垂直共振器型半導体発光素子
【課題】発光素子は、高出力で高速応答性、高信頼性の発光素子が求められている。特に装置産業においては過酷な環境下でも長時間の使用に耐えうることは重要であり、通電後の使用においてその特性の変動が極めて少ないことが望まれている。多重量子井戸活性層と電流狭窄構造を有する垂直共振器型発光素子において、良好な初期特性と共に高い信頼性を提供する。
【解決手段】多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、量子井戸活性層をノンドープとし、キャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にする。
【解決手段】多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、量子井戸活性層をノンドープとし、キャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料を用いた垂直共振器型半導体発光素子に関する。より詳しくは、例えばＰＯＦなどの通信やセンサーに用いる垂直共振器型半導体発光素子における特性の変動抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型発光素子（以下、ＲＣ−ＬＥＤともいう）は、その共振構造により、発光スペクトル線幅を制御でき、出射光の指向性が高いことから、通信およびセンサー用の発光素子として適ており、通信機器産業または装置産業において重要な素子である。
【０００３】
特に装置産業においては、発光素子には、高出力で高速応答性、高信頼性が求められている。初期の特性はもちろん、過酷な環境下でも長時間の使用に耐えうることも重要であり、通電後の使用においてその特性の変動が極めて少ないことが望まれている。受光側の感度が限られているため、出力の低下のみならず、出力の増加も問題となる。このため、さまざまな技術が提唱されている。
【０００４】
特許文献１には、活性層として単一の量子井戸を用い、ｐ型Ｇａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ量子井戸層とその両側のｐ型（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ下バリア層、ｐ型（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ上バリア層を、ともにｐ型ドーパント（Ｚｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃ）またはｎ型ドーパント（Ｓｉ，Ｓｅ，Ｔｅ）により高ドープすることにより、高速応答特性に優れ、光出力が大きく、かつ通電中の光出力の変動が少ない発光ダイオードを提供する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ＲＣ−ＬＥＤにて光取り出し側にＩｎＧａＰ耐湿保護層を設けることによる信頼性の向上を開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１１０５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１０５４号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１では活性層やバリア層にドーパントをドープしているため、長時間の通電によりドーパントの拡散が漸次進行しやすく、出力や応答特性がほとんど変動しない高信頼性の発光素子を得ることは難しい。また、多重量子井戸構造を用いた垂直共振器型発光素子については、高信頼性を得る方法は見られない。
また、特許文献２では耐湿性の向上は出来てもドーパントの拡散による特性の変動を防ぐことは出来ない。特に電流狭窄構造とした場合は電流密度が高い場所でのドーパントの拡散が進行しやすく、特性の変動が起こりやすい。いずれにしても多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において高信頼性を得ることは困難であった。
すなわち、従来の技術では、特性の向上は図ることが可能であったが、通電開始後から長時間後の特性の変動が１０％以内となる素子が得られなかった。前記変動が１０％以内となることで、通信機器の性能の安定が図られ、出力変動に対応する制御も不要となり、機器のコストも削減可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多重量子井戸構造を用いた垂直共振器型発光素子においても高信頼性をもち、通電開始から１０００時間後においても光出力の変動が１０％以内となる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、量子井戸活性層をノンドープとし、クラッド層のキャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８（１×１０１８）ｃｍ−３以上、２Ｅ１８（２×１０１８）ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７（５×１０１７）ｃｍ−３以下にすることにより、高出力を持ちながら優れた信頼性が得られることを見出した。これにより室温で３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内に収めることが出来た。なお、ノンドープとは結晶成長時に積極的に不純物添加しないことを意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、垂直共振器構造を有する発光素子において、量子井戸構造を有する活性層をノンドープとし、その活性層を挟む反射層の間に配置されたクラッド層のキャリア濃度を、ｐ側を１Ｅ１８（１×１０１８）ｃｍ−３以上、２Ｅ１８（２×１０１８）ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７（５×１０１７）ｃｍ−３以下にすることで、高い初期発光出力、かつ室温で３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内である発光素子を提供することができる。このため、ＰＯＦなどの通信やセンサーの用途において好ましい特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について、共振器および電流狭窄を有する発光素子を例に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る発光素子の構造を示す断面図である。なお、本発明における実施形態はこの限りではない。
【００１２】
この発光素子１は、第１導電型（例えばｎ型）の基板２の表面上に、第１ブラッグ反射層３、第１クラッド層４、ノンドープの活性層５、第２クラッド層６、第２ブラッグ反射層９、及びコンタクト層１０をこの順に積層したものである。第１クラッド層４、活性層５、及び第２クラッド層６により垂直共振器を形成するダブルへテロ接合層７が形成されている。そして、電流狭窄層８を活性層５と第２ブラッグ反射層９の間に形成する。例えば第２クラッド層６と第２ブラッグ反射層９との境界に局部的に形成されている。なお、電流狭窄層８の位置は例えば第２ブラッグ反射層９とコンタクト層１０との間など他の場所に形成することも考えられるが、第２ブラッグ反射層９と活性層５の間に形成するのが好ましい。垂直共振器の光学長は、第１ブラッグ反射層３と第２ブラッグ反射層９の距離すなわちダブルへテロ接合層７の厚みである。
【００１３】
なお、第１ブラッグ反射層３及び第１クラッド層４を第１導電型として、第２クラッド層６、第２ブラッグ反射層９、及びコンタクト層１０を第２導電型（例えばｐ型）にしてもよい。この場合、電流狭窄層８は第1導電型である。ｐ型ドーパントはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃのいずれか１つ以上により選択される。ｎ型ドーパントはＳｉ、Ｓｅ、Ｔｅのいずれか１つ以上により選択される。
【００１４】
基板２の裏面には電極１１が形成されており、コンタクト層１０の一部上には電極１２が形成されている。電極１２の平面形状は任意の形状（例えば四角の一部を円形、楕円形、矩形、メッシュ状、歯車状で抜いた形状）とすることができるが、電流狭窄層８の上部に形成し、電流狭窄層と形状を類似させる事が望ましい。コンタクト層１０のうち電極１２に覆われていない領域が、光が射出する開口部９ａになる。
【００１５】
活性層５は発光層であり、多重量子井戸構造を有している。
【００１６】
上記したように、活性層５が第１ブラッグ反射層３及び第２ブラッグ反射層９に挟まれることにより、垂直共振器が形成されている。この垂直共振器内には光の定在波が生じる。すなわち活性層５から下方に射出した光は第１ブラッグ反射層３によって反射される。第１ブラッグ反射層３からの反射光、及び活性層５から上方に射出した光は第２ブラッグ反射層９に入射する。第２ブラッグ反射層９に入射した光の一部は反射し、定在波を形成する。なお、第２ブラッグ反射層９に入射した光の残りは開口部９ａから発光素子１の外部に射出する。このため、第２ブラッグ反射層９より第１ブラッグ反射層３の反射率を高くするのが好ましい。
【００１７】
活性層５の中には定在波の節が位置せず、かつ少なくとも１つの量子井戸層５１（図２を用いて後述）が定在波の腹の位置（電界強度分布が最大値の９５％以上となる部分）に配置されているのが好ましい。このようにすると、発光素子１の発光出力を高くすることができる。また、複数の量子井戸層のうち、最も禁制帯幅が小さい量子井戸層が発光する光の波長をλとした場合、２つのブラッグ反射層間の長さである垂直共振器の光学長は略λ、略１.５λ、略２.０λであるのが好ましい。光学長を０．５λとすると、活性層５中にクラッド層からドーパントが拡散し、発光効率が変動するおそれがあるため好ましくない。また、光学長が２．５λ以上となると共振効果が弱くなり発光出力が低下する。
【００１８】
図２は、活性層５の構造を説明するための断面拡大図である。活性層５は、両端にバリア層５２を位置させ、かつこれら２つのバリア層５２の間に、量子井戸層５１と、バリア層５０を、交互に複数積層した構造を有している。バリア層５０の厚みを、量子井戸層に対するエネルギー障壁としての機能を保てる範囲で薄くすることにより、順方向電圧の増加を抑え、また応答速度も向上させることができる。
【００１９】
本図においては量子井戸層５１の層数は３層であるが、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。ただし、活性層５内には光の定在波の節を位置させないのが好ましい。これにより、発光出力の低下を抑制することができる。
【００２０】
次に、発光素子１の製造方法について説明する。まず、基板２上に第１ブラッグ反射層３を形成する。第１ブラッグ反射層３は、例えばＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、エピタキシャル成長層として形成することができる。基板２がｎ型のＧａＡｓ基板の場合、第１ブラッグ反射層３は、例えばｎ型のＡｌ１−ｘＧａｘＡｓ膜（０＜ｘ＜１）からなる第１反射膜、及びｎ型のＡｌ１−ｙＧａｙＡｓ膜（０≦ｙ＜１、かつｙ＜ｘ）からなる第２反射膜を交互に積層することにより形成される。
なお、第１ブラッグ反射層３を形成する前に基板２上にバッファー層を形成してもよい（図示せず）。この場合、第１ブラッグ反射層３の結晶性を更に良くすることができる。
【００２１】
次いで、第１クラッド層４、活性層５、第２クラッド層６、電流狭窄層８をこの順に形成する。フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、エッチングにより電流狭窄パターンを形成する。なお、電流狭窄層８のみがエッチングされるように、第２クラッド層６と電流狭窄層８の間に第２クラッド層６よりもエッチングに耐性のあるエッチングストップ層を設けてもよい（図示せず）。レジスト除去および洗浄後、再度ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、第２ブラッグ反射層９、コンタクト層１０を、この順に形成する。
【００２２】
具体的には、第１ブラッグ反射層３がｎ型のＡｌ１−ｘＧａｘＡｓ膜（０＜ｘ＜１）及びＡｌ１−ｙＧａｙＡｓ膜（０≦ｙ＜１、かつｙ＜ｘ）で形成され、第１クラッド層４はｎ型の（ＡｌＺＧａ１−Ｚ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜（０≦ｚ≦１）により形成される。
【００２３】
また、多重量子井戸構造である活性層５は、量子井戸層５１のノンドープのＩｎαＧａ１-αＰ膜（０＜α≦１）と、バリア層５０のＡｌβＧａγＩｎ１-β-γＰ膜（０≦β≦１、０≦γ≦１、かつ０≦β+γ≦１）との多層膜により形成される。
【００２４】
また、第２クラッド層６は、例えばｐ型の（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜（０≦ａ≦１）により形成される。第２ブラッグ反射層９は、例えばｐ型のＡｌ１-ｂＧａｂＡｓ膜（０＜ｂ＜１）及びＡｌ１-ｃＧａｃＡｓ膜（０≦ｃ＜１、かつｃ＜ｂ）を交互に積層することにより形成される。コンタクト層９は、例えばＧａＡｓ膜により形成される。
【００２５】
なお、第１クラッド層４、活性層５、及び第２クラッド層６の組成は、所望する発光波長に応じて選定する。クラッド層のキャリア濃度は、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にする。ｎ側のキャリア濃度は１Ｅ１７ｃｍ−３以上でよく、２Ｅ１７ｃｍ−３以上であることが、素子の特性を得るために、より好ましい。
上記のキャリア濃度範囲よりもキャリア濃度が低い場合は、層の電気抵抗が高くなり良好な初期特性が得られない。キャリア濃度が高い場合は、過剰な不純物が拡散して欠陥を引き起こし、特性の変動が起こり素子の信頼性を低下させる。
ｎ型のクラッド層（ＡｌＺＧａ１−Ｚ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜、およびｐ型のクラッド層（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜のＡｌ組成は、０．５以上（０．５≦ｚ≦１および０．５≦ａ≦１）であることが好ましい。この組成範囲とすることで、高信頼性だけでなく、良い初期特性が得られる。
【００２６】
次いで、コンタクト層９の表面に電極１２を形成するとともに、基板２の裏面に電極１１を形成する。次いで、エッチングにより電極１２を選択的に除去し、開口部９ａを形成する。その際、ダイシングライン１３ａ、１３ｂとなる部分もエッチングにより除去する方が望ましい。その後、図３に示すようにダイシングライン１３ａ、１３ｂに沿ってダイシングを行ない、複数の発光素子１を互いに切り離す。図３は実施例における素子形状の上面図であるが、正方形の中央に開口部を配置するといった他の形状でもよい。
【００２７】
以上、本発明の実施形態によれば、多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、高出力、高速応答かつ高信頼性の発光素子を提供することができる。
なお、上記化学組成を示す中、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ、α、βおよびγは、変数であって、小数点以下を含む数値を定義範囲内にて含まれるものである。
【実施例】
【００２８】
実施例１〜４を下記の要領にて実施した。なお、条件等を表１に示す。
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長を行った。ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓ系のｎ型ブラッグ反射層、ｎ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層とＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｐ量子井戸層からなる３対のノンドープ多層量子井戸活性層、ｐ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層、ｎ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ狭窄層を順次成長させた。
発光波長が６５０ｎｍとなるようにＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｐ量子井戸層のＩｎ組成を調整した。量子井戸層のＩｎ組成は例えばｘ＝０．５７４である。
ｐ型クラッド層のドーパントはＭｇ（マグネシウム）とし、Ｃｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエルマグネシウム）を水素でバブリング、搬送して原料とし、他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はＭｇのＩＩＩ族原料に対する流量比（Ｍｇ／ＩＩＩ）により制御した。ｎ型クラッド層のドーパントはＳｅ（セレン）とし、Ｈ２Ｓｅ（セレン化水素）を原料として他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はＳｅのＶ族原料に対する流量比（Ｓｅ／Ｖ）により制御した。流量調整にはマスフローコントローラーを用いた。
キャリア濃度の測定は、Ｃ−Ｖ測定により行った。
【００２９】
フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、エッチングにより狭窄層を部分的に除去した。狭窄層を除去したことにより電流が流れる領域（電流狭窄部）は直径８０ｕｍとした。ＡｌＧａＡｓ系のｐ型ブラッグ反射層およびＧａＡｓコンタクト層を順次成長後、電極を形成した。基板側は全面電極とし、光取り出し側の電極は、光取り出し部として電流狭窄部の上部に直径８０ｕｍの開口部を設けた。本実施例では電流狭窄部と開口部をそれぞれ直径８０ｕｍとしたが、用途に応じて変更できる。
【００３０】
上記により得られた垂直共振型半導体発光素子をＴＯ−１８ステムにＡｇペーストを用いてマウントし、金ワイヤによるボンディングを行った。定電流電源により前記ＴＯ−１８ステムに通電を行い、初期特性として出力と順電圧（Ｖｆ）の測定を行った。測定に用いた電流は２０ｍＡとした。その後、同様に作製し初期特性の測定を行った複数のサンプルを用いて、室温において３０ｍＡの連続通電を行った。
実施例にかかるクラッドのキャリア濃度と、得られた垂直共振型半導体発光素子に室温で３０ｍＡ連続通電した後の、初期発光出力に対する変化量の関係を表１に示し、表１を基に出力の経時変化をグラフとして図４に示す。順電圧（Ｖｆ）の値に変化は見られなかった。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１〜４について応答性の評価を行ったところ、矩形波電流に対する出力１０−９０％の立ち上がり立下り時間（Ｔｒ、Ｔｆ）は５〜７ｎｓであり、２５０Ｍｂｐｓ以上の通信速度でも十分な応答特性を示した。応答性についても連続通電前後で変化はなかった。
【００３３】
実施例１では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３（２．７×１０−３）、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６（４．１７×１０−６）とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の、初期出力（通電０時間、つまり数秒〜数分間）に対する出力の相対値（１０００時間後の出力／初期出力）は１．０７であり、変動は＋７％（プラス７％）であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７９ｍＷと２．０６Ｖであった。高出力が得られた。
【００３４】
実施例２では、Ｍｇの流量比を１．３５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７２ｍＷと２．０９Ｖであった。高出力が得られた。
【００３５】
実施例３では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３、Ｓｅの流量比を２．９２Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を３．５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．６４ｍＷと２．０５Ｖであった。実施例１、２に比べればＶｆが低く、出力は劣るが十分な出力が得られた。
【００３６】
実施例４では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３、Ｓｅの流量比を１．６７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７１ｍＷと２．０８Ｖであった。高出力が得られた。
【００３７】
（比較例）
比較例１から３について表１に示す。ただし、比較例１〜３については変動が大きいために５００時間で通電試験を終えている。順電圧（Ｖｆ）の値に変化は見られなかった。
比較例１では、Ｍｇの流量比を１．３５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を８．３４Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は０．５９であり、大幅な出力低下がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．６８ｍＷと２．０５Ｖであり、実施例１〜４と大差ない。実施例２との比較により、ｎクラッド層のキャリア濃度は５Ｅ１７以下とすれば信頼性が両立できることが分かった。
【００３８】
比較例２では、Ｍｇの流量比を４．０５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を３Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は０．６０であり、大幅な出力低下がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７５ｍＷと２．０７Ｖであり、実施例１〜４と大差ない。実施例１との比較により、Ｐクラッド層のキャリア濃度は２Ｅ１８以下とすれば信頼性が両立できることが分かった。
【００３９】
比較例３では、Ｍｇの流量比を０．６８Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は２．１５であり、大幅な出力増加がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ０．５１ｍＷと２．０３Ｖであり、実施例に比べて暗い。実施例２との比較により、Ｐクラッド層のキャリア濃度は１Ｅ１８以上である必要があることが分かった。
【００４０】
実施例１〜４では１０００時間通電後の室温３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内に収めることが出来たが、比較例１〜３では大きな出力変動が見られた。以上の結果、クラッド層のキャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にすることにより、高出力、高応答性を持ちながら優れた信頼性が得られることを見出した。
なお、本発明は上述した実施形態または実施例に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる発光素子を説明するための断面図である。
【図２】活性層の構造を説明するための断面拡大図である。
【図３】実施例における発光素子の平面図である。
【図４】実施例と比較例の出力の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・発光素子
２・・・基板
３・・・第１反射層
４・・・第１クラッド層
５・・・活性層
６・・・第２クラッド層
７・・・ダブルへテロ接合層
８・・・電流狭窄層
９・・・第２反射層
９ａ・・・開口部
１０・・・コンタクト層
１１，１２・・・電極
１３ａ，１３ｂ・・・ダイシングライン
５０，５２・・・バリア層
５１・・・量子井戸層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料を用いた垂直共振器型半導体発光素子に関する。より詳しくは、例えばＰＯＦなどの通信やセンサーに用いる垂直共振器型半導体発光素子における特性の変動抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型発光素子（以下、ＲＣ−ＬＥＤともいう）は、その共振構造により、発光スペクトル線幅を制御でき、出射光の指向性が高いことから、通信およびセンサー用の発光素子として適ており、通信機器産業または装置産業において重要な素子である。
【０００３】
特に装置産業においては、発光素子には、高出力で高速応答性、高信頼性が求められている。初期の特性はもちろん、過酷な環境下でも長時間の使用に耐えうることも重要であり、通電後の使用においてその特性の変動が極めて少ないことが望まれている。受光側の感度が限られているため、出力の低下のみならず、出力の増加も問題となる。このため、さまざまな技術が提唱されている。
【０００４】
特許文献１には、活性層として単一の量子井戸を用い、ｐ型Ｇａ０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ量子井戸層とその両側のｐ型（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ下バリア層、ｐ型（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ上バリア層を、ともにｐ型ドーパント（Ｚｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃ）またはｎ型ドーパント（Ｓｉ，Ｓｅ，Ｔｅ）により高ドープすることにより、高速応答特性に優れ、光出力が大きく、かつ通電中の光出力の変動が少ない発光ダイオードを提供する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ＲＣ−ＬＥＤにて光取り出し側にＩｎＧａＰ耐湿保護層を設けることによる信頼性の向上を開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１１０５３号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１０５４号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１では活性層やバリア層にドーパントをドープしているため、長時間の通電によりドーパントの拡散が漸次進行しやすく、出力や応答特性がほとんど変動しない高信頼性の発光素子を得ることは難しい。また、多重量子井戸構造を用いた垂直共振器型発光素子については、高信頼性を得る方法は見られない。
また、特許文献２では耐湿性の向上は出来てもドーパントの拡散による特性の変動を防ぐことは出来ない。特に電流狭窄構造とした場合は電流密度が高い場所でのドーパントの拡散が進行しやすく、特性の変動が起こりやすい。いずれにしても多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において高信頼性を得ることは困難であった。
すなわち、従来の技術では、特性の向上は図ることが可能であったが、通電開始後から長時間後の特性の変動が１０％以内となる素子が得られなかった。前記変動が１０％以内となることで、通信機器の性能の安定が図られ、出力変動に対応する制御も不要となり、機器のコストも削減可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多重量子井戸構造を用いた垂直共振器型発光素子においても高信頼性をもち、通電開始から１０００時間後においても光出力の変動が１０％以内となる発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、量子井戸活性層をノンドープとし、クラッド層のキャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８（１×１０１８）ｃｍ−３以上、２Ｅ１８（２×１０１８）ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７（５×１０１７）ｃｍ−３以下にすることにより、高出力を持ちながら優れた信頼性が得られることを見出した。これにより室温で３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内に収めることが出来た。なお、ノンドープとは結晶成長時に積極的に不純物添加しないことを意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、垂直共振器構造を有する発光素子において、量子井戸構造を有する活性層をノンドープとし、その活性層を挟む反射層の間に配置されたクラッド層のキャリア濃度を、ｐ側を１Ｅ１８（１×１０１８）ｃｍ−３以上、２Ｅ１８（２×１０１８）ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７（５×１０１７）ｃｍ−３以下にすることで、高い初期発光出力、かつ室温で３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内である発光素子を提供することができる。このため、ＰＯＦなどの通信やセンサーの用途において好ましい特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について、共振器および電流狭窄を有する発光素子を例に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る発光素子の構造を示す断面図である。なお、本発明における実施形態はこの限りではない。
【００１２】
この発光素子１は、第１導電型（例えばｎ型）の基板２の表面上に、第１ブラッグ反射層３、第１クラッド層４、ノンドープの活性層５、第２クラッド層６、第２ブラッグ反射層９、及びコンタクト層１０をこの順に積層したものである。第１クラッド層４、活性層５、及び第２クラッド層６により垂直共振器を形成するダブルへテロ接合層７が形成されている。そして、電流狭窄層８を活性層５と第２ブラッグ反射層９の間に形成する。例えば第２クラッド層６と第２ブラッグ反射層９との境界に局部的に形成されている。なお、電流狭窄層８の位置は例えば第２ブラッグ反射層９とコンタクト層１０との間など他の場所に形成することも考えられるが、第２ブラッグ反射層９と活性層５の間に形成するのが好ましい。垂直共振器の光学長は、第１ブラッグ反射層３と第２ブラッグ反射層９の距離すなわちダブルへテロ接合層７の厚みである。
【００１３】
なお、第１ブラッグ反射層３及び第１クラッド層４を第１導電型として、第２クラッド層６、第２ブラッグ反射層９、及びコンタクト層１０を第２導電型（例えばｐ型）にしてもよい。この場合、電流狭窄層８は第1導電型である。ｐ型ドーパントはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃのいずれか１つ以上により選択される。ｎ型ドーパントはＳｉ、Ｓｅ、Ｔｅのいずれか１つ以上により選択される。
【００１４】
基板２の裏面には電極１１が形成されており、コンタクト層１０の一部上には電極１２が形成されている。電極１２の平面形状は任意の形状（例えば四角の一部を円形、楕円形、矩形、メッシュ状、歯車状で抜いた形状）とすることができるが、電流狭窄層８の上部に形成し、電流狭窄層と形状を類似させる事が望ましい。コンタクト層１０のうち電極１２に覆われていない領域が、光が射出する開口部９ａになる。
【００１５】
活性層５は発光層であり、多重量子井戸構造を有している。
【００１６】
上記したように、活性層５が第１ブラッグ反射層３及び第２ブラッグ反射層９に挟まれることにより、垂直共振器が形成されている。この垂直共振器内には光の定在波が生じる。すなわち活性層５から下方に射出した光は第１ブラッグ反射層３によって反射される。第１ブラッグ反射層３からの反射光、及び活性層５から上方に射出した光は第２ブラッグ反射層９に入射する。第２ブラッグ反射層９に入射した光の一部は反射し、定在波を形成する。なお、第２ブラッグ反射層９に入射した光の残りは開口部９ａから発光素子１の外部に射出する。このため、第２ブラッグ反射層９より第１ブラッグ反射層３の反射率を高くするのが好ましい。
【００１７】
活性層５の中には定在波の節が位置せず、かつ少なくとも１つの量子井戸層５１（図２を用いて後述）が定在波の腹の位置（電界強度分布が最大値の９５％以上となる部分）に配置されているのが好ましい。このようにすると、発光素子１の発光出力を高くすることができる。また、複数の量子井戸層のうち、最も禁制帯幅が小さい量子井戸層が発光する光の波長をλとした場合、２つのブラッグ反射層間の長さである垂直共振器の光学長は略λ、略１.５λ、略２.０λであるのが好ましい。光学長を０．５λとすると、活性層５中にクラッド層からドーパントが拡散し、発光効率が変動するおそれがあるため好ましくない。また、光学長が２．５λ以上となると共振効果が弱くなり発光出力が低下する。
【００１８】
図２は、活性層５の構造を説明するための断面拡大図である。活性層５は、両端にバリア層５２を位置させ、かつこれら２つのバリア層５２の間に、量子井戸層５１と、バリア層５０を、交互に複数積層した構造を有している。バリア層５０の厚みを、量子井戸層に対するエネルギー障壁としての機能を保てる範囲で薄くすることにより、順方向電圧の増加を抑え、また応答速度も向上させることができる。
【００１９】
本図においては量子井戸層５１の層数は３層であるが、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。ただし、活性層５内には光の定在波の節を位置させないのが好ましい。これにより、発光出力の低下を抑制することができる。
【００２０】
次に、発光素子１の製造方法について説明する。まず、基板２上に第１ブラッグ反射層３を形成する。第１ブラッグ反射層３は、例えばＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、エピタキシャル成長層として形成することができる。基板２がｎ型のＧａＡｓ基板の場合、第１ブラッグ反射層３は、例えばｎ型のＡｌ１−ｘＧａｘＡｓ膜（０＜ｘ＜１）からなる第１反射膜、及びｎ型のＡｌ１−ｙＧａｙＡｓ膜（０≦ｙ＜１、かつｙ＜ｘ）からなる第２反射膜を交互に積層することにより形成される。
なお、第１ブラッグ反射層３を形成する前に基板２上にバッファー層を形成してもよい（図示せず）。この場合、第１ブラッグ反射層３の結晶性を更に良くすることができる。
【００２１】
次いで、第１クラッド層４、活性層５、第２クラッド層６、電流狭窄層８をこの順に形成する。フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、エッチングにより電流狭窄パターンを形成する。なお、電流狭窄層８のみがエッチングされるように、第２クラッド層６と電流狭窄層８の間に第２クラッド層６よりもエッチングに耐性のあるエッチングストップ層を設けてもよい（図示せず）。レジスト除去および洗浄後、再度ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いることにより、第２ブラッグ反射層９、コンタクト層１０を、この順に形成する。
【００２２】
具体的には、第１ブラッグ反射層３がｎ型のＡｌ１−ｘＧａｘＡｓ膜（０＜ｘ＜１）及びＡｌ１−ｙＧａｙＡｓ膜（０≦ｙ＜１、かつｙ＜ｘ）で形成され、第１クラッド層４はｎ型の（ＡｌＺＧａ１−Ｚ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜（０≦ｚ≦１）により形成される。
【００２３】
また、多重量子井戸構造である活性層５は、量子井戸層５１のノンドープのＩｎαＧａ１-αＰ膜（０＜α≦１）と、バリア層５０のＡｌβＧａγＩｎ１-β-γＰ膜（０≦β≦１、０≦γ≦１、かつ０≦β+γ≦１）との多層膜により形成される。
【００２４】
また、第２クラッド層６は、例えばｐ型の（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜（０≦ａ≦１）により形成される。第２ブラッグ反射層９は、例えばｐ型のＡｌ１-ｂＧａｂＡｓ膜（０＜ｂ＜１）及びＡｌ１-ｃＧａｃＡｓ膜（０≦ｃ＜１、かつｃ＜ｂ）を交互に積層することにより形成される。コンタクト層９は、例えばＧａＡｓ膜により形成される。
【００２５】
なお、第１クラッド層４、活性層５、及び第２クラッド層６の組成は、所望する発光波長に応じて選定する。クラッド層のキャリア濃度は、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にする。ｎ側のキャリア濃度は１Ｅ１７ｃｍ−３以上でよく、２Ｅ１７ｃｍ−３以上であることが、素子の特性を得るために、より好ましい。
上記のキャリア濃度範囲よりもキャリア濃度が低い場合は、層の電気抵抗が高くなり良好な初期特性が得られない。キャリア濃度が高い場合は、過剰な不純物が拡散して欠陥を引き起こし、特性の変動が起こり素子の信頼性を低下させる。
ｎ型のクラッド層（ＡｌＺＧａ１−Ｚ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜、およびｐ型のクラッド層（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ膜のＡｌ組成は、０．５以上（０．５≦ｚ≦１および０．５≦ａ≦１）であることが好ましい。この組成範囲とすることで、高信頼性だけでなく、良い初期特性が得られる。
【００２６】
次いで、コンタクト層９の表面に電極１２を形成するとともに、基板２の裏面に電極１１を形成する。次いで、エッチングにより電極１２を選択的に除去し、開口部９ａを形成する。その際、ダイシングライン１３ａ、１３ｂとなる部分もエッチングにより除去する方が望ましい。その後、図３に示すようにダイシングライン１３ａ、１３ｂに沿ってダイシングを行ない、複数の発光素子１を互いに切り離す。図３は実施例における素子形状の上面図であるが、正方形の中央に開口部を配置するといった他の形状でもよい。
【００２７】
以上、本発明の実施形態によれば、多重量子井戸構造と電流狭窄構造を用いた垂直共振器型発光素子において、高出力、高速応答かつ高信頼性の発光素子を提供することができる。
なお、上記化学組成を示す中、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙ、ｚ、α、βおよびγは、変数であって、小数点以下を含む数値を定義範囲内にて含まれるものである。
【実施例】
【００２８】
実施例１〜４を下記の要領にて実施した。なお、条件等を表１に示す。
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長を行った。ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓ系のｎ型ブラッグ反射層、ｎ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層とＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｐ量子井戸層からなる３対のノンドープ多層量子井戸活性層、ｐ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層、ｎ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ狭窄層を順次成長させた。
発光波長が６５０ｎｍとなるようにＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｐ量子井戸層のＩｎ組成を調整した。量子井戸層のＩｎ組成は例えばｘ＝０．５７４である。
ｐ型クラッド層のドーパントはＭｇ（マグネシウム）とし、Ｃｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエルマグネシウム）を水素でバブリング、搬送して原料とし、他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はＭｇのＩＩＩ族原料に対する流量比（Ｍｇ／ＩＩＩ）により制御した。ｎ型クラッド層のドーパントはＳｅ（セレン）とし、Ｈ２Ｓｅ（セレン化水素）を原料として他の原料ガスと一緒に炉内に導入した。キャリア濃度はＳｅのＶ族原料に対する流量比（Ｓｅ／Ｖ）により制御した。流量調整にはマスフローコントローラーを用いた。
キャリア濃度の測定は、Ｃ−Ｖ測定により行った。
【００２９】
フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成後、エッチングにより狭窄層を部分的に除去した。狭窄層を除去したことにより電流が流れる領域（電流狭窄部）は直径８０ｕｍとした。ＡｌＧａＡｓ系のｐ型ブラッグ反射層およびＧａＡｓコンタクト層を順次成長後、電極を形成した。基板側は全面電極とし、光取り出し側の電極は、光取り出し部として電流狭窄部の上部に直径８０ｕｍの開口部を設けた。本実施例では電流狭窄部と開口部をそれぞれ直径８０ｕｍとしたが、用途に応じて変更できる。
【００３０】
上記により得られた垂直共振型半導体発光素子をＴＯ−１８ステムにＡｇペーストを用いてマウントし、金ワイヤによるボンディングを行った。定電流電源により前記ＴＯ−１８ステムに通電を行い、初期特性として出力と順電圧（Ｖｆ）の測定を行った。測定に用いた電流は２０ｍＡとした。その後、同様に作製し初期特性の測定を行った複数のサンプルを用いて、室温において３０ｍＡの連続通電を行った。
実施例にかかるクラッドのキャリア濃度と、得られた垂直共振型半導体発光素子に室温で３０ｍＡ連続通電した後の、初期発光出力に対する変化量の関係を表１に示し、表１を基に出力の経時変化をグラフとして図４に示す。順電圧（Ｖｆ）の値に変化は見られなかった。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１〜４について応答性の評価を行ったところ、矩形波電流に対する出力１０−９０％の立ち上がり立下り時間（Ｔｒ、Ｔｆ）は５〜７ｎｓであり、２５０Ｍｂｐｓ以上の通信速度でも十分な応答特性を示した。応答性についても連続通電前後で変化はなかった。
【００３３】
実施例１では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３（２．７×１０−３）、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６（４．１７×１０−６）とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の、初期出力（通電０時間、つまり数秒〜数分間）に対する出力の相対値（１０００時間後の出力／初期出力）は１．０７であり、変動は＋７％（プラス７％）であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７９ｍＷと２．０６Ｖであった。高出力が得られた。
【００３４】
実施例２では、Ｍｇの流量比を１．３５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７２ｍＷと２．０９Ｖであった。高出力が得られた。
【００３５】
実施例３では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３、Ｓｅの流量比を２．９２Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を３．５Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．６４ｍＷと２．０５Ｖであった。実施例１、２に比べればＶｆが低く、出力は劣るが十分な出力が得られた。
【００３６】
実施例４では、Ｍｇの流量比を２．７Ｅ−３、Ｓｅの流量比を１．６７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を２Ｅ１７ｃｍ−３とした。１０００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は１．０５であり、変動は＋５％であった。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７１ｍＷと２．０８Ｖであった。高出力が得られた。
【００３７】
（比較例）
比較例１から３について表１に示す。ただし、比較例１〜３については変動が大きいために５００時間で通電試験を終えている。順電圧（Ｖｆ）の値に変化は見られなかった。
比較例１では、Ｍｇの流量比を１．３５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を８．３４Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を１Ｅ１８ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は０．５９であり、大幅な出力低下がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．６８ｍＷと２．０５Ｖであり、実施例１〜４と大差ない。実施例２との比較により、ｎクラッド層のキャリア濃度は５Ｅ１７以下とすれば信頼性が両立できることが分かった。
【００３８】
比較例２では、Ｍｇの流量比を４．０５Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を３Ｅ１８ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は０．６０であり、大幅な出力低下がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ１．７５ｍＷと２．０７Ｖであり、実施例１〜４と大差ない。実施例１との比較により、Ｐクラッド層のキャリア濃度は２Ｅ１８以下とすれば信頼性が両立できることが分かった。
【００３９】
比較例３では、Ｍｇの流量比を０．６８Ｅ−３、Ｓｅの流量比を４．１７Ｅ−６とすることにより、ｐクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３、ｎクラッド層のキャリア濃度を５Ｅ１７ｃｍ−３とした。５００時間通電後の初期出力に対する出力の相対値は２．１５であり、大幅な出力増加がみられた。電流２０ｍＡにおける初期出力とＶｆはそれぞれ０．５１ｍＷと２．０３Ｖであり、実施例に比べて暗い。実施例２との比較により、Ｐクラッド層のキャリア濃度は１Ｅ１８以上である必要があることが分かった。
【００４０】
実施例１〜４では１０００時間通電後の室温３０ｍＡにて１０００時間通電後の出力変動も±１０％以内に収めることが出来たが、比較例１〜３では大きな出力変動が見られた。以上の結果、クラッド層のキャリア濃度について、ｐ側を１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下、かつ、ｎ側を５Ｅ１７ｃｍ−３以下にすることにより、高出力、高応答性を持ちながら優れた信頼性が得られることを見出した。
なお、本発明は上述した実施形態または実施例に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる発光素子を説明するための断面図である。
【図２】活性層の構造を説明するための断面拡大図である。
【図３】実施例における発光素子の平面図である。
【図４】実施例と比較例の出力の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・発光素子
２・・・基板
３・・・第１反射層
４・・・第１クラッド層
５・・・活性層
６・・・第２クラッド層
７・・・ダブルへテロ接合層
８・・・電流狭窄層
９・・・第２反射層
９ａ・・・開口部
１０・・・コンタクト層
１１，１２・・・電極
１３ａ，１３ｂ・・・ダイシングライン
５０，５２・・・バリア層
５１・・・量子井戸層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノンドープの多重量子井戸活性層と、前記活性層を挟み配置された複数の反射層と、前記複数の反射層の間に配置されたクラッド層を有する垂直共振器型半導体発光素子において、前記素子は電流狭窄層を具備し、前記クラッド層のキャリア濃度を、ｐ側が１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下かつ、ｎ側が５Ｅ１７ｃｍ−３以下にすることを特徴とする垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項２】
室温における３０ｍＡ通電で１０００時間の連続通電後の出力変動が初期出力に対して±１０％以内である、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項１】
ノンドープの多重量子井戸活性層と、前記活性層を挟み配置された複数の反射層と、前記複数の反射層の間に配置されたクラッド層を有する垂直共振器型半導体発光素子において、前記素子は電流狭窄層を具備し、前記クラッド層のキャリア濃度を、ｐ側が１Ｅ１８ｃｍ−３以上、２Ｅ１８ｃｍ−３以下かつ、ｎ側が５Ｅ１７ｃｍ−３以下にすることを特徴とする垂直共振器型半導体発光素子。
【請求項２】
室温における３０ｍＡ通電で１０００時間の連続通電後の出力変動が初期出力に対して±１０％以内である、請求項１に記載の垂直共振器型半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２８３０９２（Ｐ２００８−２８３０９２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７５６８（Ｐ２００７−１２７５６８）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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