KR20110007060A - 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR20110007060A
KR20110007060A KR1020100067904A KR20100067904A KR20110007060A KR 20110007060 A KR20110007060 A KR 20110007060A KR 1020100067904 A KR1020100067904 A KR 1020100067904A KR 20100067904 A KR20100067904 A KR 20100067904A KR 20110007060 A KR20110007060 A KR 20110007060A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
gallium nitride
laser diode
semiconductor region
lattice
Prior art date
Application number
KR1020100067904A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101163900B1 (ko
Inventor
다카미치 스미토모
요헤이 엔야
유스케 요시즈미
마사키 우에노
가츠시 아키타
다카시 교노
Original Assignee
스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Publication of KR20110007060A publication Critical patent/KR20110007060A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101163900B1 publication Critical patent/KR101163900B1/ko

Links

Images

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
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • 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
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2031—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers characterized by special waveguide layers, e.g. asymmetric waveguide layers or defined bandgap discontinuities
    • 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
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading layers
    • 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
    • H01S2302/00—Amplification / lasing wavelength
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • 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
    • H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
    • H01S5/320275—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth semi-polar orientation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드가 제공된다. 활성층(29)은 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되기 때문에, 코어 반도체 영역(29)에 가둬야 하는 광의 파장은 장파장이고, 2층 구조의 제1 광가이드층(27)과 2층 구조의 제2 광가이드층(31)을 이용한다. AlGaN 및 InAlGaN 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 클래드층(21)의 재료는 III족 질화물 반도체와 상이하고 제1 에피택셜 반도체 영역(15)의 두께(D15)가 코어 반도체 영역(19)의 두께(D19)보다 두껍지만, 제1∼제3 계면(J1, J2, J3)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다. III족 질화물 반도체 레이저 다이오드에서는 c면이 미끄러짐면으로서 작용하는 격자 완화가, 계면(J1, J2, J3)에서의 이 반도체층에 생기는 것을 방지할 수 있다.

Description

질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드{GALLIUM NITRIDE-BASED SEMICONDUCTOR LASER DIODE}
본 발명은 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 패브리-페롯형의 반도체 레이저 다이오드가 기재되어 있다. n형 반도체층, 발광층 및 p형 반도체층이 m축 방향으로 적층되어 있다. n형 반도체층은 n형 GaN 클래드층 및 n형 InGaN층을 포함하고, p형 반도체층은 p형 GaN 클래드층 및 p형 InGaN층을 포함한다. 클래드층과 광가이드층의 굴절률차가 0.04 이상이다. 특허문헌 2에는 425 ㎚∼450 ㎚의 발광 파장의 레이저 소자가 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-311640호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-270971호 공보
청색보다 장파장, 예컨대 녹색을 발광하는 반도체 레이저가 요구되고 있다. 녹색 레이저의 일례는, 현재 제2차 고조파(SHG)를 이용한 것이 있다. 이 레이저 다이오드는 수명이 짧고, 그 소비전력이 높다. 왜냐하면, 장파장의 광으로부터 높은 에너지의 단파장으로의 파장 변환을 이용하기 때문이다. 이 파장 변환을 이용하지 않는 녹색 레이저 다이오드가 요구되고 있다.
질화갈륨계 반도체 발광소자는, 발진 파장 500 ㎚ 이상의 반도체 레이저의 후보이다. 발명자 등의 검토에 의하면, 발진 파장 500 ㎚ 이상의 레이저 다이오드에 있어서, 활성층과 가이드층을 포함하는 코어 반도체 영역에 광을 안정적으로 정재시키는 것이 중요하다. 발진 파장 500 ㎚ 이상의 레이저 다이오드에서의 지금까지의 구조에서는, LED 모드에서의 광이 코어 반도체 영역에 안정적으로 정재되어 있지 않다.
특허문헌 1에서는 클래드층과 광가이드층의 굴절률차를 0.04 이상으로 하기 위해, 광가이드층을 InGaN만으로 형성하고 있다. 그러나, 발명자 등의 지견에 의하면, 이 구조를 500 ㎚ 이상의 발진 파장을 목표로 하는 레이저 다이오드에 적용할 때, 임계값 전류 밀도가 매우 높아진다. 이것은 실용적인 레이저 발진을 어려운 것으로 하고 있다. 한편 이 구조는, 자외 400 ㎚ 정도의 레이저 다이오드에는 상응하지만, 코어 반도체 영역과 클래드층의 굴절률차가, 녹색 500 ㎚ 이상의 발진 파장을 위해서는 파장 분산을 위해 불충분해진다. 발명자 등의 검토에 의하면, 예컨대 500 ㎚ 이상의 발진 파장의 영역에서는, 코어 반도체 영역에 가둬야 하는 광이 기판에 있어서 진폭을 갖고 있다.
코어 반도체 영역과 클래드층의 굴절률차를 높여 광 가둠을 달성할 때, 저굴절률의 질화갈륨계 반도체층을 기판 위에 성장시킨다. 그러나, 기판 위에 성장하는 질화갈륨계 반도체층에 고유의 격자 상수(왜곡되어 있지 않은 격자 상수)와 기판의 격자 상수의 차가 커질 때, 기판의 반(半)극성면에 성장된 질화갈륨계 반도체층에는 미스피트 전위가 도입된다. 따라서, 반극성 기판을 이용하여 레이저 다이오드를 제작할 때, 코어 반도체 영역과 클래드층의 굴절률차를 크게 하는 것은, 크랙이 발생하지 않는 경우라도, 성장된 질화갈륨계 반도체층에 미스피트 전위가 도입된다. 발명자 등의 지견에 의하면, 이 전위 도입은, 질화갈륨계 반도체층에서 c면이 경사지는 것에 기인하고 있고, c면 위에 c축 방향으로 성장된 질화갈륨계 반도체층에서의 크랙 발생과는 상이하다. 반극성면에의 질화갈륨계 반도체층의 성장에서는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하고, 제어되지 않는 격자 완화가 야기된다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드는, (a) III족 질화물 반도체로 이루어지고, 이 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로 연장되는 기준축에 직교하는 제1 기준 평면에 대하여 각도 ALPHA로 경사진 반극성 주요면을 갖는 지지 기체(基體)와, (b) 제1 클래드층을 포함하며, 상기 지지 기체의 상기 주요면 위에 설치된 제1 에피택셜 반도체 영역과, (c) 제2 클래드층을 포함하고, 상기 지지 기체의 상기 주요면 위에 설치된 제2 에피택셜 반도체 영역과, (d) 상기 지지 기체의 상기 주요면 위에 설치된 코어 반도체 영역을 포함한다. 상기 코어 반도체 영역은, 제1 광가이드층, 활성층 및 제2 광가이드층을 포함하고, 상기 활성층은 InX0Ga1-X0N층을 포함하며, 상기 활성층은 발진 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되어 있고, 상기 제1 클래드층은, 이 III족 질화물 반도체와 상이한 질화갈륨계 반도체로 이루어지며, 이 질화갈륨계 반도체는 AlGaN 및 InAlGaN 중 적어도 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1 에피택셜 반도체 영역, 상기 코어 반도체 영역 및 상기 제2 에피택셜 반도체 영역은, 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면의 법선축 방향으로 순서대로 배열되어 있으며, 상기 c축은 <0001>축 및 <000-1>축 중 어느 하나의 방향을 향하며, 상기 각도 ALPHA는 10도 이상 80도 미만의 범위에 있고, 상기 제1 에피택셜 반도체 영역의 두께는 상기 코어 반도체 영역의 두께보다 두꺼우며, 상기 지지 기체와 상기 제1 에피택셜 반도체 영역의 제1 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이고, 상기 제1 에피택셜 반도체 영역과 상기 코어 반도체 영역의 제2 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이며, 상기 코어 반도체 영역과 상기 제2 에피택셜 반도체 영역의 제3 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이고, 상기 제1 클래드층의 도전형은 상기 제2 클래드층의 도전형과 역도전형이며, 상기 제1 광가이드층은 상기 활성층과 상기 제1 에피택셜 반도체 영역 사이에 있고, 상기 제1 광가이드층은 제1 InX1Ga1-X1N층 및 제1 GaN층을 포함하며, 상기 제2 광가이드층은 상기 활성층과 상기 제2 에피택셜 반도체 영역 사이에 있고, 상기 제2 광가이드층은 제2 InX2Ga1-X2N층 및 제2 GaN층을 포함한다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 활성층은 발진 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되기 때문에, 코어 반도체 영역에 가둬야 하는 광의 파장은 장파장이고, 이 파장대로 광 가둠을 얻기 위해, 제1 InX1Ga1-X1N층 및 제1 GaN층을 포함하는 제1 광가이드층과 제2 InX2Ga1-X2N층 및 제2 GaN층을 포함하는 제2 광가이드층을 이용한다.
제1 클래드층은 AlGaN 및 InAlGaN 중 적어도 어느 하나로 이루어진다. 제1 클래드층의 재료는, 지지 기체의 III족 질화물 반도체와 상이하고 제1 에피택셜 반도체 영역의 두께는 코어 반도체 영역의 두께보다 두껍지만, 제1∼제3 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다. 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하는 격자 완화가 계면에서의 이 반도체층에서 생기는 것을 방지할 수 있다. 코어 반도체 영역에 광 가둠을 얻고, 반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제1 광가이드층 및 상기 제2 광가이드층 두께의 총합은 400 ㎚ 이하일 수 있다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 광가이드층 두께의 총합은 400 ㎚ 이하이기 때문에, 코어 반도체 영역의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 때문에 레이저 다이오드의 임계값 전류를 낮게 할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 활성층은 발진 파장 530 ㎚ 이하의 광을 발생하도록 설치될 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 530 ㎚를 초과하는 장파장의 광에 대한 가둠 난이도가 더 높다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 활성층의 상기 InX0Ga1-X0N층의 인듐 조성(X0)은, 상기 제1 광가이드층의 상기 제1 InX1Ga1-X1N층의 인듐 조성(X1)보다 크고, 인듐 조성차(X1-X0)는 0.26 이상일 수 있다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 장파장의 발광에는 InX0Ga1-X0N층의 인듐 조성(X0)을 높이는 것이 요구된다. 한편 광가이드층과 클래드층 사이에 격자 완화를 발생시키고자 하지 않는다. 이 때문에, 비교적 얇은 반도체층의 적층을 포함하는 코어 반도체 영역 내의 반도체 적층에는, 인듐 조성차(X1-X0)를 크게 취하는 반도체층을 설치하여, 제2 계면에서의 격자 부정합도를 작게 한다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제1 광가이드층에서 상기 제1 InGaN층의 인듐 조성(X1)은 0.01 이상 0.05 이하이며, 상기 제1 광가이드층에서 상기 제1 InGaN층과 상기 제1 GaN층의 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하일 수 있다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 광가이드층에 GaN층 및 InGaN층의 2층 구조로 구성하는 것에 의해, 코어 반도체 영역의 실효 굴절률을 높일 수 있다. 클래드층과 활성층 사이에 광가이드층의 InGaN층이 위치한다. 광가이드층이 GaN층에 추가로 InGaN층을 포함하기 때문에, 광가이드층 내의 미스피트 전위 밀도를 낮춰, 광가이드층 내에서 격자 완화를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 III족 질화물 반도체에서의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d0)의 크기는 격자 벡터(LVC0)에 의해 나타나고, 상기 제1 에피택셜 반도체 영역에서의 상기 제1 클래드층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d1)의 크기는 격자 벡터(LVC1)에 의해 나타나며, 상기 격자 벡터(LVC0)는 상기 법선축 방향의 세로 성분(V0L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V0T)으로 이루어지고, 상기 격자 벡터(LVC1)는 상기 법선축 방향의 세로 성분(V1L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V1T)으로 이루어지며, 가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V1T-V0T)/V0T는 격자 정합 조건을 만족시킨다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 제1 클래드층을 위한 반도체 재료에 고유의(왜곡되어 있지 않는) 격자 상수와 지지 기체의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제1 광가이드층의 상기 제1 InGaN층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d2)의 크기와는 격자 벡터(LVC2)에 의해 나타나고, 상기 격자 벡터(LVC2)는 상기 법선축 방향의 세로 성분(V2L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V2T)으로 이루어지며, 가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V2T-V0T)/V0T의 값은 격자 정합 조건을 만족시키는 범위에 있다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 제1 광가이드층의 제1 InX1Ga1-X1N층을 위한 반도체 재료에 고유의(왜곡되어 있지 않은) 격자 상수와 지지 기체의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제2 에피택셜 반도체 영역에서의 상기 제2 클래드층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d3)의 크기는 격자 벡터(LVC3)에 의해 나타나고, 상기 격자 벡터(LVC3)는 상기 법선축 방향의 세로 성분(V3L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V3T)으로 이루어지며, 가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V3T-V0T)/V0T는 격자 정합 조건을 만족시킨다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 제2 클래드층을 위한 반도체 재료에 고유의(왜곡되어 있지 않은) 격자 상수와 지지 기체의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제1 클래드층은 AlGaN층으로 이루어지고, 상기 AlGaN층의 알루미늄 조성은 0.04 이하이며, 상기 AlGaN층의 두께는 500 ㎚ 이하이다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 제1 클래드층의 AlGaN층의 알루미늄 조성 및 막 두께가 커지기 때문에, 제1 클래드층의 AlGaN층에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다. 또는 본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제1 클래드층은 InAlGaN층으로 이루어지고, 상기 InAlGaN층의 밴드갭은, 상기 광가이드층의 제1 GaN층의 밴드갭보다 크다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, InAlGaN층의 밴드갭이 GaN의 밴드갭보다 크기 때문에, 이 InAlGaN층의 굴절률은 GaN의 굴절률보다 높일 수 있다. 4원계 질화갈륨계 반도체를 이용하는 것에 의해, 격자 완화를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 각도 ALPHA는 63도 이상 80도 미만일 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 각도 ALPHA가 상기의 각도 범위일 때, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생기기 쉽다. 그러나 InGaN의 성장에 있어서, 양호한 인듐 함유을 나타낸다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 각도 ALPHA는 70도 이상 80도 미만일 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 각도 ALPHA가 상기의 각도 범위일 때, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생기기 쉽지만, 그러나 InGaN의 성장에 있어서, 양호한 인듐 함유 및 작은 인듐 편석을 나타낸다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 각도 ALPHA는 72도 이상 78도 미만일 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 각도 ALPHA가 상기한 각도 범위일 때, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생기기 쉽다. 그러나 InGaN의 성장에서, 양호한 인듐 함유, 작은 인듐 편석 및 양호한 모폴로지를 나타낸다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 지지 기체의 상기 III족 질화물 반도체는 GaN일 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에 의하면, 양호한 결정 품질인 것을 입수할 수 있는 GaN 지지 기체 위에서는 미끄러짐면의 생성을 억제하여 양호한 결정 성장이 가능해진다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 코어 반도체 영역은 전자 블록층을 포함할 수 있다. 예컨대 전자 블록층은 제2 InGaN층과 제2 GaN층 사이에 위치할 수 있다. 또는 전자 블록층은 제2 GaN층과 제2 클래드층 사이에 위치할 수 있다. 전자 블록층의 위치를 조정하여, 캐리어 가둠과 광 가둠을 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 기준축의 경사 방향은 a축 방향일 수 있다. 또는 본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 기준축의 경사 방향은 m축 방향일 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드는, 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 공진기를 구성하는 한 쌍의 단부면을 더 구비할 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 레이저 스트라이프는 상기 기준축과 상기 법선축 양쪽 모두에 직교하는 방향으로 연장할 수 있다. 또는 본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드는, 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 공진기를 구성하는 한 쌍의 단부면을 더 구비할 수 있다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 레이저 스트라이프는, 상기 기준축과 상기 법선축에 의해 규정되는 제2 기준 평면을 따라 연장된다. 반극성에 의해 이방적인 왜곡을 내포하는 활성층에서, 레이저 스트라이프의 방향을 따라 레이저 발진에 기여하는 밴드 천이를 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 상기 제2 에피택셜 반도체 영역 위에서 상기 레이저 스트라이프를 따라 연장되는 전극을 더 구비할 수 있다. 상기 한 쌍의 단부면 각각은, 상기 지지 기체의 이면의 에지로부터 상기 제2 에피택셜 반도체 영역 표면의 에지까지 연장된다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서는, 레이저 발진을 위한 광 공진기는 스크라이브의 형성과 블레이드 등을 이용한 분리에 의해 레이저바를 제작하는 것에 의해 양호한 단부면을 얻을 수 있다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 진행되는 본 발명의 양호한 실시형태의 이하의 상세한 기술로부터, 보다 용이하게 명백해진다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 측면에 의하면, 반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드가 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 실시형태에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서의 격자 상수를 도시하는 도면.
도 3은 본 실시예에 따른 레이저 다이오드의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 에피택셜 기판(E)의 X선 회절에 의한 역격자 맵핑상(像)을 도시하는 도면.
본 발명의 지견은, 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 기술을 고려하는 것에 의해 용이하게 이해할 수 있다. 이어서, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드 및 그 에피택셜 기판, 및 이들의 제조방법에 따른 실시형태를 설명한다. 가능한 경우에는, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
도 1은 본 실시형태에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 직교좌표계(S) 및 결정좌표계(CR)가 도시되어 있다.
질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)는, 지지 기체(13)와, 제1 에피택셜 반도체 영역(15)과, 제2 에피택셜 반도체 영역(17)과, 코어 반도체 영역(19)을 구비한다. 지지 기체(13)는 반극성의 주요면(13a) 및 반극성의 이면(13b)을 갖는다. 이 반극성 주요면(13a)은 이 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로 연장되는 기준축(Cx)에 직교하는 제1 기준 평면(Sc)에 대하여 각도 ALPHA로 경사진다. 기준축(Cx)은 <0001>축 및 <000-1>축 중 어느 한 방향을 향하고 있다. 기준축(Cx)의 경사 방향은 a축 방향일 수 있다. 또는 기준축(Cx)의 경사 방향은 m축 방향일 수 있다. 각도 ALPHA는 10도 이상 80도 미만의 범위에 있다. 제1 에피택셜 반도체 영역(15)의 두께는 코어 반도체 영역(19)의 두께보다 두껍다. 지지 기체(13)는 III족 질화물 반도체로 이루어지고, III족 질화물 반도체는 InSAlTGa1-S-TN(0≤S≤1, 0≤T≤1, 0≤S+T<1)로 이루어지며, 예컨대 GaN 등으로 이루어진다. 제1 에피택셜 반도체 영역(15), 코어 반도체 영역(19) 및 제2 에피택셜 반도체 영역(17)은 지지 기체(13)의 주요면(13a) 위에 설치되어 있다. 제1 에피택셜 반도체 영역(15)은 지지 기체(13)의 주요면(13a) 위에의 에피텍셜 성장에 의해 형성되어 있고, 또한 지지 기체(13)의 주요면(13a) 전체를 덮도록 설치되어 있다. 제1 에피택셜 반도체 영역(15)은 제1 클래드층(21)을 포함하고, 필요한 경우에는, 제1 클래드층(21)과 지지 기체(13) 사이에 버퍼층을 포함할 수 있다. 제1 클래드층(21)은, 이 III족 질화물 반도체와 상이한 질화갈륨계 반도체로 이루어진다. 제1 클래드층(21)의 질화갈륨계 반도체는 AlGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제2 에피택셜 반도체 영역(17)은, 코어 반도체 영역(19)의 주요면(19a) 위에의 에피텍셜 성장에 의해 형성되어 있고, 또한 코어 반도체 영역(19)의 주요면(19a) 전체를 덮도록 설치되어 있다. 제2 에피택셜 반도체 영역(17)은, 제2 클래드층(23)을 포함하고, 또한 제2 클래드층(23)에 추가로 p형 컨택트층(25)을 포함한다. 제1 클래드층(21)의 도전형은 제2 클래드층(23)의 도전형과 역도전형이다. 제1 클래드층(21)은 n형을 나타내고, 제2 클래드층(23)은 p형을 나타낸다.
코어 반도체 영역(19)은, 제1 광가이드층(27), 활성층(29) 및 제2 광가이드층(31)을 포함한다. 활성층(29)은 법선축(Ax) 방향[직교좌표계(S)의 Z축 방향]에 교대로 배열된 우물층(29a) 및 장벽층(29b)을 포함할 수 있다. 활성층(29)에서는, 우물층(29a)은 질화갈륨계 반도체로 이루어질 수 있고, 예컨대 InX0Ga1-X0N으로 이루어질 수 있다. 장벽층(29b)은 질화갈륨계 반도체로 이루어질 수 있고, 예컨대 InGaN, GaN 등으로 이루어질 수 있다. 활성층(29)은 발진 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되어 있다. 녹색광의 파장보다 장파장의 발광을 제공할 수 있다. 또한, 활성층(29)은 발진 파장 530 ㎚ 이하의 광을 발생하도록 설치되어 있다. 530 ㎚를 초과하는 장파장의 광에 대한 가둠 곤란도는 더 높다. 우물층(29a)은, 예컨대 기준축(Cx)에 (90-ALPHA)도의 각도로 경사지는 기준면(R2)을 따라 연장되어 있다. 우물층(29a)은 이방적인 왜곡을 내포하고 있다.
제1 에피택셜 반도체 영역(15), 코어 반도체 영역(19) 및 제2 에피택셜 반도체 영역(17)은, 지지 기체(13)의 반극성 주요면(13a)의 법선축(Ax) 방향으로 순서대로 배열되어 있다.
각도 ALPHA는 63도 이상 80도 미만일 수 있다. 이 각도 범위의 각도 ALPHA로는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생길 가능성이 있지만, InGaN의 성장에서, 양호한 인듐 함유를 나타낸다. 또한 각도 ALPHA는 70도 이상 80도 미만일 수 있다. 이 각도 범위의 각도 ALPHA에서는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생길 가능성이 있지만, InGaN의 성장에 있어서, 양호한 인듐 함유 및 작은 인듐 편석을 나타낸다. 또한 각도 ALPHA는 72도 이상 78도 미만일 수 있다. 이 각도 범위의 각도 ALPHA에서는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하여 격자 완화가 생길 가능성이 있지만, InGaN의 성장에 있어서, 양호한 인듐 함유, 작은 인듐 편석 및 양호한 모폴로지를 나타낸다.
제1 광가이드층(27)은 활성층(29)과 제1 에피택셜 반도체 영역(15) 사이에 있다. 제1 광가이드층(27)은 제1 InX1Ga1-X1N층(27a) 및 제1 GaN층(27b)을 포함한다. 제2 광가이드층(31)은 활성층(29)과 제2 에피택셜 반도체 영역(17) 사이에 있다. 제2 광가이드층(31)은 제2 InX2Ga1-X2N층(31a) 및 제2 GaN층(31b)을 포함한다.
지지 기체(13)와 제1 에피택셜 반도체 영역(15)과의 제1 계면(J1)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다. 제1 에피택셜 반도체 영역(15)과 코어 반도체 영역(19)과의 제2 계면(J2)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다. 코어 반도체 영역(19)과 제2 에피택셜 반도체 영역(17)과의 제3 계면(J3)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)에서는, 활성층(29)은 발진 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되기 때문에, 코어 반도체 영역(19)에 가둬야 하는 광의 파장은 장파장이고, 이 파장대에서 광 가둠을 얻기 위해, 2층 구조의 제1 광가이드층(27)과 2층 구조의 제2 광가이드층(31)을 이용한다. 제1 클래드층(21)이 AlGaN 및 InAlGaN 중 적어도 어느 하나로 이루어진다. 제1 클래드층(21)의 재료는 III족 질화물 반도체와 상이하고 제1 에피택셜 반도체 영역(15)의 두께(D15)가 코어 반도체 영역(19)의 두께(D19)보다 두껍지만, 제1∼제3 계면(J1, J2, J3)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이다. 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드로서는, c면이 미끄러짐면으로서 작용하는 격자 완화가 계면(J1, J2, J3)에서의 이 반도체층에서 생기는 것을 방지할 수 있다. 코어 반도체 영역(19)에 광 가둠을 얻는 것은 용이하지 않지만, 반극성면(13a)을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드(11)를 제공할 수 있다.
제1 및 제2 광가이드층(27, 31)의 두께(D1, D2)의 총합(D1+D2)은 400 ㎚ 이하일 수 있다. 광가이드층 두께의 총합은 400 ㎚ 이하이기 때문에, 코어 반도체 영역(19)의 두께(D19)를 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 광 가둠을 향상시킬 수 있고, 레이저 다이오드의 임계값 전류를 낮출 수 있다.
활성층(29)의 InX0Ga1-X0N층(29a)의 인듐 조성(X0)은 제1 광가이드층(27)의 제1 InX1Ga1-X1N층(27b)의 인듐 조성(X1)보다 크고, 인듐 조성차(X1-X0)은 0.26 이상일 수 있다. 장파장의 발광에는 InX0Ga1-X0N층(29a)의 인듐 조성(X0)를 높이는 것이 요구된다. 한편, 광가이드층(27)과 클래드층(21) 사이에 격자 완화를 발생시키고자 하지 않는다. 이 때문에, 비교적 얇은 반도체층의 적층을 포함하는 코어 반도체 영역(19) 내에, 인듐 조성차(X1-X0)를 크게 취하는 반도체층을 설치하여, 제2 계면(J2)에서의 격자 부정합도를 작게 한다.
제1 광가이드층(27)에서 제1 InGaN층(27b)의 인듐 조성(X1)은 0.01 이상 0.05 이하일 수 있다. 제1 광가이드층(27)에서 제1 InGaN층(27b)과 제1 GaN층(27a)의 계면(J4)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하일 수 있다.
광가이드층(27)에 GaN층 및 InGaN층의 2층 구조로 구성하는 것에 의해, 코어 반도체 영역(19)의 실효 굴절률을 높일 수 있다. 클래드층(21)과 활성층(29) 사이에 광가이드층(27)의 InGaN층(27a)이 위치한다. 광가이드층(27)이 GaN층에 추가로 InGaN층을 포함하기 때문에, 광가이드층(27)의 미스피트 전위 밀도를 내려, 광가이드층(27) 내에서 격자 완화를 방지할 수 있다.
또한, 활성층(29)의 InX0Ga1-X0N층(29a)의 인듐 조성(X0)은 제2 광가이드층(31)의 제2 InX2Ga1-X2N층(31a)의 인듐 조성(X2)보다 크고, 인듐 조성차(X2-X0)는 0.26 이상일 수 있다. 장파장의 발광에는 InX0Ga1-X0N층(29a)의 인듐 조성(X0)를 높이는 것이 요구된다. 한편, 광가이드층(31)과 클래드층(23) 사이에 격자 완화를 발생시키고자 하지 않는다. 이 때문에, 비교적 얇은 반도체층의 적층을 포함하는 코어 반도체 영역(19) 내에, 인듐 조성차(X2-X0)를 크게 취하는 반도체층을 설치하여, 제3 계면(J3)에서의 격자 부정합도를 작게 한다.
제2 광가이드층(31)에서 상기 제2 InGaN층(31a)의 인듐 조성(X2)은 0.01 이상 0.05 이하일 수 있다. 제2 광가이드층(31)에서 제2 InGaN층(31a)과 제2 GaN층(31b)의 계면(J5)에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하일 수 있다. 광가이드층(31)에 GaN층 및 InGaN층과의 2층 구조로 구성하는 것에 의해, 코어 반도체 영역(19)의 실효 굴절률을 높일 수 있다. 클래드층(23)과 활성층(29) 사이에 광가이드층(31)의 InGaN층이 위치한다. 광가이드층(31)이 GaN층에 추가로 InGaN층을 포함하기 때문에, 광가이드층(31)의 미스피트 전위 밀도를 낮춰, 광가이드층(31) 내에서 격자 완화를 방지할 수 있다.
질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)는, 제2 에피택셜 반도체 영역(17) 위에서 레이저 스트라이프를 따라 연장되는 전극(예컨대 애노드)(35a)을 더 구비할 수 있다. 지지 기체(13)의 이면(13b) 위에는, 전극(예컨대 캐소드)(35b)이 설치될 수 있다.
질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드는, 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 공진기를 구성하는 한 쌍의 단부면(37a, 37b)을 더 구비할 수 있다. 한 쌍의 단부면(37a, 37b)은 레이저 스트라이프의 양단에 위치한다. 한 쌍의 단부면(37a, 37b) 각각은, 레이저 공진기를 위해 필요한 평탄성 및 수직성 양쪽 모두를 만족시킨다. 또한 단부면(37a, 37b) 각각은, 지지 기체(13)의 이면(13b)의 에지로부터 제2 에피택셜 반도체 영역(17)의 표면(17a)의 에지까지 연장된다.
레이저 발진을 가능하게 하는 이러한 광 공진기, 즉 양호한 단부면(37a, 37b)은 스크라이브 마크의 형성과 블레이드 등을 이용한 분리에 의해 레이저바를 제작하는 것에 의해 얻을 수 있다. 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)를 위한 레이저 스트라이프는 기준축(Cx)과 법선축(Ax) 양쪽 모두에 직교하는 방향으로 연장할 수 있다. 또는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)를 위한 레이저 스트라이프는 기준축(Cx)과 법선축(Ax)에 의해 규정되는 기준 평면을 따라 연장된다. 이 기준 평면은 단부면(37a, 37b)에 교차되어 있고, 양호한 실시예에서는 실질적으로 직교하는 것이 좋다. 반극성에 의해 이방적인 왜곡을 내포하는 활성층(29)에서, 레이저 스트라이프 방향에 따라 레이저 발진에 기여하는 밴드 천이를 선택할 수 있다.
제1 클래드층(21)은 AlGaN층으로 이루어질 수 있다. 이 AlGaN의 알루미늄 조성은 0.04 이하이고, 0.01 이상일 수 있다. 이 제1 클래드층(21)의 두께는 500 ㎚ 이하이다. 제1 클래드층(21)의 알루미늄 조성 및 막 두께가 커지기 때문에, 제1 클래드층(21)의 AlGaN층에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다. 또는 제1 클래드층(21)은 InAlGaN층으로 이루어지고, 이 InAlGaN층의 밴드갭은 광가이드층(27)의 제1 GaN층(27b)의 밴드갭보다 크다. 이 제1 클래드층(21)의 두께는 500 ㎚ 이하이다. 이 InAlGaN층의 밴드갭이 GaN의 밴드갭보다 크기 때문에, 이 InAlGaN층의 굴절률은 GaN의 굴절률보다 낮출 수 있다. 4원계 질화갈륨계 반도체를 이용하는 것에 의해, 격자 완화를 방지할 수 있다.
제2 클래드층(23)은 AlGaN층으로 이루어질 수 있다. 이 AlGaN의 알루미늄 조성은 0.04 이하이고, 0.01 이상일 수 있다. 이 제2 클래드층(23)의 두께는 500 ㎚ 이하이다. 제2 클래드층(23)의 알루미늄 조성 및 막 두께가 커지기 때문에, 제2 클래드층(23)의 AlGaN층에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다. 또는 제2 클래드층(23)은 InAlGaN층으로 이루어지고, 이 InAlGaN층의 밴드갭은 광가이드층(31)의 제2 GaN층(31b)의 밴드갭보다 크다. 이 제2 클래드층(23)의 두께는 500 ㎚ 이하이다. 이 InAlGaN층의 밴드갭이 GaN의 밴드갭보다 크기 때문에, 이 InAlGaN층의 굴절률은 GaN의 굴절률보다 낮출 수 있다.
코어 반도체 영역(19)은 전자 블록층(33)을 포함할 수 있다. 전자 블록층(33)은, 예컨대 광가이드층(31)과 제2 에피택셜 영역(17) 사이에 위치한다. 필요한 경우에는 전자 블록층(33)은 제2 InGaN층과 제2 GaN층 사이에 위치할 수 있다. 또는 전자 블록층의 위치를 조정하여, 캐리어 가둠 및 광 가둠을 조정할 수 있다.
도 2는, 본 실시형태에 따른 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드에서의 격자 상수를 도시하는 도면이다. 지지 기체(13) 위에 성장되는 반도체층은 「DSUB」로 도시되는 지지 기체(13)의 격자 상수에 이하의 격자 정합 조건으로 일치한다. 지지 기체(13)의 c축 방향과 이 c축 방향에 대해서 III족 질화물 반도체에 고유(무왜곡)의 격자 상수(d0)의 크기는, 격자 벡터(LVC0)에 의해 나타난다. 격자 벡터(LVC0)는 법선축(Ax) 방향의 세로 성분(V0L)과 이 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V0T)으로 이루어진다. 제1 클래드층(21)을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 반도체 재료에 고유(무왜곡)의 c축 방향 격자 상수(d1)의 크기는, 격자 벡터(LVC1)에 의해 나타난다. 격자 벡터(LVC1)는 법선축(Ax) 방향의 세로 성분(V1L)과 이 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V1T)로 이루어진다. 가로 방향에 관한 격자 부정합도(F10)는
(V1T-V0T)/V0T
로 나타내고, 격자 부정합도(F10)는 격자 정합 조건을 만족시킨다. 격자 정합 조건은, 예컨대 -0.001≤F10≤0.001이다.
이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)에 의하면, 제1 클래드층(21)을 위한 반도체 재료에 고유한 격자 상수와 지지 기체(13)의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
또한, 제1 광가이드층(27)의 제1 InGaN층(27a)을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 반도체 재료에 고유(무왜곡)의 c축 방향 격자 상수(d2)의 크기는 격자 벡터(LVC2)에 의해 나타난다. 격자 벡터(LVC2)는 법선축(Ax) 방향의 세로 성분(V2L)과 이 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V2T)으로 이루어진다. 가로 방향에 관한 격자 부정합도 (F20)는
(V2T-V0T)/V0T
로 나타낸다. 이 격자 부정합도(F20)는 격자 정합 조건을 만족시킨다. 격자 정합 조건은, 예컨대
-0.001≤F20≤0.001
이다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)에 의하면, InX1Ga1-X1N층(27a)의 반도체 재료에 고유(무왜곡)한 격자 상수와 지지 기체(13)의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
제2 에피택셜 반도체 영역(17)에서의 제2 클래드층(23)을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 반도체 재료에 고유(무왜곡)한 c축 방향 격자 상수(d3)의 크기는 격자 벡터(LVC3)에 의해 나타난다. 격자 벡터(LVC3)는 법선축(Ax) 방향의 세로 성분(V3L)과 이 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V3T)으로 이루어진다. 가로 방향에 따른 격자 부정합도(F30)는
(V3T-V0T)/V0T
로 나타낸다. 가로 방향에 관한 격자 부정합도(F30)는 격자 정합 조건을 만족시킨다. 격자 정합 조건은, 예컨대
-0.001≤F30≤0.001
이다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)에 의하면, 제2 클래드층(23)을 위한 반도체 재료에 고유(무왜곡)한 격자 상수와 지지 기체(13)의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
또한 제2 광가이드층(31)의 제2 InGaN층(31a)을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 반도체 재료에 고유(무왜곡)한 c축 방향 격자 상수(d4)의 크기는 격자 벡터(LVC4)에 의해 나타난다. 격자 벡터(LVC4)는 법선축(Ax) 방향의 세로 성분(V4L)과 이 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V4T)으로 이루어진다.
가로 방향에 관한 격자 부정합도(F40)는
(V4T-V0T)/V0T
로 나타낸다. 이 격자 부정합도(F40)는 격자 정합 조건을 만족시킨다. 격자 정합 조건은, 예컨대
-0.001≤F40≤0.001
이다. 이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드(11)에 의하면, InGaN층(31a)의 반도체 재료에 고유(무왜곡)한 격자 상수와 지지 기체(13)의 격자 상수 사이의 차에 기인하는 격자 완화를 방지할 수 있다.
[실시예]
반극성 주요면을 갖는 GaN 기판 위에 레이저 다이오드 구조(LD1)의 에피택셜 기판을 제작하였다. 도 3은 본 실시예에 따른 레이저 다이오드의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 에피텍셜 성장을 위한 원료로서, 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 트리메틸알루미늄(TMA), 암모니아(NH3), 실란(SiH4), 비스시클로펜타디에닐마그네슘(Cp2Mg)을 이용하였다.
63도부터 80도 미만의 경사각 범위 내의 경사각에 해당하는 GaN 기판이 준비되었다. GaN 기판은 육방정계 GaN에서의 m축 방향으로 c축에 직교하는 평면으로부터 75도의 각도로 경사진 주요면을 갖고 있고, 이 경사면은 (20-21)면으로서 나타내며, m축 방향으로 75도의 각도로 경사져 있다. 이 주요면도 경면 연마되어 있다. 이 기판 위에 이하의 조건으로 에피텍셜 성장을 하였다.
우선, GaN 기판(51)을 성장로 내에 설치하였다. 섭씨 1050도의 온도에서, 암모니아 및 수소를 흘리면서 10분간 열처리하였다. 이 열처리에 의한 표면 개질에 의해, GaN 기판(51)의 표면(51a)에, 오프각에 의해 규정되는 테라스 구조가 형성된다. 이 열처리 후에, GaN계 반도체 영역이 성장된다. 예컨대 섭씨 1100도에서, TMG, TMA, 암모니아, 실란을 성장로에 공급하고, n형 클래드층(52)을 성장시켰다. n형 클래드층(52)은, 예컨대 Si 도핑 AlGaN층이다. AlGaN층의 두께는, 예컨대 500 마이크로미터이며, 그 Al 조성은, 예컨대 0.03이었다.
이어서, 섭씨 870도의 기판 온도로, TMG, TMI, 암모니아를 성장로에 공급하고, n형 클래드층(52) 위에 광가이드층(53)을 성장시켰다. 광가이드층(53)의 성장에서는, 예컨대 n형 GaN층(53a)이 성장되고, 그 두께는 100 ㎚였다. 계속해서, n형 GaN층(53a) 위에, 예컨대 언도프 InGaN층(53b)이 성장되고, 그 두께는 100 ㎚였다. 이 InGaN의 인듐 조성은, 예컨대 0.02였다.
이어서, 광가이드층(53) 위에 활성층(54)을 성장시킨다. 섭씨 870도의 기판 온도로 TMG, NH3을 성장로에 공급하고, 이 장벽층 성장 온도에서 GaN계 반도체 장벽층(54a)을 성장시켰다. 장벽층(54a)은, 예컨대 언도프 GaN이고, 그 두께는 15 ㎚이다. 장벽층(54a)의 성장 후에, 성장을 중단하고, 섭씨 870도로부터 섭씨 830도로 기판 온도를 변경한다. 변경 후의 우물층 성장 온도로, TMG, TMI, NH3을 성장로에 공급하여, 언도프 InGaN 우물층(54b)을 성장시켰다. 그 두께는 3 ㎚이다. 우물층(54b)의 성장 후에, TMI의 공급을 정지하고, TMG, 암모니아를 성장로에 공급하면서, 섭씨 830도로부터 섭씨 870도로 기판 온도를 변경하였다. 이 변경중에도 언도프 GaN 장벽층(54a)의 일부분이 성장되어 있다. 온도의 변경이 완료된 후에, 언도프 GaN 장벽층(54a)의 나머지 부분을 성장시켰다. GaN 장벽층(54a)의 두께는 15 ㎚이다. 계속해서, 장벽층(54a)의 성장, 온도 변경, 우물층(54b)의 성장을 반복하여, InGaN 우물층(54b), GaN 장벽층(54a)을 형성하였다. InGaN 우물층(54b)의 인듐 조성은, 예컨대 0.3이었다.
활성층(54) 위에 광가이드층(55)을 성장시켰다. 광가이드층(55)의 성장에서는, 섭씨 870도의 기판 온도로, TMG, TMI, 암모니아를 성장로에 공급하고, 예컨대 언도프의 InGaN층(55a)을 성장시켰다. 이 두께는 100 ㎚이고, 그 In 조성은 0.02였다. 계속해서, 이 InGaN층(55a) 위에, 예컨대 p형 GaN층(55b)이 성장되고, 그 두께는 100 ㎚였다.
광가이드층(55) 위에, GaN계 반도체 영역이 성장된다. 광가이드층(55)의 성장 후에, TMG 및 TMI의 공급을 정지하고, 기판 온도를 섭씨 1100도로 상승시켰다. 이 온도로, TMG, TMA, 암모니아, 비스시클로펜타디에닐마그네슘을 성장로에 공급하고, 전자 블록층(56) 및 p형 클래드층(57)을 성장시켰다. 전자 블록층(56)은, 예컨대 AlGaN이었다. 전자 블록층(56)의 두께는, 예컨대 20 ㎚이고, Al 조성은 0.16이었다. p형 클래드층(57)은, 예컨대 AlGaN이었다. p형 클래드층(57)의 두께는, 예컨대 400 ㎚이며, Al 조성은 0.03이었다. 이 후에, TMA의 공급을 정지하고, p형 컨택트층(58)을 성장시켰다. p형 컨택트층(58)은, 예컨대 GaN으로 이루어지고, 그 두께는, 예컨대 50 ㎚였다. 성막 후에, 성장로의 온도를 실온까지 온도를 낮춰, 에피택셜 기판(E)을 제작하였다.
이 에피택셜 기판(E) 위에 전극을 형성하였다. 우선 실리콘 산화막이라는 절연막(59)을 퇴적하고, 이 절연막(59)에 포토리소그래피 및 에칭에 의해 콘택트창을 형성하였다. 콘택트창은, 예컨대 스트라이프 형상이며, 그 폭은, 예컨대 10 마이크로미터이다. 이어서, p형 GaN 컨택트층(58) 위에 p 전극(Ni/Au)(60a)을 형성하였다. 이 후에, p 패드 전극(Ti/Au)을 형성하였다. n 전극(Ti/Al)(60b)을 에피택셜 기판 이면에 형성하였다. 전극 어닐링(예컨대 섭씨 550도에서 1분)의 절차로 행하여 기판 생산물을 제작하였다.
이 기판 생산물(P)을 400 ㎛ 간격으로 스크라이브한 후에, 블레이드라는 분리 장치를 이용하여, 기판 생산물로부터 레이저바를 형성하였다. 스크라이브는, 예컨대 레이저 스크라이브 장치를 이용하였다. 레이저바의 단부면(61a, 61b)은 광 공진기를 적용할 수 있는 정도로 평탄성 및 수직성을 가졌다. 애노드 및 캐소드 사이에 전류를 인가했을 때, 레이저 다이오드는 발진 파장 500 ㎚의 레이저광을 생성하였다. 임계값 전류는 60 kA/㎝2였다.
도 4는, 에피택셜 기판(E)의 X선 회절에 의한 역격자 맵핑상을 도시하는 도면이다. 종축은 반도체 적층을 포함하는 에피택셜 기판(E)에서 반도체 적층의 적층 방향에 관한 격자 상수를 도시하고, 횡축은 반도체 적층의 적층 방향에 직교하는 면내 방향에 관한 격자 상수를 도시한다. 도 4를 참조하면, 종축에 수직인 선(LINE) 위에, 신호 강도의 피크값(P0, P1, P3)이 배열되어 있다. 이 배열은, 세로 방향에 관해서, 각 반도체층이 서로 동일한 격자 상수를 갖는 것을 도시하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 실시형태에 의하면, 반극성면을 이용하여 500 ㎚ 이상의 광의 레이저 발진 가능한 III족 질화물 반도체 레이저 다이오드가 제공된다.
양호한 실시형태에서 본 발명의 원리를 도시하여 설명해 왔지만, 본 발명은 이와 같은 원리로부터 일탈하지 않고 배치 및 상세에서 변경될 수 있는 것은, 당업자에 의해 인식된다. 본 발명은 본 실시형태에 개시된 특정한 구성에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 특허청구범위 및 그 정신 범위에서 오는 모든 수정 및 변경에 권리를 청구한다.

Claims (20)

  1. 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드로서,
    III족 질화물 반도체로 이루어지고, 이 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로 연장되는 기준축에 직교하는 제1 기준 평면에 대하여 각도 ALPHA로 경사진 반극성 주요면을 갖는 지지 기체와,
    제1 클래드층을 포함하며, 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면 위에 설치된 제1 에피택셜 반도체 영역과,
    제2 클래드층을 포함하고, 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면 위에 설치된 제2 에피택셜 반도체 영역과,
    상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면 위에 설치된 코어 반도체 영역
    을 포함하며,
    상기 코어 반도체 영역은, 제1 광가이드층, 활성층 및 제2 광가이드층을 포함하고,
    상기 활성층은 InX0Ga1-X0N층을 포함하며,
    상기 활성층은 발진 파장 500 ㎚ 이상의 광을 발생하도록 설치되어 있고,
    상기 제1 클래드층은, 이 III족 질화물 반도체와 상이한 질화갈륨계 반도체로 이루어지며, 이 질화갈륨계 반도체는 AlGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나 이상으로 이루어지고,
    상기 제1 에피택셜 반도체 영역, 상기 코어 반도체 영역 및 상기 제2 에피택셜 반도체 영역은, 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면의 법선축 방향으로 순서대로 배열되어 있으며,
    상기 c축은 <0001>축 및 <000-1>축 중 어느 하나의 방향을 향하고,
    상기 각도 ALPHA는 10도 이상 80도 미만의 범위에 있으며,
    상기 제1 에피택셜 반도체 영역의 두께는 상기 코어 반도체 영역의 두께보다 두껍고,
    상기 지지 기체와 상기 제1 에피택셜 반도체 영역과의 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이며,
    상기 제1 에피택셜 반도체 영역과 상기 코어 반도체 영역과의 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이고,
    상기 코어 반도체 영역과 상기 제2 에피택셜 반도체 영역과의 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하이며,
    상기 제1 클래드층의 도전형은 상기 제2 클래드층의 도전형과 역도전형이고,
    상기 제1 광가이드층은 상기 활성층과 상기 제1 에피택셜 반도체 영역 사이에 있으며,
    상기 제1 광가이드층은 제1 InX1Ga1-X1N층 및 제1 GaN층을 포함하고,
    상기 제2 광가이드층은 상기 활성층과 상기 제2 에피택셜 반도체 영역 사이에 있으며,
    상기 제2 광가이드층은 제2 InX2Ga1-X2N층 및 제2 GaN층을 포함한 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광가이드층 및 상기 제2 광가이드층의 두께의 총합은 400 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 활성층은 발진 파장 530 ㎚ 이하의 광을 발생하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층의 상기 InX0Ga1-X0N층의 인듐 조성(X0)은, 상기 제1 광가이드층의 상기 제1 InX1Ga1-X1N층의 인듐 조성(X1)보다 크고, 인듐 조성차(X1-X0)는 0.26 이상인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광가이드층에서 상기 제1 InX1Ga1-X1N층의 인듐 조성(X1)은 0.01 이상 0.05 이하이며,
    상기 제1 광가이드층에서 상기 제1 InX1Ga1-X1N층과 상기 제1 GaN층과의 계면에서의 미스피트 전위 밀도는 1×106 ㎝-1 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 III족 질화물 반도체에서의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d0)의 크기는 격자 벡터(LVC0)에 의해 나타나고,
    상기 제1 에피택셜 반도체 영역에서의 상기 제1 클래드층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d1)의 크기는 격자 벡터(LVC1)에 의해 나타나며,
    상기 격자 벡터(LVC0)는 상기 법선축의 방향의 세로 성분(V0L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V0T)으로 이루어지고,
    상기 격자 벡터(LVC1)는 상기 법선축의 방향의 세로 성분(V1L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V1T)으로 이루어지며,
    가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V1T-V0T)/V0T는 격자 정합 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광가이드층의 상기 제1 InX1Ga1-X1N층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d2)의 크기는 격자 벡터(LVC2)에 의해 나타나고,
    상기 격자 벡터(LVC2)는 상기 법선축의 방향의 세로 성분(V2L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V2T)으로 이루어지며,
    가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V2T-V0T)/V0T의 값은 격자 정합 조건을 만족시키는 범위에 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 에피택셜 반도체 영역에서의 상기 제2 클래드층을 위한 반도체 재료의 c축 방향과 이 c축 방향의 격자 상수(d3)의 크기는 격자 벡터(LVC3)에 의해 나타나고,
    상기 격자 벡터(LVC3)는 상기 법선축의 방향의 세로 성분(V3L)과 상기 세로 성분에 직교하는 가로 성분(V3T)으로 이루어지며,
    가로 방향에 관한 격자 부정합도 (V3T-V0T)/V0T는 격자 정합 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 클래드층은 AlGaN층으로 이루어지고,
    상기 AlGaN층의 알루미늄 조성은 0.04 이하이며,
    상기 AlGaN층의 두께는 500 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 클래드층은 InAlGaN층으로 이루어지고,
    상기 InAlGaN층의 밴드갭은, 상기 광가이드층의 제1 GaN층의 밴드갭보다 큰 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각도 ALPHA는 63도 이상 80도 미만인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각도 ALPHA는 70도 이상 80도 미만인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각도 ALPHA는 72도 이상 78도 미만인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 기체의 상기 III족 질화물 반도체는 GaN인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 반도체 영역은 전자 블록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준축은 a축 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준축은 m축 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 공진기를 구성하는 한 쌍의 단부면을 더 포함하고,
    이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 레이저 스트라이프는, 상기 기준축과 상기 법선축 양쪽 모두에 직교하는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 공진기를 구성하는 한 쌍의 단부면을 더 포함하고,
    이 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드를 위한 레이저 스트라이프는, 상기 기준축과 상기 법선축에 의해 규정되는 제2 기준 평면을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제2 에피택셜 반도체 영역 위에서 상기 레이저 스트라이프를 따라 연장되는 전극을 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 단부면 각각은, 상기 지지 기체의 이면의 에지로부터 상기 제2 에피택셜 반도체 영역의 표면의 에지까지 연장되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드.
KR1020100067904A 2009-07-15 2010-07-14 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드 KR101163900B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-167093 2009-07-15
JP2009167093A JP4978667B2 (ja) 2009-07-15 2009-07-15 窒化ガリウム系半導体レーザダイオード

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110007060A true KR20110007060A (ko) 2011-01-21
KR101163900B1 KR101163900B1 (ko) 2012-07-09

Family

ID=43263953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100067904A KR101163900B1 (ko) 2009-07-15 2010-07-14 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8284811B2 (ko)
EP (1) EP2287981B1 (ko)
JP (1) JP4978667B2 (ko)
KR (1) KR101163900B1 (ko)
CN (1) CN101958509B (ko)
TW (1) TW201115869A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5206699B2 (ja) 2010-01-18 2013-06-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
US7933303B2 (en) * 2009-06-17 2011-04-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride semiconductor laser device, and method for fabricating group-III nitride semiconductor laser device
US8189639B2 (en) * 2010-05-28 2012-05-29 Corning Incorporated GaN-based laser diodes with misfit dislocations displaced from the active region
JP5781292B2 (ja) * 2010-11-16 2015-09-16 ローム株式会社 窒化物半導体素子および窒化物半導体パッケージ
US8358673B2 (en) 2011-02-17 2013-01-22 Corning Incorporated Strain balanced laser diode
JP5708033B2 (ja) * 2011-02-28 2015-04-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体素子を作製する方法
JP5139555B2 (ja) * 2011-04-22 2013-02-06 住友電気工業株式会社 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板
JP2013030505A (ja) * 2011-07-26 2013-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子
US8743922B2 (en) * 2011-10-21 2014-06-03 Sharp Kabushiki Kaisha Ultraviolet laser
JP5351290B2 (ja) * 2012-01-05 2013-11-27 住友電気工業株式会社 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板
KR102216417B1 (ko) 2013-06-28 2021-02-17 인텔 코포레이션 선택적 에피택셜 성장된 iii-v족 재료 기반 디바이스
WO2015147858A1 (en) 2014-03-28 2015-10-01 Intel Corporation Selective epitaxially grown iii-v materials based devices
JPWO2020017207A1 (ja) * 2018-07-20 2021-08-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体発光素子

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998019375A1 (fr) * 1996-10-30 1998-05-07 Hitachi, Ltd. Machine de traitement optique de l'information et dispositif a semi-conducteur emetteur de lumiere afferent
JP4601808B2 (ja) * 1999-12-06 2010-12-22 パナソニック株式会社 窒化物半導体装置
US6653663B2 (en) * 1999-12-06 2003-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nitride semiconductor device
JP2002016000A (ja) * 2000-06-27 2002-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体基板
US6586762B2 (en) * 2000-07-07 2003-07-01 Nichia Corporation Nitride semiconductor device with improved lifetime and high output power
JP4291960B2 (ja) 2001-03-09 2009-07-08 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6897484B2 (en) * 2002-09-20 2005-05-24 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light emitting element and manufacturing method thereof
JP2005072368A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Sony Corp 半導体発光素子、半導体レーザ素子、及び画像表示装置
CN100452583C (zh) * 2003-09-25 2009-01-14 松下电器产业株式会社 氮化物半导体元件和其制造方法
US20070290230A1 (en) * 2003-09-25 2007-12-20 Yasutoshi Kawaguchi Nitride Semiconductor Device And Production Method Thereof
DE602005011881C5 (de) * 2004-04-02 2016-07-28 Nichia Corp. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung
CN101845670A (zh) * 2005-03-10 2010-09-29 加利福尼亚大学董事会 用于生长平坦半极性氮化镓的技术
KR20090018106A (ko) * 2006-05-09 2009-02-19 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 비극성 및 준극성 (ａｌ, ｇａ, ｉｎ)ｎ을 위한 인-시츄 결함 감소 기술
JP5076746B2 (ja) * 2006-09-04 2012-11-21 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2010510655A (ja) * 2006-11-15 2010-04-02 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Ｎ面ＧａＮ、ＩｎＮおよびＡｌＮならびにそれらの合金を用いた発光ダイオードおよびレーザダイオード
JP2008311640A (ja) 2007-05-16 2008-12-25 Rohm Co Ltd 半導体レーザダイオード
JP2009054616A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子の製造方法と窒化物半導体発光層
TWI450414B (zh) * 2007-10-10 2014-08-21 Rohm Co Ltd Nitride semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201115869A (en) 2011-05-01
CN101958509B (zh) 2013-11-27
EP2287981A1 (en) 2011-02-23
JP4978667B2 (ja) 2012-07-18
US8284811B2 (en) 2012-10-09
US20110013657A1 (en) 2011-01-20
KR101163900B1 (ko) 2012-07-09
EP2287981B1 (en) 2013-01-23
CN101958509A (zh) 2011-01-26
JP2011023535A (ja) 2011-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101163900B1 (ko) 질화갈륨계 반도체 레이저 다이오드
JP5003527B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物発光素子、及びｉｉｉ族窒化物系半導体発光素子を作製する方法
JP5077303B2 (ja) 窒化ガリウム系半導体発光素子、窒化ガリウム系半導体発光素子を作製する方法、窒化ガリウム系発光ダイオード、エピタキシャルウエハ、及び窒化ガリウム系発光ダイオードを作製する方法
US8483251B2 (en) Group III nitride semiconductor laser diode, and method for producing group III nitride semiconductor laser diode
US7949026B2 (en) Group III nitride semiconductor laser
US8513684B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2010177651A (ja) 半導体レーザ素子
WO2013002389A1 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法
KR20110111468A (ko) 질화물 반도체 발광 소자, 에피택셜 기판 및 질화물 반도체 발광 소자를 제작하는 방법
US8748868B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and epitaxial substrate
US20120327967A1 (en) Group iii nitride semiconductor laser device, epitaxial substrate, method of fabricating group iii nitride semiconductor laser device
JP2011003661A (ja) 半導体レーザ素子
WO2013065381A1 (ja) 窒化物半導体発光素子、及び、窒化物半導体発光素子の作製方法
JP2012138633A (ja) 窒化ガリウム系半導体レーザダイオード
JP5423853B2 (ja) 窒化ガリウム系半導体発光素子、窒化ガリウム系半導体発光素子を作製する方法、窒化ガリウム系発光ダイオード、エピタキシャルウエハ
JP2011023473A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザダイオード
JP2012109624A (ja) Ｉｉｉ族窒化物発光素子、及びｉｉｉ族窒化物系半導体発光素子を作製する方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee