JPH03203267A - 光駆動量子化装置 - Google Patents
光駆動量子化装置Info
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- JPH03203267A JPH03203267A JP1340420A JP34042089A JPH03203267A JP H03203267 A JPH03203267 A JP H03203267A JP 1340420 A JP1340420 A JP 1340420A JP 34042089 A JP34042089 A JP 34042089A JP H03203267 A JPH03203267 A JP H03203267A
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- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
［概要コ
光を信号とし、光照射による履歴を伴う光駆動量子化装
置に関し、 光ビームの径の大きさ内に選択的に駆動することのでき
る複数の素子を有する光駆動量子化装置を提供すること
を目的とし、 所定エネルギ領域内で光学的遷移が可能な物質で形成さ
れ、キャリアのエネルギ状態が量子化されるようにその
寸法が２次元ないしそれ以上に亘って閉じ込められてい
る量子化領域であって、その寸法が異なることによって
量子レベルか異なる複数の量子化領域を同一基板上に備
えるように構成する。
置に関し、 光ビームの径の大きさ内に選択的に駆動することのでき
る複数の素子を有する光駆動量子化装置を提供すること
を目的とし、 所定エネルギ領域内で光学的遷移が可能な物質で形成さ
れ、キャリアのエネルギ状態が量子化されるようにその
寸法が２次元ないしそれ以上に亘って閉じ込められてい
る量子化領域であって、その寸法が異なることによって
量子レベルか異なる複数の量子化領域を同一基板上に備
えるように構成する。
［産業上の利用分野］
本発明は量子化装置に関し、特に光を信号とし、光照射
による履歴を伴う光駆動量子化装置に関する。
による履歴を伴う光駆動量子化装置に関する。
［従来の技術］
近年、特に化合物半導体を材料とした光信号処理装置の
研究が盛んに進められている。
研究が盛んに進められている。
通常の光信号処理装置においては、光のビーム径が波長
程度であり、それ以下に絞れないため、たとえばサブミ
クロン等の実現が困難であり、電子デバイスに比べて集
積度を向上しにくい問題がある。
程度であり、それ以下に絞れないため、たとえばサブミ
クロン等の実現が困難であり、電子デバイスに比べて集
積度を向上しにくい問題がある。
一方、高分子化合物等において、ホールバーニングと呼
ばれる減少が知られている。すなわち、ある波長の光を
照射した後には、同一の波長の光に対して光吸収が飽和
する現象が発見されている。
ばれる減少が知られている。すなわち、ある波長の光を
照射した後には、同一の波長の光に対して光吸収が飽和
する現象が発見されている。
高分子化合物の多数のボンド中に状態の異なる局在化し
た量子状態が多数形成され、あるエネルギ領域内に分布
している場合に、ある波長の光を照射すると、この光の
エネルギに一致する遷移エネルギ状態のみが励起され、
その状態を使い尽くしてしまい、その状態が全て遷移し
た後に同一エネルギの光を照射しても、最早遷移すべき
電子が残っていないので、光吸収か生じなくなる飽和現
象が生じるものと考えられる。
た量子状態が多数形成され、あるエネルギ領域内に分布
している場合に、ある波長の光を照射すると、この光の
エネルギに一致する遷移エネルギ状態のみが励起され、
その状態を使い尽くしてしまい、その状態が全て遷移し
た後に同一エネルギの光を照射しても、最早遷移すべき
電子が残っていないので、光吸収か生じなくなる飽和現
象が生じるものと考えられる。
［発明が解決しようとする課題］
以上説明したように、光半導体装置においては、個々の
素子の大きさが光ビームの径によって制限されてしまう
問題があった。
素子の大きさが光ビームの径によって制限されてしまう
問題があった。
本発明の目的は、光ビームの径の大きさ内に選択的に駆
動することのできる複数の素子を有する光駆動量子化装
置を提供することである。
動することのできる複数の素子を有する光駆動量子化装
置を提供することである。
［課題を解決するための手段］
第１図は本発明の原理説明図である。
第１図（Ａ）は１次元量子状態を有する光駆動量子化装
置を概略的に示す斜視図である。光学的遷移を起こすこ
とのできる物質の領域１ａ、１１）は、図中Ｘ軸方向お
よびＺ軸方向の寸法を制限されて２次元の閉じ込めを受
けている。すなわち、領域１ａ、ｌｂ内の電子ないし正
孔はＹ方向の１次元の自由度しか許されない１次元量子
状態となる。
置を概略的に示す斜視図である。光学的遷移を起こすこ
とのできる物質の領域１ａ、１１）は、図中Ｘ軸方向お
よびＺ軸方向の寸法を制限されて２次元の閉じ込めを受
けている。すなわち、領域１ａ、ｌｂ内の電子ないし正
孔はＹ方向の１次元の自由度しか許されない１次元量子
状態となる。
第１図（Ｂ）はＯ次元量子状態の概略図である。
領域２ａ、２ｂは、図中Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向
において、その寸法を制限され閉じ込めを受けている。
において、その寸法を制限され閉じ込めを受けている。
すなわち、領域２ａ、２ｂ内の電子ないし正孔はどの方
向においても自由度を許されないＯ次元量子状態となっ
ている。
向においても自由度を許されないＯ次元量子状態となっ
ている。
また、第１図（Ａ）の２次元閉じ込めおよび第１図（Ｂ
）の３次元閉じ込めの各々の複数の量子化領域において
は、それらの閉じ込め寸法のいずれかに差が設けられて
いる０図示の場合には、量子化領域のＺ方向の寸法を異
ならせである。
）の３次元閉じ込めの各々の複数の量子化領域において
は、それらの閉じ込め寸法のいずれかに差が設けられて
いる０図示の場合には、量子化領域のＺ方向の寸法を異
ならせである。
［作用コ
２次元閉じ込めを行った１次元ないしＯ次元量子状態に
おいては、電子および正孔のエネルギ状態は量子化して
レベルとなる。また、量子化条件を異ならせることによ
って量子化したレベルのエネルギ準位は変化する。
おいては、電子および正孔のエネルギ状態は量子化して
レベルとなる。また、量子化条件を異ならせることによ
って量子化したレベルのエネルギ準位は変化する。
第１図（Ｃ）は２つの異なる量子化条件の下における量
子化状態を概略的に示すエネルギ単位タイアゲラムであ
る。図中、右側と左側にそれぞれ量子化条件の異なる量
子化領域をエネルギ準位的に示す。縦方向がエネルギを
表わす。上部に２つの伝導帯レベルＥｃが示され、下部
に２つの価電子帯レベルＥｖが示されている。価電子帯
レベルの最も上のレベルから伝導帯の１番下のレベルへ
光学遷移を起こす場合を考える。左側の量子化領域の遷
移エネルギがＥｉであるとする。今この遷移エネルギＥ
ｉに等しい光子エネルギｈνｉが入射したとする。右側
の量子化領域においては、量子化条件が異なるので、こ
の光子エネルギｈνに対して光学的遷移は発生しない。
子化状態を概略的に示すエネルギ単位タイアゲラムであ
る。図中、右側と左側にそれぞれ量子化条件の異なる量
子化領域をエネルギ準位的に示す。縦方向がエネルギを
表わす。上部に２つの伝導帯レベルＥｃが示され、下部
に２つの価電子帯レベルＥｖが示されている。価電子帯
レベルの最も上のレベルから伝導帯の１番下のレベルへ
光学遷移を起こす場合を考える。左側の量子化領域の遷
移エネルギがＥｉであるとする。今この遷移エネルギＥ
ｉに等しい光子エネルギｈνｉが入射したとする。右側
の量子化領域においては、量子化条件が異なるので、こ
の光子エネルギｈνに対して光学的遷移は発生しない。
従って、右側の量子化領域は入射光に対して透明である
。入射した光が右側の量子化領域を透過し、左側の量子
化領域に入射すると、レベル間エネルギＥ１が入射した
光子エネルギに対応するので、光学的遷移が発生し、入
射した光は吸収され、価電子帯に正孔、伝導帯に電子が
発生する。この光子エネルギｈνｉの光が照射されると
、左開の量子化領域の価電子帯の１番上のレベルの電子
は伝導帯に励起されてしまう。すると、同じエネルギの
光が入射しても、価電子帯の正孔および伝導帯の電子が
新たな電子正孔対の形成を阻害するので、光の吸収が減
少し、極端な場合には、光吸収の飽和が実現する。これ
を光吸収スペクトルで以下説明する。
。入射した光が右側の量子化領域を透過し、左側の量子
化領域に入射すると、レベル間エネルギＥ１が入射した
光子エネルギに対応するので、光学的遷移が発生し、入
射した光は吸収され、価電子帯に正孔、伝導帯に電子が
発生する。この光子エネルギｈνｉの光が照射されると
、左開の量子化領域の価電子帯の１番上のレベルの電子
は伝導帯に励起されてしまう。すると、同じエネルギの
光が入射しても、価電子帯の正孔および伝導帯の電子が
新たな電子正孔対の形成を阻害するので、光の吸収が減
少し、極端な場合には、光吸収の飽和が実現する。これ
を光吸収スペクトルで以下説明する。
第１図（Ｄ）、（Ｅ）は光書き込み前後の吸収スペクト
ルを示すグラフである。
ルを示すグラフである。
第１図（Ｄ）は光書き込み前の吸収スペクトルを示す。
複数の量子化領域によって、各々が独立の吸収ラインＬ
１〜Ｌ１２が形成されているとする。
１〜Ｌ１２が形成されているとする。
全体としてはこれらの吸収線Ｌ１〜Ｌ１２の総和が光吸
収スペクトルを形成する。この光吸収スペクトルの内、
選択された波長の光のみを照射する場合を以下考える。
収スペクトルを形成する。この光吸収スペクトルの内、
選択された波長の光のみを照射する場合を以下考える。
たとえば、吸収線Ｌ３ 、Ｌ６ 、ＬＩＯに相当する光
子エネルギの光のみを照射する６十分量の選択された波
長の光を照射した後の吸収スペクトルを第１図（Ｅ）に
示す。
子エネルギの光のみを照射する６十分量の選択された波
長の光を照射した後の吸収スペクトルを第１図（Ｅ）に
示す。
吸収線Ｌ３ 、Ｌ６ 、Ｌｌｏの量子状態は十分量の光
照射によって消費されてしまい、吸収が著しく減少する
。従って、吸収スペクトルに穴の開いた形状（ホールバ
ーニング）が生じる。今、この吸収領域全体に亘る波長
を有する光ビームを照射するか、この光吸収領域全体に
亘って波長を走査して光を照射すると、ある波長におい
ては光吸収が減少している、或いは発生していないこと
を検出することができる。すなわち、予め照射したエネ
ルギの波長においては、光吸収が発生していないので、
光によって書き込んでおいた情報の呼び出しが行える。
照射によって消費されてしまい、吸収が著しく減少する
。従って、吸収スペクトルに穴の開いた形状（ホールバ
ーニング）が生じる。今、この吸収領域全体に亘る波長
を有する光ビームを照射するか、この光吸収領域全体に
亘って波長を走査して光を照射すると、ある波長におい
ては光吸収が減少している、或いは発生していないこと
を検出することができる。すなわち、予め照射したエネ
ルギの波長においては、光吸収が発生していないので、
光によって書き込んでおいた情報の呼び出しが行える。
すなわち、量子化条件の異なる量子化領域を複数個同一
光ビーム領域内に配置することによって、エネルギ的に
多重化した素子を構成することができる。
光ビーム領域内に配置することによって、エネルギ的に
多重化した素子を構成することができる。
［実施例］
実施例の説明に入る前に、一般的に量子化に伴うエネル
ギ状態密度の変化を第２図を参照して説明する。
ギ状態密度の変化を第２図を参照して説明する。
第２図中、一番左側に示したのがバルク状態の伝導帯の
状態密度分布である。なお、価電子帯にもこの状態を上
下反転したような状態密度分布が存在する。３次元に自
由度のあるバルク状態から、１次元方向において閉じ込
めを行って（寸法を制限して）量子化を行うと、左から
２番目に示す図のように、状態密度分布は階段状に変化
する。たとえば、下地結晶上に厚さ１００Å以下の層を
積層すること等によって厚さ方向の自由度を制限し、面
内自由度のみを許容するような面内量子化を行うと、こ
のような階段状の状態密度が実現される。
状態密度分布である。なお、価電子帯にもこの状態を上
下反転したような状態密度分布が存在する。３次元に自
由度のあるバルク状態から、１次元方向において閉じ込
めを行って（寸法を制限して）量子化を行うと、左から
２番目に示す図のように、状態密度分布は階段状に変化
する。たとえば、下地結晶上に厚さ１００Å以下の層を
積層すること等によって厚さ方向の自由度を制限し、面
内自由度のみを許容するような面内量子化を行うと、こ
のような階段状の状態密度が実現される。
さらに、閉じ込めの方向を増加して２次元方向において
閉じ込めを行い、残る１次元のみの自由度を残すと量子
細線構造が形成される。量子細線の場合には、右から２
番目の図に示すように、状態密度が離散的になる。但し
、１次元方向において自由度が残るので、状態密度はテ
ールをひく形状となる。３次元全ての方向において閉じ
込めを行い、○次元自由度とすると量子箱構造か構成さ
れる。この量子箱構造においては、第２図の１番右圓に
示すように、エネルギ状態密度はレベルどなる。すなわ
ち、これらのレベル間遷移は線スペクトルを生じさせる
。
閉じ込めを行い、残る１次元のみの自由度を残すと量子
細線構造が形成される。量子細線の場合には、右から２
番目の図に示すように、状態密度が離散的になる。但し
、１次元方向において自由度が残るので、状態密度はテ
ールをひく形状となる。３次元全ての方向において閉じ
込めを行い、○次元自由度とすると量子箱構造か構成さ
れる。この量子箱構造においては、第２図の１番右圓に
示すように、エネルギ状態密度はレベルどなる。すなわ
ち、これらのレベル間遷移は線スペクトルを生じさせる
。
このように、２次元以上の閉じ込めを行った量子細線ま
たは量子箱においては、エネルギ状態が離散的となり、
所定のエネルギに対してのみ光吸収を起こすようになる
。複数の量子細線または量子箱を集合し、同一基板上に
集積して同一の光ビームを照射した場合も、各量子化領
域（量子細線または量子箱）間に十分な相互作用がなけ
れば、各量子化領域は孤立しており、それぞれのエネル
ギに対してのみ反応を示す。すなわち、量子化条件を異
ならせ、あるエネルギ領域内に離散的量子状態を分布す
ると、エネルギ的に多重化した量子化状態が得られる。
たは量子箱においては、エネルギ状態が離散的となり、
所定のエネルギに対してのみ光吸収を起こすようになる
。複数の量子細線または量子箱を集合し、同一基板上に
集積して同一の光ビームを照射した場合も、各量子化領
域（量子細線または量子箱）間に十分な相互作用がなけ
れば、各量子化領域は孤立しており、それぞれのエネル
ギに対してのみ反応を示す。すなわち、量子化条件を異
ならせ、あるエネルギ領域内に離散的量子状態を分布す
ると、エネルギ的に多重化した量子化状態が得られる。
第３図に量子細線構造とその作り方の例を示す。
０
第３図＜Ａ）は量子細線層の１例を示す、量子細線層６
は対照とするキャリアの存在する量子細線領域７ａ、７
ｂ、７Ｃ５７ｄと各量子細線領域間のエネルギ障壁とな
る障壁領域８ａ、８ｂ、８Ｃ５８ｄとを含む。すなわち
、１つの量子細線領域の両側には障壁領域が存在し、量
子細線領域内のキャリアは隣接する量子細線領域には移
動できない、たとえば、量子細線領域７は幅１９原子層
のＧａＡｓ層、障壁領域８は幅３６原子層のＡｌＡｓ層
で構成される。すなわち、量子細線のピッチは５５原子
層ごとに生じる。量子細線領域は１つでもよいが、製造
工程上複数個が同時に作成されることが多い。以下、こ
のような量子細線構造の作り方を説明する。
は対照とするキャリアの存在する量子細線領域７ａ、７
ｂ、７Ｃ５７ｄと各量子細線領域間のエネルギ障壁とな
る障壁領域８ａ、８ｂ、８Ｃ５８ｄとを含む。すなわち
、１つの量子細線領域の両側には障壁領域が存在し、量
子細線領域内のキャリアは隣接する量子細線領域には移
動できない、たとえば、量子細線領域７は幅１９原子層
のＧａＡｓ層、障壁領域８は幅３６原子層のＡｌＡｓ層
で構成される。すなわち、量子細線のピッチは５５原子
層ごとに生じる。量子細線領域は１つでもよいが、製造
工程上複数個が同時に作成されることが多い。以下、こ
のような量子細線構造の作り方を説明する。
第３図（Ｄ）は、量子細線構造を作成するための基板９
を示す。基板９は、たとえば［０１１］または［０１Ｔ
］方向に１．０度オフした（１０Ｑ ） ＧａＡｓ傾斜
基板によって形成する。完全なく１００）面であれは、
原子的にも同一原子層が現れるが、僅かにオフさせるこ
とによって、原子レベルでは何原子かの周期で厚さ方向
に１原子層の変化を示す。この１原子層づつのステップ
によって、量子細線のピッチを規定できる。
を示す。基板９は、たとえば［０１１］または［０１Ｔ
］方向に１．０度オフした（１０Ｑ ） ＧａＡｓ傾斜
基板によって形成する。完全なく１００）面であれは、
原子的にも同一原子層が現れるが、僅かにオフさせるこ
とによって、原子レベルでは何原子かの周期で厚さ方向
に１原子層の変化を示す。この１原子層づつのステップ
によって、量子細線のピッチを規定できる。
このように僅かにオフした基板表面上にＧａＡｓバッフ
ァ層を成長し、原子層ステップ間隔（５５原子層）を平
均化する。
ァ層を成長し、原子層ステップ間隔（５５原子層）を平
均化する。
第３図（Ｃ）に示すように、このように準備した下地結
晶上に障壁層１０となるＡ Ｉ ＧａＡｓを成長する。
晶上に障壁層１０となるＡ Ｉ ＧａＡｓを成長する。
一定の厚さの＾１ＧａＡｓ障壁層１０を成長させた後、
量子細線と同一レベルのＡｌＡｓ領域１１をステップの
途中まで成長する。成長はまずステップの段差部分で生
じる。すなわち、平面上では表面に付着した原子は下面
でのみ基板結晶と相互作用を持つが、ステップ部分にお
いては、下面と曲面の２面において相互作用を生じるの
で、強い引力が発生し、付着した原子か安定化しやすい
、−旦戊長が始まると、その隣の位置にマイグレートし
た原子は、下面と２つの側面（ステップと既に付着した
原子）で相互作用を生じるので安定化しやすい。このよ
うにして１度ステップ部分に原子が付１ 着すると、それに続いて原子が付着し、結晶成長を起こ
しやすいため、ステップ部分から順次成長が進む。各ス
テップは５５原子層の幅を有しているが、＾ＩＡｓを５
５原子層中の３６原子層分戒長させる。
量子細線と同一レベルのＡｌＡｓ領域１１をステップの
途中まで成長する。成長はまずステップの段差部分で生
じる。すなわち、平面上では表面に付着した原子は下面
でのみ基板結晶と相互作用を持つが、ステップ部分にお
いては、下面と曲面の２面において相互作用を生じるの
で、強い引力が発生し、付着した原子か安定化しやすい
、−旦戊長が始まると、その隣の位置にマイグレートし
た原子は、下面と２つの側面（ステップと既に付着した
原子）で相互作用を生じるので安定化しやすい。このよ
うにして１度ステップ部分に原子が付１ 着すると、それに続いて原子が付着し、結晶成長を起こ
しやすいため、ステップ部分から順次成長が進む。各ス
テップは５５原子層の幅を有しているが、＾ＩＡｓを５
５原子層中の３６原子層分戒長させる。
次に、第３図（Ｄ＞に示すように、ソースカスを切り換
えてＧａＡｓ領域１２を成長させる。成長は同様にステ
ップ部分から発生する。各ステップ５５原子層の内残り
１９原子層にＧａＡＳを成長させて１層目の成長を終了
させる。このように、層内成長においてはステップ部分
から結晶成長が始まり、面内方向に向かって進行する。
えてＧａＡｓ領域１２を成長させる。成長は同様にステ
ップ部分から発生する。各ステップ５５原子層の内残り
１９原子層にＧａＡＳを成長させて１層目の成長を終了
させる。このように、層内成長においてはステップ部分
から結晶成長が始まり、面内方向に向かって進行する。
１層分の成長が終わると、組成を別にして、出発時点と
同様のステップ構造が出来上がっている。この上にさら
に同等の結晶成長を進める。
同様のステップ構造が出来上がっている。この上にさら
に同等の結晶成長を進める。
第３図（Ｅ）に示すように、所望の暦数結晶成長を行う
ことによって、ステップ方向と厚さ方向とに閉じ込めを
行った量子細線７ａ、７ｂ、７Ｃが成長できる。これら
の量子細線相互間には細線状の障壁領域８ａ、８ｂ、８
Ｃが配置されている。
ことによって、ステップ方向と厚さ方向とに閉じ込めを
行った量子細線７ａ、７ｂ、７Ｃが成長できる。これら
の量子細線相互間には細線状の障壁領域８ａ、８ｂ、８
Ｃが配置されている。
２
その後さらに第３図（Ｆ）に示すように、障壁層１４を
成長させると、細線領域７ａ、７ｂ、７Ｃは周囲を障壁
層１０．１４、障壁領域８で囲まれた構成となる。この
ようにして、量子化細線構造が製作される６ 障壁層の組成は、たとえは旧０．５０ａ（：、５ Ａｓ
に選択する。このような結晶成長は、ＭＢＥあるいはＭ
ＯＣＶＤにより形成することができる。
成長させると、細線領域７ａ、７ｂ、７Ｃは周囲を障壁
層１０．１４、障壁領域８で囲まれた構成となる。この
ようにして、量子化細線構造が製作される６ 障壁層の組成は、たとえは旧０．５０ａ（：、５ Ａｓ
に選択する。このような結晶成長は、ＭＢＥあるいはＭ
ＯＣＶＤにより形成することができる。
以上説明した量子化細線構造において、ステップ幅方向
く図中水平方向）ないしは厚さ方向（図中垂直方向）に
おいて、量子化条件を異ならせれば、複数の量子化条件
を持つ量子化領域か形成される。しかしながら、以上の
製造方法においては、ステップ上の幅と厚さとは複数の
細線領域において同等になる。従って、量子化条件の異
なる細線領域を形成するには、条件を代えて積層構造を
作成するのがよい。
く図中水平方向）ないしは厚さ方向（図中垂直方向）に
おいて、量子化条件を異ならせれば、複数の量子化条件
を持つ量子化領域か形成される。しかしながら、以上の
製造方法においては、ステップ上の幅と厚さとは複数の
細線領域において同等になる。従って、量子化条件の異
なる細線領域を形成するには、条件を代えて積層構造を
作成するのがよい。
第４図は様々の条件を持つ量子細線構造を複数個含む量
子細線集積装置を示す。
子細線集積装置を示す。
第４図（Ａ）は、量子細線集積装置の概略斜視図を示す
。障壁Ｎ １４ ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに挾まれ
て、量子細線層６ａ、６ｂ、６ｃが配置されている。な
お、各量子細線層６ａ、６ｂ、６Ｃは、第３図（Ａ）に
示したような、障壁領域８ａ、８ｂ、・・・で分離され
た同等の構造を有する複数の量子細線領域７ａ、７ｂ、
・・・を含む。量子細線層の眉間においでは、その層の
厚さが異ならせである。たとえば、量子細線層６ａ、６
ｂ、６Ｃはその順番に層の厚さが薄くなるように形成さ
れる。たとえば、障壁層１４を＾ｌｏ、ｓ Ｇａ（３ｓ
Ａｓで形成し、量子細線領域７ａ、７ｂ、・・・はＧ
ａＡｓで、障壁領域８ａ、８ｂ、・・・はＡｌＡｓで形
成する第４図（Ｂ）は、第４図（Ａ）の量子細線集積装
置の縦方向断面におけるエネルギレベルの分布を示すグ
ラフである。図中、横方向にエネルギをとると、障壁層
１４ａに相当する領域では、価電子帯と伝導帯との間の
エネルギレベル差が大きく電子および正孔はその内に侵
入することはできなくされている。量子細線領域７ａに
おいては、このエネルギ差が小さくなっており、エネル
ギレベル差に相当する光子を入射すると、価電子帯から
伝導帯へ光学的遷移が生じ、正孔と電子とが発生する。
。障壁Ｎ １４ ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに挾まれ
て、量子細線層６ａ、６ｂ、６ｃが配置されている。な
お、各量子細線層６ａ、６ｂ、６Ｃは、第３図（Ａ）に
示したような、障壁領域８ａ、８ｂ、・・・で分離され
た同等の構造を有する複数の量子細線領域７ａ、７ｂ、
・・・を含む。量子細線層の眉間においでは、その層の
厚さが異ならせである。たとえば、量子細線層６ａ、６
ｂ、６Ｃはその順番に層の厚さが薄くなるように形成さ
れる。たとえば、障壁層１４を＾ｌｏ、ｓ Ｇａ（３ｓ
Ａｓで形成し、量子細線領域７ａ、７ｂ、・・・はＧ
ａＡｓで、障壁領域８ａ、８ｂ、・・・はＡｌＡｓで形
成する第４図（Ｂ）は、第４図（Ａ）の量子細線集積装
置の縦方向断面におけるエネルギレベルの分布を示すグ
ラフである。図中、横方向にエネルギをとると、障壁層
１４ａに相当する領域では、価電子帯と伝導帯との間の
エネルギレベル差が大きく電子および正孔はその内に侵
入することはできなくされている。量子細線領域７ａに
おいては、このエネルギ差が小さくなっており、エネル
ギレベル差に相当する光子を入射すると、価電子帯から
伝導帯へ光学的遷移が生じ、正孔と電子とが発生する。
その上の障壁層１４ｂでは再びレベル間エネルギが大き
くなり、電子および正孔が存在することができない。
くなり、電子および正孔が存在することができない。
第４図（Ｃ）は量子細線構造を横方向に見た時のエネル
ギレベルの分布を示す。障壁領域８ａにおいては、価電
子帯と伝導帯のエネルギレベル差が大きく電子および正
孔に対する障壁を形成している。細線領域７ａは、小さ
なレベルエネルギ差を有し、光を入射して電子正孔対を
発生させる領域を形成する。
ギレベルの分布を示す。障壁領域８ａにおいては、価電
子帯と伝導帯のエネルギレベル差が大きく電子および正
孔に対する障壁を形成している。細線領域７ａは、小さ
なレベルエネルギ差を有し、光を入射して電子正孔対を
発生させる領域を形成する。
すなわち、量子細線領域７ａは、縦方向および横方向に
障壁領域１４．８によって閉じ込めを受けており、１次
元量子状態となっている。
障壁領域１４．８によって閉じ込めを受けており、１次
元量子状態となっている。
第４図（Ａ）に示すような、量子細線集積装置は、たと
えばＧａＡｓ基板上に、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）に示すよ
うな工程に従って量子細線構造を形成）〜、その工程を
繰Ｆ）返すことによって積層構造を製作した後、基板お
よびバッファ層をエツチング除去５ することによって作成することができる。
えばＧａＡｓ基板上に、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）に示すよ
うな工程に従って量子細線構造を形成）〜、その工程を
繰Ｆ）返すことによって積層構造を製作した後、基板お
よびバッファ層をエツチング除去５ することによって作成することができる。
次に、第５図を参照して量子箱集積装置を説明する。
第５図（Ａ）は量子箱構造を概略的に示す。たとえば、
Ｇａｏ、５ Ａｔｏ、 Ａｓからなる障壁層１４の上に
、上述の実施例同様にしてＡｌＡｓの障壁領域１８とＧ
ａＡＳの量子細線１７とを交互に成長し、量子細線構造
をまず作成する。量子細線構造を作成した後、たとえば
ピッチ１０００久でＧａの集束イオンビーム注入を行う
。すると、Ｇａ集束イオンビーム注入領域１６がストラ
イプ状に形成される。このイオンビーム注入領域におい
ては、Ｇａの注入によって＾１原子とＧａ原子との相互
拡散が生じ、電子および正孔に対するポテンシャルが上
昇する。このようにして、Ｇａ注天領域１６は障壁領域
となる。
Ｇａｏ、５ Ａｔｏ、 Ａｓからなる障壁層１４の上に
、上述の実施例同様にしてＡｌＡｓの障壁領域１８とＧ
ａＡＳの量子細線１７とを交互に成長し、量子細線構造
をまず作成する。量子細線構造を作成した後、たとえば
ピッチ１０００久でＧａの集束イオンビーム注入を行う
。すると、Ｇａ集束イオンビーム注入領域１６がストラ
イプ状に形成される。このイオンビーム注入領域におい
ては、Ｇａの注入によって＾１原子とＧａ原子との相互
拡散が生じ、電子および正孔に対するポテンシャルが上
昇する。このようにして、Ｇａ注天領域１６は障壁領域
となる。
イオンビーム注入領域１６によって領域１７は残る１軸
方向においても閉じ込めを受け、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の全
方向において閉じ込めを受け、Ｏ次元状態となる。この
ような量子箱構造において、Ｇａ集束イオンビーム注入
のピッチを変化させれば、６ Ｙ軸方向についての量子化条件が変化するので、エネル
ギ状態が分布することになる。１〜がし、集束イオンビ
ーム注入の精度は現状ではそれほど高くないので、より
精度の高い方法は、前述の実施例同様積層１ｆｆ４造を
形成し、眉間でその層厚を変化させることである。
方向においても閉じ込めを受け、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の全
方向において閉じ込めを受け、Ｏ次元状態となる。この
ような量子箱構造において、Ｇａ集束イオンビーム注入
のピッチを変化させれば、６ Ｙ軸方向についての量子化条件が変化するので、エネル
ギ状態が分布することになる。１〜がし、集束イオンビ
ーム注入の精度は現状ではそれほど高くないので、より
精度の高い方法は、前述の実施例同様積層１ｆｆ４造を
形成し、眉間でその層厚を変化させることである。
第５図（Ｂ）は量子箱構造を積層し、その積層の際の層
厚を変化させた量子箱集積装置を示す。
厚を変化させた量子箱集積装置を示す。
すなわち２、障壁層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに
挾まれた量子箱層１５ａ、１５ｂ、１５ｃが形成され、
各量子箱層内においては、量子箱領域１７が上下方向お
よび面内方向において障壁領域１４．１６．１８によっ
て画定され、全方向の閉ｊ二込めを受けている。量子箱
のＭ層構造を作成した後、基板はエツチングで除去する
。Ｇａ集束イオンビーム注入は、積層構造を作成した後
、全積層に対して１度に行ってもよい。積層構造の層厚
は、たとえば５原子層（１４，２人）から１９原子層（
５３，８入〉間で徐々に変化させたものをたとえば１０
０種類積層する。
挾まれた量子箱層１５ａ、１５ｂ、１５ｃが形成され、
各量子箱層内においては、量子箱領域１７が上下方向お
よび面内方向において障壁領域１４．１６．１８によっ
て画定され、全方向の閉ｊ二込めを受けている。量子箱
のＭ層構造を作成した後、基板はエツチングで除去する
。Ｇａ集束イオンビーム注入は、積層構造を作成した後
、全積層に対して１度に行ってもよい。積層構造の層厚
は、たとえば５原子層（１４，２人）から１９原子層（
５３，８入〉間で徐々に変化させたものをたとえば１０
０種類積層する。
このようにして作成した量子細線ないしは量子箱集積装
置に対して、図中上方から光ビームを照射し、下方で透
過した光を受光する。
置に対して、図中上方から光ビームを照射し、下方で透
過した光を受光する。
透過光を受けるためには、基板としてＧａＡｓを用いた
時は、量子箱ないし量子細線集積装置を形成した後基板
を除去する必要がある。基板としてエネルギギャップの
広いものを用いた時はそのまま残すこともできる。
時は、量子箱ないし量子細線集積装置を形成した後基板
を除去する必要がある。基板としてエネルギギャップの
広いものを用いた時はそのまま残すこともできる。
以上説明した実施例においては、光入射によって電子正
孔対が励起されると、その電子正孔対は同一領域内に存
在する。このため、再結合によって電子正孔対が消滅す
るまでの時間（寿命）が比較的短い。光駆動メモリ装置
として使用する場合には、電子正孔対が再結合によって
消滅する前に再書き込みを行わなければならない。
孔対が励起されると、その電子正孔対は同一領域内に存
在する。このため、再結合によって電子正孔対が消滅す
るまでの時間（寿命）が比較的短い。光駆動メモリ装置
として使用する場合には、電子正孔対が再結合によって
消滅する前に再書き込みを行わなければならない。
次に、電子正孔対の再結合を遅くすることのできる他の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
第６図（Ａ）は、他の実施例による光駆動量子化装置の
断面図を示す。また、第６図（Ｂ）は、第６図（Ａ）の
断面構造に対応してとったエネルギレベルの分布を示す
グラフである。
断面図を示す。また、第６図（Ｂ）は、第６図（Ａ）の
断面構造に対応してとったエネルギレベルの分布を示す
グラフである。
第６図（Ａ）において、結晶の成長方向は図中水平方向
であり、成長面は図中垂直方向と紙面に垂直な方向を含
む方向に位置する。図示の場合、６層で１単位を構成し
ている。
であり、成長面は図中垂直方向と紙面に垂直な方向を含
む方向に位置する。図示の場合、６層で１単位を構成し
ている。
量子細線または量子箱となる量子化領域２７は、その周
囲を層内の障壁領域２８と上下の隣接層となる障壁層２
５ａ、２５ｂによって囲まれている。
囲を層内の障壁領域２８と上下の隣接層となる障壁層２
５ａ、２５ｂによって囲まれている。
障壁層２５の形成する正孔に対する障壁高さは比較的低
くトンネル可能な高さに選定される。障壁領域２５ａの
上には、電子に対する障壁高さの高い障壁層２１ｂの層
が配置され、この障壁層２１ｂの隣に、正孔に対してよ
り安定な状態を提供する正孔用量子化領域２３の層が配
置される。さらにその上に２１ｂと同様の障壁領域２１
ａの層が形成される。正孔用量子化領域２３は、図中左
右に示す成長方向の前後を電子に対する高い障壁高さを
有する障壁層２１ａ、２１ｂによって挾まれ、層内では
障壁領域２４によって挾まれている。
くトンネル可能な高さに選定される。障壁領域２５ａの
上には、電子に対する障壁高さの高い障壁層２１ｂの層
が配置され、この障壁層２１ｂの隣に、正孔に対してよ
り安定な状態を提供する正孔用量子化領域２３の層が配
置される。さらにその上に２１ｂと同様の障壁領域２１
ａの層が形成される。正孔用量子化領域２３は、図中左
右に示す成長方向の前後を電子に対する高い障壁高さを
有する障壁層２１ａ、２１ｂによって挾まれ、層内では
障壁領域２４によって挾まれている。
第６図（Ｂ）が、横方向の伝導帯レベルおよび′９
価電子帯レベルの分布を示す。すなわち、電子は電子用
量子化領域２７において最も低いエネルギ状態をとり、
正孔は正孔用量子化領域２３において最も低いエネルギ
状態をとる。たとえば、電子用量子化領域２７において
光吸収が生じ、電子正孔対が発生すると、電子はこの電
子用量子化領域２７内に残るが、正孔はトンネル可能な
障壁領域２５ａの小さなバリアを通過し、正孔用量子化
領域２３に移動し、そこで安定に蓄積される。正孔が正
孔用量子化領域２３に移動した後は、電子用量子化領域
２７と正孔用量子化領域２３とは空間的に離れいるため
、波動関数の重なりが少なく、電子正孔対の再結合は生
じにくい。
量子化領域２７において最も低いエネルギ状態をとり、
正孔は正孔用量子化領域２３において最も低いエネルギ
状態をとる。たとえば、電子用量子化領域２７において
光吸収が生じ、電子正孔対が発生すると、電子はこの電
子用量子化領域２７内に残るが、正孔はトンネル可能な
障壁領域２５ａの小さなバリアを通過し、正孔用量子化
領域２３に移動し、そこで安定に蓄積される。正孔が正
孔用量子化領域２３に移動した後は、電子用量子化領域
２７と正孔用量子化領域２３とは空間的に離れいるため
、波動関数の重なりが少なく、電子正孔対の再結合は生
じにくい。
たとえば、電子用量子化領域２７はＩｎＧａＡｓで形成
し、障壁領域２８はＩｎＡｌＡｓで形成し、正孔用量子
化領域２３はＧａＡｓＳｂで形成する。また、障壁領域
２４と正孔が１−ンネル効果等により通過できる障壁層
２５．２５ｂは、たとえば（ＩｎＡｌＡｓ０．６ ）（
＾１＾ｓｓｂ、４． ＞で形成する。電子用量子化領域
２７と障を領域２８は、それぞれ幅をたとえば５００ 人に選ぶ。正孔用量子化領域２３と障壁領域２４も同様
に各５０大の幅とし、層の厚さをたとえば２０．５又と
する。障壁層２５ａ、２５ｂは、その厚さをたとえば各
３０人に選択する。電子正孔の再結合を実質的に防ぐバ
ッファ層となる障壁層２１ａ、２１ｂは、たとえばＡ１
八ＳＳｂで形成し、その厚さをたとえば各２００人に選
択する。また、このような構造を繰り返し積層し、積層
構造を作成することによって離散的なエネルギ状態を有
する量子化集積装置を形成する。ここで、層間において
層厚を変化させる。たとえば、電子用量子化領域２７を
含む層厚は５０人から２５人へ１００段階に切り換える
。
し、障壁領域２８はＩｎＡｌＡｓで形成し、正孔用量子
化領域２３はＧａＡｓＳｂで形成する。また、障壁領域
２４と正孔が１−ンネル効果等により通過できる障壁層
２５．２５ｂは、たとえば（ＩｎＡｌＡｓ０．６ ）（
＾１＾ｓｓｂ、４． ＞で形成する。電子用量子化領域
２７と障を領域２８は、それぞれ幅をたとえば５００ 人に選ぶ。正孔用量子化領域２３と障壁領域２４も同様
に各５０大の幅とし、層の厚さをたとえば２０．５又と
する。障壁層２５ａ、２５ｂは、その厚さをたとえば各
３０人に選択する。電子正孔の再結合を実質的に防ぐバ
ッファ層となる障壁層２１ａ、２１ｂは、たとえばＡ１
八ＳＳｂで形成し、その厚さをたとえば各２００人に選
択する。また、このような構造を繰り返し積層し、積層
構造を作成することによって離散的なエネルギ状態を有
する量子化集積装置を形成する。ここで、層間において
層厚を変化させる。たとえば、電子用量子化領域２７を
含む層厚は５０人から２５人へ１００段階に切り換える
。
以上説明したような、光駆動量子化装置において、電子
および正孔の状態が離散的に量子化され、相互作用のな
い線スペクトルが形成される。エネルギ分解能の値は、
周囲温度に依存するが、たとえば２００ ｍｅＶのエネ
ルギ幅内に、各１１ｅｖ毎に線スペクトルを形成し、各
線スベク１〜ルの吸収を選択的に飽和させることで情報
を記録する。このような構成とすると、光ビームが１μ
ｍ径であったとして、各１μｍ径の面積毎に１００個（
１００Ｇｂｉｔ／ ｃｍ ２）の光記録密度を遠戚する
ことができる。
および正孔の状態が離散的に量子化され、相互作用のな
い線スペクトルが形成される。エネルギ分解能の値は、
周囲温度に依存するが、たとえば２００ ｍｅＶのエネ
ルギ幅内に、各１１ｅｖ毎に線スペクトルを形成し、各
線スベク１〜ルの吸収を選択的に飽和させることで情報
を記録する。このような構成とすると、光ビームが１μ
ｍ径であったとして、各１μｍ径の面積毎に１００個（
１００Ｇｂｉｔ／ ｃｍ ２）の光記録密度を遠戚する
ことができる。
第７図はこのような量子化構造を用いた光メモリを概略
的に示す。
的に示す。
第７図（Ａ）は構成を示すブロック図である。
２次元以上の閉じ込めを行った量子化構造３１に対して
書き込み光源３２と読み出し光源３３が配置され、書き
込み光源３２から波長を選択した単色光が照射される。
書き込み光源３２と読み出し光源３３が配置され、書き
込み光源３２から波長を選択した単色光が照射される。
読み出し光源３３は連続スペクトルの光源でもよい。書
き込み時においては、波長を選択した入射光が量子化構
造３１に照射され、所定の量子化領域のみが励起され、
飽和する。
き込み時においては、波長を選択した入射光が量子化構
造３１に照射され、所定の量子化領域のみが励起され、
飽和する。
書き込み後に読み出し光源から同じエネルギの光を照射
すると、光吸収が飽和していれば、光検出器３６によっ
て検出することができる。読み出し光源３３が連続スペ
クトル光源である場合は、量子化領域構造３１を透過し
た光を分光器３４によって波長分散し、対応する波長の
光を光検出器３６で検出する。
すると、光吸収が飽和していれば、光検出器３６によっ
て検出することができる。読み出し光源３３が連続スペ
クトル光源である場合は、量子化領域構造３１を透過し
た光を分光器３４によって波長分散し、対応する波長の
光を光検出器３６で検出する。
すなわち、第７図（Ｂ）左開に示すように、書き込み信
号によって書き込んだ場合は、光吸収か飽和するので、
読み出し時は光吸収が起こらず光検出器に強い光を受け
てハイレベルの信号を発生する。
号によって書き込んだ場合は、光吸収か飽和するので、
読み出し時は光吸収が起こらず光検出器に強い光を受け
てハイレベルの信号を発生する。
右側に示すように、書き込みか行われなかった場合には
、量子化構造の光吸収はそのままなので、読み出し時に
対応する光の波長の光を吸収し、光検出器３６に到達す
る光の強度は低減する。
、量子化構造の光吸収はそのままなので、読み出し時に
対応する光の波長の光を吸収し、光検出器３６に到達す
る光の強度は低減する。
このようにして、量子化構造によって光メモリが構成さ
れる。なお、本構成で、電子正孔の再結合時間が短い場
合には、光照射時のみ機能する光スィッチとして働く。
れる。なお、本構成で、電子正孔の再結合時間が短い場
合には、光照射時のみ機能する光スィッチとして働く。
第８図は本発明により電子デバイスを駆動する場合の光
駆動スイッチの構成例を概略的に示す。
駆動スイッチの構成例を概略的に示す。
量子化構造３１に波長選択光源３７から光を入射し、透
過した光を光検出器３６で検出し、その出力をバッファ
３８を介してＦＥＴ３９のゲートに印加する。
過した光を光検出器３６で検出し、その出力をバッファ
３８を介してＦＥＴ３９のゲートに印加する。
３
波長選択光源３７によって書き込みを行っていた場合に
は、次に波長選択光源３７から同一エネルギの光を照射
しても量子化領域構造３１で光吸収は起こらず、光検出
器３６は強い強度の光を受け、信号をバッファ３８に印
加し、ＦＥＴ３９はオンしてそのゲートを開く。書き込
みが行われなかった場合には、光検出器３６は十分な強
度の光を受けないので、ＦＥＴ３９は閉じたままに保た
れる。このようにして、ＦＥＴに対する光駆動スイッチ
ないしはゲートが構成される。
は、次に波長選択光源３７から同一エネルギの光を照射
しても量子化領域構造３１で光吸収は起こらず、光検出
器３６は強い強度の光を受け、信号をバッファ３８に印
加し、ＦＥＴ３９はオンしてそのゲートを開く。書き込
みが行われなかった場合には、光検出器３６は十分な強
度の光を受けないので、ＦＥＴ３９は閉じたままに保た
れる。このようにして、ＦＥＴに対する光駆動スイッチ
ないしはゲートが構成される。
以上実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制限
されるものではない、たとえば、用いる材料として化合
物半導体の例を説明したが、２次元以上の閉じ込めによ
ってキャリアのエネルギ受胎を離散的に量子化するもの
であれば、例示した化合物半導体に限らない。また、閉
じ込め構造として直方体ないしは矩形断面の細線の場合
を示したが、閉じ込めが行われれば、その形状は問わな
い。また、量子化領域の全周囲を障壁領域で囲む場合を
説明したが、１部は障壁領域の代わりに空４ 気ないしは真空に接しても構わない。閉じ込めの行われ
る寸法も、実施例の数値には限定されず、１０００Å以
下に寸法を制限することによって量子化を行うことが可
能である。好ましくは、１００Å以下に制限して強い量
子化を行うのがよい。
されるものではない、たとえば、用いる材料として化合
物半導体の例を説明したが、２次元以上の閉じ込めによ
ってキャリアのエネルギ受胎を離散的に量子化するもの
であれば、例示した化合物半導体に限らない。また、閉
じ込め構造として直方体ないしは矩形断面の細線の場合
を示したが、閉じ込めが行われれば、その形状は問わな
い。また、量子化領域の全周囲を障壁領域で囲む場合を
説明したが、１部は障壁領域の代わりに空４ 気ないしは真空に接しても構わない。閉じ込めの行われ
る寸法も、実施例の数値には限定されず、１０００Å以
下に寸法を制限することによって量子化を行うことが可
能である。好ましくは、１００Å以下に制限して強い量
子化を行うのがよい。
また、以上に説明した実施例に基づいて、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
〔発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、エネルギ的に多
重化した光駆動量子化装置が提供される。
重化した光駆動量子化装置が提供される。
光ビームの大きさに下限があっても、エネルギ的に多重
化することによって集積度を向上することができる。
化することによって集積度を向上することができる。
第１図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の原理説明図であり、第
１図（Ａ）は１次元量子状態を概略的にに示す斜視図、
第１図（Ｂ）は○次元量子状態を ５ ６ 概略的にに示す斜視図、第１図（Ｃ）は量子化された準
位間の光学的遷移を説明するエネルギダイアダラム、第
１図（Ｄ）は光書き込み前の吸収スペクトルを示すグラ
フ、第１図（Ｅ）は光書き込み後の吸収スペクｌ−ルを
示すグラフ、第２図は量子化に伴うエネルギ状態密度の
変化を一般的に説明するためのグラフ、 第３図（Ａ）〜（Ｆ）は、量子細線構造とその作り方を
説明する図であり、第３図（Ａ）は量子細線構造を概略
的に示す斜視図、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）は第３図（Ａ）
に示す量子細線構造を作成するための製造工程を説明す
るための概略断面図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は量子細線
集積装置を説明するための図であり、第４図（Ａ）は量
子細線集積装置の概略斜視図、第４図（Ｂ）は第４図（
Ａ＞の装置の縦方向のエネルギレベルの分布を示すグラ
フ、第４図（Ｃ）は同様の横方向のエネルギレベルの分
布を示すグラフ、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は量子箱集積装置を説明するため
の図であり、第５図（Ａ）は１層の量子箱構造を示す斜
視図、第５図（Ｂ）は積層した量子箱集積装置を示す斜
視図、 第６図（Ａ）、（Ｂ）は他の実施例による光駆動量子化
装置を説明するための図であり、第６図（Ａ）は断面構
造を示す概略断面図、第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）の横
方向である成長方向に沿ったエネルギレベルの分布を示
すグラフ、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は光メモリ或いは光スィッチを説
明する図であり、第７図（Ａ）は構成を示すブロック図
、第７図（Ｂ）は信号波形の例を示すグラフ、 第８図は光駆動Ｆ Ｅ Ｔ”スイッチの槽底を示すブロ
ック図である。 図において、 １ 量子細線 ２ 量子箱 ６ 量子細線層 ７ 量子細線 ８ 障壁領域 ７ ８ ０ １ ２ ４ １６、１８ ７ ２１、２５ ２４、 ２８ ３ ７ １ ３２、３３、 ４ ６ ８ ９ 基板 ＩＩ壁層 ＡＩＡＳ領域 ＧａＡｓ領域 Ｒ壁層 障壁領域 量子箱 障壁層 障壁領域 正孔用量子細線領域 電子用量子細線領域 量子化構造 ３７ 光源 分光器 光検出器 バッファ ＥＴ ９ ｆ′± （１） 中 Ｑ 口 山
１図（Ａ）は１次元量子状態を概略的にに示す斜視図、
第１図（Ｂ）は○次元量子状態を ５ ６ 概略的にに示す斜視図、第１図（Ｃ）は量子化された準
位間の光学的遷移を説明するエネルギダイアダラム、第
１図（Ｄ）は光書き込み前の吸収スペクトルを示すグラ
フ、第１図（Ｅ）は光書き込み後の吸収スペクｌ−ルを
示すグラフ、第２図は量子化に伴うエネルギ状態密度の
変化を一般的に説明するためのグラフ、 第３図（Ａ）〜（Ｆ）は、量子細線構造とその作り方を
説明する図であり、第３図（Ａ）は量子細線構造を概略
的に示す斜視図、第３図（Ｂ）〜（Ｆ）は第３図（Ａ）
に示す量子細線構造を作成するための製造工程を説明す
るための概略断面図、第４図（Ａ）〜（Ｃ）は量子細線
集積装置を説明するための図であり、第４図（Ａ）は量
子細線集積装置の概略斜視図、第４図（Ｂ）は第４図（
Ａ＞の装置の縦方向のエネルギレベルの分布を示すグラ
フ、第４図（Ｃ）は同様の横方向のエネルギレベルの分
布を示すグラフ、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は量子箱集積装置を説明するため
の図であり、第５図（Ａ）は１層の量子箱構造を示す斜
視図、第５図（Ｂ）は積層した量子箱集積装置を示す斜
視図、 第６図（Ａ）、（Ｂ）は他の実施例による光駆動量子化
装置を説明するための図であり、第６図（Ａ）は断面構
造を示す概略断面図、第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）の横
方向である成長方向に沿ったエネルギレベルの分布を示
すグラフ、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は光メモリ或いは光スィッチを説
明する図であり、第７図（Ａ）は構成を示すブロック図
、第７図（Ｂ）は信号波形の例を示すグラフ、 第８図は光駆動Ｆ Ｅ Ｔ”スイッチの槽底を示すブロ
ック図である。 図において、 １ 量子細線 ２ 量子箱 ６ 量子細線層 ７ 量子細線 ８ 障壁領域 ７ ８ ０ １ ２ ４ １６、１８ ７ ２１、２５ ２４、 ２８ ３ ７ １ ３２、３３、 ４ ６ ８ ９ 基板 ＩＩ壁層 ＡＩＡＳ領域 ＧａＡｓ領域 Ｒ壁層 障壁領域 量子箱 障壁層 障壁領域 正孔用量子細線領域 電子用量子細線領域 量子化構造 ３７ 光源 分光器 光検出器 バッファ ＥＴ ９ ｆ′± （１） 中 Ｑ 口 山
Claims (3)
- （１）所定エネルギ領域内で光学的遷移が可能な物質で
形成され、キャリアのエネルギ状態が量子化されるよう
にその寸法が２次元ないしそれ以上に亘って閉じ込めら
れている量子化領域であって、その寸法が異なることに
よって量子レベルが異なる複数の量子化領域を同一基板
上に備えた光駆動量子化装置。 - （２）さらに、波長を選択した光を前記複数の量子化領
域に同時に照射することのできる光源と前記複数の量子
化領域を透過した光を検出する光検出器とを有する請求
項１記載の光駆動量子化装置。 - （３）さらに、前記複数の量子化領域の各々に対応し、
近接して形成された補助量子化領域であって、正孔か電
子の一方に付いて対応量子化領域のレベルよりも低いエ
ネルギのレベルを有する補助量子化領域を有する請求項
１または２記載の光駆動量子化装置。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5719407A (en) * | 1993-02-26 | 1998-02-17 | Sony Corporation | Collective element of quantum boxes |
| JP2005244248A (ja) * | 1995-04-28 | 2005-09-08 | Fujitsu Ltd | 光半導体記憶装置の書込み読出し方法 |
| WO2004096697A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Japan Science And Technology Agency | 機能素子およびその製造方法ならびに機能システムならびに機能材料 |
| JP2008134049A (ja) * | 2004-09-09 | 2008-06-12 | Hokkaido Univ | クリーンユニットおよびクリーンユニットシステム |
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