【事件の表示】
　特許第２８３３３９６号「歪多重量子井戸半導体レーザ」の請求項１、３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２８３３３９６号の請求項１、３に係る特許を維持する。
【理由】
（１）手続きの経緯
　本件特許第２８３３３９６号は、平成５年１月２８日に出願され、平成１０年１０月２日にその設定登録がなされ、その後、シャープ株式会社より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年１１月２日に訂正請求がなされたものである。
（２）訂正請求の適否についての判断
▲１▼訂正の内容
　訂正請求の補正の内容は、特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項１、
「請求項１　化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層された歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備え、前記井戸層及び前記バリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される前記歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が前記化合物半導体基板とほぼ一致していることを特徴とする歪多重量子井戸半導体レーザ。」
を、
「請求項１　化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層され、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備え、前記井戸層及び前記バリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される前記歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が前記化合物半導体基板とほぼ一致していることを特徴とする歪多重量子井戸半導体レーザ。」
と訂正し、明細書の記載もこれに合わせて訂正するものである。
▲２▼訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　特許請求の範囲の訂正は、「積層された歪多重量子井戸構造」を、「積層され、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な歪多重量子井戸構造」と限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮に該当し、明細書の訂正は不明りょうな記載の釈明を目的としており、共に、新規事項の追加には該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものではない。
▲３▼独立特許要件の検討
　訂正後の請求項１に係る発明（以下、訂正発明という。）の独立特許要件について検討する。
ｉ）訂正発明
　訂正発明は、上記（２）▲１▼に記載したとおりのものである。
ｉｉ）引用例
　これに対して、本件出願前公知である、特開平２−１３０９８８号公報（以下、引用例という。）には、
「ＩｎＰ基板上に、量子井戸層とバリア層からなる活性層を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を有する量子井戸半導体レーザ素子において、組成Ｃｗの量子井戸の格子定数ａ（Ｃｗ）、ＩｎＰの格子定数ａ（ＩｎＰ）および組成Ｃｂのバリア層の格子定数ａ（Ｃｂ）が、ａ（Ｃｂ）＝ａ（ＩｎＰ）＜ａ（Ｃｗ）またはａ（Ｃｂ）＜ａ（ＩｎＰ）＜ａ（Ｃｗ）であることを特徴とする量子井戸半導体レーザ素子。」（特許請求の範囲請求項１）、
「なお、ａ（Ｃｂ）＜ａ（ＩｎＰ）＜ａ（Ｃｗ）の場合には、量子井戸層とバリア層の厚さを調整して、活性層全体としての平均的な格子定数をＩｎＰの格子定数に等しくする。このようにして活性層内の歪を防ぎ、レーザ特性に悪影響を及ぼす転位の発生を防ぐことができる。」（公報第３頁左上欄第２行〜第８行）、
「第１図（ａ）は本発明にかかる量子井戸半導体レーザ素子の要部断面図であり、その構造は、ｎ型ＩｎＰ基板（１１）上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層（１２）が０．１〜０．２μｍの厚さにエピタキシャル成長されている。・・・次に光閉込め層（１８）、活性層（１７）、および光閉込め層（１９）が順次積層される。さらに、厚さ０．１〜０．２μｍ・・・ｐ型ＩｎＰクラッド層（１３）および厚さ０．１〜０．２μｍ・・・ｐ型ＩｎＰギャップ層（１４）が順次積層され、最後に、ｎ側電極（１５）およびｐ側電極（１６）が形成される。」（公報第３頁左上欄第１２行〜右欄第４行）、
「バリア層（２１）が歪のない、ＩｎＰより小さい格子定数をもつＧａＩｎＡｓＰ化合物であり、量子井戸層（２０）は歪のない、ＩｎＰより大きい格子定数をもつものである。活性層（１７）の平均格子定数は、量子井戸層（２０）とバリア層（２１）の厚みと組成を調整することによってＩｎＰの格子定数に等しくすることができる。」（公報第４頁左上欄第２行〜第８行）と記載されている。
　したがって、引用例には、
「ＩｎＰ基板上に、バッファ層、光閉込め層、量子井戸層とバリア層からなる活性層、光閉込め層、クラッド層およびギャップ層が順次積層された量子井戸半導体レーザ素子において、組成Ｃｗの量子井戸の格子定数ａ（Ｃｗ）、ＩｎＰの格子定数ａ（ＩｎＰ）および組成Ｃｂのバリア層の格子定数ａ（Ｃｂ）が、ａ（Ｃｂ）＜ａ（ＩｎＰ）＜ａ（Ｃｗ）であり、活性層の平均格子定数を、量子井戸層とバリア層の厚みと組成を調整することによって、ＩｎＰ基板の格子定数に等しくすることを特徴とする量子井戸半導体レーザ素子。」
の発明（以下、引用発明という。）が記載されている。
（対比）
　訂正発明と引用発明とを対比すると、引用発明の「ＩｎＰ基板」、「バッファ層」及び「クラッド層」は、訂正発明の「化合物半導体基板」、「第１のクラッド層」及び「第２のクラッド層」に相当し、引用発明において、ａ（Ｃｂ）＜ａ（ＩｎＰ）＜ａ（Ｃｗ）であるから、引用発明は、活性層の井戸層とバリア層とが互いに逆の歪を有する歪量子井戸半導体レーザであることは自明であるから、両者は、
「化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層された歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備えた歪多重量子井戸半導体レーザ。」である点で一致しており、
　訂正発明では、歪多重量子井戸構造が、「井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一」であり、「井戸層及びバリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が化合物半導体基板とほぼ一致している」のに対し、引用発明では、活性層の平均格子定数を、量子井戸層とバリア層の厚みと組成を調整することによって、基板の格子定数に等しくしているが、井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一になるようにしているとは記載されていない点、で相違している。
（当審の判断）
　上記相違点について検討する。
　訂正発明は、「井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一」となるようにすることにより、明細書に記載の「各井戸層の歪みが均一になり、各井戸層でのエネルギーギャップが等しくなる。したがって、本発明の歪多重量子井戸半導体レーザは高い光学利得が得られる。」という作用効果を奏する。
　これに対して、引用例には、井戸層に加わる歪みの量をほぼ均一にするという技術思想が開示されていないから、引用発明に基づいて、訂正発明が容易に発明をすることができたとすることはできない。
　したがって、訂正発明は、特許出願の際、独立して特許を受けることができるものである。
▲４▼結論
　以上のとおりであるから、本件訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項乃至第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
（３）特許異議申立について
（本件発明）
　本件特許第２８３３３９６号の請求項１及び請求項３に係る発明は、訂正された特許明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１及び請求項３に記載された、
「請求項１　化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層され、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備え、前記井戸層及び前記バリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される前記歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が前記化合物半導体基板とほぼ一致していることを特徴とする歪多重量子井戸半導体レーザ。
請求項３　活性層の歪多重量子井戸において、バリア層に引っ張りの歪を加えたことを特徴とする請求項１に記載の歪多重量子井戸半導体レーザ。」
である。
（特許異議申立人の主張の概要）
　これに対して、特許異議申立人シャープ株式会社は、甲第１号証として特開平２−１３０９８８号公報を提示して、本件出願は、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものである、旨主張している。
（当審の判断）
　甲第１号証は、取消理由通知で引用した引用例であるから、（２）▲３▼ｉｉ）に示した発明が記載されており、（２）▲３▼ｉｉｉ）に示した理由により、請求項１に係る発明は、甲第１号証に記載された発明に基づいて、容易に発明をすることができたものではない。
　また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明の構成要件をすべて含み、さらに限定したものであるから、請求項１に係る発明と同様に、甲第１号証に記載された発明に基づいて、容易に発明をすることができたものではない。
（むすび）
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１及び請求項３に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１及び請求項３に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年１１月２５日（１９９９．１１．２５）
【訂正の要旨】
１．訂正事項１
　特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項１、
「請求項１　化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層された歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備え、前記井戸層及ぴ前記バリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される前記歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が前記化合物半導体基板とほぼ一致していることを特徴とする歪多重量子井戸半導体レーザ。」
を、
「請求項１　化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層され、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な歪多重量子井戸構造をもつ活性層と、前記活性層上に形成された第２のクラッド層とを備え、前記井戸層及ぴ前記バリア層の格子定数、層厚、弾性定数により決定される前記歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が前記化合物半導体基板とほぼ一致していることを特徴とする歪多重量子井戸半導体レーザ。」
と訂正する。
２．訂正事項２
　特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るため、明瞭でない記載の釈明を目的として、明細書【００１５】の、
「積層された歪多重量子井戸構造」
を、
「積層され、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な歪多重量子井戸構造」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
歪多重量子井戸半導体レーザ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層され
、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な
　【請求項２】歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が、
ａ０＝（ａ１Ｇ１ｄ１＋ａ２Ｇ２ｄ２）／（Ｇ１ｄ１＋Ｇ２ｄ２）
（ａ１、ｄ１は各々井戸層の格子定数及び層厚を示し、ａ２、ｄ２は各々バリア層の格子定数及び層厚を示し、Ｇ１、Ｇ２は各々井戸層とバリア層を構成する材料の弾性定数Ｃ１１及びＣ１２によりＧ＝２（Ｃ１１＋Ｃ１２）（１−Ｃ１２／Ｃ１１）で決定される定数）であることを特徴とする請求項１に記載の歪多重量子井戸半導体レーザ。
　【請求項３】活性層の歪多重量子井戸において、バリア層に引っ張りの歪を加えたことを特徴とする請求項１に記載の歪多重量子井戸半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、光通信、光情報処理分野などに用いられる半導体レーザに関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、多くの分野で半導体レーザの需要が高まり、ＧａＡｓ系、およびＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進められてきた。その中でＭＢＥ，ＭＯＶＰＥをはじめとする半導体レーザの結晶成長技術が大きな進展を遂げ、量子井戸などの非常に薄い層を再現性よくしかも大面積にわたって均一に作製できるようになった。これらの量子井戸は半導体レーザの活性層に用いられ、量子サイズ効果によってレーザの消費電力を非常に小さくできることが実証され，現在では一部が製品化されるに至っている。さらに最近になって，量子井戸層の格子定数を意図的に基板からずらして歪ませることにより発光効率が増大し、より低消費電力化が可能であることも理論的，あるいは実験的に示されている。
　【０００３】
　図９（ａ）〜（ｃ）に各半導体レーザの活性層の屈折率分布に対応する光強度分布を示す。一般に量子井戸レーザにおいては活性層に用いられる井戸層が１０ｎｍ以下と非常に薄いので，図９（ｂ）に示すように活性層を単一量子井戸とした半導体レーザの場合、自然放出光の井戸層へ閉じ込められる割合（以下，光閉じ込め係数）が従来の厚膜の活性層を用いたダブルヘテロ型の半導体レーザ（ａ）に比べて非常に小さくなってしまう。自然放出光はレーザ発振のための活性領域の反転分布を起こさせるのに必要なもので，光閉じ込め係数が小さいと量子井戸あるいは歪量子井戸によって発光効率が増加しても、より大きな自然放出光を起こさせないと活性領域に十分な光が閉じ込められないことになり、本来の量子井戸層の性質を十分活かしきれない。そこで、図９（ｃ）のように活性層を多重量子井戸として光閉じ込め係数を増加させる方法が採られるようになり非常に消費電力の小さい多重量子井戸レーザが実現されるようになった。それを図１０に示す。
　【０００４】
　図１０は活性層が歪多重量子井戸構造である歪多重量子井戸半導体レーザである。この構造は、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４ａ、歪量子井戸層３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４ｂを成長させ、クラッド層４ｂをストライプ状にエッチングし、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０２で埋め込んで、さらにｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０３を成長したものである。最後にｎ−ＧａＡｓ基板１０１にカソード電極１０５、コンタクト層１０３にアノード電極１０６が形成されている。活性層は歪多重量子井戸構造となっているので、基板と同じ格子定数をもつバリア層と、基板より大きい格子定数の井戸層からできている。
　【０００５】
　この従来の歪多重量子井戸半導体レーザの構造のうち、ｎ−クラッド層４ａ、歪多重量子井戸３、およびｐ−クラッド層４ｂの格子の状態を図１１（ａ）に示す。図のように、歪多重量子井戸３内の井戸層１１１は、バリア層１１２およびクラッド層４ａ４ｂより、大きな格子定数をもっているので図１１（ｂ）のように圧縮歪をもっている。そして、バリア層１１２には引っ張り歪が生じている。井戸層１１１およびバリア層１１２に歪が入ることにより図１１（ｃ）のようにエネノレギーギャップは変化している。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　このように歪量子井戸レーザにおいても同様に光閉じ込め係数が小さいので多重化が試みられ歪多重量子井戸としているが、特に歪多重量子井戸の井戸層が０．５％以上の大きな歪みをもっている場合には期待される多重化の効果が得られないことがある。
　【０００７】
　図１０のｎ−クラッド層４ａ、歪量子井戸層３、ｐ−クラッド層４ｂの拡大断面図を図１１に示した。図１１（ａ）に示すように、歪量子井戸層３は井戸層１１１とバリア層１１２からできている。ここで井戸層１１１は基板より格子定数が大きく、バリア層１１２は基板と同じ格子定数である。なお、クラッド層４ａ，４ｂは基板と同じ格子定数である。したがって、図１１（ａ）に示すようにバリア層１１２はその両側にある、それ自身より格子定数の小さい層（クラッド層、バリア層）に囲まれているので、それ自身の格子定数より小さくなり、その結果圧縮歪を受けることにたる。それとは逆に、バリア層１１２はそれ自身より格子定数が大きい井戸層１１１に囲まれているので、引っ張り歪が生じる。それを図１１（ｂ）に示す。
　【０００８】
　図１１（ｂ）の通り、井戸層１１１には圧縮歪、バリア層１１２には引っ張り歪が生じる。それによってレーザの作製やその動作に種々の悪影響を及ぼす。
　【０００９】
　歪多重量子井戸層３の格子定数は以上のように基板と完全に一致しているわけではなく、層数が多くなると井戸層１１１とバリア層１１２とが互いに引っ張り合って釣り合った格子（一般にフリースタンディングな格子定数という）に近づこうとする。従って，歪多重量子井戸層３には平均的に歪みが存在するのでトータルの膜厚がある値（臨界膜厚）を越えると転位欠陥が発生する。このためレーザの活性層には臨界膜厚を越えない範囲で歪多重量子井戸３を作製しなければならない。
　【００１０】
　また，歪多重量子井戸の両端は基板に格子整合した厚いクラッド層４によって格子が固定されるので、図１１（ｂ）のように歪みの大きさに分布ができ、それに伴い（ｃ）に示すようにエネルギーギャップにも不均一が生じ、レーザの発光効率を低下させてしまう。しかもバリア層１１２に引っ張り歪みが入ると井戸層１１１へのキャリアの閉じ込めが減少するので発光効率の低下は一層大きなものとなる。
　【００１１】
　また，ＧａＩｎＰ／Ａ１ＧａＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰなどはキャリアの有効質量はホールのほうが電子の数倍ほど大きい。すると図１２に示すようにホールは井戸層の価電子帯端から１００ｍｅＶ程度までしか分布しないが、電子の方は２００ｍｅＶ程度の範囲まで広いエネルギーにわたって分布する。しかも歪みがない場合の伝導帯と価電子帯とのバンドオフセット（バリア障壁）の比率は４：６程度と価電子帯の方が大きくなっているので電子の閉じ込めを十分できるバンドギャップの材料をバリア層として用いると、価電子帯のバリア障壁が必要以上に大きくなってしまう。
　【００１２】
　そうするとホールの閉じ込めが強くなりすぎて量子井戸を多重化した場合、質量の大きいホールの拡散が抑制されてしまい各井戸層でのホール密度の不均一性が顕著となってレーザの効率を低下させてしまうという問題も生じていた。
　【００１３】
　以上のように従来の歪多重量子井戸レーザでは、
（１）歪多重量子井戸には臨界膜厚が存在し、井戸層およびバリア層の数を多くして多重数を大きくしようとしてもできない。
（２）歪量子井戸の歪の分布も一様でなく、それによりエネルギーギャップにも不均一が発生している。
（３）注入キャリア密度に各量子井戸間で不均一な分布ができる。
　【００１４】
　これらの理由により半導体レーザの特性がを悪化していた。
　本発明は、以上のような問題を鑑みてなされたもので、均一でかつ強い歪みを有するひずみ多重量子井戸をもつ、高効率の歪多重量子井戸レーザを提供することを目的とする。
　【００１５】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するために、本発明の歪多重量子井戸半導体レーザは、
（１）化合物半導体基板と、前記化合物半導体基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、互いに逆の歪を有する井戸層とバリア層が交互に積層され
、かつ前記井戸層に加わる歪みの量がほぼ均一な
（２）歪多重量子井戸のフリースタンディング格子定数が、
ａ０＝（ａ１Ｇ１ｄ１＋ａ２Ｇ２ｄ２）／（Ｇ１ｄ１＋Ｇ２ｄ２）
（ａ１、ｄ１は各々井戸層の格子定数及び層厚を示し、ａ２、ｄ２は各々バリア層の格子定数及び層厚を示し、Ｇ１、Ｇ２は各々井戸層とバリア層を構成する材料の弾性定数Ｃ１１及びＣ１２によりＧ＝２（Ｃ１１＋Ｃ１２）（１−Ｃ１２／Ｃ１１）で決定される定数）である歪多重量子井戸半導体レーザとする。
（３）活性層の歪多重量子井戸において、バリア層に引っ張りの歪を加えた歪多重量子井戸半導体レーザとする。
　【００１６】
　【作用】
　第１および第２の手段により、各井戸層の歪みが均一になり、各井戸層でのエネルギーギャップが等しくなる。したがって、本発明の歪多重量子井戸半導体レーザは高い光学利得が得られる。
　【００１７】
　また第３の手段により伝導帯のバリア障壁を十分大きくしたまま価電子帯のバリア障壁を小さくできるのでホールの拡散が起こりやすくなり各井戸で均一なキャリア密度が得られる。
　【００１８】
　【実施例】
　（実施例１）
　図１に第１の実施例による半導体レーザ構造のうちのクラッド層と歪多重量子井戸の断面図を示す。なおこの部分以外は図１０の構造と同一である。またクラッド層、井戸層、バリア層の組成、および基板との格子不整合率は図７，８に説明した。
　【００１９】
　実施例１においては、井戸層１１は厚さ５ｎｍのＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ、バリア層１２は５ｎｍの（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５７Ｉｎ０．４３Ｐから構成されている。この場合井戸層１１およびバリア層１２はＧａＡｓ基板との格子不整合によってそれぞれ圧縮歪み０．５％、引っ張り歪み０．５％を含んでいる。従来の歪多重量子井戸半導体レーザと比較してバリア層に、井戸層とは逆の歪を入れたところが異なる点である。ただし、井戸層およびバリア層は、次式で示すこの歪多重量子井戸３のフリースタンディングでの格子定数ａ０は、基板の格子定数に一致するような条件を満たしている。
　【００２０】
　ａ０＝（ａ１Ｇ１ｄ１＋ａ２Ｇ２ｄ２）／（Ｇ１ｄ１＋Ｇ２ｄ２）
　ここでａ，ｄは各々格子定数，層厚で添字１が井戸層１１，２がバリア層１２の値を示している。またＧは各材料の弾性定数Ｃ１１，Ｃ１２から決まる定数で，次式より求められる。Ｇ＝２（Ｃ１１＋Ｃ１２）（１−Ｃ１２／Ｃ１１）
　以上の条件においては、歪多重量子井戸をｎ−クラッド層４ａ（基板と同じ格子定数）の上に成長しても、この条件で作成した歪多重量子井戸のフリースタンディングの格子定数は、基板（クラッド層）と同じであるから、平均として歪多重量子井戸３に加わる歪みはゼロとなり、無限の周期にわたってエピタキシャル成長を行なっても転位欠陥等の発生がなく良好な品質の結晶が作製できる。これを半導体レーザの活性層として用いても同様に無限の数の井戸層を形成できる。良好な特性をもつ歪量子井戸半導体レーザには、最適の井戸層、バリア層の多重数があるが、本実施例によれば最適の多重数にあわせることができ、良好な特性の半導体レーザを製造することができる。
　【００２１】
　図２に歪多重量子井戸の構造、その歪およびエネルギーギャップの分布をそれぞれ示す。図２（ａ）のとおり井戸層１１の圧縮歪とバリア層１２の引っ張り歪とがちょうど基板の格子定数のところで釣り合っている状態なので図のように井戸層１１に加わる歪みの量はほぼ均一となり、それによりエネルギーギャップも均一となり従来の問題であった光学利得の低下を防ぐことができる。
　【００２２】
　また、バリア層１２に引っ張り歪みを加えた場合価電子帯のバンド端がライトホールのサブバンドとなりホールの質量が軽くできるので井戸層数を増加させたときに問題となる井戸間の注入キャリア密度の不均一性も抑制でき、良好なレーザ特性が得られる。
　【００２３】
　なお、本実施例ではＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系を用いたが、いかなる材料の半導体レーザにおいても）同様であることは言うまでもない。また、本実施例とは逆に井戸層に引っ張り歪み、バリア層に圧縮歪みを加えた場合でも同様である。
　【００２４】
　（実施例２）
　図３に第２の実施例による歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井戸の断面図を示す。実施例１と同じで図３に示すクラッド層、井戸層、バリア層以外は図１０と同じである。また図７，８に各層の組成、および格子不整合率を説明している。
　【００２５】
　図４に歪多重量子井戸３、クラッド層４ａ，４ｂの構造を示す。井戸層３１は厚さ５ｎｍのＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ，バリア層３２は５ｎｍの（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）０．４４Ｉｎ０．５６Ｐから構成されている。（ｂ）から井戸層３１、バリア層３２ともに０．５％の圧縮歪みが加えられた状態であることがわかる。
　【００２６】
　この場合、歪多重量子井戸部３では実施例１で述べたフリースタンディングが基板と一致していないので転位欠陥を発生する臨界の膜厚は存在する。従って、歪多重量子井戸３全体の膜厚をその臨界膜厚以下としなければならない。このため本実施例では井戸数を３としたが，これは当然井戸層３１、およびバリア層３２の膜厚や加える歪みの大きさによっても変化する。
　【００２７】
　井戸層３１とバリア層３２とがともに同じ量の歪みを持っているのでこの２層は互いに引っ張り合うことはなく、均一な歪みの分布を有している。この２層はいずれも基板より大きな格子定数をもっているので、基板に対して同量の圧縮歪を有している。したがって、歪量子井戸に大きな歪を導入することができる。ただしここで注意しなくてはいけたいのはこの歪量子井戸の膜厚を、臨界膜厚以下にすることである。そうでないと、歪量子井戸に転位が入り、半導体レーザの特性が劣化するからである。
　【００２８】
　このように実施例２では、実施例１と同様に高い光学利得を得ることができる。
　【００２９】
　なお，本実施例においても，いかなる材料の半導体レーザでも同様である。また、本実施例とは逆に井戸層３１、バリア層３２にともに引っ張り歪みを加え、この膜厚を臨界膜厚以下とした場合でも同様である。
　【００３０】
　（実施例３）
　図５に第３の実施例による歪多重量子井戸半導体レーザの歪多重量子井戸の断面図を示す。この層以外は図１０と同じ構造である。また各組成と格子不整合率は図７，８に説明した。
　【００３１】
　井戸層５１は厚さ５ｎｍのＧａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ，バリア層５２は５ｎｍの（Ａｌ０．５０Ｇａ０．６０）０．４４Ｉｎ０．５６Ｐから構成されている。この構造は、バリア層５２に圧縮歪が入っている点に特徴がある。圧縮歪ｅが加わったときバリア層５２の伝導帯および価電子帯のバンド端（図６（ａ）参照）のエネルギーは歪の静水圧成分によって次式のように各々δＥｃ，δＥｖずつ変化する。
　【００３２】
　δＥＣ＝ａｃ［（Ｃ１１−Ｃ１２）／Ｃ１１］ｅ
　δＥＶ＝ａｖ［（Ｃ１１−Ｃ１２）／Ｃ１１］ｅ
　ここで，ａｃおよびａｖは伝導帯，価電子帯のデフォーメーションポテンシャルである通常の化合物半導体ではａｃがａｖよりもおおきく例えばＧａＩｎＰではａｃがａｖの４倍程度大きくなっている。
　【００３３】
　図６に歪みのない場合（ａ）と、バリア層に圧縮歪が加えられた場合（ｂ）のエネルギーギャップを示す。図から明らかなように（ｂ）が相対的に伝導帯５のバリア障壁が大きく，価電子帯６のバリア障壁が小さくなっている。その結果バリア層のバンドギャップを小さくしても伝導帯５には電子を閉じ込めるのにほぼ十分な１５０ｍｅＶのバリア障壁が得られ、一方価電子帯６は１５０ｍｅＶ程度とホールの拡散を阻害しない程度に抑えることができる。その結果、井戸数を増やしてもキャリアが各井戸とも均一に分布し、低い損失と高い光学利得を得ることができる。
　【００３４】
　なお、井戸層のみに引っ張り歪をいれた場合も本実施例と同様のバリア障壁を得ることができるし、両方を組み合わせて井戸層に引っ張り歪、バリア層に圧縮歪を入れるとより効果的となる。
　【００３５】
　【発明の効果】
　以上説明しましたように本発明により、低しきい値電流等の良好な光学特性をもつ歪多重量子井戸半導体レーザが実現できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　第１の実施例による歪多重量子井戸の構成断面図
　【図２】
　第１の実施例による格子定数、歪み、エネルギーギャップの分布を示す図
　【図３】
　第２の実施例による歪多重量子井戸の構成断面図
　【図４】
　第２の実施例による格子定数、歪み、エネルギーギャップの分布を示す図
　【図５】
　第３の発明による歪多重量子井戸の構成断面図
　【図６】
　第３の実施例によるエネルギーギャップを示す図
　【図７】
　各実施例のクラッド層、バリア層、井戸層の組成を示す図
　【図８】
　各実施例のクラッド層、バリア層、井戸層の基板との格子不整合率を示す図
　【図９】
　活性層の構造の違いによる光閉じ込めを示す図
　【図１０】
　歪多重量子井戸半導体レーザの構成断面図
　【図１１】
　従来の歪多重量子井戸における格子定数、歪み、エネルギーギャップの分布を示す図
　【図１２】
　電子およびホールのエネルギー分布を示す図
　【符号の説明】
　３　歪多重量子井戸
　４ａ　ｎ−クラッド層
　４ｂ　ｐ−クラッド層
　５　伝導帯
　６　価電子帯
　７　電子のエネルギー分布
　８　ホールのエネルギー分布
　１１　Ｇａ０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ歪量子井戸層
　１２　（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５７Ｉｎ０．４３Ｐ歪バリア層
　３１　Ｇａ０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ歪量子井戸層
　３２　（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ歪バリア層
　５１　Ｇａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ歪量子井戸層
　５２　（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ歪バリア層
　１１１　Ｇａ０．４４Ｉｎ０．５６Ｐ井戸層
　１１２　（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐバリア層