JPH02171717A - 半導体光装置 - Google Patents
半導体光装置Info
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- JPH02171717A JPH02171717A JP32577088A JP32577088A JPH02171717A JP H02171717 A JPH02171717 A JP H02171717A JP 32577088 A JP32577088 A JP 32577088A JP 32577088 A JP32577088 A JP 32577088A JP H02171717 A JPH02171717 A JP H02171717A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体光素子に係り、特に光通信用或は光スイ
ツチング用に好適な超高速変調可能な半導体光変調素子
に関する。
ツチング用に好適な超高速変調可能な半導体光変調素子
に関する。
従来の外部変調方式による超高速変調素子については例
えばジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジー
ＬＴ−５（１９８７）ｐ１２７７において論じられてい
る。
えばジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジー
ＬＴ−５（１９８７）ｐ１２７７において論じられてい
る。
従来の外部変調方式では、変調度が十分大きくとれず消
光比が小さくなるため、信号識別が難しくなるという問
題があった。
光比が小さくなるため、信号識別が難しくなるという問
題があった。
本発明の目的は、変調度を十分大きくとることのできる
外部変調による新規な超高速変調を可能にするデバイス
を提供することにある。
外部変調による新規な超高速変調を可能にするデバイス
を提供することにある。
上記目的は、光変調する領域にｎ１ｐｉドーピング超格
子を用いることにより達成される。
子を用いることにより達成される。
すなわち、ｎｉｐｉドーピング超格子層を半導体光導波
層に用いた光変調部において、ｎｉｐｉドーピング超格
子層に対して層に平行な方向に電場を印加して価電子帯
及び伝導帯のバンド構造を制御して光吸収係数の大きな
変化をもたらすことにより、達成される０発光部には単
一縦モードレーザ発振のレーザ素子を設定し、直流ｍ源
により連続発振させておく。レーザ光は光変調部を通っ
て出射する。このようにして゛レーザ光強度は光変調部
に印加される電場により制御でき高速変調することが可
能となる。
層に用いた光変調部において、ｎｉｐｉドーピング超格
子層に対して層に平行な方向に電場を印加して価電子帯
及び伝導帯のバンド構造を制御して光吸収係数の大きな
変化をもたらすことにより、達成される０発光部には単
一縦モードレーザ発振のレーザ素子を設定し、直流ｍ源
により連続発振させておく。レーザ光は光変調部を通っ
て出射する。このようにして゛レーザ光強度は光変調部
に印加される電場により制御でき高速変調することが可
能となる。
〔作用〕
通信用半導体レーザ装置では高速の変調特性を必要とす
る。変調方式には大きく分けて直接変調と外部変調の２
つの方式がある。しかし、直接変調方式では緩和振動周
波数により変調周波数が制限され、かつ発振遅れ時間に
キャリア密度分布の立上がり時間を要するので、超高速
変調や変調された光信号波形に対して十分望ましいもの
は得にくい。一方、半導体レーザ索子の他に簡便な外部
変調領域を設けて変調する外部変調方式では、緩和振動
に関係なくかつ光４８号の遅れ時間を短くすることがで
きる。この外部変調領域には非繰形光素子を用いること
が有効であり、印加される電場によって光吸収係数を大
きく変化させることが可能であるｎ１ｐｉドーピング超
格子を用いる光変調素子が適切である。ｎ１ｐｉドーピ
ンク超格子については１例えば、フィジカルレビューＢ
第２５巻第４号（１９８２年）第２６１６頁から第２６
２６頁（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏｌ
、２５．Ｎｎ４（１９８２）ＰＰ２６１６−２６２６）
に述べられているが、光変調素子について触れておらず
、具体的な素子材造設計について論じられていない。
る。変調方式には大きく分けて直接変調と外部変調の２
つの方式がある。しかし、直接変調方式では緩和振動周
波数により変調周波数が制限され、かつ発振遅れ時間に
キャリア密度分布の立上がり時間を要するので、超高速
変調や変調された光信号波形に対して十分望ましいもの
は得にくい。一方、半導体レーザ索子の他に簡便な外部
変調領域を設けて変調する外部変調方式では、緩和振動
に関係なくかつ光４８号の遅れ時間を短くすることがで
きる。この外部変調領域には非繰形光素子を用いること
が有効であり、印加される電場によって光吸収係数を大
きく変化させることが可能であるｎ１ｐｉドーピング超
格子を用いる光変調素子が適切である。ｎ１ｐｉドーピ
ンク超格子については１例えば、フィジカルレビューＢ
第２５巻第４号（１９８２年）第２６１６頁から第２６
２６頁（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏｌ
、２５．Ｎｎ４（１９８２）ＰＰ２６１６−２６２６）
に述べられているが、光変調素子について触れておらず
、具体的な素子材造設計について論じられていない。
本発明はｎｉｐｉドーピング超格子層を用いて超高変調
素子を実現することにある。
素子を実現することにある。
半導体発光活性層にｎｉｐｉドーピング超格子層を用い
た本発明の光度ｍ素子において、第３図又は第５図のよ
うに発光領域１００と光を変調する光吸収領域２００を
同一基板上に設け、光吸収領域２００に印加する電場を
変調することによりレーザ光の高速変調が可能なことを
以下に説明する。
た本発明の光度ｍ素子において、第３図又は第５図のよ
うに発光領域１００と光を変調する光吸収領域２００を
同一基板上に設け、光吸収領域２００に印加する電場を
変調することによりレーザ光の高速変調が可能なことを
以下に説明する。
発光活性層であるｎｉｐｉドーピング超格子層では、１
Ｎ！子と正孔が空間的に分離され、不純物によりポテン
シャルの凹凸が生じ伝導帯及び価電子帯にバンドのまが
りを生じる。このまがりを生じたバンド間の遷移は、空
間的に分離された電子と正孔の波動関数の重なりが大き
くなる部分において高い確率で起こり、遷移エネルギー
はバルクの場合よりも小さくなることが確かめられてい
る。
Ｎ！子と正孔が空間的に分離され、不純物によりポテン
シャルの凹凸が生じ伝導帯及び価電子帯にバンドのまが
りを生じる。このまがりを生じたバンド間の遷移は、空
間的に分離された電子と正孔の波動関数の重なりが大き
くなる部分において高い確率で起こり、遷移エネルギー
はバルクの場合よりも小さくなることが確かめられてい
る。
実際、ｎｉｐｉドーピング超格子層を発光活性層として
用いたレーザ素子１００の発振波長は、昭和６０年秋季
第４６回応用物理学会術諸演予稿集ＩＰ−ｎ−３ｐ１９
５にも述べられているようにバルクの場合より長波長側
となっている。このバルクの場合よりも長波長で連続発
振するレーザ光を光吸収領域２００に通して出射するよ
うにしておく。
用いたレーザ素子１００の発振波長は、昭和６０年秋季
第４６回応用物理学会術諸演予稿集ＩＰ−ｎ−３ｐ１９
５にも述べられているようにバルクの場合より長波長側
となっている。このバルクの場合よりも長波長で連続発
振するレーザ光を光吸収領域２００に通して出射するよ
うにしておく。
また、ｎ１ｐｉドーピング超格子はバンドのまがりを生
じているため、バルクのバンドキャップより小さいエネ
ルギー側にも光吸収域をもっており光吸収係数はバルク
の場合のように極端に小さくならない、したがって、光
吸収領域２００に電場を印加しない場合には、このｎ１
ｐｉドーピング超格子の光吸収特性のため、バルクの場
合よりも長波長のレーザ光がほとんど吸収されてしまう
。
じているため、バルクのバンドキャップより小さいエネ
ルギー側にも光吸収域をもっており光吸収係数はバルク
の場合のように極端に小さくならない、したがって、光
吸収領域２００に電場を印加しない場合には、このｎ１
ｐｉドーピング超格子の光吸収特性のため、バルクの場
合よりも長波長のレーザ光がほとんど吸収されてしまう
。
しかし、光吸収領域２００に電場を印加した場合には、
ｎ１ｐｉドーピング超格子はバンドのまがりが小さくな
リバルクの光吸収特性に近づきバルクのバンドギャップ
より小さいエネルギー側での光吸収係数が極端に小さく
なるため、バルクの場合よりも長波長のレーザ光は高い
割合で光吸収領域を通過することになる。この−例に関
して、有効質量近似を用い室温におけるＧ ａ Ａ ｓ
ドーピング超格子の電子状態を自己無ｔｌｊｔ着に解い
た計算結果をもとに説明する。第６図（ａ）および第６
図（ｂ）に、ｎ ｉ ｐ ｉ Ｇ ａ Ａ ｓドーピン
グ超格子に電場を印加した時のバンドのまがりの変化を
示す。
ｎ１ｐｉドーピング超格子はバンドのまがりが小さくな
リバルクの光吸収特性に近づきバルクのバンドギャップ
より小さいエネルギー側での光吸収係数が極端に小さく
なるため、バルクの場合よりも長波長のレーザ光は高い
割合で光吸収領域を通過することになる。この−例に関
して、有効質量近似を用い室温におけるＧ ａ Ａ ｓ
ドーピング超格子の電子状態を自己無ｔｌｊｔ着に解い
た計算結果をもとに説明する。第６図（ａ）および第６
図（ｂ）に、ｎ ｉ ｐ ｉ Ｇ ａ Ａ ｓドーピン
グ超格子に電場を印加した時のバンドのまがりの変化を
示す。
横軸は超格子層膜厚、縦軸はエネルギーを示す。
このとき、ｎ１ｐｉドーピング超格子は、ｎ型層が膜Ｊ
ｇ ｌ Ｏ０人、ドープｍ ｎ ｏ＝ Ｉ Ｘ １０１
９ｃｍ−８ｖ型層が膜厚１００人、ドープ斌ｎ Ａ＝
Ｉ Ｘ １０１ｇｃｓ−ａｉ層が膜厚１００人のｎ１ｐ
ｉ層のくりかえしとなっており、第６図には一周期分を
示す。
ｇ ｌ Ｏ０人、ドープｍ ｎ ｏ＝ Ｉ Ｘ １０１
９ｃｍ−８ｖ型層が膜厚１００人、ドープ斌ｎ Ａ＝
Ｉ Ｘ １０１ｇｃｓ−ａｉ層が膜厚１００人のｎ１ｐ
ｉ層のくりかえしとなっており、第６図には一周期分を
示す。
第６図（ａ）は、印加電場がＯｖの場合であり、バンド
のまがりは約１．ＯｅＶ となっている。第６図（ｂ）
は、印加電場が１．３ｖの場合であり、バンドのまがり
は約０．３８ｅＶ と小さくなる。
のまがりは約１．ＯｅＶ となっている。第６図（ｂ）
は、印加電場が１．３ｖの場合であり、バンドのまがり
は約０．３８ｅＶ と小さくなる。
この第６図（ａ）および第６図（ｂ）に対応して第７図
（ａ）および第７図（ｂ）にｎ１ｐｉドーピング超格子
の印加電場による光吸収係数の変化を示す。横軸にはＧ
ａＡｓバルクのバンドギャップ（Ｅｒ＝ １．４５ ｅ
Ｖ）を０としたエネルギー縦軸には光吸収係数を示す
０点線はＧａＡｓバルクの光吸収特性、実線は上述のｎ
ｉ ｐ ｉ Ｇ ａ Ａ ｓドーピング超格子の光吸
収特性である。電場を印加して第７図（ｂ）では、電場
を印加しない第７図（、）の場合よりも光吸収特性はバ
ルクの性質に近づいている。
（ａ）および第７図（ｂ）にｎ１ｐｉドーピング超格子
の印加電場による光吸収係数の変化を示す。横軸にはＧ
ａＡｓバルクのバンドギャップ（Ｅｒ＝ １．４５ ｅ
Ｖ）を０としたエネルギー縦軸には光吸収係数を示す
０点線はＧａＡｓバルクの光吸収特性、実線は上述のｎ
ｉ ｐ ｉ Ｇ ａ Ａ ｓドーピング超格子の光吸
収特性である。電場を印加して第７図（ｂ）では、電場
を印加しない第７図（、）の場合よりも光吸収特性はバ
ルクの性質に近づいている。
レーザ素子１００から出射したレーザ光の発振波長がＧ
ａＡｓバルクのバンドギャップ（Ｅｔ＝１．４５ｅＶ）
より１００ ｍ ｅ Ｖ小さいエネルギー１．３５ｅＶ
であれば、ドーピング超格子の光吸収係数は電場を印加
しない時の５ Ｘ １０ ”ａｍ−”から、電場を印加
した時の８ Ｘ １０−”ａｍ−”へと小さくなる。こ
の差を利用して、光吸収領域２００を通過するレーザ光
強度比を大きくとることができる。レーザ光発振波長と
印加電場の大きさを適当に制御することによりレーザ光
強度比は光通信用変調＜Ｓ号として十分大きくとること
ができる。また、光吸収領域２００に印加する電場を変
調すれば、出射されるレーザ光を変調することができ高
速変調が可能となる。
ａＡｓバルクのバンドギャップ（Ｅｔ＝１．４５ｅＶ）
より１００ ｍ ｅ Ｖ小さいエネルギー１．３５ｅＶ
であれば、ドーピング超格子の光吸収係数は電場を印加
しない時の５ Ｘ １０ ”ａｍ−”から、電場を印加
した時の８ Ｘ １０−”ａｍ−”へと小さくなる。こ
の差を利用して、光吸収領域２００を通過するレーザ光
強度比を大きくとることができる。レーザ光発振波長と
印加電場の大きさを適当に制御することによりレーザ光
強度比は光通信用変調＜Ｓ号として十分大きくとること
ができる。また、光吸収領域２００に印加する電場を変
調すれば、出射されるレーザ光を変調することができ高
速変調が可能となる。
光吸収領域２００におけるドーピング超格子層に対して
印加する電場の方向が層に垂直であると、ドーピング超
格子層のバンドが傾斜して各ｎ１ｐｉ層において光吸収
特性が一様でなくなる。このため、印加する電場の方向
は層に平行で横方向であることが望ましい。
印加する電場の方向が層に垂直であると、ドーピング超
格子層のバンドが傾斜して各ｎ１ｐｉ層において光吸収
特性が一様でなくなる。このため、印加する電場の方向
は層に平行で横方向であることが望ましい。
以下に本発明の詳細な説明する。
実施例１
本発明の実施例１を第１．第２図を用いて説明する。ま
ず、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１上に、アンドープＧ
ａ Ａ ｓバラフッ層２（厚さ０．５μｍ）、アンド
ープＧ ａ ｔ−ｘＡ Ｑ ＸＡ Ｓクラッド層３（Ｈ
さ１．５ ｐｍ、 ｘ＝０．３ ５） 、 ｎｉ
ｐｉＧａｌ−ｙＡＭｙＡｓ ドーピング超格子活性層
４ （ｎ型層膜厚１００人。
ず、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１上に、アンドープＧ
ａ Ａ ｓバラフッ層２（厚さ０．５μｍ）、アンド
ープＧ ａ ｔ−ｘＡ Ｑ ＸＡ Ｓクラッド層３（Ｈ
さ１．５ ｐｍ、 ｘ＝０．３ ５） 、 ｎｉ
ｐｉＧａｌ−ｙＡＭｙＡｓ ドーピング超格子活性層
４ （ｎ型層膜厚１００人。
ｎｏ＝ ｌ Ｘ １０”ａｍ−”、 ｐ型層膜厚１００
人、 ｎＡ＝ｌＸＩＯＬ１１ａｍ−δ、アンドープ１層
膜厚１００人のｎ１ｐｉ層を１０Ｍくり返し、ｙ＝ｏ）
、アンドープＧ ａ １−ｘ Ａ Ｑ ｘ Ａ ８クラ
ッド層５（Ｊ４さ０．８ｐ ｍ 、 ｘ ＝ ０ 、３
５ ＬアンドープＧ ａ Ａ ｓキャップ層６（Ｈさ０
．２μｍ）を順次分子線エピタキシー （ＭＢＥ）法又
は有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により結晶成長す
る。この後、ドーピング超格子層４に対して横方向に電
流を注入できるように、拡散法により、Ｚｎを拡散した
ｐ型領域層７゜Ｓｉを拡散したｎ型領域層８をマスクを
利用して形成する。このｐ型領域層、ｎ型領域層の形成
は、この方法に限らず、第２図のようにメサエッチング
を行った後埋込層成長により、ｐ型埋込層つまりｐ
Ｇ ａ ｘ−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓ層１１とｐ−ＧａＡｓ
層１２を成長し、次にｎ型埋込層つまりｎ− Ｇ ａ ｔ−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓ層１３とｎ ＧａＡ
ｓ層１４を成長して、ｐ型領域及びｎ型領域を形成して
も良い１次に、ｐ種領域７上にｐ電極９．ｎ型領域８上
にｎ電極１０を作製する。さらに１発光領域と光変調領
域を分離する。これは、ストライプ方向に対してレーザ
素子共振器長が２００〜５００μｍ、光変調領域長が５
０〜１５０μｍになるようにし、また間隔を１０〜２５
μｍになるようにマスクをパターニングしてドライエツ
チングにより垂直加工を行い、第３図のように分離する
。この後、襞間により素子の形に切り出して、同一基板
上に発光領域のレーザ素子と光変調領域が形成された素
子を得る。このとき、レーザ素子１００のストライプ幅
は１〜３μｍが望ましく、光変調領域２００のストライ
プ幅は５〜２０μｍが望ましい。
人、 ｎＡ＝ｌＸＩＯＬ１１ａｍ−δ、アンドープ１層
膜厚１００人のｎ１ｐｉ層を１０Ｍくり返し、ｙ＝ｏ）
、アンドープＧ ａ １−ｘ Ａ Ｑ ｘ Ａ ８クラ
ッド層５（Ｊ４さ０．８ｐ ｍ 、 ｘ ＝ ０ 、３
５ ＬアンドープＧ ａ Ａ ｓキャップ層６（Ｈさ０
．２μｍ）を順次分子線エピタキシー （ＭＢＥ）法又
は有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により結晶成長す
る。この後、ドーピング超格子層４に対して横方向に電
流を注入できるように、拡散法により、Ｚｎを拡散した
ｐ型領域層７゜Ｓｉを拡散したｎ型領域層８をマスクを
利用して形成する。このｐ型領域層、ｎ型領域層の形成
は、この方法に限らず、第２図のようにメサエッチング
を行った後埋込層成長により、ｐ型埋込層つまりｐ
Ｇ ａ ｘ−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓ層１１とｐ−ＧａＡｓ
層１２を成長し、次にｎ型埋込層つまりｎ− Ｇ ａ ｔ−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓ層１３とｎ ＧａＡ
ｓ層１４を成長して、ｐ型領域及びｎ型領域を形成して
も良い１次に、ｐ種領域７上にｐ電極９．ｎ型領域８上
にｎ電極１０を作製する。さらに１発光領域と光変調領
域を分離する。これは、ストライプ方向に対してレーザ
素子共振器長が２００〜５００μｍ、光変調領域長が５
０〜１５０μｍになるようにし、また間隔を１０〜２５
μｍになるようにマスクをパターニングしてドライエツ
チングにより垂直加工を行い、第３図のように分離する
。この後、襞間により素子の形に切り出して、同一基板
上に発光領域のレーザ素子と光変調領域が形成された素
子を得る。このとき、レーザ素子１００のストライプ幅
は１〜３μｍが望ましく、光変調領域２００のストライ
プ幅は５〜２０μｍが望ましい。
本発明によれば、発光領域のレーザ素子は室温において
閾値電流４０ｍＡｙ基本横モードかつ嘔−縦モードで連
続発振し、光出力は約５０ｒｎｗまで得られた０発振波
長は、バルクの発振波長より長波長の約１．３５ｅＶ
（９２０ｎｍ）であった。
閾値電流４０ｍＡｙ基本横モードかつ嘔−縦モードで連
続発振し、光出力は約５０ｒｎｗまで得られた０発振波
長は、バルクの発振波長より長波長の約１．３５ｅＶ
（９２０ｎｍ）であった。
このレーザ光を光変調領域２００に入射させるとほとん
ど吸収されてしまうが、光変調領域２００の横方向に約
１．３ｖ印加すると約４〜７ｍＷ光出力のレーザ光が出
射された。光変調領域２００を通過し出射されるレーザ
光強度比は電場を印加した場合と印加しない場合で、１
００対１以上に大きくとることができた。また、光変調
領域２００に印加する電場を変調することにより、出射
されるレーザ光に対して変調周波数１０ Ｇ Ｈｚ以上
の高速変調を得ることができた。
ど吸収されてしまうが、光変調領域２００の横方向に約
１．３ｖ印加すると約４〜７ｍＷ光出力のレーザ光が出
射された。光変調領域２００を通過し出射されるレーザ
光強度比は電場を印加した場合と印加しない場合で、１
００対１以上に大きくとることができた。また、光変調
領域２００に印加する電場を変調することにより、出射
されるレーザ光に対して変調周波数１０ Ｇ Ｈｚ以上
の高速変調を得ることができた。
実施例２゜
本発明の実施例２を第４図により説明する。本発明の実
施例１と同様な素子構造を作製するが。
施例１と同様な素子構造を作製するが。
発光領域のレーザ素子においてはドーパング超格子層４
に対し垂直方向に電流を注入するようにする。第４図に
示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１５の上にｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓバラフッ層１６．ｎ−Ｇ ａ ｚ−ｘＡ Ｑ
ｘＡ ｓクラッド層１７．ｎｉｐｉドーピング超格子層
４．ｐ Ｇａｔ−ｘＡＱｘＡｓクラッド層１８、ｐ−
ＧａＡｓキャップ）Ｐ７１９を実施例１と同様な方法で
結晶成長する。この後ストライプを形成するメサエッチ
ングを行い、次にアンドープＧ ａ ｌ−Ｘ Ａ Ｑ
ｘ Ａ ｓ層２０．アンドープＧａＡｓ層２１を埋込成
長する。次に、第５図に示すように、発光領域のレーザ
素子に対しては結晶上部にｐｍ極、結晶基板下部にｎ電
極を作製することにより、垂直方向に電流を注入するこ
とが可能となる。このとき、レーザ素子のストライプ幅
は４〜６μｍが望ましい、光変調領域に対しては、横方
向に電圧を印加できるように、第１図におけるＺｎｎ拡
散槽型半導層７Ｓｉ拡散ｎ型半導層８を形成する。
に対し垂直方向に電流を注入するようにする。第４図に
示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１５の上にｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓバラフッ層１６．ｎ−Ｇ ａ ｚ−ｘＡ Ｑ
ｘＡ ｓクラッド層１７．ｎｉｐｉドーピング超格子層
４．ｐ Ｇａｔ−ｘＡＱｘＡｓクラッド層１８、ｐ−
ＧａＡｓキャップ）Ｐ７１９を実施例１と同様な方法で
結晶成長する。この後ストライプを形成するメサエッチ
ングを行い、次にアンドープＧ ａ ｌ−Ｘ Ａ Ｑ
ｘ Ａ ｓ層２０．アンドープＧａＡｓ層２１を埋込成
長する。次に、第５図に示すように、発光領域のレーザ
素子に対しては結晶上部にｐｍ極、結晶基板下部にｎ電
極を作製することにより、垂直方向に電流を注入するこ
とが可能となる。このとき、レーザ素子のストライプ幅
は４〜６μｍが望ましい、光変調領域に対しては、横方
向に電圧を印加できるように、第１図におけるＺｎｎ拡
散槽型半導層７Ｓｉ拡散ｎ型半導層８を形成する。
この後５Ｍ７と層８上にそれぞれｎ電極及びｎ電極を形
成する。そして、実施例１と同様にレーザ素子共振器長
が２００〜５００μｍ。
成する。そして、実施例１と同様にレーザ素子共振器長
が２００〜５００μｍ。
光変調領域が５０〜１５０μｍで間隔１０〜２５μｍに
なるようにドライエツチングで、端面を垂直加工するこ
とにより分離して第５図の素子を作製する。このように
して、実施例１と同様の効果をもつ素子特性を得ること
ができた。
なるようにドライエツチングで、端面を垂直加工するこ
とにより分離して第５図の素子を作製する。このように
して、実施例１と同様の効果をもつ素子特性を得ること
ができた。
本発明によれば、ｎｉｐｉドーピング超格子層の電場に
依存する光吸収特性を利用することにより半導体レーザ
から出射されるレーザ光の強度比を大きくとることがで
きるので、簡便な外部変調構造を設けた光通Ｇ＝ｌ用高
速変調発光素子を実現できるという効果がある１本発明
のレーザ素子は、閾値電流４０ｍＡを発振し、基本横モ
ードかつ曝−縦モードで発振した。また、光変調領域の
応答特性は、電場を印加した場合と印加しない場合とで
導波されるレーザ光の強度比を１００対１以上に大きく
とることができ、変調特性は変調周波数ＬＯＧＨｚ以上
の高速変調を得ることができた。
依存する光吸収特性を利用することにより半導体レーザ
から出射されるレーザ光の強度比を大きくとることがで
きるので、簡便な外部変調構造を設けた光通Ｇ＝ｌ用高
速変調発光素子を実現できるという効果がある１本発明
のレーザ素子は、閾値電流４０ｍＡを発振し、基本横モ
ードかつ曝−縦モードで発振した。また、光変調領域の
応答特性は、電場を印加した場合と印加しない場合とで
導波されるレーザ光の強度比を１００対１以上に大きく
とることができ、変調特性は変調周波数ＬＯＧＨｚ以上
の高速変調を得ることができた。
変調された光信号は、直接変調の場合に比べ発振遅れ時
間を短くすることができかつ信号波形歪を減ら すことができた。
間を短くすることができかつ信号波形歪を減ら すことができた。
本発明では、結晶材料はＧ ａ Ａ ｓ ／ ｆＥａＡ
ＩＡｓ系を例に説明したが、他の材料はＩ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓ Ｐ ／ＩｎＰ系、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ系などにｈｔｉ用できることは
いうまでもない。
ＩＡｓ系を例に説明したが、他の材料はＩ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓ Ｐ ／ＩｎＰ系、Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ系などにｈｔｉ用できることは
いうまでもない。
第１図および第２図は本発明の実施例１の断面図、第３
図は本発明の実施例１の斜視図、第４図は本発明の実施
例２の断面図、第５図は本発明実施例２の斜視図、第６
図（ａ）および第６図（ｂ）は、ｎ１ｐｉドーピング超
格子における伝導帯。 −ピング超格子層における光吸収係数の印加電場による
変化を示す図である。 １・・・半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・アンド
ープＧａＡｓバッファ層、３・・・アンドープＧ ａ
１−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓクラッド層、４−ｎ ｉ ｐ
１Ｇａｔ−ｙＡＱｙＡｓドーピング超格子層、５・・・
アンドープＧａｚ−ｘＡ１．Ａｓクラッド層、６・・・
アンドーパＧ ａ Ａ ｓキャップ層、７・・・Ｚｎｎ
拡散型半導層、８・・・Ｓｉ拡散ｎ型半導層、９・・・
ｐ電極、１０・・・ｎ電極、１１・・・ｐ−Ｇ ａ ｒ
−ｘＡ Ｑ ＸＡ ９埋込層、ｌ ２− ｐ −Ｇ ａ
Ａ ｓキャップ層、１３−ｎ−Ｇａ１−ｘＡＱｘＡｓ
埋込層、Ｌ ４・＝ ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層
、ｌ ５− ｎ −ＧａＡｓ基板、１６・・・ｎ −Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、１７・・・ｎ−Ｇ ８ ｓ−
１Ａ Ｑ ＊ Ａ ｓクラッド層、１８−Ｐ −Ｇ ａ
Ｌ−ＸＡ Ｑ ｘＡ ｓクラッド層、 ｌ ９ ・
−・ｐ −ＧａＡｓキャップ層、２０−・・アンドープ
Ｇ ａ １−Ｘ Ａ Ｑ ｘ Ａ ｓ埋込層、２１・・
・アンドープＧ ａ Ａ ｓキャップ層。 ↓００・・・発光領域、２００・・・光変調領域。 第 図 ”Ｔ ’Ａ’−７”Ｃｔｈ＋−ＸＡ、ｂ、へ３７ラー７
ド７ｔ第 ｄ αす 膿）ｉ！−太旬 （Ａ’ン 縁４才町 （Ａ″） 第 ′ｌ 国 （α） １８ル挾゛− （ｖｌＬＶ） （ｂ） Ｌネルーー （真ｔＶ）
図は本発明の実施例１の斜視図、第４図は本発明の実施
例２の断面図、第５図は本発明実施例２の斜視図、第６
図（ａ）および第６図（ｂ）は、ｎ１ｐｉドーピング超
格子における伝導帯。 −ピング超格子層における光吸収係数の印加電場による
変化を示す図である。 １・・・半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・アンド
ープＧａＡｓバッファ層、３・・・アンドープＧ ａ
１−ｘＡ Ｑ ｘＡ ｓクラッド層、４−ｎ ｉ ｐ
１Ｇａｔ−ｙＡＱｙＡｓドーピング超格子層、５・・・
アンドープＧａｚ−ｘＡ１．Ａｓクラッド層、６・・・
アンドーパＧ ａ Ａ ｓキャップ層、７・・・Ｚｎｎ
拡散型半導層、８・・・Ｓｉ拡散ｎ型半導層、９・・・
ｐ電極、１０・・・ｎ電極、１１・・・ｐ−Ｇ ａ ｒ
−ｘＡ Ｑ ＸＡ ９埋込層、ｌ ２− ｐ −Ｇ ａ
Ａ ｓキャップ層、１３−ｎ−Ｇａ１−ｘＡＱｘＡｓ
埋込層、Ｌ ４・＝ ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層
、ｌ ５− ｎ −ＧａＡｓ基板、１６・・・ｎ −Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、１７・・・ｎ−Ｇ ８ ｓ−
１Ａ Ｑ ＊ Ａ ｓクラッド層、１８−Ｐ −Ｇ ａ
Ｌ−ＸＡ Ｑ ｘＡ ｓクラッド層、 ｌ ９ ・
−・ｐ −ＧａＡｓキャップ層、２０−・・アンドープ
Ｇ ａ １−Ｘ Ａ Ｑ ｘ Ａ ｓ埋込層、２１・・
・アンドープＧ ａ Ａ ｓキャップ層。 ↓００・・・発光領域、２００・・・光変調領域。 第 図 ”Ｔ ’Ａ’−７”Ｃｔｈ＋−ＸＡ、ｂ、へ３７ラー７
ド７ｔ第 ｄ αす 膿）ｉ！−太旬 （Ａ’ン 縁４才町 （Ａ″） 第 ′ｌ 国 （α） １８ル挾゛− （ｖｌＬＶ） （ｂ） Ｌネルーー （真ｔＶ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ型、ｎ型の不純物ドープを交互にくり返したｎｉ
ｐｉドーピング超格子層に対して電極を設けることによ
り横方向に電場を印加できることを特徴とする半導体光
装置。 ２、ｎｉｐｉドーピング超格子層をバンドギャップの大
きな半導体層ではさんで半導体異種接合層を形成し、横
方向に電場を印加できる電極を設けた光吸収領域を有す
る半導体装置において、電場を印加したときに光を導波
することが可能なことを特徴とする半導体光装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の半導体光装置において
、同一半導体基板上に発光領域と光吸収領域とを形成し
、発光領域と光吸収領域に対して独立に駆動できる電極
を設けたことを特徴とする半導体光装置。 ４、特許請求の範囲第３項記載の半導体光装置において
、ドーピング超格子層のｐ型及びｎ型不純物ドープ量を
１×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３から１×１０＾１＾９ｃ
ｍ＾−＾３の範囲とすることを特徴とする半導体光装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32577088A JPH02171717A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 半導体光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32577088A JPH02171717A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 半導体光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02171717A true JPH02171717A (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=18180429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32577088A Pending JPH02171717A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 半導体光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02171717A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019008179A (ja) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
| JP2019007997A (ja) * | 2017-06-20 | 2019-01-17 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP32577088A patent/JPH02171717A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019007997A (ja) * | 2017-06-20 | 2019-01-17 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
| JP2019008179A (ja) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
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