JPH01309394A - 光半導体装置 - Google Patents
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
発振・受光波長を変調可能とした光半導体装置に関し、
外部から波長の変調可能な光半導体装置を、新規な原理
に基づいて新しい構造で実現することを目的とし、 量子井戸構造の生成が可能な厚さに形成された活性井戸
層と、該活性井戸層より伝導帯下端のエネルギが高く、
且つ、価電子帯上端のエネルギが低い空乏領域伝達層と
閉じ込め層を前記活性井戸層の上下に具えるとともに、
前記空乏領域伝達層と閉じ込め層間を貫通し、微小間隙
を隔てて対向する空乏領域を形成するための電圧印加手
段を具備し、該電圧印加手段を介して印加する電圧を制
御することにより、前記空乏領域（５）の広がりを制御
して、実効的活性領域（６）の幅を制御可能とすること
により、前記量子井戸内のエネルギ準位の制御を可能と
した構成とする。
に基づいて新しい構造で実現することを目的とし、 量子井戸構造の生成が可能な厚さに形成された活性井戸
層と、該活性井戸層より伝導帯下端のエネルギが高く、
且つ、価電子帯上端のエネルギが低い空乏領域伝達層と
閉じ込め層を前記活性井戸層の上下に具えるとともに、
前記空乏領域伝達層と閉じ込め層間を貫通し、微小間隙
を隔てて対向する空乏領域を形成するための電圧印加手
段を具備し、該電圧印加手段を介して印加する電圧を制
御することにより、前記空乏領域（５）の広がりを制御
して、実効的活性領域（６）の幅を制御可能とすること
により、前記量子井戸内のエネルギ準位の制御を可能と
した構成とする。
本発明は、発振・受光波長を変調可能とした光半導体装
置に関する。
置に関する。
将来、大容量コヒーレント通信を実用化するためには、
発振・受光波長の変調可能な光半導体装置の開発が重要
である。
発振・受光波長の変調可能な光半導体装置の開発が重要
である。
しかしながら半導体レーザの発光波長は、電子の遷移エ
ネルギに依存し、この遷移エネルギは、従来の半導体レ
ーザではポテンシャルの井戸の形が固定されているため
、発光波長を外部からの制御によって変調することがで
きなかった。
ネルギに依存し、この遷移エネルギは、従来の半導体レ
ーザではポテンシャルの井戸の形が固定されているため
、発光波長を外部からの制御によって変調することがで
きなかった。
そこで発振波長可変とすることを目的として、例えば位
相制御領域を設けたＤＢＲレーザが発表されているが、
これは発光部と波長を変更する部分を別個に設けたもの
で、構造が複雑であり、製造も容易とは言い難い。
相制御領域を設けたＤＢＲレーザが発表されているが、
これは発光部と波長を変更する部分を別個に設けたもの
で、構造が複雑であり、製造も容易とは言い難い。
本発明は外部から波長の変調可能な光半導体装置を、新
規な原理に基づいて新しい構造で実現することを目的と
する。
規な原理に基づいて新しい構造で実現することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、量子井戸構造の生成が可能な厚さに形成され
た活性井戸層１と、該活性井戸層１より伝導帯下端のエ
ネルギが高く、且つ、価電子帯上端のエネルギの低い空
乏領域伝達層２と閉じ込め層３を前記活性井戸Ｎ１の上
下に具えるとともに、前記空乏領域伝達層２と閉じ込め
層３間を貫通し、微小間隙を隔てて対向する空乏領域５
を形成するための電圧印加手段４を具備し、該電圧印加
手段４を介して印加する電圧を制御することにより、前
記空乏領域５の広がりを制御して、実効的活性領域６の
幅を制御することにより、前記量子井戸内のエネルギ準
位の制御を可能としたものである。
た活性井戸層１と、該活性井戸層１より伝導帯下端のエ
ネルギが高く、且つ、価電子帯上端のエネルギの低い空
乏領域伝達層２と閉じ込め層３を前記活性井戸Ｎ１の上
下に具えるとともに、前記空乏領域伝達層２と閉じ込め
層３間を貫通し、微小間隙を隔てて対向する空乏領域５
を形成するための電圧印加手段４を具備し、該電圧印加
手段４を介して印加する電圧を制御することにより、前
記空乏領域５の広がりを制御して、実効的活性領域６の
幅を制御することにより、前記量子井戸内のエネルギ準
位の制御を可能としたものである。
上記価電子帯の上端は電子親和力φを、伝導帯の下端は
電子親和力φにエネルギギャップＥｇを加えた値となる
。従って、上記活性井戸層１．空乏領域伝達層２．閉じ
込め層３を積層したときには、活性井戸層１の電子親和
力をφ１．エネルギギャップをＥｇとし、この活性井戸
層ｌの一生面側および他の主面側に配設する空乏領域伝
達層２および閉じ込め層３の電子親和力をφ８及びφ、
。
電子親和力φにエネルギギャップＥｇを加えた値となる
。従って、上記活性井戸層１．空乏領域伝達層２．閉じ
込め層３を積層したときには、活性井戸層１の電子親和
力をφ１．エネルギギャップをＥｇとし、この活性井戸
層ｌの一生面側および他の主面側に配設する空乏領域伝
達層２および閉じ込め層３の電子親和力をφ８及びφ、
。
エネルギギャップをＥｇＩ＋及びＥｇＣとすると、φ＾
〉φＢ、φＣ ＋１！ｌａ ＋ＥｇＡ＜φＢ ＋Ｅｇ１１． ｔりｃ
＋Ｅｇ’なる関係となる。この状態を第２図のエネルギ
バンド図に示す。
〉φＢ、φＣ ＋１！ｌａ ＋ＥｇＡ＜φＢ ＋Ｅｇ１１． ｔりｃ
＋Ｅｇ’なる関係となる。この状態を第２図のエネルギ
バンド図に示す。
同図に見られる如く、上記構成としたことにより、活性
井戸層１の厚さを適当に選択すれば、積層構造の上下方
向に関して、活性井戸層ｌの部分が量子井戸を形成し、
その幅はＬｚとなる。
井戸層１の厚さを適当に選択すれば、積層構造の上下方
向に関して、活性井戸層ｌの部分が量子井戸を形成し、
その幅はＬｚとなる。
かかる構成とした本発明では、制御電極４に所定の電圧
を印加して空乏領域５が広がると、Ａ−Ａ断面およびＢ
−Ｂ断面のエネルギ準位は第３図（ａ）および（ｂ）に
示す如く、空乏領域５が形成された部分のポテンシャル
が持ち上がり、その結果、活性井戸層１内のＣ−Ｃ断面
における電子に対するボタンシャルは、（Ｃ）に示す如
く両端が持ち上がり、実効的活性領域６の部分に量子井
戸が形成される。
を印加して空乏領域５が広がると、Ａ−Ａ断面およびＢ
−Ｂ断面のエネルギ準位は第３図（ａ）および（ｂ）に
示す如く、空乏領域５が形成された部分のポテンシャル
が持ち上がり、その結果、活性井戸層１内のＣ−Ｃ断面
における電子に対するボタンシャルは、（Ｃ）に示す如
く両端が持ち上がり、実効的活性領域６の部分に量子井
戸が形成される。
これの実効的な幅をＬｗとすると、ＬＷは空乏領域５の
広がりにより決定され、空乏領域５の広がりは印加電圧
の大きさにより変化する。従ってＬＷは印加電圧によっ
て制御できることとなる。
広がりにより決定され、空乏領域５の広がりは印加電圧
の大きさにより変化する。従ってＬＷは印加電圧によっ
て制御できることとなる。
第１図（ｂ）は印加電圧を（ａ）の印加電圧より大きく
した場合の例を示す図であって、量子井戸幅Ｌｗは（ａ
）に比較して小さ（なる。
した場合の例を示す図であって、量子井戸幅Ｌｗは（ａ
）に比較して小さ（なる。
上記第３図に示すように量子井戸がｃ−ｃ’力方向もで
きると、ｃ−ｃ’力方向量子井戸によるエネルギ準位Ｅ
ｃ−ｃ’が形成される。従って第２図に示された電子に
対する準位Ｅ＋、Ｅｚに、Ｃ−Ｃ゛方向エネルギ準位Ｅ
ｃ−０・が加算されることになる。ここでＥ １． Ｅ
ｚはＥ方向の量子井戸によって形成された電子に対す
る準位であり、Ｅｈｈ＋＋ＥＬｈｌ は上記Ｅ１に対応
する正孔に対する準位である。このような準位ができる
と、井戸内の準位の電子と正孔が結合する。上記準位Ｅ
＋ ＋Ｅｃ−０・にある電子は準位Ｅｈｈｌ もしくは
ＥＬｈＩの正孔と結合し易く、結合の際に準位のエネル
ギ差ΔＥ＝ｈν（ｈニブランク定数、シ：周波数）によ
り決定される波長の光を放出する。
きると、ｃ−ｃ’力方向量子井戸によるエネルギ準位Ｅ
ｃ−ｃ’が形成される。従って第２図に示された電子に
対する準位Ｅ＋、Ｅｚに、Ｃ−Ｃ゛方向エネルギ準位Ｅ
ｃ−０・が加算されることになる。ここでＥ １． Ｅ
ｚはＥ方向の量子井戸によって形成された電子に対す
る準位であり、Ｅｈｈ＋＋ＥＬｈｌ は上記Ｅ１に対応
する正孔に対する準位である。このような準位ができる
と、井戸内の準位の電子と正孔が結合する。上記準位Ｅ
＋ ＋Ｅｃ−０・にある電子は準位Ｅｈｈｌ もしくは
ＥＬｈＩの正孔と結合し易く、結合の際に準位のエネル
ギ差ΔＥ＝ｈν（ｈニブランク定数、シ：周波数）によ
り決定される波長の光を放出する。
第４図は、第２図で説明した活性井戸層１としてＧａＡ
ｓを、空乏領域伝達層２および閉じ込め層３としてＡ１
６．４ Ｇａｏ、６Ａｓを用いた場合の、量子井戸幅り
と遷移エネルギΔＥとの関係を、Δｎ＝０（即ち、上記
Ｅ１やＥｌ、１，１．Ｅｔｈｌの添字が同一）の場合に
ついて示すものである。同図の実線はｈｅａｖｙ ｈｏ
＝ｌｅ、点線はＬｉｇｈｔ ｈｏｌｅとの遷移エネルギ
を示す。
ｓを、空乏領域伝達層２および閉じ込め層３としてＡ１
６．４ Ｇａｏ、６Ａｓを用いた場合の、量子井戸幅り
と遷移エネルギΔＥとの関係を、Δｎ＝０（即ち、上記
Ｅ１やＥｌ、１，１．Ｅｔｈｌの添字が同一）の場合に
ついて示すものである。同図の実線はｈｅａｖｙ ｈｏ
＝ｌｅ、点線はＬｉｇｈｔ ｈｏｌｅとの遷移エネルギ
を示す。
同図に見られるように、遷移エネルギΔＥは量子井戸幅
りに依存し、Ｌが変わるとΔＥも変化する。この変化は
Ｌの小さい領域では大きく、Ｌが大きくなるにつれて、
遷移エネルギΔＥの変化は小さくなる。同様の作用は第
３図（Ｃ）の量子井戸についても言える。
りに依存し、Ｌが変わるとΔＥも変化する。この変化は
Ｌの小さい領域では大きく、Ｌが大きくなるにつれて、
遷移エネルギΔＥの変化は小さくなる。同様の作用は第
３図（Ｃ）の量子井戸についても言える。
従って印加電圧の大きさを制御することによって量子井
戸幅Ｌｗが変化すると、その結果Ｅｔ、Ｃ・の変化によ
りΔＥが変化し、発光・受光波長も変化する。
戸幅Ｌｗが変化すると、その結果Ｅｔ、Ｃ・の変化によ
りΔＥが変化し、発光・受光波長も変化する。
本発明では以上延べた如く、上記構成としたことにより
、外部電圧で発光・受光波長を制御できる。なお、量子
井戸幅りが大きくなると、遷移エネルギΔＥの変化が小
さ（なるので、量子井戸幅り、は凡そ１０００Å以下で
あることが必要であり、これが小さい程効果的に制御で
きる。
、外部電圧で発光・受光波長を制御できる。なお、量子
井戸幅りが大きくなると、遷移エネルギΔＥの変化が小
さ（なるので、量子井戸幅り、は凡そ１０００Å以下で
あることが必要であり、これが小さい程効果的に制御で
きる。
因みに、本発明を用いてＬ８を３００人はどから１００
人程度まで変化させると、波長は凡そ２５ｎｍ変化する
。これを周波数に換算すると約１０７Ｈｚの変化に相当
する。
人程度まで変化させると、波長は凡そ２５ｎｍ変化する
。これを周波数に換算すると約１０７Ｈｚの変化に相当
する。
なお、本発明の構成ではΔＥは、上記しｙによって決ま
るΔＥ）ＦとＬｗによって決まるΔＥｗとの和となる。
るΔＥ）ＦとＬｗによって決まるΔＥｗとの和となる。
ここでΔＥｙは固定であって、波長の上限を与え、ΔＥ
Ｗは印加電圧で変化し、印加電圧を高くするとＬｗは小
さくなってΔＥＷは大きくなり、その結果波長は短い方
に変化する。
Ｗは印加電圧で変化し、印加電圧を高くするとＬｗは小
さくなってΔＥＷは大きくなり、その結果波長は短い方
に変化する。
以下本発明の実施例を図面により説明する。
第５図（ａ）、 （ｂ）は本発明の第１の実施例として
の波長可変レーザを示す図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視部断面を示す。なお、前記
第１図〜第４図に用いた符号と同符号は、同一部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
の波長可変レーザを示す図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視部断面を示す。なお、前記
第１図〜第４図に用いた符号と同符号は、同一部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
即ち、１は活性井戸層としての１−ＧａＡｓ層であって
、凡そ３００人の厚さを有する。２は空乏領域伝達層と
してのＮ−ＡＡＧａＡｓ層で、厚さ約６００人、キャリ
ア濃度は凡そＩ Ｘ １０” ｃ ｍ−’である。３は
閉じ込め層としての１−ＡＡＧａＡｓ層で、厚さ約１．
５μｍとする。１１はサブストレートとしてのＧａＡｓ
基板である。１２は幅約５００人のＳｉＯ□膜のような
絶縁膜で、凡そ２０００人ピッチで複数本（同図には２
本とした例を示す）Ｎ−Ａ ｊ！ Ｇ ａ Ａ ｓ ｉ
ｉ ２上に配設した。４は制御電極であって、前記第１
図には２個の制御電極４を微小間隙を隔てて配置した例
を示しであるが、本実施例では連続した１個の電極とし
ており、形状が異なる。しかし、本実施例の制御電極４
とＮ−Ａ ｌＧａＡｓ層２との間には、凡そ２０００人
間隔でＳｔＯ□膜１２が介在しており、この部分では制
御電極４とＮ−ＡｌＧａＡｓ層２とは接触しない。従っ
て、前記第１図のように複数の制御電極４を離隔して形
成したのと、原理的には同一であり、本実施例の構造の
方が製造は容易である。
、凡そ３００人の厚さを有する。２は空乏領域伝達層と
してのＮ−ＡＡＧａＡｓ層で、厚さ約６００人、キャリ
ア濃度は凡そＩ Ｘ １０” ｃ ｍ−’である。３は
閉じ込め層としての１−ＡＡＧａＡｓ層で、厚さ約１．
５μｍとする。１１はサブストレートとしてのＧａＡｓ
基板である。１２は幅約５００人のＳｉＯ□膜のような
絶縁膜で、凡そ２０００人ピッチで複数本（同図には２
本とした例を示す）Ｎ−Ａ ｊ！ Ｇ ａ Ａ ｓ ｉ
ｉ ２上に配設した。４は制御電極であって、前記第１
図には２個の制御電極４を微小間隙を隔てて配置した例
を示しであるが、本実施例では連続した１個の電極とし
ており、形状が異なる。しかし、本実施例の制御電極４
とＮ−Ａ ｌＧａＡｓ層２との間には、凡そ２０００人
間隔でＳｔＯ□膜１２が介在しており、この部分では制
御電極４とＮ−ＡｌＧａＡｓ層２とは接触しない。従っ
て、前記第１図のように複数の制御電極４を離隔して形
成したのと、原理的には同一であり、本実施例の構造の
方が製造は容易である。
また、１３は臂開面を使用したミラー面、１４は埋込み
ｐ層、１５は埋込みｎ層である。
ｐ層、１５は埋込みｎ層である。
次に本実施例の製造方法を説明する。
上記ダブルへテロ接合を有する超格子構造は、分子線エ
ピタキシアル成長（ＭＢＥ）法、或いは有機金属化学気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって形成できる。
ピタキシアル成長（ＭＢＥ）法、或いは有機金属化学気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって形成できる。
次いでＨＦ ＨｚＯｚ （弗酸−過酸化水素）系の
エッチャントでメサエッチングして、メサ部１６を除く
残りの領域の成長層を除去する。
エッチャントでメサエッチングして、メサ部１６を除く
残りの領域の成長層を除去する。
次いで上記除去跡に、ＬＰＥ （液相エピタキシアル成
長）法により、Ａｌ２ＧａＡｓからなる埋込み９層１４
および埋込みｎ層１５を形成し、平坦化する。
長）法により、Ａｌ２ＧａＡｓからなる埋込み９層１４
および埋込みｎ層１５を形成し、平坦化する。
上記埋込みｐＪＷ１４および埋込み０層１５は横方向の
電流注入を行うためのものであって、両者の間隔は凡そ
２μｍ以下とすることが望ましい。
電流注入を行うためのものであって、両者の間隔は凡そ
２μｍ以下とすることが望ましい。
次いで全面にＳｉｎ、膜を形成した後、Ｈｅ−Ｃｄ（ヘ
リウム−カドミウム）レーザを用いた干渉露光を行なっ
て、上記Ｓｉｏ２膜上に幅約５００人のレジスト膜を凡
そ２０００人間隔で形成し、これをマスクとしてＳ ｉ
Ｏ，膜の露出部を除去することにより、図示したよう
にＳｉｎ、膜１２を形成し、更に制御電極、電流注入電
極を形成する。
リウム−カドミウム）レーザを用いた干渉露光を行なっ
て、上記Ｓｉｏ２膜上に幅約５００人のレジスト膜を凡
そ２０００人間隔で形成し、これをマスクとしてＳ ｉ
Ｏ，膜の露出部を除去することにより、図示したよう
にＳｉｎ、膜１２を形成し、更に制御電極、電流注入電
極を形成する。
次いで臂開法を用いてミラー面１３を形成して、第５図
に示す波長可変レーザが得られる。
に示す波長可変レーザが得られる。
次に本実施例の動作を説明する。
上記構成の波長可変レーザを動作させるに当たっては、
埋込み０層１５を接地電位、埋込み９層１４を十電位と
し、制御電極４に一電位の電圧を印加する。
埋込み０層１５を接地電位、埋込み９層１４を十電位と
し、制御電極４に一電位の電圧を印加する。
このような電位とすることにより、埋込み９層１４と埋
込み０層１５からキャリアの注入が行われ、一方、制御
電極４の印加した電圧によって、前述した如（空乏領域
５が形成され、これによって上記活性井戸Ｎ１のＳｉＯ
□層１２層上２直下が形成される。
込み０層１５からキャリアの注入が行われ、一方、制御
電極４の印加した電圧によって、前述した如（空乏領域
５が形成され、これによって上記活性井戸Ｎ１のＳｉＯ
□層１２層上２直下が形成される。
ここで、ＳｉＯ□層１２層幅２即ち制御電極４がＮ−Ａ
ｌＧａＡｓ層２と接している部分の間隔が凡そ５００人
と極めて狭いので、上記量子井戸の幅Ｌｗは５００Å以
下となり、いわゆる量子細線が形成される。
ｌＧａＡｓ層２と接している部分の間隔が凡そ５００人
と極めて狭いので、上記量子井戸の幅Ｌｗは５００Å以
下となり、いわゆる量子細線が形成される。
かかる量子井戸が形成されれば、井戸内には上記井戸幅
Ｌｗに応じて電子と正孔のエネルギ準位が生成され、そ
の間での再結合の際に遷移エネルギに応じた波長の光が
放出され、２つのミラー面１３のいずれか一方または双
方から出射され、いわゆる発光が生じる。
Ｌｗに応じて電子と正孔のエネルギ準位が生成され、そ
の間での再結合の際に遷移エネルギに応じた波長の光が
放出され、２つのミラー面１３のいずれか一方または双
方から出射され、いわゆる発光が生じる。
この発光波長が、制御電極４に印加する電圧を変えるこ
とによって変化することは、前述した通りである。従っ
て本実施例では、制御電極４の印加電圧により発光波長
を変調できる。
とによって変化することは、前述した通りである。従っ
て本実施例では、制御電極４の印加電圧により発光波長
を変調できる。
次に、本発明を用いて作成した発光または受光ダイオー
ドを、第２の実施例として、第６図により説明する。
ドを、第２の実施例として、第６図により説明する。
本実施例は上記第１の実施例から、ミラー面１３を除き
、３本のＳｉｎ．膜１２間にそれぞれ独立した制御電極
４を形成した例である。
、３本のＳｉｎ．膜１２間にそれぞれ独立した制御電極
４を形成した例である。
本実施例ではミラー面が存在しないので、レーザ発振は
起こらない。従って電圧を印加して発光させれば、発光
ダイオードとなり、外部がら入射した光を受光して発生
した電圧を取り出すようにすれば、受光ダイオードとな
る。
起こらない。従って電圧を印加して発光させれば、発光
ダイオードとなり、外部がら入射した光を受光して発生
した電圧を取り出すようにすれば、受光ダイオードとな
る。
いずれの場合も、制御電圧４に印加する電圧により、発
光波長，或いは受光波長を変えることが可能である点は
、前記第１の実施例と変わりはない。
光波長，或いは受光波長を変えることが可能である点は
、前記第１の実施例と変わりはない。
次に本発明の第３の実施例として、前記第１の実施例を
変形した例を第７図により説明する。
変形した例を第７図により説明する。
本実施例は、第１の実施例のＳ ｉ ０２膜１２を、Ｎ
−ＧａＡｓからなるキャップＮ２１に置き換えたもので
ある。
−ＧａＡｓからなるキャップＮ２１に置き換えたもので
ある。
上記Ｎ−ＧａＡｓ１はキャリア濃度約ｌＸｌ０”ｃｍ−
’で、厚さは凡そ３００人とした。制御電極４はこのキ
ャップ層２１を跨いで、Ｎ−ＡｌＧａＡｓ層２上に形成
されている。
’で、厚さは凡そ３００人とした。制御電極４はこのキ
ャップ層２１を跨いで、Ｎ−ＡｌＧａＡｓ層２上に形成
されている。
この構成とした場合、制御電極４に電圧を印加すると、
空乏領域５はＮ−Ａ＃ＧａＡｓ層２とキャップ層２１内
に連続して形成される。印加電圧を上げていくと、空乏
領域５は同図の曲線５Ｌ ５２。
空乏領域５はＮ−Ａ＃ＧａＡｓ層２とキャップ層２１内
に連続して形成される。印加電圧を上げていくと、空乏
領域５は同図の曲線５Ｌ ５２。
５３で示す如く順次法がり、その先端は第１の実施例と
同様の形状となる。従って本実施例においても、制御電
極４の印加電圧を制御することによって、発光波長を変
調できる。
同様の形状となる。従って本実施例においても、制御電
極４の印加電圧を制御することによって、発光波長を変
調できる。
本実施例において、ｓ’ｔｏｚ膜１２に変えてキャップ
層２１を用いたのは、５ｉＯｚ膜１２とその下層のＮ−
Ａｊ！ＧａＡｓ層２との界面に制御不能な表面準位が多
数存在することに起因する悪影響を除くためであり、Ｎ
− Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｎ２の上にＮ−ＧａＡ
ｓ層を積層した場合には、良好な界面特性を得ることが
できる。従って、波長可変レーザ装置の特性が改善され
る。
層２１を用いたのは、５ｉＯｚ膜１２とその下層のＮ−
Ａｊ！ＧａＡｓ層２との界面に制御不能な表面準位が多
数存在することに起因する悪影響を除くためであり、Ｎ
− Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｎ２の上にＮ−ＧａＡ
ｓ層を積層した場合には、良好な界面特性を得ることが
できる。従って、波長可変レーザ装置の特性が改善され
る。
なお、上記第１及び第３の実施例で、ミラー面ｌ３を設
けなければ、第２の実施例となり、発光ダイオードもし
くは受光ダイオードが得られる。
けなければ、第２の実施例となり、発光ダイオードもし
くは受光ダイオードが得られる。
また、活性井戸層１．空乏領域伝達層２．閉じ込め層３
を形成するための材料は、前述の第１〜第３の実施例に
限定されるものではなく、これら３層の価電子帯の上端
と伝導帯の下端が、前記第２図で説明した関係を満足す
るように、ヘテロ接合を構成すれば良い。従って材料も
、Ｇａ Ａ ｓ。
を形成するための材料は、前述の第１〜第３の実施例に
限定されるものではなく、これら３層の価電子帯の上端
と伝導帯の下端が、前記第２図で説明した関係を満足す
るように、ヘテロ接合を構成すれば良い。従って材料も
、Ｇａ Ａ ｓ。
Ａｊ！ＧａＡｓ系に限らず、目的に応じて種々の材料を
組み合わせて本発明を実施できる。
組み合わせて本発明を実施できる。
また上記３つの実施例では、Ｓ ＱＷ （Ｓｉｎｇｌｅ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ 、）を用いた例で説明した
が、当然この部分は多重量子井戸やグレーデッドレイヤ
ーを用いてもよく、超格子構造とすることもできる。
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ 、）を用いた例で説明した
が、当然この部分は多重量子井戸やグレーデッドレイヤ
ーを用いてもよく、超格子構造とすることもできる。
また上記第１の実施例では量子細線を、Ｈｅ−Ｃｄレー
ザによる干渉露光を用いて形成したが、シンクロトロン
放射光、ＦＩＢ露光等を用いて形成することもでき、製
造方法も特に限定されるものではない。
ザによる干渉露光を用いて形成したが、シンクロトロン
放射光、ＦＩＢ露光等を用いて形成することもでき、製
造方法も特に限定されるものではない。
また本発明は、半導体レーザを構成した場合に波長可変
となるのみでなく、例えば、受光素子として用いた場合
にも、制御電極４の印加電圧によってエネルギ準位の位
置を変えることができるので、波長に対するフィルタと
して用いることができ、従って例えばスペクトルアナラ
イザを構成することもできる。
となるのみでなく、例えば、受光素子として用いた場合
にも、制御電極４の印加電圧によってエネルギ準位の位
置を変えることができるので、波長に対するフィルタと
して用いることができ、従って例えばスペクトルアナラ
イザを構成することもできる。
また、前記第１〜第３の実施例における制御電極４は、
表面にＡｌショットキーを形成したものを用いることが
でき、或いはＭＩＳ電極でもバンクゲート型でも、更に
１−ＧａＡｓバッファ層の一部をｐ型にして、その側壁
面にサイドコントロール型電極を形成してもよい。
表面にＡｌショットキーを形成したものを用いることが
でき、或いはＭＩＳ電極でもバンクゲート型でも、更に
１−ＧａＡｓバッファ層の一部をｐ型にして、その側壁
面にサイドコントロール型電極を形成してもよい。
埋込み９層１４および埋込みｎ１ｉｉ）１５の注入電極
は、ｎ側はＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕ 、 ｐ側はＡ
ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕを用いて形成できる。
は、ｎ側はＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕ 、 ｐ側はＡ
ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕを用いて形成できる。
また、制御電極４の間隔は、空乏領域伝達層２の濃度、
厚さなど、目的に応じて最適な値を選択できる。
厚さなど、目的に応じて最適な値を選択できる。
以上説明した如く本発明によれば、量子細線や量子ボッ
クスの幅を外部から電圧を印加することによって変化さ
せることによる波長可変の半導体レーザや、発光、受光
素子を作成でき、大容量コヒーレント通信に利用可能で
ある。
クスの幅を外部から電圧を印加することによって変化さ
せることによる波長可変の半導体レーザや、発光、受光
素子を作成でき、大容量コヒーレント通信に利用可能で
ある。
第１図（ａ）、 （ｂｌは本発明の構成説明図、第２図
は本発明の原理説明のためのエネルギバンド図、 第３図（ａｌ〜（Ｃ１は本発明の原理説明のためのエネ
ルギバンド図、 第４図は量子井戸構造における発光エネルギの井戸幅依
存性を示す図、 第５図（ａ）、 （ｂ）は本発明筒１の実施例説明図、
第６図は本発明筒２の実施例説明図、 第７図は本発明筒３の実施例説明図である。 図において、ｌは活性井戸層、２は空乏領域伝達層、３
は閉じ込め層、４は制御電極、５は空乏領域、６は実効
活性領域、７は価電子帯上端、８は伝導帯下端を示す。 不発姻構へ説帆閏 精ａ＋”１の屑は里含之日用め乙あのエキルギノ（外品
第２図 ≠２→＋＋３− １＋２−＋、←３−不発咀す
不発−貌口触ｒ；あめエキ１帥゛バ吐ｍ第３図 量子井戸幅Ｌ ［Ａ］ おける発光エネルギーのＬ依存性 第４ 図 （ｂ） 硅１９Ｒｉｌめ実力←傅り占知岡Ｄ６ 第５ｒＩＡ 玲目オシの更砲イ々・ｌ艶ｅ用図 第６図 不晩朗：Ｐ３め更府例説帆図
は本発明の原理説明のためのエネルギバンド図、 第３図（ａｌ〜（Ｃ１は本発明の原理説明のためのエネ
ルギバンド図、 第４図は量子井戸構造における発光エネルギの井戸幅依
存性を示す図、 第５図（ａ）、 （ｂ）は本発明筒１の実施例説明図、
第６図は本発明筒２の実施例説明図、 第７図は本発明筒３の実施例説明図である。 図において、ｌは活性井戸層、２は空乏領域伝達層、３
は閉じ込め層、４は制御電極、５は空乏領域、６は実効
活性領域、７は価電子帯上端、８は伝導帯下端を示す。 不発姻構へ説帆閏 精ａ＋”１の屑は里含之日用め乙あのエキルギノ（外品
第２図 ≠２→＋＋３− １＋２−＋、←３−不発咀す
不発−貌口触ｒ；あめエキ１帥゛バ吐ｍ第３図 量子井戸幅Ｌ ［Ａ］ おける発光エネルギーのＬ依存性 第４ 図 （ｂ） 硅１９Ｒｉｌめ実力←傅り占知岡Ｄ６ 第５ｒＩＡ 玲目オシの更砲イ々・ｌ艶ｅ用図 第６図 不晩朗：Ｐ３め更府例説帆図
Claims (1)
- 量子井戸構造の生成が可能な厚さに形成された活性井
戸層（１）と、該活性井戸層（１）より伝導帯下端のエ
ネルギが高く、且つ、価電子帯上端のエネルギが低い空
乏領域伝達層（２）と閉じ込め層（３）を前記活性井戸
層（１）の上下に具えるとともに、前記空乏領域伝達層
（２）と閉じ込め層（３）との間を貫通し且つ微小間隙
を隔てて対向する空乏領域（５）を形成するための電圧
印加手段（４）を具備し、該電圧印加手段（４）を介し
て印加する電圧を制御することにより、前記空乏領域（
５）の広がりを制御して、実効的活性領域（６）の幅を
制御することにより、前記量子井戸内のエネルギ準位の
制御を可能としたことを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63141241A JPH01309394A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 光半導体装置 |
| EP89109880A EP0345626B1 (en) | 1988-06-07 | 1989-06-01 | Optical semiconductor device |
| DE68915336T DE68915336T2 (de) | 1988-06-07 | 1989-06-01 | Optisches Halbleiterbauelement. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63141241A JPH01309394A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309394A true JPH01309394A (ja) | 1989-12-13 |
Family
ID=15287377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63141241A Pending JPH01309394A (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 光半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0345626B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01309394A (ja) |
| DE (1) | DE68915336T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2355111A (en) * | 1999-10-09 | 2001-04-11 | Mitel Semiconductor Ab | Vertical light emitting device with electrostatic current confinement |
| EP1655785A1 (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-10 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Light emitting ambipolar device |
| GB2601373B (en) * | 2020-11-30 | 2023-10-11 | Plessey Semiconductors Ltd | Voltage-controllable monolithic native RGB arrays |
| CN116053375A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-05-02 | 中国科学院半导体研究所 | 多层量子阱深紫外发光二极管及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2681819B2 (ja) * | 1987-08-14 | 1997-11-26 | リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミネソタ | 軽い正孔の特性を利用した電子および光電素子 |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP63141241A patent/JPH01309394A/ja active Pending
-
1989
- 1989-06-01 EP EP89109880A patent/EP0345626B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-01 DE DE68915336T patent/DE68915336T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0345626A2 (en) | 1989-12-13 |
| EP0345626B1 (en) | 1994-05-18 |
| DE68915336T2 (de) | 1994-08-25 |
| DE68915336D1 (de) | 1994-06-23 |
| EP0345626A3 (en) | 1990-07-18 |
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