JPH0143472B2 - - Google Patents
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- JPH0143472B2 JPH0143472B2 JP22946685A JP22946685A JPH0143472B2 JP H0143472 B2 JPH0143472 B2 JP H0143472B2 JP 22946685 A JP22946685 A JP 22946685A JP 22946685 A JP22946685 A JP 22946685A JP H0143472 B2 JPH0143472 B2 JP H0143472B2
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
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- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、能動層内に量子井戸を有する半導体
発光素子に関する。
発光素子に関する。
ダブルヘテロ接合構造の半導体レーザの能動層
内にドウ・ブローイ波長以下の量子井戸（QW）
を形成した、所謂量子井戸レーザ（QWレーザ）
が知られている。量子井戸レーザでは、電子系が
半導体層に垂直方向に量子化される。このため、
半導体層に垂直方向の波動関数が局在して、半導
体層に平行な方向にのみ運動の自由度を持つ、二
次元電子ガスが実現されている。この二次元電子
ガスの状態密度は、バンド端で急峻に立上がるエ
ネルギー依存性を有するために、QWレーザは通
常のダブルヘテロ接合構造の半導体レーザに比べ
て高い発光効率をもつ。QWレーザの他の特長
は、しきい値電流が小さい、高速の変調が可能で
ある、発振波長が可変である、良好な導波特性を
有する、等である。これらの特長の故に、QWレ
ーザは、オプトエレクトロニクスICや高速変調
光素子等の応用に有用なものとして期待されてい
る。
内にドウ・ブローイ波長以下の量子井戸（QW）
を形成した、所謂量子井戸レーザ（QWレーザ）
が知られている。量子井戸レーザでは、電子系が
半導体層に垂直方向に量子化される。このため、
半導体層に垂直方向の波動関数が局在して、半導
体層に平行な方向にのみ運動の自由度を持つ、二
次元電子ガスが実現されている。この二次元電子
ガスの状態密度は、バンド端で急峻に立上がるエ
ネルギー依存性を有するために、QWレーザは通
常のダブルヘテロ接合構造の半導体レーザに比べ
て高い発光効率をもつ。QWレーザの他の特長
は、しきい値電流が小さい、高速の変調が可能で
ある、発振波長が可変である、良好な導波特性を
有する、等である。これらの特長の故に、QWレ
ーザは、オプトエレクトロニクスICや高速変調
光素子等の応用に有用なものとして期待されてい
る。
しかしながら従来提案されているQWレーザで
は、零バイアス状態で能動層内に内部電界が形成
されており、この内部電界が、QWレーザの特性
向上を妨げる原因となつていた。このことを以下
に、図面を用いて説明する。
は、零バイアス状態で能動層内に内部電界が形成
されており、この内部電界が、QWレーザの特性
向上を妨げる原因となつていた。このことを以下
に、図面を用いて説明する。
第９図は、キヤリア閉込め領域と光閉込め領域
を別々にした所謂 SCH （Separate
Confinement Hetero）構造を持つ従来のQWレ
ーザの、エネルギー・バンド・ダイヤグラムと不
純物濃度分布を示す。１１はｐ型クラツド領域、
１２はｉ型能動領域、１３はｎ型クラツド領域で
ある。ｐ型クラツド領域１１は能動領域１２にホ
ールを注入するためのものであり、ｎ型クラツド
領域１３は能動領域１３は能動領域１２に電子を
注入するためのものである。能動領域１２は、ｐ
型クラツド領域１１およびｎ型クラツド領域１３
を構成する半導体層よりバンド・ギヤツプが小さ
い半導体層により形成されて、光閉込めが可能と
なつている。この能動領域１２内にキヤリア閉込
めを行なう量子井戸領域１４が形成されている。
量子井戸領域１４は通常、バリア層を挾んで複数
の量子井戸層が積層された所謂多重量子井戸
（MQW）構造とされるが、図では説明を分り易
くするため、一つの量子井戸のみ示している。図
のエネルギー・バンド・ダイヤグラムは、零バイ
アスの状態である。図から明らかなように、この
QWレーザでは、ｐ型クラツド領域１１とｎ型ク
ラツド領域１３の電子親和力の差により、能動領
域１２には内部電界が形成されている。
を別々にした所謂 SCH （Separate
Confinement Hetero）構造を持つ従来のQWレ
ーザの、エネルギー・バンド・ダイヤグラムと不
純物濃度分布を示す。１１はｐ型クラツド領域、
１２はｉ型能動領域、１３はｎ型クラツド領域で
ある。ｐ型クラツド領域１１は能動領域１２にホ
ールを注入するためのものであり、ｎ型クラツド
領域１３は能動領域１３は能動領域１２に電子を
注入するためのものである。能動領域１２は、ｐ
型クラツド領域１１およびｎ型クラツド領域１３
を構成する半導体層よりバンド・ギヤツプが小さ
い半導体層により形成されて、光閉込めが可能と
なつている。この能動領域１２内にキヤリア閉込
めを行なう量子井戸領域１４が形成されている。
量子井戸領域１４は通常、バリア層を挾んで複数
の量子井戸層が積層された所謂多重量子井戸
（MQW）構造とされるが、図では説明を分り易
くするため、一つの量子井戸のみ示している。図
のエネルギー・バンド・ダイヤグラムは、零バイ
アスの状態である。図から明らかなように、この
QWレーザでは、ｐ型クラツド領域１１とｎ型ク
ラツド領域１３の電子親和力の差により、能動領
域１２には内部電界が形成されている。
第１０図は、この様なQWレーザに順方向バイ
アス電圧Vbが印加されたときのエネルギー・バ
ンド・ダイヤグラムを示す。順方向バイアスが印
加されると、ｎ型クラツド領域１３から電子が、
ｐ型クラツド領域１１からホールがそれぞれ能動
領域１２に注入される。第１０図は、バイアス電
圧Vbが拡散電位Vbiより小さい状態を示してい
る。実際のQWレーザではこの状態、即ち能動領
域１２におよそ10kV／cm程度の内部電界が形成
されている状態でも発振を開始する。
アス電圧Vbが印加されたときのエネルギー・バ
ンド・ダイヤグラムを示す。順方向バイアスが印
加されると、ｎ型クラツド領域１３から電子が、
ｐ型クラツド領域１１からホールがそれぞれ能動
領域１２に注入される。第１０図は、バイアス電
圧Vbが拡散電位Vbiより小さい状態を示してい
る。実際のQWレーザではこの状態、即ち能動領
域１２におよそ10kV／cm程度の内部電界が形成
されている状態でも発振を開始する。
上述のように能動領域１２に内部電界が形成さ
れている状態でレーザ発振することは、QWレー
ザの発振しきい値電流が必要以上に高くなつてい
ることを意味する。その理由は次の通りである。
れている状態でレーザ発振することは、QWレー
ザの発振しきい値電流が必要以上に高くなつてい
ることを意味する。その理由は次の通りである。
第１に、能動領域１２に内部電界が形成されて
いる状態では、第１０図に示すように、量子化さ
れた電子の波動関数１５およびホールの波動関数
１６が量子井戸領域１４のそれぞれ逆の端部に偏
在する。これは、光学遷移の確率振幅を与える行
列要素の減少を引き起こす。特に、多重量子井戸
構造の場合には、各量子井戸間の共鳴エネルギー
が非常に大きくない限り、この効果は大である。
いる状態では、第１０図に示すように、量子化さ
れた電子の波動関数１５およびホールの波動関数
１６が量子井戸領域１４のそれぞれ逆の端部に偏
在する。これは、光学遷移の確率振幅を与える行
列要素の減少を引き起こす。特に、多重量子井戸
構造の場合には、各量子井戸間の共鳴エネルギー
が非常に大きくない限り、この効果は大である。
第２に、能動領域に内部電界が形成されている
と、量子井戸を挾むバリア層のポテンシヤルが低
くなる。このため、量子井戸に注入されたキヤリ
アがトンネル効果で量子井戸の外へ逃げ易くな
り、キヤリアの閉込め効果が低減される。これ
は、Fowler−Nordheim機構と呼ばれる。量子
井戸から逃出したキヤリアは、非発光再結合を起
こす。この結果、QWレーザの量子効率が低くな
る。
と、量子井戸を挾むバリア層のポテンシヤルが低
くなる。このため、量子井戸に注入されたキヤリ
アがトンネル効果で量子井戸の外へ逃げ易くな
り、キヤリアの閉込め効果が低減される。これ
は、Fowler−Nordheim機構と呼ばれる。量子
井戸から逃出したキヤリアは、非発光再結合を起
こす。この結果、QWレーザの量子効率が低くな
る。
以上のような理由で従来のQWレーザは、潜在
的に持つている性能と比較して発振しきい値電流
が未だ大きく、また量子効率が小さいものであつ
た。
的に持つている性能と比較して発振しきい値電流
が未だ大きく、また量子効率が小さいものであつ
た。
本発明の目的は、量子井戸構造を持つ半導体発
光素子のしきい値電流を低減し、同時に高い効率
を実現することにある。
光素子のしきい値電流を低減し、同時に高い効率
を実現することにある。
本発明よる半導体発光素子は、能動層内の量子
井戸層とｐ型クラツド層の間に設けられたｎ型不
純物ドープ層、または量子井戸層とｎ型クラツド
層の間に設けられたｐ型不純物ドープ層の少なく
とも一方を有する。
井戸層とｐ型クラツド層の間に設けられたｎ型不
純物ドープ層、または量子井戸層とｎ型クラツド
層の間に設けられたｐ型不純物ドープ層の少なく
とも一方を有する。
本発明によるQWレーザは、その能動領域内の
量子井戸領域での内部電界が緩和されている。こ
の結果本発明によるQWレーザは、発振しきい値
電流が低いものとなり、同時に量子効率の高いも
のとなる。
量子井戸領域での内部電界が緩和されている。こ
の結果本発明によるQWレーザは、発振しきい値
電流が低いものとなり、同時に量子効率の高いも
のとなる。
本発明は、レーザではない、量子井戸構造を持
つ発光ダイオードの場合にも有効である。
つ発光ダイオードの場合にも有効である。
第１図ａおよびｂはそれぞれ、本発明の一実施
例のSCH−QWレーザの全体構造およびその要部
を拡大した構造を示す断面図である。n+型GaAs
基板１上に、n+型GaAsバツフア層２が形成さ
れ、このバツフア層２上にn+型AlxGa1-xAsクラ
ツド層３、光導波層と量子井戸層を有する能動層
４、p+型AlxGa1-xAsクラツド層５およびp+型
GaAsキヤツプ層６が順次積層形成されている。
７は絶縁膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極であ
る。
例のSCH−QWレーザの全体構造およびその要部
を拡大した構造を示す断面図である。n+型GaAs
基板１上に、n+型GaAsバツフア層２が形成さ
れ、このバツフア層２上にn+型AlxGa1-xAsクラ
ツド層３、光導波層と量子井戸層を有する能動層
４、p+型AlxGa1-xAsクラツド層５およびp+型
GaAsキヤツプ層６が順次積層形成されている。
７は絶縁膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極であ
る。
能動層４は、第１図ｂに示されるように、アン
ド―プト（ｉ型）AlyGa1-yAs光導波層４１1、ｐ
型AlyGa1-yAs光導波層４２、ｉ型AlyGa1-yAs光
導波層４１2、ｉ型多重量子井戸層４３、ｉ型Aly
Ga1-yAs光導波層４４1、型AlyGa1-yAs光導波層
４５およびｉ型AlyGa1-yAs光導波層４４2が順次
積層された構造を有する。各光導波層は、禁制帯
幅がn+型AlxGa1-xAsクラツド層３およびp+型Alx
Ga1-xAsクラツド層５のそれより小さくなるよう
に組成比Ｘ、Ｙが選ばれる。多重量子井戸層４３
は、複数のGaAs量子井戸層がこれより禁制帯幅
の大きいAlzGa1-zAsバリア層を挾んで積層され
たものである。
ド―プト（ｉ型）AlyGa1-yAs光導波層４１1、ｐ
型AlyGa1-yAs光導波層４２、ｉ型AlyGa1-yAs光
導波層４１2、ｉ型多重量子井戸層４３、ｉ型Aly
Ga1-yAs光導波層４４1、型AlyGa1-yAs光導波層
４５およびｉ型AlyGa1-yAs光導波層４４2が順次
積層された構造を有する。各光導波層は、禁制帯
幅がn+型AlxGa1-xAsクラツド層３およびp+型Alx
Ga1-xAsクラツド層５のそれより小さくなるよう
に組成比Ｘ、Ｙが選ばれる。多重量子井戸層４３
は、複数のGaAs量子井戸層がこれより禁制帯幅
の大きいAlzGa1-zAsバリア層を挾んで積層され
たものである。
各半導体層の組成、不純物濃度および厚みは代
表的には次の通り設定される。各部のAlGaAs層
の組成は、Ｘ＝0.5、Ｙ＝Ｚ＝0.28に設定される。
ｎ型GaAs基板１は不純物濃度２×1018／cm3で、
厚み90μmである。n+型GaAsバツフア層２は、
不純物濃度５×1018／cm3、厚み0.5μmである。n+
型AlxGa1-xAsクラツド層３およびp+型AlxGa1-x
Asクラツド層５はいずれも、不純物濃度２×
1018／cm3、厚み2μmである。p+型GaAsキヤツプ
層６は、不純物濃度５×1018／cm3、厚み0.5μmで
ある。ｉ型AlyGa1-yAs光導波層４１1および４４
２の厚みは100Åである。ｉ型AlyGa1-yAs光導波
層４１2および４４1の厚みは595Åである。ｐ型
AlyGa1-yAs光導波層４２およびｎ型AlyGa1-yAs
光導波層４５はいずれも、不純物濃度１×1018／
cm3、厚み100Åである。ｉ型多重量子井戸層４３
は、70ÅのGaAs量子井戸層と50ÅのAlzGa1-zAs
バリア層50Åを交互に積層したものである。
表的には次の通り設定される。各部のAlGaAs層
の組成は、Ｘ＝0.5、Ｙ＝Ｚ＝0.28に設定される。
ｎ型GaAs基板１は不純物濃度２×1018／cm3で、
厚み90μmである。n+型GaAsバツフア層２は、
不純物濃度５×1018／cm3、厚み0.5μmである。n+
型AlxGa1-xAsクラツド層３およびp+型AlxGa1-x
Asクラツド層５はいずれも、不純物濃度２×
1018／cm3、厚み2μmである。p+型GaAsキヤツプ
層６は、不純物濃度５×1018／cm3、厚み0.5μmで
ある。ｉ型AlyGa1-yAs光導波層４１1および４４
２の厚みは100Åである。ｉ型AlyGa1-yAs光導波
層４１2および４４1の厚みは595Åである。ｐ型
AlyGa1-yAs光導波層４２およびｎ型AlyGa1-yAs
光導波層４５はいずれも、不純物濃度１×1018／
cm3、厚み100Åである。ｉ型多重量子井戸層４３
は、70ÅのGaAs量子井戸層と50ÅのAlzGa1-zAs
バリア層50Åを交互に積層したものである。
上述した各半導体層は分子線エピタキシヤル法
または有機金属化合物を用いた気相成長法を利用
して形成される。これらの方法を用いることによ
り、上述したような各半導体層の組成、不純物濃
度および厚みの制御が容易に行われる。
または有機金属化合物を用いた気相成長法を利用
して形成される。これらの方法を用いることによ
り、上述したような各半導体層の組成、不純物濃
度および厚みの制御が容易に行われる。
第２図はこの実施例によるQWレーザのエネル
ギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布を
示す。多重量子井戸層４３とn+型クラツド層３
およびp+クラツド層５の間にそれぞれ、ｐ型光
導波層４２およびｎ型光導波層４５が設けられて
おり、これらの不純物ドープ層が電荷シートとし
て働く。この結果第２図に示すように、能動層４
内の多重量子井戸層４３の領域の内部電界が緩和
される。従つてこの実施例によるQWレーザは、
発振しきい値電流が従来構造のものに比べて低減
される。発明者の実験によれば、この実施例によ
るQWレーザの発振しきい値電流が従来構造と比
べて50％程度低減することが確認されている。発
振しきい値電流の低減により、QWレーザの量子
効率も高いものとなる。
ギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布を
示す。多重量子井戸層４３とn+型クラツド層３
およびp+クラツド層５の間にそれぞれ、ｐ型光
導波層４２およびｎ型光導波層４５が設けられて
おり、これらの不純物ドープ層が電荷シートとし
て働く。この結果第２図に示すように、能動層４
内の多重量子井戸層４３の領域の内部電界が緩和
される。従つてこの実施例によるQWレーザは、
発振しきい値電流が従来構造のものに比べて低減
される。発明者の実験によれば、この実施例によ
るQWレーザの発振しきい値電流が従来構造と比
べて50％程度低減することが確認されている。発
振しきい値電流の低減により、QWレーザの量子
効率も高いものとなる。
上述した実施例における各半導体層の不純物濃
度や厚みはあくまでも代表例であり、適宜変更す
ることができる。例えば能動層の要部をアンドー
プ層ではなく、低不純物濃度のｎ型層またはｐ型
層とすることができる。また第１図ｂのｐ型光導
波層４２２とｎ型光導波層４５の不純物濃度を等
しくすることは必ずしも必要ではない。例えばｎ
型光導波層４５の不純物濃度をｐ型光導波層４２
のそれより小さくすれば、P+型クラツド層５か
ら量子井戸層４３へのホールの注入効率をより高
くすることができる。逆に、ｐ型光導波層４２の
不純物濃度をｎ型光導波層４５のそれより小さく
すれば、n+型クラツド層３から量子井戸層４３
への電子注入効率をより高くすることができる。
度や厚みはあくまでも代表例であり、適宜変更す
ることができる。例えば能動層の要部をアンドー
プ層ではなく、低不純物濃度のｎ型層またはｐ型
層とすることができる。また第１図ｂのｐ型光導
波層４２２とｎ型光導波層４５の不純物濃度を等
しくすることは必ずしも必要ではない。例えばｎ
型光導波層４５の不純物濃度をｐ型光導波層４２
のそれより小さくすれば、P+型クラツド層５か
ら量子井戸層４３へのホールの注入効率をより高
くすることができる。逆に、ｐ型光導波層４２の
不純物濃度をｎ型光導波層４５のそれより小さく
すれば、n+型クラツド層３から量子井戸層４３
への電子注入効率をより高くすることができる。
第３図は別の実施例のSCH―QWレーザの要部
断面構造を、第１図ｂに対応させて示す。この
QWレーザでは、多重量子井戸層４３とp+型クラ
ツド層５の間にｎ型不純物ドープ層が設けられて
いない。この点を除いてこのQWレーザは、先の
実施例のQWレーザと同じである。
断面構造を、第１図ｂに対応させて示す。この
QWレーザでは、多重量子井戸層４３とp+型クラ
ツド層５の間にｎ型不純物ドープ層が設けられて
いない。この点を除いてこのQWレーザは、先の
実施例のQWレーザと同じである。
第４図はこの実施例のQWレーザの要部のエネ
ルギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布
を示す。図から明らかなように、この実施例の構
造においても量子井戸層４３の領域の内部電界が
緩和される。従つて先の実施例と同様にしきい値
電流低減および量子効率向上の効果が得られる。
ルギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布
を示す。図から明らかなように、この実施例の構
造においても量子井戸層４３の領域の内部電界が
緩和される。従つて先の実施例と同様にしきい値
電流低減および量子効率向上の効果が得られる。
第５図は更に別の実施例のQWレーザの要部断
面構造を、第１図ｂに対応させて示す。このQW
レーザでは、多重量子井戸層４３とn+型クラツ
ド層３の間にｐ型不純物ドープ層が設けられてい
ない。この点を除いてこのQWレーザは、第１図
の実施例のQWレーザと同じである。
面構造を、第１図ｂに対応させて示す。このQW
レーザでは、多重量子井戸層４３とn+型クラツ
ド層３の間にｐ型不純物ドープ層が設けられてい
ない。この点を除いてこのQWレーザは、第１図
の実施例のQWレーザと同じである。
第６図はこの実施例のQWレーザの要部のエネ
ルギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布
を示す。この実施例の構造においてもやはり量子
井戸層４３の領域の内部電界が緩和される。
ルギー・バンド・ダイヤグラムと不純物濃度分布
を示す。この実施例の構造においてもやはり量子
井戸層４３の領域の内部電界が緩和される。
第７図は更に別の実施例のQWレーザの要部構
造を、第１図ｂに対応させて示す。基本的な構造
は第１図の実施例と同様である。この実施例で
は、多重量子井戸層４３の下の光導波層４１2，
４２，４１1および上の光導波層４４1，４５，４
４2が、それぞれ多重量子井戸層４３から離れる
につれて禁制帯幅が次第に大きくなるように、こ
れらの光導波層を構成するAlyGa1-yAsの組成が
連続的に変化する構造としている。この構造は、
GRIN―SCH（Ｇ raded Refractive Ｉ Ｎ
dex Separate Confinement Hetero）構造とし
て知られている。
造を、第１図ｂに対応させて示す。基本的な構造
は第１図の実施例と同様である。この実施例で
は、多重量子井戸層４３の下の光導波層４１2，
４２，４１1および上の光導波層４４1，４５，４
４2が、それぞれ多重量子井戸層４３から離れる
につれて禁制帯幅が次第に大きくなるように、こ
れらの光導波層を構成するAlyGa1-yAsの組成が
連続的に変化する構造としている。この構造は、
GRIN―SCH（Ｇ raded Refractive Ｉ Ｎ
dex Separate Confinement Hetero）構造とし
て知られている。
第８図はこのQWレーザの要部のエネルギー・
バンド・ダイヤグラムである。図から明らかなよ
うに、このQWレーザではクラツド層３および５
と能動層４の間にステツプ接合が形成されていな
い。
バンド・ダイヤグラムである。図から明らかなよ
うに、このQWレーザではクラツド層３および５
と能動層４の間にステツプ接合が形成されていな
い。
GRIN―SCH構造のQWレーザでは、光導波層
内に両クラツド層から注入されたキヤリアを量子
井戸層に有効にドリフトさせる電界が形成され
る。このため、通常のSCH―QWレーザと比べて
量子井戸層へのキヤリア注入効率は高い。しかし
このGRIN―SCH構造のQWレーザであつても従
来構造のものはやはり、能動層内に両クラツド層
に起因する内部電界が形成されている。これが発
振しきい値を充分低くする妨げとなつていた。こ
の実施例では、GRIN―SCH構造のQWレーザの
光導波層内に、第１図の実施例と同様にｐ型不純
物ドープ層およびｎ型不純物ドープ層を設けるこ
とにより、発振しきい値電流の低減と量子効率向
上が図られる。
内に両クラツド層から注入されたキヤリアを量子
井戸層に有効にドリフトさせる電界が形成され
る。このため、通常のSCH―QWレーザと比べて
量子井戸層へのキヤリア注入効率は高い。しかし
このGRIN―SCH構造のQWレーザであつても従
来構造のものはやはり、能動層内に両クラツド層
に起因する内部電界が形成されている。これが発
振しきい値を充分低くする妨げとなつていた。こ
の実施例では、GRIN―SCH構造のQWレーザの
光導波層内に、第１図の実施例と同様にｐ型不純
物ドープ層およびｎ型不純物ドープ層を設けるこ
とにより、発振しきい値電流の低減と量子効率向
上が図られる。
本発明は上記した実施例に限られるものではな
い。例えば、半導体材料としてGaAs／AlGaAs
系の他、InP／InGaAsP系等他の材料を用いた場
合にも本発明は有効である。以上の各実施例では
専らレーザを説明したが、共振器をもたない
LED（Light Emitting Doide）にも本発明を適用
することができる。また以上では、複数の量子井
戸層が形成された所謂多重量子井戸構造を説明し
たが、少なくとも一個の量子井戸を有する場合に
本発明は有効である。
い。例えば、半導体材料としてGaAs／AlGaAs
系の他、InP／InGaAsP系等他の材料を用いた場
合にも本発明は有効である。以上の各実施例では
専らレーザを説明したが、共振器をもたない
LED（Light Emitting Doide）にも本発明を適用
することができる。また以上では、複数の量子井
戸層が形成された所謂多重量子井戸構造を説明し
たが、少なくとも一個の量子井戸を有する場合に
本発明は有効である。
第１図ａおよびｂは本発明の一実施例のSCH
―QWレーザの断面図およびその要部を拡大した
断面図、第２図はその要部のエネルギー・バンド
構造と不純物濃度分布を示す図、第３図は本発明
の別の実施例のSCH―QWレーザの要部断面図、
第４図はそのエネルギー・バンド構造と不純物濃
度分布を示す図、第５図は本発明の更に別の実施
例のSCH―QWレーザの要部断面図、第６図はそ
のエネルギー・バンド構造と不純物濃度分布を示
す図、第７図は本発明の更に別の実施例のSCH
―QWレーザの要部断面図、第８図はそのエネル
ギー・バンド構造と不純物濃度分布を示す図、第
９図は従来のSCH―QWレーザの要部のエネルギ
ー・バンド構造と不純物濃度分布を示す図、第１
０図は同じくそのQWレーザに小さい順方向バイ
アスを印加した状態でのエネルギー・バンド図で
ある。 １……n+型GaAs基板、２……n+型GaAsバツ
フア層、３……n+型AlxGa1-xAsクラツド層、４
……ｉ型能動層、５……p+型AlxGa1-xAsクラツ
ド層、６……p+型GaAsキヤツプ層、７……絶縁
膜、８……ｐ側電極、９……ｎ型電極、４１1，
４１2，４４1，４４2……ｉ型AlyGa1-yAs光導波
層、４３……多重量子井戸層、４２……ｐ型Aly
Ga1-yAs光導波層、４５……ｎ型AlyGa1-yAs光
導波層。
―QWレーザの断面図およびその要部を拡大した
断面図、第２図はその要部のエネルギー・バンド
構造と不純物濃度分布を示す図、第３図は本発明
の別の実施例のSCH―QWレーザの要部断面図、
第４図はそのエネルギー・バンド構造と不純物濃
度分布を示す図、第５図は本発明の更に別の実施
例のSCH―QWレーザの要部断面図、第６図はそ
のエネルギー・バンド構造と不純物濃度分布を示
す図、第７図は本発明の更に別の実施例のSCH
―QWレーザの要部断面図、第８図はそのエネル
ギー・バンド構造と不純物濃度分布を示す図、第
９図は従来のSCH―QWレーザの要部のエネルギ
ー・バンド構造と不純物濃度分布を示す図、第１
０図は同じくそのQWレーザに小さい順方向バイ
アスを印加した状態でのエネルギー・バンド図で
ある。 １……n+型GaAs基板、２……n+型GaAsバツ
フア層、３……n+型AlxGa1-xAsクラツド層、４
……ｉ型能動層、５……p+型AlxGa1-xAsクラツ
ド層、６……p+型GaAsキヤツプ層、７……絶縁
膜、８……ｐ側電極、９……ｎ型電極、４１1，
４１2，４４1，４４2……ｉ型AlyGa1-yAs光導波
層、４３……多重量子井戸層、４２……ｐ型Aly
Ga1-yAs光導波層、４５……ｎ型AlyGa1-yAs光
導波層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一つの量子井戸層が形成された能
動層と、この能動層に電子を注入するｎ型クラツ
ド層および正孔を注入するｐ型クラツド層とを有
する半導体発光素子において、前記能動層内の前
記量子井戸層と前記ｎ型クラツド層との間に設け
られたｐ型不純物ドープ層、または前記能動層内
の前記量子井戸層と前記ｐ型クラツド層との間に
設けられたｎ型不純物ドープ層の少なくとも一方
を有することを特徴とする半導体発光素子。 ２ 前記能動層は、前記量子井戸層が形成された
領域の上下に、禁制帯幅が前記量子井戸層のそれ
より大きく前記各クラツド層のそれより小さい光
導波層を有し、これら光導波層内に前記ｎ型不純
物ドープ層またはｐ型不純物ドープ層が形成され
ている特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素
子。 ３ 前記能動層は、前記量子井戸層が形成された
領域の上下に、禁制帯幅が前記量子井戸層が形成
された領域から離れるにつれて大きくなる光導波
層を有し、これら光導波層内に前記ｎ型不純物ド
ープ層またはｐ型不純物ドープ層が形成されてい
る特許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子。 ４ 前記能動層は、バリア層を介して複数の量子
井戸層が積層された多重量子井戸構造を有する特
許請求の範囲第１項記載の半導体発光素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229466A JPS6288389A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体発光素子 |
| US06/810,093 US4701774A (en) | 1985-10-15 | 1985-12-18 | Light emitting semiconductor device |
| DE8585309266T DE3582804D1 (de) | 1985-10-15 | 1985-12-19 | Lichtemittierende halbleiterschaltung. |
| EP85309266A EP0227865B1 (en) | 1985-10-15 | 1985-12-19 | Light emitting semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229466A JPS6288389A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288389A JPS6288389A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0143472B2 true JPH0143472B2 (ja) | 1989-09-20 |
Family
ID=16892636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229466A Granted JPS6288389A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4701774A (ja) |
| EP (1) | EP0227865B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6288389A (ja) |
| DE (1) | DE3582804D1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4881235A (en) * | 1985-07-26 | 1989-11-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser having a multiple quantum well structure doped with impurities |
| CA1279394C (en) * | 1985-07-26 | 1991-01-22 | Naoki Chinone | Multiple quantum well type semiconductor laser |
| US4804639A (en) * | 1986-04-18 | 1989-02-14 | Bell Communications Research, Inc. | Method of making a DH laser with strained layers by MBE |
| JP2531655B2 (ja) * | 1987-01-16 | 1996-09-04 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| GB2212658B (en) * | 1987-11-13 | 1992-02-12 | Plessey Co Plc | Solid state light source |
| US4884119A (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-28 | American Telephone & Telegraph Company | Integrated multiple quantum well photonic and electronic devices |
| US4864369A (en) * | 1988-07-05 | 1989-09-05 | Hewlett-Packard Company | P-side up double heterojunction AlGaAs light-emitting diode |
| JPH02106082A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Eastman Kodatsuku Japan Kk | 半導体発光素子 |
| JPH02205365A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | スーパールミネッセントダイオード |
| JPH0335567A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光ダイオード |
| US5105232A (en) * | 1989-09-26 | 1992-04-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Quantum field-effect directional coupler |
| JPH04258182A (ja) * | 1991-02-12 | 1992-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
| US5515393A (en) * | 1992-01-29 | 1996-05-07 | Sony Corporation | Semiconductor laser with ZnMgSSe cladding layers |
| JP2785167B2 (ja) * | 1992-06-29 | 1998-08-13 | 国際電信電話株式会社 | 多重量子井戸構造および多重量子井戸構造を用いた半導体素子 |
| DE19703612A1 (de) | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Siemens Ag | Halbleiterlaser-Bauelement |
| EP1146615A4 (en) | 1999-09-22 | 2005-10-19 | Mitsubishi Chem Corp | LUMINOUS ELEMENT AND LUMINOUS ELEMENT MODULE |
| GB2367142B (en) * | 2000-08-11 | 2003-02-12 | Bookham Technology Plc | An electro optic device |
| JP4839601B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2011-12-21 | 住友電気工業株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体光素子 |
| JP2008244307A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Sharp Corp | 半導体発光素子および窒化物半導体発光素子 |
| JP5840893B2 (ja) * | 2011-08-15 | 2016-01-06 | ウシオオプトセミコンダクター株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3982207A (en) * | 1975-03-07 | 1976-09-21 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Quantum effects in heterostructure lasers |
| US4278474A (en) * | 1980-03-25 | 1981-07-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Device for conversion of electromagnetic radiation into electrical current |
| US4439782A (en) * | 1980-11-21 | 1984-03-27 | University Of Illinois Foundation | Semiconductor device with heterojunction of Alx Ga1-x As--AlAs--Ga |
| US4438446A (en) * | 1981-05-29 | 1984-03-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Double barrier double heterostructure laser |
| JPS5873178A (ja) * | 1981-10-27 | 1983-05-02 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| US4512022A (en) * | 1982-07-13 | 1985-04-16 | At&T Bell Laboratories | Semiconductor laser having graded index waveguide |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60229466A patent/JPS6288389A/ja active Granted
- 1985-12-18 US US06/810,093 patent/US4701774A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-19 EP EP85309266A patent/EP0227865B1/en not_active Expired
- 1985-12-19 DE DE8585309266T patent/DE3582804D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4701774A (en) | 1987-10-20 |
| EP0227865B1 (en) | 1991-05-08 |
| DE3582804D1 (de) | 1991-06-13 |
| EP0227865A1 (en) | 1987-07-08 |
| JPS6288389A (ja) | 1987-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |