JPH0227648B2 - Ryoshiidogatahikarihenchoki - Google Patents
RyoshiidogatahikarihenchokiInfo
- Publication number
- JPH0227648B2 JPH0227648B2 JP1393385A JP1393385A JPH0227648B2 JP H0227648 B2 JPH0227648 B2 JP H0227648B2 JP 1393385 A JP1393385 A JP 1393385A JP 1393385 A JP1393385 A JP 1393385A JP H0227648 B2 JPH0227648 B2 JP H0227648B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- quantum well
- layers
- inp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は1.3〜1.6μmの波長領域の光を変調する
量子井戸構造を有する光変調器に関するものであ
る。
量子井戸構造を有する光変調器に関するものであ
る。
光変調器は、光通信用デバイスとして重要な地
位を占め、盛んに研究が進められている。現在光
変調器としては、主に電気光学効果、あるいは光
音響効果を利用したものが使用されているが、最
近、量子井戸構造を有する半導体多層膜を利用し
た光変調器が提案されている。第３図は、上記量
子井戸構造を有する従来の光変調器の断面図を示
したものである。第３図において、１はｎ形
GaAs基板、２はｎ形AlaGa1−aAs層、３はｎ層
からなるアンドープAlbGa1−bAsバリア層（０
＜ｂ＜ａ）、４は（ｎ＋１）層からなるGaAs層、
５はＰ形AlaGa1−aAs層、６はｎ形電極、７は
Ｐ形電極である。この構造において、ｎ側にプラ
ス、Ｐ側にマイナスの電圧を印加するとその電界
のほとんどは３の量子井戸構造を有する層にかか
る。量子井戸構造の強電界が印加されると、量子
準位の変化あるいはエキシトンの消滅などの効果
によつて吸収端に変化が生じ、その結果透過光強
度が変化し、光の変調が可能となる。
位を占め、盛んに研究が進められている。現在光
変調器としては、主に電気光学効果、あるいは光
音響効果を利用したものが使用されているが、最
近、量子井戸構造を有する半導体多層膜を利用し
た光変調器が提案されている。第３図は、上記量
子井戸構造を有する従来の光変調器の断面図を示
したものである。第３図において、１はｎ形
GaAs基板、２はｎ形AlaGa1−aAs層、３はｎ層
からなるアンドープAlbGa1−bAsバリア層（０
＜ｂ＜ａ）、４は（ｎ＋１）層からなるGaAs層、
５はＰ形AlaGa1−aAs層、６はｎ形電極、７は
Ｐ形電極である。この構造において、ｎ側にプラ
ス、Ｐ側にマイナスの電圧を印加するとその電界
のほとんどは３の量子井戸構造を有する層にかか
る。量子井戸構造の強電界が印加されると、量子
準位の変化あるいはエキシトンの消滅などの効果
によつて吸収端に変化が生じ、その結果透過光強
度が変化し、光の変調が可能となる。
ところで、第３図に示した従来の光変調器で
は、１のGaAs基板による吸収をさけるため、
GaAs基板をエツチ除去しなければならない点、
あるいは光通信で最も重要である1.3〜1.6μmの波
長領域における変調が不可能である、等の欠点を
有していた。
は、１のGaAs基板による吸収をさけるため、
GaAs基板をエツチ除去しなければならない点、
あるいは光通信で最も重要である1.3〜1.6μmの波
長領域における変調が不可能である、等の欠点を
有していた。
本発明では、上記の欠点を除去した光変調器を
如何に実現するかを問題としている。
如何に実現するかを問題としている。
本発明による量子井戸型光変調器は、第１の導
電を有するInP結晶基板上に、(a)第１の導電形を
有するInP層、またはIn0.53Ga0.47−zAlzAs層
（ｘ≦Ｚ≦0.47）(b)In0.53Ga0.47−xAlxAs層（０
＜ｘ≦0.47）及びIn0.53Ga0.47−yAlyAs層（０
≦ｙ＜ｘ）を交互に積層した量子井戸構造を有す
る層、(c)第２の導電形を有するInP層、または
In0.53Ga0.47−zAlzAs層（ｘ≦Ｚ≦0.47）(d)第２
の導電形を有するIn0.53Ga0.47−wAlwAs層（０
≦Ｗ≦ｙ）を順次成長した多層構造の両面に電極
を形成したものである。
電を有するInP結晶基板上に、(a)第１の導電形を
有するInP層、またはIn0.53Ga0.47−zAlzAs層
（ｘ≦Ｚ≦0.47）(b)In0.53Ga0.47−xAlxAs層（０
＜ｘ≦0.47）及びIn0.53Ga0.47−yAlyAs層（０
≦ｙ＜ｘ）を交互に積層した量子井戸構造を有す
る層、(c)第２の導電形を有するInP層、または
In0.53Ga0.47−zAlzAs層（ｘ≦Ｚ≦0.47）(d)第２
の導電形を有するIn0.53Ga0.47−wAlwAs層（０
≦Ｗ≦ｙ）を順次成長した多層構造の両面に電極
を形成したものである。
第１図は、本発明による量子井戸構造を有する
光変調器の実施例である。第１図において１はｎ
形InP結晶基板、２はｎ形InP半導体層、３はｍ
層よりなるアンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAsバ
リア層（０＜ｘ≦0.47）、４は（ｍ＋１）層より
なるアンドープIn0.53Ga0.47−yAlyAs量子井戸
層（０≦ｙ＜ｘ）、５はＰ形InP半導体層、６は
Ｐ形In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層（０≦Ｗ≦
ｙ）、７はｎ形電極、８はＰ形電極である。
光変調器の実施例である。第１図において１はｎ
形InP結晶基板、２はｎ形InP半導体層、３はｍ
層よりなるアンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAsバ
リア層（０＜ｘ≦0.47）、４は（ｍ＋１）層より
なるアンドープIn0.53Ga0.47−yAlyAs量子井戸
層（０≦ｙ＜ｘ）、５はＰ形InP半導体層、６は
Ｐ形In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層（０≦Ｗ≦
ｙ）、７はｎ形電極、８はＰ形電極である。
この構造を得るには、たとえば分子線エピタキ
シー法を用いて基板１の上に、ｎ形InP半導体層
２、アンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAsバリア層
３及びアンドープIn0.53Ga0.47−yAlyAs量子井
戸層４を交互に積層した層、Ｐ形InP半導体層
５、Ｐ形In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層を順次
成長した後、ｎ形電極７及びＰ形電極８をそれぞ
れ蒸着する。次に両電極の一部をエツチングで除
去して光の入射及び透過用の窓を形成する。この
際、エツチング液にヨウ化カリウムを用いれば、
Ｐ形電極８とともにIn0.53Ga0.47−wAlwAs半導
体層６も同時にエツチング出来、１度のエツチン
グにより窓あけが可能である。なお、InP半導体
層はヨウ化カリウムでエツチされないことは言う
までもない。
シー法を用いて基板１の上に、ｎ形InP半導体層
２、アンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAsバリア層
３及びアンドープIn0.53Ga0.47−yAlyAs量子井
戸層４を交互に積層した層、Ｐ形InP半導体層
５、Ｐ形In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層を順次
成長した後、ｎ形電極７及びＰ形電極８をそれぞ
れ蒸着する。次に両電極の一部をエツチングで除
去して光の入射及び透過用の窓を形成する。この
際、エツチング液にヨウ化カリウムを用いれば、
Ｐ形電極８とともにIn0.53Ga0.47−wAlwAs半導
体層６も同時にエツチング出来、１度のエツチン
グにより窓あけが可能である。なお、InP半導体
層はヨウ化カリウムでエツチされないことは言う
までもない。
この様な構造にした場合、１のInP基板、及び
２及び５のInP半導体層のバンドギヤツプは３及
び４からなる量子井戸構造のバンドギヤツプより
大きいため、GaAs／AlGaAs系の様にGaAs基板
をエツチングすることなく、光を透過させること
が可能である。また４のIn0.53Ga1−yAlyAs量
子井戸層の厚さをコントロールすることにより波
長1.3〜1.6μmの領域で光変調を行うことが可能と
なる。
２及び５のInP半導体層のバンドギヤツプは３及
び４からなる量子井戸構造のバンドギヤツプより
大きいため、GaAs／AlGaAs系の様にGaAs基板
をエツチングすることなく、光を透過させること
が可能である。また４のIn0.53Ga1−yAlyAs量
子井戸層の厚さをコントロールすることにより波
長1.3〜1.6μmの領域で光変調を行うことが可能と
なる。
以下に、第１図の構造を持つ素子の試作例につ
いて示す。１のｎ形SnドープInP基板のキヤリア
濃度は２×1016cm-3、２のｎ形SiドープInP半導
体層のキヤリア濃度は‘１×1016cm2-3、厚さは
0.5μm、３のアンドープIn0.53Al0.47Asバリア層
の厚さは75Å、層数は59層、４のアンドープ
In0.53Ga0.47As量子井戸層の厚さは75Å、層数
は60層、５のＰ形BeドープInP半導体層のキヤリ
ア濃度は１×1016cm2-3、厚さは0.2μm、６のＰ形
BeドープIn0.53Ga0.47As半導体層のキヤリア濃
度は２×1016cm2-3、厚さは0.2μmであり、これら
の層は分子線エピタキシー法によつて成長した。
またｎ形電極７にはAnGeNi、Ｐ形電極８には
AnZnNiを用いた。また電極の窓あけはフオトリ
ソグラフイ技術及びヨウ化カリウムエツチング液
を用いて行つた。
いて示す。１のｎ形SnドープInP基板のキヤリア
濃度は２×1016cm-3、２のｎ形SiドープInP半導
体層のキヤリア濃度は‘１×1016cm2-3、厚さは
0.5μm、３のアンドープIn0.53Al0.47Asバリア層
の厚さは75Å、層数は59層、４のアンドープ
In0.53Ga0.47As量子井戸層の厚さは75Å、層数
は60層、５のＰ形BeドープInP半導体層のキヤリ
ア濃度は１×1016cm2-3、厚さは0.2μm、６のＰ形
BeドープIn0.53Ga0.47As半導体層のキヤリア濃
度は２×1016cm2-3、厚さは0.2μmであり、これら
の層は分子線エピタキシー法によつて成長した。
またｎ形電極７にはAnGeNi、Ｐ形電極８には
AnZnNiを用いた。また電極の窓あけはフオトリ
ソグラフイ技術及びヨウ化カリウムエツチング液
を用いて行つた。
この様にして作製した素子において、ｎ形電極
をプラス、Ｐ形電極をマイナスとして５×
104V／cmの電界を印加したところ、波長1.5μmに
おいて、光の透過率は70％から30％に減少した。
また印加電圧に対する応答時間としてInsec以下
の時間を得ることが出来た。第２図は、測定結果
の一例を示したものである。横軸は時間、縦軸は
透過強度を示しており、波長1.5μmに固定してあ
る。図から明らかな通り、５×104V／cmの電界
を印加することにより、透過率は70％から30％に
減少し、応答時間はInsec以下となつている。
をプラス、Ｐ形電極をマイナスとして５×
104V／cmの電界を印加したところ、波長1.5μmに
おいて、光の透過率は70％から30％に減少した。
また印加電圧に対する応答時間としてInsec以下
の時間を得ることが出来た。第２図は、測定結果
の一例を示したものである。横軸は時間、縦軸は
透過強度を示しており、波長1.5μmに固定してあ
る。図から明らかな通り、５×104V／cmの電界
を印加することにより、透過率は70％から30％に
減少し、応答時間はInsec以下となつている。
なお、第１図において第２、第５層にInP半導
体層を用いたが、In0.53Ga0.47−zAlzAs半導体
層（ｘ≦Ｚ≦0.47）を用いても上記と同様の動作
が可能であることは言うまでもない。
体層を用いたが、In0.53Ga0.47−zAlzAs半導体
層（ｘ≦Ｚ≦0.47）を用いても上記と同様の動作
が可能であることは言うまでもない。
以上、説明したように、本発明によれば従来の
GaAs／AlGaAs系材料を用いた素子では不可能
であつた波長1.3〜1.6μmの領域における光変調が
可能となり、かつ基板のエツチングをすることな
く変調器として動作させることが可能となる。
GaAs／AlGaAs系材料を用いた素子では不可能
であつた波長1.3〜1.6μmの領域における光変調が
可能となり、かつ基板のエツチングをすることな
く変調器として動作させることが可能となる。
第１図は本発明の一実施例として示した量子井
戸型光変調器の断面図、第２図は本発明の実施例
の特性を示すグラフ、第３図は従来の量子井戸型
光変調器の断面図である。 １……ｎ形InP結晶基板、２……ｎ形InP半導
体層、３……アンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAs
バリア層、（０＜ｘ≦0.47）、４……アンドープ
In0.53Ga0.47−yAlyAs量子井戸層（０≦ｙ＜
ｘ）、５……Ｐ形InP半導体層、６……Ｐ形
In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層（０≦Ｗ≦ｙ）、
７……ｎ形電極、８……Ｐ形電極。
戸型光変調器の断面図、第２図は本発明の実施例
の特性を示すグラフ、第３図は従来の量子井戸型
光変調器の断面図である。 １……ｎ形InP結晶基板、２……ｎ形InP半導
体層、３……アンドープIn0.53Ga0.47−xAlxAs
バリア層、（０＜ｘ≦0.47）、４……アンドープ
In0.53Ga0.47−yAlyAs量子井戸層（０≦ｙ＜
ｘ）、５……Ｐ形InP半導体層、６……Ｐ形
In0.53Ga0.47−wAlwAs半導体層（０≦Ｗ≦ｙ）、
７……ｎ形電極、８……Ｐ形電極。
Claims (1)
- １ 量子井戸構造を有する光変調器であつて、第
１の導電形を有するInP結晶基板上に、(a)第１の
導電形を有するInP層、またはIn0.53Ga0.47−
zAlzAs層（ｘ≦Ｚ≦0.47）(b)In0.53Ga0.47−
xAlxAs層（０＜ｘ≦0.47）及びIn0.53Ga0.47−
yAlyAs層（０≦ｙ＜ｘ）を交互に積層した量子
井戸構造を有する層、(c)第２の導電形を有する
InP層、またはIn0.53Ga0.47−zAlzAs層（ｘ≦Ｚ
≦0.47）(d)第２の導電形を有するIn0.53Ga0.47−
wAlwAs層（０≦Ｗ≦ｙ）を順次成長した多層
構造の両面に電極を形成した量子井戸型光変調
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1393385A JPH0227648B2 (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | Ryoshiidogatahikarihenchoki |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1393385A JPH0227648B2 (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | Ryoshiidogatahikarihenchoki |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61173218A JPS61173218A (ja) | 1986-08-04 |
| JPH0227648B2 true JPH0227648B2 (ja) | 1990-06-19 |
Family
ID=11846991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1393385A Expired - Lifetime JPH0227648B2 (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | Ryoshiidogatahikarihenchoki |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0227648B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63179317A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-23 | Nec Corp | 空間光変調器 |
| JPH01179125A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光空間変調素子 |
| IT1232381B (it) * | 1989-01-26 | 1992-02-17 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Modulatore elettro ottico a doppio pozzo quantico |
| GB2231969B (en) * | 1989-05-12 | 1993-11-03 | Stc Plc | Optical modulator |
-
1985
- 1985-01-28 JP JP1393385A patent/JPH0227648B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61173218A (ja) | 1986-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |