance value R is R= (0,'l ΩcmXQ, 5 μm) / (2
μm×500, icm)=0.5Ω. Therefore, when a current of 100 mA is passed through this element, the power loss due to the lightly doped layer 64 is 5+nW, which is sufficiently small.

第7図は本発明第五実施例光学電子素子の断面図を示す
。この実施例はp型GaAs基板を用いたメf型A]G
aAs/GaAsダブルへテロ・レーザに本発明を実施
したものであり、閉じ込め用電極とクラッド層との間に
絶縁層を設けるのではなく、閉じ込め用電極とクラッド
層とのショットキィ接合を用いることが第四実施例と大
きく異なる。
FIG. 7 shows a sectional view of an optoelectronic device according to a fifth embodiment of the present invention. This example is a mef-type A]G using a p-type GaAs substrate.
The present invention is implemented in an aAs/GaAs double hetero laser, and instead of providing an insulating layer between the confinement electrode and the cladding layer, a Schottky junction between the confinement electrode and the cladding layer is used. is significantly different from the fourth embodiment.

n型クラッド層4がメサ型に形成され、その側部に閉じ
込め用電極6″が設けられる。
The n-type cladding layer 4 is formed in a mesa shape, and a confinement electrode 6'' is provided on the side thereof.

この実施例において、閉じ込め用電極6″を負にバイア
スすると、クラッド層4と閉じ込め用電極6″との間が
逆バイアスとなる。これによりバンドが曲がり、電子が
活性層3の中央部に閉じ込められる。
In this embodiment, negatively biasing the confinement electrode 6'' results in a reverse bias between the cladding layer 4 and the confinement electrode 6''. This bends the band and traps electrons in the center of the active layer 3.

以上の実施例ではAlGaAs/GaAsダブルへテロ
・レーザに本発明を実施した例を示したが、キャリア閉
じ込めが必要な他の光学電子素子、例えば光増幅素子で
も本発明を同様に実施できる。また、p型基板ではなく
n型基板を用いても本発明を同様に実施でき、AlGa
As/GaAs系以外の半導体発光材料を用いても本発
明を同様に実施できる。
In the above embodiments, the present invention was implemented in an AlGaAs/GaAs double hetero laser, but the present invention can be similarly implemented in other optical electronic devices that require carrier confinement, such as optical amplification devices. Further, the present invention can be implemented in the same way even if an n-type substrate is used instead of a p-type substrate, and AlGa
The present invention can be similarly practiced using semiconductor light emitting materials other than As/GaAs.

本発明を多重量子井戸構造の素子に実施した場合には、
量子細線構造を実現することができる。
When the present invention is implemented in an element having a multiple quantum well structure,
A quantum wire structure can be realized.

また、量子効果が得られる程度に閉じ込め幅を小さくす
ると、閉じ込め幅により量子準位を変化させることがで
きる。したが・って、印加電圧により、吸収端付近での
吸収係数および屈折率を大きく変化させることができ、
変調器として応用できる。
Furthermore, if the confinement width is made small enough to obtain a quantum effect, the quantum level can be changed depending on the confinement width. Therefore, depending on the applied voltage, the absorption coefficient and refractive index near the absorption edge can be changed significantly,
Can be applied as a modulator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の光学電子素子は、キャリ
アの閉じ込め幅を可変に制御することができる。この閉
じ込め幅はフォトリソグラフィにより決定されるわけで
はないので、1μm以下の幅でも容易に得られる。さら
には、量子効果が得られるほどに閉じ込め幅を狭めるこ
とができ、量子細線構造を得ることも可能となる。
As explained above, in the optical electronic device of the present invention, the carrier confinement width can be variably controlled. Since this confinement width is not determined by photolithography, a width of 1 μm or less can be easily obtained. Furthermore, the confinement width can be narrowed to the extent that a quantum effect can be obtained, making it possible to obtain a quantum wire structure.

さらに、キャリアの閉じ込め幅を印加電圧により制御で
きるので、発振条件により閉じ込砧幅を最適に設定する
ことができ、安定な発振状態を維持できる。また、印加
電圧により光出力を変調することもできる。
Furthermore, since the carrier confinement width can be controlled by the applied voltage, the confinement width can be optimally set depending on the oscillation conditions, and a stable oscillation state can be maintained. Moreover, the optical output can also be modulated by the applied voltage.

本発明の光学電子素子は、従来の製造工程に電極形成工
程を付加するだけで製造でき、簡単な工程で製造できる
The optoelectronic device of the present invention can be manufactured by simply adding an electrode forming step to the conventional manufacturing process, and can be manufactured through a simple process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第一実施例光学電子素子の断面図。 第2図は活性層およびその近傍の領域の拡大図。 第3図は活性層の近傍におけるバンドの状態を示す図。 第4図は本発明第二実施例光学電子素子の断面図。 第5図は本発明第三実施例光学電子素子の断面図。 第6図は本発明第四実施例光学電子素子の断面図。 第7図は本発明第五実施例光学電子素子の断面図。 1・・・基板、2・・・クラッド層、3・・・活性層、
4・・・クラッド層、4′・・・低ドープ層、5・・・
絶縁層、6.6′、6″・・・閉じ込め用電極、7、訃
・・駆動用電極、61・・・基板、62・・・クラッド
層、63・・・活性層、64・・・低ドープ層、65・
・・クラッド層、66・・・高ドープ層、67・・・絶
縁層、68・・・閉じ込め用電極、69・・・絶縁層、
70.71・・・駆動用電極。 特許出願人 光計測技術開発株式会社、−一。 代理人 弁理士 井 出 直 孝  ゛。 第1図 バンド図 第二実施例 第四実施例 第6図 第7図
FIG. 1 is a sectional view of an optoelectronic device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the active layer and its vicinity. FIG. 3 is a diagram showing the state of bands in the vicinity of the active layer. FIG. 4 is a sectional view of an optoelectronic device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of an optoelectronic device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view of an optoelectronic device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view of an optoelectronic device according to a fifth embodiment of the present invention. 1... Substrate, 2... Clad layer, 3... Active layer,
4... Cladding layer, 4'... Low doped layer, 5...
Insulating layer, 6.6', 6''... Confinement electrode, 7, End... Drive electrode, 61... Substrate, 62... Clad layer, 63... Active layer, 64... Low doped layer, 65.
... Cladding layer, 66... Highly doped layer, 67... Insulating layer, 68... Confinement electrode, 69... Insulating layer,
70.71... Drive electrode. Patent applicant: Optical Measurement Technology Development Co., Ltd. -1. Agent: Naotaka Ide, patent attorney. Figure 1 Band diagram Second embodiment Fourth embodiment Figure 6 Figure 7

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電流キャリアの注入により光学的に活性化される
半導体の活性層と、 この活性層にキャリアを供給するクラッド層と、上記活
性層に注入されるキャリアを一部の領域に集中させるキ
ャリア閉じ込め手段と を備えた光学電子素子において、 上記キャリア閉じ込め手段は、上記活性層および上記ク
ラッド層の少なくとも一方の側部に空乏層を形成させる
電界印加手段を含む ことを特徴とする光学電子素子。
(1) A semiconductor active layer that is optically activated by injection of current carriers, a cladding layer that supplies carriers to this active layer, and a carrier that concentrates carriers injected into the active layer in a certain region. and a confinement means, wherein the carrier confinement means includes an electric field application means for forming a depletion layer on at least one side of the active layer and the cladding layer.
(2)クラッド層はメサ型に形成された構造であり、電
界印加手段は、上記クラッド層の側部に設けられた絶縁
層と、この絶縁層を介して上記クラッド層に電界を印加
する電極とを含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の光学電子素子。
(2) The cladding layer has a mesa-shaped structure, and the electric field applying means includes an insulating layer provided on the side of the cladding layer, and an electrode that applies an electric field to the cladding layer via this insulating layer. An optoelectronic device according to claim (1), comprising:
(3)活性層およびクラッド層はメサ型に形成された構
造であり、 電界印加手段は、上記構造の側部に設けられた絶縁層と
、この絶縁層を介して上記構造に電界を印加する電極と
を含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の光学電子素子。
(3) The active layer and the cladding layer have a mesa-shaped structure, and the electric field applying means applies an electric field to the structure via an insulating layer provided on the side of the structure and this insulating layer. An optoelectronic device according to claim 1, comprising an electrode.
(4)活性層およびクラッド層はプレーナ型に形成され
た構造であり、 電界印加手段は、上記構造の表面に設けられた絶縁層と
、この絶縁層を介して上記構造に電界を印加する電極と
を含む 特許請求の範囲第(1)項に記載の光学電子素子。
(4) The active layer and the cladding layer have a planar structure, and the electric field applying means includes an insulating layer provided on the surface of the structure and an electrode that applies an electric field to the structure via this insulating layer. An optoelectronic device according to claim (1), comprising:
(5)活性層およびクラッド層はメサ型に形成された構
造であり、 電極手段は、上記構造の側部に、上記キャリア供給層に
対して逆バイアスとなるショットキィ接合を含む 特許請求の範囲第(2)項ないし第(4)項のいずれか
に記載の光学電子素子。
(5) The active layer and the cladding layer have a mesa-shaped structure, and the electrode means includes a Schottky junction on the side of the structure that provides a reverse bias with respect to the carrier supply layer. The optoelectronic device according to any one of items (2) to (4).
(6)クラッド層は、活性層に接して設けられた低ドー
プ層を含む特許請求の範囲第(1)項ないし第(5)項
のいずれかに記載の光学電子素子。
(6) The optoelectronic device according to any one of claims (1) to (5), wherein the cladding layer includes a lightly doped layer provided in contact with the active layer.
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