(57)【要約】【課題】低電力で動作し、光出力および寿命が向上するように構造が改善されたＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子を提供する。【解決手段】活性層と、活性層の上下部にそれぞれ設けられた第１クラッド層および第２クラッド層と、を備え、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のうち少なくとも一方は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＧａＮ層とが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層から離れるほど、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子である。【選択図】図３
2006339657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層の上下部にそれぞれ設けられた第１クラッド層および第２クラッド層と、を備え、
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のうち少なくとも一方は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＧａＮ層とが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項２】
前記Ａｌ組成の減少量が、前記活性層に隣接した前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成の１．３％以下であることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項３】
前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少し、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層の厚さは、順次に増大することを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項４】
前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少し、前記ＧａＮ層の厚さは順次に増大することを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項５】
前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層にｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項６】
前記ＧａＮ層にｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項７】
活性層と、
前記活性層の上下部にそれぞれ設けられた第１クラッド層および第２クラッド層と、を備え、
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のうち少なくとも一方は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ（０＜ｙ＜ｘ＜１）層とが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層のＡｌ組成がそれぞれ所定量ずつ順次に減少することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項８】
前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層の前記Ａｌ組成の減少量が、それぞれ、前記活性層に隣接した前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層のＡｌ組成の１．３％以下であることを特徴とする請求項７に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項９】
前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少し、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層の厚さは、順次に増大することを特徴とする請求項７または８に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項１０】
前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少し、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層の厚さは、順次に増大することを特徴とする請求項７または８に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項１１】
前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層にｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【請求項１２】
前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層にｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮ系化合物半導体素子に係り、さらに詳細には、低電力で動作し、光出力および寿命が向上するように構造が改善されたＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体の特性を利用して、電気的信号を光に変化させる化合物半導体素子、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような半導体レーザダイオードのレーザ光は、光通信、多重通信、宇宙通信のような応用分野で現在実用化されつつある。半導体レーザは、光通信のような通信分野やコンパクトディスクプレーヤ（ＣＤＰ：Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ）およびデジタル多機能ディスクプレーヤ（ＤＶＤＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ）のような装置で、データの伝送やデータの記録および判読のための手段の光源として広く使われている。
【０００３】
図１は、従来のＧａＮ系レーザダイオードにおける超格子構造クラッド層のエネルギーバンド図である。
【０００４】
従来のＧａＮ系レーザダイオード構造では、ｐ−型の上部クラッド層の抵抗が高いため、これを解決するために、クラッド層が超格子構造に形成された（特許文献１）。しかし、このような超格子構造でも抵抗を低減するには限界があったために、抵抗を低減するための構造改善の必要性が認識された。
【０００５】
図１を参照すると、前記クラッド層は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＧａＮ層とを交互に積層することによって形成されるが、ここで、Ａｌの組成を制御することで、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のエネルギー準位が調節されうる。ここで、電極層から流入されるキャリア、すなわち、電子（正孔）は、トンネリングによる方法およびキャリアオーバーフローによる方法で、超格子構造のクラッド層を通過して活性層に到達できる。
【特許文献１】米国特許第６，６７７，６１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記クラッド層のＡｌ組成を増加させると、光閉じ込め（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果が増大して、しきい値電流Ｉｔｈが減少しうるという長所がある。しかしながら、キャリア注入に対する抵抗が増大して、動作電圧Ｖｏｐが上昇し、Ａｌ組成の増加によるストレインの増大でクラック発生率が上昇するという短所がある。一方、前記クラッド層のＡｌ組成を減少させると、キャリア注入に対する抵抗が減少して、動作電圧Ｖｏｐが低下するという長所があるが、光閉じ込め効果が減少して、しきい値電流Ｉｔｈが増加するという短所がある。すなわち、クラッド層の抵抗減少のためには、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成を減らさなければならないが、しきい値電流Ｉｔｈが増加するという問題点のため、既存の超格子構造でも、抵抗の低減には限界があった。
【０００７】
本発明が達成しようとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点を改善するためのものであり、低電力で動作し、光出力および寿命が向上するように、構造が改善されたＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子は、活性層と、前記活性層の上下部にそれぞれ設けられた第１クラッド層および第２クラッド層と、を備え、前記第１クラッド層および第２クラッド層のうち少なくとも一方は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＧａＮ層とが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少する。
【０００９】
また、本発明によるＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子は、活性層と、前記活性層の上下部にそれぞれ設けられた第１クラッド層および第２クラッド層と、を備え、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のうち少なくとも一方は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層とＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ（０＜ｙ＜ｘ＜１）層とが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層および前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層のＡｌ組成がそれぞれ所定量ずつ順次に減少する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クラッド層の抵抗を低減できるように構造が改善されたＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子が得られる。特に、本発明によるＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子は、光閉じ込めの効果を維持すると共に、抵抗および動作電圧を減少させる効果を有することができる。結果的に、動作電圧が低くなることによって、熱損失が減少し、寿命向上と高出力に有利な構造のＧａＮ系化合物半導体素子が得られる。このような構造のＧａＮ系化合物半導体素子は、既存の超格子クラッド層構造の化合物半導体素子より優れた素子特性を有する。
【００１１】
本発明によるＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子は、レーザダイオード（ＬＤ）のような発光素子の産業分野に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子の好ましい実施形態を、添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域などの厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図であり、図３は、第１実施形態による前記レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の第１実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードは、サファイア基板１１およびその上に順次に積層されたｎ−ＧａＮ下部コンタクト層１２、ｎ−クラッド層１３、ｎ−導波層１４、活性層１５、ｐ−導波層１６、およびｐ−クラッド層１７を備える。前記ｐ−クラッド層１７は、リッジ構造で形成され、前記リッジ上にｐ−コンタクト層２２およびｐ−電極２４が順次に形成される。そして、前記ｐ−電極２４に対応するｎ−電極２６が下部コンタクト層１２の露出面上に設けられている。本発明において、前記ｐ−クラッド層１７は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層１７ａとＧａＮ層１７ｂとが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層１５から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａのＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少することを特徴とする。図３を参照すると、上記のような構造のレーザダイオードにおいて、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａのＡｌ組成が減少するほど、これに対応してＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａのエネルギー準位が低くなることが分かる。
【００１５】
したがって、このような構造を有するＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子によれば、活性層１５に隣接したＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａ１側で光閉じ込め効果が効率的に維持され、ｐ−電極２４に隣接したＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａｎ側では、キャリア注入抵抗が従来より減少される。キャリア注入抵抗の減少について具体的に説明すると、電極層から流入されるキャリア、すなわち正孔は、トンネリングによる方法およびキャリアオーバーフローによる方法で、超格子構造のクラッド層を通過して活性層に到達できる。トンネリング電流Ｉｔは、外部電圧に対して線形的に増加するが、オーバーフロー電流Ｉｏは、外部電圧に対して指数関数的に増加するという事実が知られている。特に、高出力レーザダイオードの場合では、高い注入電流が要求される状況であるため、超格子構造のクラッド層では、トンネリング電流Ｉｔよりオーバーフロー電流Ｉｏが重要な役割を果たす。上記のような本発明によるＧａＮ系化合物半導体素子は、オーバーフローによるキャリア注入に有利な構造を有し、それにより、キャリア注入抵抗が従来より減少しうる。
【００１６】
また、本発明によるＧａＮ系化合物半導体素子において、ｐ−電極２４に隣接したＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａｎ側のエネルギー準位が低いため、前記ｐ−クラッド層１７にトラップされる正孔の数が減少して、結果的に素子のしきい値電流Ｉｔｈを減少させうるという効果もある。
【００１７】
図４は、図３のｐ−クラッド層構造においてトンネリングおよびキャリアオーバーフローによるキャリア輸送を示す説明図である。すなわち、電極層から流入されるキャリア、すなわち正孔は、トンネリングによる方法およびキャリアオーバーフローによる方法で、超格子構造のクラッド層を通過して活性層に到達できる。上記の説明図は、本発明によるＧａＮ系化合物半導体素子の構造で、前記ｐ−クラッド層１７にトラップされる正孔の数が減少しうるので、結果的に素子のしきい値電流Ｉｔｈを減少させうるという結果を示す。
【００１８】
ここで、前記活性層１５への円滑なキャリア注入のために、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａ間のエネルギー準位差は、３７ｍｅＶ以下であることが望ましく、前記３７ｍｅＶは、それぞれ伝導帯に対するエネルギー準位差である２６ｍｅＶと価電子帯に対するエネルギー準位差である１１ｍｅＶとの和である。前記３７ｍｅＶは、Ａｌ組成の減少量１．３％に対応する値であり、したがって、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａ間のＡｌ組成の減少量が、前記活性層１５に隣接するＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａ１のＡｌ組成の１．３％以下に制御されることが好ましい。
【００１９】
また、前記Ａｌの組成が低い場合には、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａに不純物のドーピングが容易であると知られている。したがって、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａのＡｌ組成が特定値以下である場合には、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａにｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされることが好ましい。また、前記ＧａＮ層１７ｂにも、ｐ型またはｎ型の不純物がドーピングされうる。
【００２０】
なお、本発明のＧａＮ系化合物半導体素子のクラッド層におけるＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層とＧａＮ層とが交互に繰り返して積層される超格子構造は、隣り合う層ごとにＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層のＡｌ組成が、前記活性層から離れるほど減少する構造をとりうる。または、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層とＧａＮ層の１層ずつを一組として、これを複数回繰り返して積層したものを１セットとし、隣り合うセットごとにＡｌ組成が減少するような構造をとってもよい。
【００２１】
本発明によれば、クラッド層の抵抗を低減できるように構造が改善されて、抵抗および動作電圧を減少させる効果を有しうる。結果的に、動作電力が低くなることによって、熱損失が減少し、寿命向上および高出力に有利な構造のＧａＮ系化合物半導体素子が得られる。このような構造のＧａＮ系化合物半導体素子は、既存の超格子クラッド層構造の化合物半導体素子より優れた素子特性を有する。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図であり、図６は、第２実施形態による前記レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。ここで、第１実施形態と同じ構成要素については、重複する説明を省略し、同じ参照番号をそのまま使用する。
【００２３】
第２実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードにおいて、ｐ−クラッド層１８は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層１８ａとＧａＮ層１８ｂとが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層１５から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１８ａのＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少するという点が前記第１実施形態と同一である。一方、前記活性層１５から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１８ａの厚さが順次に増大するという点で前記第１実施形態と異なる。このように、厚さが増大したＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１８ａでは、ｐ型またはｎ型の不純物のドーピングが容易なため、結果的にｐ−クラッド層１８の抵抗減少に有利である。
【００２４】
図７は、本発明の第３実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図であり、図８は、第３実施形態による前記レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。ここで、第１実施形態と同じ構成要素については、重複する説明を省略し、同じ参照番号をそのまま使用する。
【００２５】
第３実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードにおいて、ｐ−クラッド層１９は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層１９ａとＧａＮ層１９ｂとが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層１５から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１９ａのＡｌ組成が所定量ずつ順次に減少するという点が前記第１実施形態と同一である。一方、前記活性層１５から離れるほど、前記ＧａＮ層１９ｂの厚さが順次に増大するという点で前記第１実施形態と異なる。このように、厚さが増大したＧａＮ層１９ｂでは、ｐ型またはｎ型の不純物のドーピングが容易なため、結果的にｐ−クラッド層１８の抵抗減少に有利である。
【００２６】
図９は、本発明の第４実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図であり、図１０は、第４実施形態による前記レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。ここで、第１実施形態と同じ構成要素については、重複する説明を省略し、同じ参照番号をそのまま使用する。
【００２７】
第４実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードにおいて、ｐ−クラッド層２０は、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）層２０ａとＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ（０＜ｙ＜ｘ＜１）層２０ｂとが交互に繰り返して積層される超格子構造を有し、前記活性層１５から離れるほど、前記ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層２０ａおよび前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層２０ｂのＡｌ組成がそれぞれ所定量ずつ順次に減少するという点で前記第１実施形態と異なる。具体的に、第１実施形態では、ＧａＮ層１７ｂのエネルギー準位は、一定の値に固定されており、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層１７ａのエネルギー準位のみ順次に減少したが、第４実施形態では、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層２０ａのエネルギー準位だけでなく、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層２０ｂのエネルギー準位も同時に減少するという点が異なる。図１０のエネルギーバンド図を参照すると、第４実施形態による場合、ｐ−クラッド層２０にトラップされる正孔の数が第１実施形態より減少する構造が得られ、結果的に、素子の動作電力を低減させるのにさらに有利な構造が得られる。
【実施例】
【００２８】
＜比較例＞
超格子構造クラッド層を含む従来のＧａＮ系レーザダイオードを製作した。ここで、ｐ−クラッド層は、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層／ＧａＮ層を一組として、これを１００回繰り返して積層した。ここで、それぞれの層は、２５Åの厚さに形成された。このように製作されたレーザダイオードのＩ−Ｖ（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｖｏｌｔａｇｅ）特性およびレーザ光の半値全幅（ＦＷＨＭ）特性を測定した。
【００２９】
＜実施例＞
本発明の第１実施形態によって、ＧａＮ系レーザダイオードを製作した。ここで、ｐ−クラッド層は、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層／ＧａＮ層を一組として、これを１０回繰り返して積層し、その上にＡｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層／ＧａＮ層を一組として、これを１０回繰り返して積層し、同様の操作を繰り返し、最上層には、Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層／ＧａＮ層を一組として、これを１０回繰り返して積層した。これを簡単に表現すると、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層／ＧａＮ層（１０回反復）＋Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ層／ＧａＮ層（１０回反復）＋Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ層／ＧａＮ層（１０回反復）＋Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層／ＧａＮ層（１０回反復）＋．．．．．．＋Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ層／ＧａＮ層（１０回反復）と表すことができる。ここで、それぞれの層は、２５Åの厚さに形成された。このように製作されたレーザダイオードのＩ−Ｖ特性およびレーザ光の半値全幅特性を測定した。
【００３０】
前記比較例および実施例でそれぞれ製作されたレーザダイオードの素子特性データを比較して、下記の表１に整理した。表１は、順次にしきい値電流（Ｉｔｈ）、スロープ効率（Ｓ．Ｅ．）、抵抗（Ｒ）、動作電力（Ｐｏｐ）、光閉じ込め率（Ｏ．Ｃ．Ｆ．）およびアスペクト比（Ａ．Ｒ．）の測定値を示す。
【００３１】
【表１】
2006339657.tif 000003
【００３２】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ比較例および実施例で製作されたレーザダイオードのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。図１１Ａおよび図１１Ｂから、本発明の素子は、従来の素子に比べて抵抗が低減し、良好なＩ−Ｖ特性を示すことがわかる。
【００３３】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、それぞれ比較例および実施例で製作されたレーザダイオードのレーザ光の半値全幅特性を示すグラフである。図１１Ａおよび図１１Ｂから、本発明の素子は、従来の素子に比べて半値全幅が狭くなっていることがわかる。
【００３４】
このような本発明の理解を助けるために、いくつかの模範的の実施形態が説明され、添付された図面に示されたが、このような実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、これを制限しないという点と、本発明は、図示および説明された構造と配列に限定されないという点とが理解されなければならない。これは、多様な他の修正が当業者に可能であるためである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るＩＩＩ−Ｖ族ＧａＮ系化合物半導体素子は、レーザダイオードのような発光素子分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のＧａＮ系レーザダイオードにおける超格子構造クラッド層のエネルギーバンド図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図である。
【図３】図２の第１実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。
【図４】図３のｐ−クラッド層構造においてトンネリングおよびキャリアオーバーフローによるキャリア輸送を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図である。
【図６】図５の第２実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図である。
【図８】図７の第３実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの概略的な断面図である。
【図１０】図９の第４実施形態によるＧａＮ系レーザダイオードの各層別エネルギーバンド図である。
【図１１Ａ】比較例で製作されたレーザダイオードのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１１Ｂ】実施例で製作されたレーザダイオードのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１２Ａ】比較例で製作されたレーザダイオードのレーザ光の半値全幅特性を示すグラフである。
【図１２Ｂ】実施例で製作されたレーザダイオードのレーザ光の半値全幅特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１１    サファイア基板、
１２    ｎ−ＧａＮ下部コンタクト層、
１３    ｎ−クラッド層、
１４    ｎ−導波層、
１５    活性層、
１６    ｐ−導波層、
１７、１８、１９、２０    ｐ−クラッド層、
１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａ    ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層、
１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ    ＧａＮ層、
２０ｂ    ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ｎ層、
２２    ｐ−コンタクト層、
２４    ｐ−電極、
２６    ｎ−電極。
【図１】
2006339657.tif 000004
【図２】
2006339657.tif 000005
【図３】
2006339657.tif 000006
【図４】
2006339657.tif 000007
【図５】
2006339657.tif 000008
【図６】
2006339657.tif 000009
【図７】
2006339657.tif 000010
【図８】
2006339657.tif 000011
【図９】
2006339657.tif 000012
【図１０】
2006339657.tif 000013
【図１１Ａ】
2006339657.tif 000014
【図１１Ｂ】
2006339657.tif 000015
【図１２Ａ】
2006339657.tif 000016
【図１２Ｂ】
2006339657.tif 000017