JPH0693528B2 - 半導体超格子 - Google Patents
半導体超格子Info
- Publication number
- JPH0693528B2 JPH0693528B2 JP62031257A JP3125787A JPH0693528B2 JP H0693528 B2 JPH0693528 B2 JP H0693528B2 JP 62031257 A JP62031257 A JP 62031257A JP 3125787 A JP3125787 A JP 3125787A JP H0693528 B2 JPH0693528 B2 JP H0693528B2
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- JP
- Japan
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- quantum
- quantum well
- layer
- semiconductor
- well box
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体レーザ等に用いられる半導体超格子
に関する。
に関する。
（従来の技術） 従来提案された半導体超格子として第３図に断面図で示
すような量子井戸箱構造が広く知られている。箱状の量
子井戸領域31と、これをとり囲む量子障壁領域32とから
構成されており、量子井戸領域31に閉じ込められた電子
または正孔は擬０次元状態となり、高性能な半導体レー
ザなどへの応用が考えられる。
すような量子井戸箱構造が広く知られている。箱状の量
子井戸領域31と、これをとり囲む量子障壁領域32とから
構成されており、量子井戸領域31に閉じ込められた電子
または正孔は擬０次元状態となり、高性能な半導体レー
ザなどへの応用が考えられる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような量子井戸箱構造では、量子井
戸領域31に電子及び正孔を効率的に注入することができ
ず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことがで
きないという欠点を有していた。
戸領域31に電子及び正孔を効率的に注入することができ
ず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことがで
きないという欠点を有していた。
本発明の目的は、この問題点を解決し、半導体レーザ等
へ応用できる半導体超格子を提供することにある。
へ応用できる半導体超格子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する半導体
超格子は、太さが電子のドブロイ波長程度（数10nm）の
半導体からなる量子井戸箱を少なくとも１つ以上有し、
前記量子井戸箱を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度
である層状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有
し、前記第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して
少なくとも２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１
量子障壁領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
箱のポテンシャルエネルギーよりも高く、また前記第２
量子障壁層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子障
壁層のポテンシャルエネルギーよりも高いことを特徴と
する。
超格子は、太さが電子のドブロイ波長程度（数10nm）の
半導体からなる量子井戸箱を少なくとも１つ以上有し、
前記量子井戸箱を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度
である層状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有
し、前記第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して
少なくとも２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１
量子障壁領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
箱のポテンシャルエネルギーよりも高く、また前記第２
量子障壁層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子障
壁層のポテンシャルエネルギーよりも高いことを特徴と
する。
（作用） 上述の構造の半導体超格子では、第２障壁層から第１障
壁領域に注入されたキャリアは第２障壁層のポテンシャ
ルによって第１障壁領域内に量子力学的に閉じ込められ
た状態となる。このキャリアはバンド内で緩和してい
き、量子井戸箱へと注入されていく。このため、量子井
戸箱での正孔及び電子の密度を高く保つことができ、ま
た量子井戸箱内でキャリアが３次元的に閉じ込められて
いるから、キャリアの再結合が効率よく行なえる。この
ような超格子を半導体レーザの活性層に用いれば、レー
ザ発振閾値電流は非常に小さな値となる。
壁領域に注入されたキャリアは第２障壁層のポテンシャ
ルによって第１障壁領域内に量子力学的に閉じ込められ
た状態となる。このキャリアはバンド内で緩和してい
き、量子井戸箱へと注入されていく。このため、量子井
戸箱での正孔及び電子の密度を高く保つことができ、ま
た量子井戸箱内でキャリアが３次元的に閉じ込められて
いるから、キャリアの再結合が効率よく行なえる。この
ような超格子を半導体レーザの活性層に用いれば、レー
ザ発振閾値電流は非常に小さな値となる。
（実施例） 次に図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の一実施例の半導体超格子を活性層に用
いた半導体レーザを示す断面図である。この半導体レー
ザはｎ形GaAsからなる半導体基板10上にｎ形GaAsからな
るバッファー層11、ｎ形Al0.7Ga0.3Asからなるｎ形クラ
ッド層（厚さ１μｍ）12、Al0.4Ga0.6Asからなる第２量
子障壁層（厚さ0.1μｍ）13a,13b、Al0.25Ga0.75Asから
なる第１量子障壁領域（厚さ30nm）14、GaAsからなる量
子井戸箱（厚さ10nm,縦30nm,横30nm）15、ｐ形Al0.7Ga
0.3Asからなるｐ形クラッド層（厚さ１μｍ）16、ｐ形G
aAsからなるキャップ層17、及びｐ電極18、ｎ電極19を
形成した構造となっている。
いた半導体レーザを示す断面図である。この半導体レー
ザはｎ形GaAsからなる半導体基板10上にｎ形GaAsからな
るバッファー層11、ｎ形Al0.7Ga0.3Asからなるｎ形クラ
ッド層（厚さ１μｍ）12、Al0.4Ga0.6Asからなる第２量
子障壁層（厚さ0.1μｍ）13a,13b、Al0.25Ga0.75Asから
なる第１量子障壁領域（厚さ30nm）14、GaAsからなる量
子井戸箱（厚さ10nm,縦30nm,横30nm）15、ｐ形Al0.7Ga
0.3Asからなるｐ形クラッド層（厚さ１μｍ）16、ｐ形G
aAsからなるキャップ層17、及びｐ電極18、ｎ電極19を
形成した構造となっている。
半導体結晶成長は、分子線結晶成長法により行なった。
半導体基板10上に、バッファー層11,n形クラッド層12,
第２量子障壁層13a,第１量子障壁領域14を形成し、この
半導体層構造上に厚さ10nmのGaAs層を結晶成長し、次に
電子ビームろ光法及びイオンビームエッチング法によ
り、GaAs層を直方体状にエッチングし、量子井戸箱15を
形成した。再び分子線結晶成長法により、第１量子障壁
領域14,第２量子障壁層13b,p形クラッド層16,キャップ
層17を結晶成長し、最後にｐ電極18及びｎ電極19を形成
した。
半導体基板10上に、バッファー層11,n形クラッド層12,
第２量子障壁層13a,第１量子障壁領域14を形成し、この
半導体層構造上に厚さ10nmのGaAs層を結晶成長し、次に
電子ビームろ光法及びイオンビームエッチング法によ
り、GaAs層を直方体状にエッチングし、量子井戸箱15を
形成した。再び分子線結晶成長法により、第１量子障壁
領域14,第２量子障壁層13b,p形クラッド層16,キャップ
層17を結晶成長し、最後にｐ電極18及びｎ電極19を形成
した。
ｐ電極18,n電極19からそれぞれ注入された正孔及び電子
は、第２量子障壁層13a,13bから第１量子障壁領域14に
注入され、第１量子障壁領域14内に閉じ込められるが、
量子井戸箱15のポテンシャルエネルギーが低いから、量
子井戸箱15に流れ込む。量子井戸箱15では正孔及び電子
とも３次元的に閉じ込められ、擬０次元状態となってい
るから、それぞれの状態密度は狭いエネルギー領域に集
中しており、その再結合スペクトルは非常に狭い。そこ
で、第１図の構造では、全てのキャリアがレーザ発振に
有効に寄与し、発振閾値電流の非常に小さな半導体レー
ザが得られる。
は、第２量子障壁層13a,13bから第１量子障壁領域14に
注入され、第１量子障壁領域14内に閉じ込められるが、
量子井戸箱15のポテンシャルエネルギーが低いから、量
子井戸箱15に流れ込む。量子井戸箱15では正孔及び電子
とも３次元的に閉じ込められ、擬０次元状態となってい
るから、それぞれの状態密度は狭いエネルギー領域に集
中しており、その再結合スペクトルは非常に狭い。そこ
で、第１図の構造では、全てのキャリアがレーザ発振に
有効に寄与し、発振閾値電流の非常に小さな半導体レー
ザが得られる。
なお、本実施例ではAlGaAs系混晶を用いたが、これに限
らず他の半導体混晶を用いても本発明は実現できる。
らず他の半導体混晶を用いても本発明は実現できる。
また上述の実施例では単層の量子井戸構造を用いたが、
本発明はこれに限らず多層構造の量子井戸構造としても
実施できる。
本発明はこれに限らず多層構造の量子井戸構造としても
実施できる。
また、上述の実施例の超格子は半導体レーザの活性層と
して用いたが、本発明の超格子は共鳴トンネルトランジ
スタ等その他のデバイスにも用い得る。
して用いたが、本発明の超格子は共鳴トンネルトランジ
スタ等その他のデバイスにも用い得る。
（発明の効果） このように本発明によれば、量子井戸箱にキャリアを有
効に注入でき、発振閾値が小さい高性能な半導体レーザ
やその他の電子デバイスに用い得る半導体超格子を得る
ことができる。
効に注入でき、発振閾値が小さい高性能な半導体レーザ
やその他の電子デバイスに用い得る半導体超格子を得る
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はこの
実施例に用いる超格子構造を示す斜視図、第３図は従来
の量子井戸箱を示す断面図である。 10…半導体基板、11…バッファー層、12…ｎ形クラッド
層、13a,13b…第２量子障壁層、14…第１量子障壁領
域、15…量子井戸箱、16…ｐ形クラッド層、17…キャッ
プ層、18…ｐ電極、19…ｎ電極、31…量子井戸領域、32
…量子障壁領域。
実施例に用いる超格子構造を示す斜視図、第３図は従来
の量子井戸箱を示す断面図である。 10…半導体基板、11…バッファー層、12…ｎ形クラッド
層、13a,13b…第２量子障壁層、14…第１量子障壁領
域、15…量子井戸箱、16…ｐ形クラッド層、17…キャッ
プ層、18…ｐ電極、19…ｎ電極、31…量子井戸領域、32
…量子障壁領域。
Claims (1)
- 【請求項１】太さが電子のドブロイ波長程度の半導体か
らなる量子井戸箱を少なくとも１つ以上有し、前記量子
井戸箱を囲み、厚さが電子のドブロイ波長程度である層
状の第１量子障壁領域を少なくとも１つ以上有し、前記
第１量子障壁領域の上面および下面に隣接して少なくと
も２つ以上の第２量子障壁層を有し、前記第１量子障壁
領域のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸箱のポテ
ンシャルエネルギーよりも高く、また前記第２量子障壁
層のポテンシャルエネルギーが前記第１量子障壁層のポ
テンシャルエネルギーよりも高いことを特徴とする半導
体超格子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031257A JPH0693528B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 半導体超格子 |
| US07/127,015 US4802181A (en) | 1986-11-27 | 1987-11-27 | Semiconductor superlattice light emitting sevice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031257A JPH0693528B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 半導体超格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198391A JPS63198391A (ja) | 1988-08-17 |
| JPH0693528B2 true JPH0693528B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=12326299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62031257A Expired - Lifetime JPH0693528B2 (ja) | 1986-11-27 | 1987-02-13 | 半導体超格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693528B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60250684A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Nec Corp | ３次元量子井戸半導体レ−ザの作製方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP62031257A patent/JPH0693528B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63198391A (ja) | 1988-08-17 |
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