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JPS6254489A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

Info

Publication number
JPS6254489A
JPS6254489A JP61110175A JP11017586A JPS6254489A JP S6254489 A JPS6254489 A JP S6254489A JP 61110175 A JP61110175 A JP 61110175A JP 11017586 A JP11017586 A JP 11017586A JP S6254489 A JPS6254489 A JP S6254489A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
emitting device
layer
light emitting
semiconductor light
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP61110175A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Hayashi
秀樹 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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 Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of JPS6254489A publication Critical patent/JPS6254489A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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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、半導体発光素子に関し、特に高速動作時にも
安定な動作が可能であり、しかも発振閾値電流の小さい
高性能半導体レーザに関するものである。
従来の技術 １９６２年に発明された注入型半導体レーザに１９７０
年のハヤシ及びパニシュによるダブルヘテロ接合構造の
導入により、室温にて連続発振が可能となり（［、Ｈａ
ｙａｓｈｉ、　Ｍ、Ｂ、　　Ｐａｎ１ｓｈ、　Ｊ、　Ａ
ＰＰＬ、ＰＨＹＳ。
４１、　１５０　（１９７０））、実用化に大きく前進
した。
第２図は、このダブルヘテロ接合構造の注入型半導体レ
ーザの断面構造を現わした斜視図である。
第２図において、ｎ型ＧａＡｓ基板上２１に、ｎ型の＾
ＩＭＧａ、□Ａｓからなる第１クラッド層２２、アンド
ープのＧａＡｓからなる活性層２３、ｐ型”ＭＧａｌ−
ＸＡｓからなる第２クラッド層２４及びｐ型ＧａＡｓ層
２５が順次形成されている。さらに、この半導体レーザ
の電極として、基板２１の上記積層構造が設けられてい
る面とは反対の面には、オーミック電極２７及び上記ｐ
型ＧａＡｓ層２５上にはストライプ型のオーミック電極
２６が形成されている。特に、このＧａＡｓ活性層２３
は、それを挟んでいるｐ型及びｎ型のＡ１．Ｇａ、　Ｊ
Ｓクラッド層２２．２４よりも屈折率が大きく、この３
層構造をもって、１つの屈折率導波路を形成している。
さらに、このダブルヘテロ接合構造では、広いバンド・
ギャップをもつｎ型及びｐ型クラッド層２２．２３から
、狭いバンド・ギャップをもつ活性層２３へ、それぞれ
電子及びホールが注入され、活性層内に閉じ込められる
、いわゆるキャリア閉じ込効果がある。もし、薄い活性
層であればわずかな電流で高い注入キャリア密度、すな
わち高い利得が得られる。また上記屈折率導波路構造に
より、活性層で再結合発光した光は屈折率の高い活性層
２３内を進行し、光の発散を防ぎ（光閉じ込め効果）、
閾値電流を下げている。
このようにして、ダブルヘテロ接合レーザの発振スペク
トルは、然るべき横方向のキャリア閉じ込めを用いるこ
とによって、直流変調では単一モード発振が得られる。
ところが、高速変調を行ったとき、第３図（ａ）に示す
ような多くの軸モード発振線から成る多モード発振スペ
クトルが観察されている。このような高速変調時の発振
スペクトルの多モード化を防ぐために、Ｊ、クロダ他に
よる「アプライド・フィズイクス・レターＪ　、　３３
．　１７３　（１９７８）（Ｊ、　　にｕｒｏｄ５２Ａ
ｌ０．４８ｔ　ａｔ、、　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　Ｌｅ
ｔｔ、、　３３．１７３　（１９７８））に記載されて
いる分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ及びＹ、アベ他による
「エレクトロニック・レター」。
１８、　４１０　　（１９８２）（Ｙ、　　Ａｂｅ　　
ｅｔ　　ａｔ、、　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｌｅｔｔ、
。
１８、４１０　（１９８２）　）に記載される分布反射
型（ＤＢＲ）レーザが開発されている。第４図（ａ）は
、分布帰還型レーザの断面構造図を示し、第４図（ｂ）
には、分布反射型レーザの断面構造図を示す。特に、第
４図（ｂ）の分布反射型レーザのアンドープＧａＡｓ活
性層４３はアンドープＡｌＧａＡｓ導波層４１．４２に
囲まれた状態となっている。
これらのレーザの構造は、第４図（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、活性層あるいは活性層の近接層に回折格子４０を
設けており、この構造により安定な単−縦モード発振を
実現している。第３図（ハ）は、分布反射型レーザの高
速変調時の発振スペクトルであり、高速変調時にも第３
図（ａ）に示すような多モード化が起っていないのがわ
かる。
発明が解決しようとする問題点 ところで、分布帰還型レーザは、第４図（ａ）に示した
ように、レーザの活性層に近接して回折格子４０が存在
するため、活性層の結晶性が良くない。
また、活性領域と回折格子領域とを独立に設定できない
ため低しきい慎重流化が困難なこと、高速変調時にチャ
ーピングが起こること等の問題点がある。よって、第４
図（ｂ）に示した分布反射型レーザの方が期待されてい
る。ところが、活性層４３と同一の組成中ではレーザ光
の減衰が大きいため、回折格子の上あるいは下の先導波
層４Ｌ　４２は活性層４３と異なる組成にしなければな
らない。このため、結晶成長等の素子作成プロセスが複
雑になるという問題点があった。
問題点を解決するための手段 本発明は、この問題点を解決するためになされたもので
あり、素子作製が容易でかつ高性能の半導体レーザを提
供せんとするものである。
特に、本発明は、高速動作時にも安定しており、しかも
低閾値電流で発振可能な半導体レーザを提供することを
目的とするものである。
本発明による半導体発光素子はダブルヘテロ接合構造を
有しており、特にその活性層は、量子井戸構造と呼ばれ
る、エネルギーギャップの小さい半導体薄膜をエネルギ
ー・ギャップの大きい半導体薄膜で挟んだ構造あるいは
この構造が繰り返された多重量子井戸構造により置き換
えられたことを特徴としている。
すなわち、本発明の半導体発光素子は、従来の分布反射
型レーザの活性層を上記量子井戸構造あるいは、そ、の
多重積層構造で置き換え、さらには、第４図ら）に示す
分布反射型レーザの凹凸構造よりなる回折格子の領域の
光導波層に、この量子井戸構造の活性層そのものを用い
て、素子作製を容易としたものである。
すなわち、本発明に従い、第１の半導体層と、該第１の
半導体層とは異なる導電型の第２半導体層と、これらの
第１および第２の半導体層の間に積層され、その実効的
なエネルギー・ギャップが上記第１および第２の半導体
層より小さい活性層と、上記第１および第２の半導体層
のいずれか一方に形成された回折格子とを備え、ダブル
ヘテロ接合構造の注入型半導体発光素子であって、上記
活性層が量子井戸構造の半導体層から構成されたことを
特徴とする半導体発光素子が提供される。
本発明の好ましい態様に従うと、上記第１および第２の
半導体層のいずれか一方の外表面上の一部となる所定の
領域に第１電極が形成され、上記回折格子は、該第１電
極が形成された領域の両側に相当する部分にのみ形成さ
れて、上記活性層が活性領域および該回折格子で反射さ
れる導波領域を形成することを特徴とする半導体発光素
子が提供される。
さらに本発明の好ましい態様にしたがうと、上記第１お
よび第２の半導体層のいずれか一方はエネルギー・ギャ
ップの相違する少なくとも２種の同一の導電型の半導体
層から構成され、これらの半導体層の界面が、上記した
第１電極が形成された領域の両側に相当する部分で一定
周期で凹凸状に形成されて上記回折格子を形成する。
本発明の１実施例に従うと、上記第１の半導体層が同一
の導電型の半導体基板上に積層されたバッファ層から構
成され、該基板上に第２の電極が形成され、上記第２の
半導体層が互いに同一の導電型のクラッド層とコンタク
ト層とから構成されて、上記第１の電極が該コンタクト
層上に形成されている。
上記回折格子は上記第２の半導体層に形成されていてよ
く、この場合、上記コンタクト層が、上記クラッド層上
面の一部をなす所定の領域にのみ積層され、上記クラッ
ド層上面の所定の領域以外の領域に上記回折格子が形成
され、或いは上記クラッド層が、エネルギー・ギャップ
の相違する２　′層の半導体層から構成され、これらの
２層の半導体層の界面に上記回折格子が形成されている
。
さらに本発明の別の好ましい実施例に従うと、上記バッ
ファ層がエネルギー・ギャップの相違する２層の半導体
層から構成され、これらの２層の半導体層の界面に上記
回折格子が形成される。
さらに本発明の好ましい態様に従うと、上記活性層は、
エネルギー・ギャップの相違する２種の薄膜半導体層を
積層した薄膜多層構造からなる。
これらの２種の薄膜半導体層は、ＩｎＰとＩｎＯ，５３
Ｇａ（、、４７Ａｓとで構成され、或いはＩｎ０．　５
２Ｇａ０．　４８ＡｓとＩｎ０．　５３ｃａＯ，４Ｊｓ
とで構成されてもよく、さらに本発明の好ましい態様に
従うと、ＧａＳｂとＡｌＸＧａ、−ＸＳｂ（Ｑ＜ｘ＜１
）とで構成されてもよい。
作用 ダブル・ペテロ接合レーザの活性層を、エネルギー・ギ
ャップの小さい半導体薄膜をエネルギー・ギャップの大
きい半導体薄膜で挟んだ構造（量子井戸構造）あるいは
この構造が繰り返し多層重なった構造で置き換えた量子
井戸レーザは、通常のダブルヘテロ接合レーザに比べて
、閾値電流密度が小さいこと、レーザ光の活性層中の伝
搬損失が小さいため光電子集積回路（ＯＥＩＣ）化に適
していることが知られている（例えば、Ｗ、　Ｔ、　　
サンプ「アプライド・フィズイクス・レターＪ、３９゜
７８６　　（１９８１）　　（Ｗ、　　Ｔ、　　Ｔｓａ
ｎｇ、　　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ０．３９゜７
８６、　１９８１））。
さらに、本発明は、高速変調等にも発振モードが安定し
ている分布反射型レーザの特質を生かしつつ、この分布
反射型レーザの活性層を量子井戸構造に置き換えること
により、これまでの分布反射型レーザの作製プロセスで
問題となっていた活性領域と導波層とをつないだ構造の
結晶成長を行なう必要が全く無くなり、層水平方向に同
一の組成からなる活性層で活性領域および導波層として
機能させることができる。
実施例 以下、添付図面を参照して本発明を実施例により説明す
るが、これらの実施例は本発明の範囲を回答制限するも
のではない。
まず、実施例１としては、第１図（ａ）に示すようにＳ
ドープＩｎＰ基板１上に、Ｓｎドープのｎ型入Ｉ０．　
４８ｒｎＱ、　５２Ａｓ　（不純物濃度：　ｎ　＝　３
　ｘｌＱＩａ　１　／ＣＩ＋ｌ）からなるバッファ層２
を２μｍ成長させ、その上１こＧａ０．　４ｔｌｎ０．
　ｓｓ八へのウェル層３とＡｌ０．　４ｓｌｎ０．　５
２Ａｓのバリア層４を交互に成長させた多重量子井戸構
造の活性層３０を形成する。この活性層３０は、１０′
７１／ｃｆｆＩ台の低い値にＳｎドープされており、ウ
ェル層が８０〜９０人、バリア層が３０Ａの厚さである
。次にＢｅドープによるｐ型Ａｌ０．　４８Ｉｎ０．　
５２Ａｓ　（不純物濃度：　ｐ＝　１　ｘｌＱＩａ　１
　／ｃ＋＋りからなるクラット層５を２μｍ成長させ、
さらにＢｅドープによるｐ型Ｇａ０．　４７１ｎＯ−５
３Ａｓ　（ｐ＝　１　ｘｌＱ１９１　／　ａｎｔ）から
なるコンタクト層６を成長させる。次に、活性領域の両
側のコンタクト層６を選択的にエツチングしクラッド層
５を露出させる。さらに、クラッド層５の露出表面にレ
ーザ光の干渉パターン等を用いたエツチングによる回折
格子を形成する。最後に、ｒｎＰ基板ｌの裏面にオーミ
ック電極７を、コンタクト層６上にストライプ状のオー
ミック電極８を形成する。
なお用いる材料としては、バッファ層２および層５のＡ
ｌ０．　４ａｌｎ０．　５２Ａｓ層がＩｎＰ層でも良く
、またウェル層３、バリア層４からなる活性層の内、ウ
ェルがＩｎ０．　５３ＧａＯ０４７ＡｓでバリアがＩｎ
Ｐでも良く、またコンタクト層６はＩｎＧａＡｓ　Ｐの
４元混晶を用いても良い。
第１図（ｂ）に示す実施例２では、まずＳドープｌｎＰ
基板５１上に、Ｓｎドープのｎ型１ｎＰ層５２（ｒｌ＝
２Ｘ１Ω′８１／ｃｒｄ）を２μｍ成長させる。このＩ
ｎＰｎＰ２Ｏ５領域の表面にレーザ光の干渉パターン等
を用いたエツチングにより回折格子を形成する。次に、
ＩｎＰ層５層上２上光波長が１．３μｍ程度の組成のＳ
ｎドープｎ型１ｎＧａＡｓＰ　（ｎ　＝　２　ｘｌＱＩ
ａ　１　／ｃｔｌ＞　、例えば、Ｉｎ０．　？１ＧａＯ
，２７Ａｓ０．６０　Ｐ　０．　４ｏからなる４元混晶
５３を成長させ、さらにアンドープの　　Ｉｎｏ−ｓ＋
Ｇａ０．　ａ７Ａｓのウェル層５４とアンドープのＩｎ
Ｐのバリア層５５とを交互に成長させる。その厚さはウ
ェル層５４が１１８人、バリア層５５が１１８人である
。次にＺｎドープによりｐ型１ｎＰ層５６　（Ｔ）　＝
　２　ＸＩＯ”　１　／ｃｎｆ）を２μｍ成長させ、さ
らにＺｎドープによるｐ型Ｉｎ０．　５３Ｇａ０．４７
Ａｓ　（ｐ　＝　１　ｘｌＱＩ９１　／　ｃｆｆｌ）コ
ンタクト層５７を１μｍ成長させる。最後に、ＩｎＰ基
板５１の裏面にオーミック電極５８をコンタクト層５７
上の回折格子のない領域上にオーミック電極５９を形成
する。
第１図（Ｃ）に示す実施例３では、まずＳドープＩｎＰ
基板６１上に、Ｓｎドープのｎ型１ｎＰ層６２（ｎ＝２
Ｘ１０１８１／Ｃ［Ｉ＋＞を２μｍ成長させる。さらに
アンドープのＩｎ０．　５３Ｇａａ、　４７Ａｓのウェ
ル層６３とアンドープのＩｎＰのバリア層６４とを交互
に成長させ活性層６０としてＩｎＰ層６層上２上成する
。ここで、ウェル層６３力（１１８人、バリア層６４が
１１８人である。次に、発光波長が１．３μｍ程度の組
成のＺｎドープによるｐ型１ｎＧａＡｓ　Ｐ　４元混晶
層６５　（１）　＝　２　Ｘｌ０１８１　／ｃｒｌ）例
えば、Ｉｎ０．　ｔｓＧａ０．　２７Ａｓ０．６ｏ　Ｐ
　０．　４ｏを成長させる。
このｐ型１ｎ０．　７３Ｇａ０．　２７八Ｓ０．　６０
　Ｐ　０．　ｎ８層６５の２領域の表面にレーザ光の干
渉パターン等を用いたエツチングにより回折格子を形成
する。次に、２ｎドープによるｐ型１ｎＰ層６６　（＋
）　＝　２　ｘｌＱＩ８１　／ｃｉ）を約２μｍ成長さ
せ、さらにＺｎドープによるｐ型Ｉｎ０．　５３Ｇａ０
．　、Ａｓ　（ｐ　＝　１　ｘｌＯ”　１　／ｃｉ）か
らなるコンタクト層６７を約１μｍ成長させる。最後に
、ＩｎＰ基板６１の裏面に、オーミック電極６８を、コ
ンタクト層６７上の回折格子のない領域にオーミック電
極６９を形成する。
ダブルヘテロ構造と量子井戸構造における光吸収スペク
トルとレーザ発振波長との関係については、第５図に示
す実験結果が報告れれている（Ｓ。
タルチャ他「ジャパン・ジャーナル　オブ　アプライド
、フィズイクス」、互、　Ｌ４８２　（１９８３））（
Ｓ。
Ｔａｒｕｃｈａ　ｅｔａｌ、、　Ｊｐｎ、　Ｊ、Ａｐｐ
ｌ、　Ｐｈｙｓ、　２２．　Ｌ４８２（１９８３）　’
）。第５図中レーザ発振波長は○印で示される位置であ
る。図かられかるように、ダブルヘテロレーザでは、レ
ーザ発振線は吸収係数の比較的高いスペクトル位置に生
じ、レーザ光の吸収係数が７８０ｃｍ　’であるのに対
し、量子井戸構造を用いたレーザではレーザ発振が生じ
る波長位置の吸収係数は、極めて低い値（１８０ｃｍ−
’）となっている。
よって、量子井戸構造の活性層そのものを先導波層とし
て用いることができる。従って、第１図に示したように
、ＤＢＲレーザの凹凸構造よりなる回折格子の領域の光
導波層に量子井戸構造の活性層そのものを用いることが
できる。
本実施例１．２．３では、頃方向の光の閉じ込めについ
ては何ら述べていないが、この件に関しては、これまで
に多く報告されている種々の屈折率導波構造、利得導波
構造など、どのような構造を用いても良い。また、材料
についても本実施例で述べているＩｎ　Ｐ　−ＩｎＧａ
Ａｓ−へ１１ｎＡｓ系（こ限るものでは無＜　、ＧａＡ
ｓ−ＡｌＧａＡｓ系等の他の材料系を用いたものでも良
い。
ＧａＡｓ　−Ａ　ｌＧａＡｓ系で第１図（ａ）　！、：
示す発光ｓ子を形成する場合は、例えば、基板１をＧａ
Ａｓで構成し、バッファ層２およびクラッド層５をそれ
ぞれｎ型およびｐ型Ａｇ０．　５ｏＧａｏ−５ｏＡｓで
形成してもよい。
また、第１図（Ｃ）に示す発光素子を形成する場合は、
基板６１をＧａＡｓで構成し、バッファ層６２ｎ型のＡ
ｇ０．　５０にａ０．　５ｏＡｓで形成し、バッファ層
６５および６６をそれぞれＡｌ０．　＜ｏＧａ０．　ｅ
ｏＡｓおよびＡｌ０．　ｇｏＧａ０．　４０Ａｓで形成
する。
さらに、本実施例では、ウェル層とバリア層が交互に積
層した多重量子井戸構造を用いているが、ウェル層が一
つの単一量子井戸構造を用いても良い。
発明の効果 本発明は、以上説明したように、高速変調時にも発振モ
ードが安定している分布反射型レーザの活性層に量子井
戸構造を導入したレーザに関するものである。これまで
分布反射型レーザの作製プロセスで問題となっていた活
性領域と導波層とをつないだ構造の結晶成長を行う必要
が全く無く、活性層そのものを導波層として用いること
かできるため、その作製プロセスが容易になり、信頼性
および歩留りの向上が期待できる。また、レーザの特性
としては、分布反射型レーザの特徴である高速変調時の
発振モードの安定性が得られるのはもちろんのこと、量
子井戸レーザの特徴である低閾値電流、ＴＥモードのモ
ード選択性も得られ、さらに先導波層への光の導入が容
易となるので。
ＥＩＣ化に適しているなど、これまでに無い極めて高性
能のレーザが得られることになり、その工学的効果はき
わめて大きいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による半導体発光素子の模式断面構造
図である、第１図（ａ）は、第１の実施例による半導体
発光素子の模式断面構造図であり、第１図（ｂ）は、第
２の実施例による半導体発光素子の模式断面構造図であ
り、第１図（Ｃ）は、第３の実施例による半導体発光素
子の模式断面構造図である。 第２図は、通常のダブルヘテロ接合半導体レーザの模式
構造図である。 第３図は、高速変調を行った時の半導体レーザの発振ス
ペクトルであり、第３図（ａ）は通常のダブルヘテロ接
合レーザのもの、第３図（ｂ）は分布反射型レーザのも
のである。 第４図（ａ）は、分布帰還型レーザ、第４図（ｂ）は分
布反射型レーザの模式断面構造図である。 第５図は、ダブルヘテロ構造と量子井戸構造における光
吸収スペクトルとレーザ発振波長との関係を示すグラフ
である。 （主な参照番号） １．５１．６１・・ＳドープＩｎＰ基板、２・・Ｓｎド
ープｎ型Ａｇ０．　４ｓｌｎ０．　５３Ａｓ層、３・・
ノンドープＧａ０．４７１ｎ０．　５３Ａｓウ工ル層、
４・・ノンドープＡｌ０．　４ｅｌｎ０．　５２Ａｓバ
リア層、５・−ＢｅドープＰ型Ａｌ０．　＜ａＩｎ０．
　５２Ａｓ層、６・・ＢｅドープＰ型Ｇａ０．　４ｔｌ
ｎ０．　５３Ａｓ層、？　、　８　、５８．５９．６５
．６９・・オーミック電極、２１・・ｎ型ＧａＡｓ基板
、　２２・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ層、２３・・ノンドープ
ＧａＡｓ活性層、 ２４−　・ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、　２５−　・Ｐ型Ｇａ
Ａｓ層、２６、２７・・オーミック電極、 ４１、４２・・ノンドープＡｌＧａＡｓ導波層、４３・
・ノンドープＧａＡｓ活性層、

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の半導体層と、該第１の半導体層とは異なる
    導電型の第２半導体層と、これらの第１および第２の半
    導体層の間に積層され、その実効的なエネルギー・ギャ
    ップが上記第１および第２の半導体層より小さい活性層
    と、上記第１および第２の半導体層のいずれか一方に形
    成された回折格子とを備えるダブルヘテロ接合構造の注
    入型半導体発光素子であって、上記活性層が量子井戸構
    造の半導体層から構成されたことを特徴とする半導体発
    光素子。
  2. （２）上記第１および第２の半導体層のいずれか一方の
    外表面上の一部となる所定の領域に第１電極が形成され
    、上記回折格子は、該第１電極が形成された領域の両側
    に相当する部分にのみ形成されて、上記活性層が活性領
    域および該回折格子で反射される導波領域を形成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体発
    光素子。
  3. （３）上記第１および第２の半導体層のいずれか一方は
    エネルギー・ギャップの相違する少なくとも２種の同一
    の導電型の半導体層から構成され、これらの半導体層の
    界面が、上記した第１電極が形成された領域の両側に相
    当する部分で一定周期で凹凸状に形成されて上記回折格
    子を形成することを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載の半導体発光素子。
  4. （４）上記第１の半導体層が同一の導電型の半導体基板
    上に積層されたバッファ層から構成され、該基板上に第
    ２の電極が形成され、上記第２の半導体層が互いに同一
    の導電型のクラッド層とコンタクト層とから構成されて
    、上記第１の電極が該コンタクト層上に形成されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の半導体
    発光素子。
  5. （５）上記回折格子が上記第２の半導体層に形成されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第３項または第４
    項に記載の半導体発光素子。
  6. （６）上記クラッド層が、エネルギー・ギャップの相違
    する２層の半導体層から構成され、これらの２層の半導
    体層の界面に上記回折格子が形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第５項に記載の半導体発光素子。
  7. （７）上記バッファ層がエネルギー・ギャップの相違す
    る２層の半導体層から構成され、これらの２層の半導体
    層の界面に上記回折格子が形成されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第４項に記載の半導体発光素子。
  8. （８）上記活性層は、エネルギー・ギャップの相違する
    ２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構造であること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれ
    か１項に記載の半導体発光素子。
  9. （９）上記基板がＩｎＰであることを特徴とする特許請
    求の範囲第４項乃至第８項のいずれか１項に記載の半導
    体発光素子。
  10. （１０）前記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造の活性層がＩｎＰとＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿
    ．＿４＿７Ａｓとで構成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第９項に記載の半導体発光素子。
  11. （１１）前記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造活性層がＩｎ＿０＿．＿５＿２Ａｌ＿０＿．＿４＿８
    ＡｓとＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿．＿４＿７Ａｓ
    とで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    ９項に記載の半導体発光素子。
  12. （１２）上記回折格子を界面とする上下の半導体層が、
    それぞれＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰであることを特徴
    とする特許請求の範囲第９項に記載の半導体発光素子。
  13. （１３）上記基板がＧａＳｂであることを特徴とする特
    許請求の範囲第４項乃至第８項のいずれか１項に記載の
    半導体発光素子。
  14. （１４）上記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造活性層がＧａＳｂとＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂ（
    ０＜ｘ＜１）とで構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１３項に記載の半導体発光素子。
  15. （１５）上記回折格子を界面とする上下の半導体層が、
    それぞれＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂおよびＡｌ＿ｙ
    Ｇａ＿１＿−＿ｙＳｂ（ただしｘはｙと相違する）であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の半
    導体発光素子。
  16. （１６）上記第１の半導体層が同一の導電型の半導体基
    板上に積層されたバッファ層から構成され、該基板上に
    第２の電極が形成され、上記第２の半導体層が互いに同
    一の導電型のクラッド層とコンタクト層とから構成され
    て、上記第１の電極が該コンタクト層上に形成され、上
    記コンタクト層が、上記クラッド層上面の一部をなす所
    定の領域にのみ積層され、上記クラッド層上面の所定の
    領域以外の領域に上記回折格子が形成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体発光素
    子。
  17. （１７）上記活性層は、エネルギー・ギャップの相違す
    る２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構造であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の半導体
    発光素子。
  18. （１８）上記基板がＩｎＰであることを特徴とする特許
    請求の範囲第１６項又は第１７項のいずれか１項に記載
    の半導体発光素子。
  19. （１９）前記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造の活性層がＩｎＰとＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿
    ．＿４＿７Ａｓとで構成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１８項に記載の半導体発光素子。
  20. （２０）前記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造活性層がＩｎ＿０＿．＿５＿２Ａｌ＿０＿．＿４＿８
    ＡｓとＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿．＿４＿７Ａｓ
    とで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １８項に記載の半導体発光素子。
  21. （２１）上記基板がＧａＳｂであることを特徴とする特
    許請求の範囲第１６項又は第１７項のいずれか１項に記
    載の半導体発光素子。
  22. （２２）上記２種の薄膜半導体層を積層した薄膜多層構
    造活性層がＧａＳｂとＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＳｂ（
    ０＜ｘ＜１）とで構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第２１項に記載の半導体発光素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410483A (ja) * 1989-12-02 1992-01-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光変調装置及びその製法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3809440C2 (de) * 1987-03-20 1995-10-26 Mitsubishi Electric Corp Bistabiler Halbleiterlaser
DE3887567T2 (de) * 1987-05-26 1994-06-01 Toshiba Kawasaki Kk Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
US4858241A (en) * 1987-05-26 1989-08-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
JPS6461081A (en) * 1987-09-01 1989-03-08 Japan Res Dev Corp Distributed-feedback type semiconductor laser and manufacture thereof
US4961198A (en) * 1988-01-14 1990-10-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
DE3809609A1 (de) * 1988-03-22 1989-10-05 Siemens Ag Laserdiode zur erzeugung streng monochromatischer laserstrahlung
DE3838016A1 (de) * 1988-11-09 1990-05-10 Siemens Ag Halbleiterlaser im system gaa1inas
JP2553731B2 (ja) * 1990-04-13 1996-11-13 三菱電機株式会社 半導体光素子
US5367177A (en) * 1991-07-17 1994-11-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wavelength selective heterojunction field effect transistor
US5164956A (en) * 1991-10-21 1992-11-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Multiperiod-grating surface-emitting lasers
US5491710A (en) * 1994-05-05 1996-02-13 Cornell Research Foundation, Inc. Strain-compensated multiple quantum well laser structures
US5559822A (en) * 1995-06-07 1996-09-24 The Regents Of The University Of Colorado Silicon quantum dot laser
US5703896A (en) * 1995-06-07 1997-12-30 The Regents Of The University Of Colorado Silicon quantum dot laser
FR2748353B1 (fr) * 1996-05-06 1998-07-31 France Telecom Composants d'emission laser a reseau de bragg distribue
US5771256A (en) * 1996-06-03 1998-06-23 Bell Communications Research, Inc. InP-based lasers with reduced blue shifts
US5926493A (en) * 1997-05-20 1999-07-20 Sdl, Inc. Optical semiconductor device with diffraction grating structure
US7253445B2 (en) * 1998-07-28 2007-08-07 Paul Heremans High-efficiency radiating device
EP0977280A3 (en) * 1998-07-28 2008-11-26 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Devices for emitting radiation with a high efficiency and a method for fabricating such devices
US20030039275A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-27 Bardia Pezeshki Method and system for selecting an output of a DBR array
AU2002327432A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-24 Santur Corporation Method and system for selecting an output of a vcsel array
US20040190580A1 (en) * 2003-03-04 2004-09-30 Bardia Pezeshki High-yield high-precision distributed feedback laser based on an array
US7573928B1 (en) 2003-09-05 2009-08-11 Santur Corporation Semiconductor distributed feedback (DFB) laser array with integrated attenuator
JP4422597B2 (ja) * 2004-12-02 2010-02-24 富士通株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
DE102017104719A1 (de) * 2017-03-07 2018-09-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterkörper und Halbleiterchip

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59119783A (ja) * 1982-12-25 1984-07-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体発光装置
JPS6045084A (ja) * 1983-08-22 1985-03-11 Nec Corp 分布帰還型半導体レ−ザ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178604A (en) * 1973-10-05 1979-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device
JPS59139691A (ja) * 1983-01-31 1984-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レ−ザ装置
JPS60145692A (ja) * 1984-01-10 1985-08-01 Nec Corp 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
JPS60189981A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Nec Corp 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
JPH06105817B2 (ja) * 1985-02-19 1994-12-21 日本電信電話株式会社 量子井戸型光変調器つき半導体レ−ザ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59119783A (ja) * 1982-12-25 1984-07-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体発光装置
JPS6045084A (ja) * 1983-08-22 1985-03-11 Nec Corp 分布帰還型半導体レ−ザ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410483A (ja) * 1989-12-02 1992-01-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光変調装置及びその製法

Also Published As

Publication number Publication date
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