JPS604961B2 - 光導波装置 - Google Patents
光導波装置Info
- Publication number
- JPS604961B2 JPS604961B2 JP51005609A JP560976A JPS604961B2 JP S604961 B2 JPS604961 B2 JP S604961B2 JP 51005609 A JP51005609 A JP 51005609A JP 560976 A JP560976 A JP 560976A JP S604961 B2 JPS604961 B2 JP S604961B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- optical waveguide
- optical
- crystal
- substrate
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- 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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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光集積回路等における光導波装置に関し、Ｐｂ
Ｍｏ０４のようなＡＢ０４形正万晶構造をもつ酸化物単
結晶を基板として、その上にＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ある
いはその混晶などのローの族立方晶系化合物半導体薄膜
を異種接合して光導波のための光導波装置を形成し、種
々の光集積回路の機能素子への応用に供することを目的
とする。
Ｍｏ０４のようなＡＢ０４形正万晶構造をもつ酸化物単
結晶を基板として、その上にＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ある
いはその混晶などのローの族立方晶系化合物半導体薄膜
を異種接合して光導波のための光導波装置を形成し、種
々の光集積回路の機能素子への応用に供することを目的
とする。
将来の大容量光学通信システムは種々の能動的及び受動
的集積光学回路装置を有し、情報をのせた光波を導き処
理を行なう機能をもつものである。
的集積光学回路装置を有し、情報をのせた光波を導き処
理を行なう機能をもつものである。
最近そのために種々の薄膜光導波路、光集積回路の研究
がなされている。
がなされている。
現在までのこの分野の研究により前記光学システムが成
功するかどうかは適当な光伝送特性を持ち、導波処理を
有する装置の製造に最適な薄膜材料の開発に依存する。
現在単結晶薄膜材料としては一般的に光導波損失が小さ
く、希望する性質と形状の製造が簡単で安価であり、能
動素子の作製についてもよく適応できる。例えば、Ｌｊ
Ｎｂ０３、ＧａＡｓ−ＧａＡＩＡｓ、各種ガーネット薄
膜単結晶などが研究され、薄膜光スイッチ、変調器、レ
ーザーなどの素子が報告されている。しかしこれらの最
近の開発研究にもかかわらず光の損失、変調等の点で光
薄膜装置に適する単結晶材料はまれである。したがって
、今日前記光学システムで多くの種類の能動的、受動的
素子の作製に適する新らしい単結晶材料に対する要求が
高まっている。ところでロー町族化合物半導体は半導体
の中でも電気光学効果が大きく、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅの
単結晶板を使用した光変調器の報告がある。
功するかどうかは適当な光伝送特性を持ち、導波処理を
有する装置の製造に最適な薄膜材料の開発に依存する。
現在単結晶薄膜材料としては一般的に光導波損失が小さ
く、希望する性質と形状の製造が簡単で安価であり、能
動素子の作製についてもよく適応できる。例えば、Ｌｊ
Ｎｂ０３、ＧａＡｓ−ＧａＡＩＡｓ、各種ガーネット薄
膜単結晶などが研究され、薄膜光スイッチ、変調器、レ
ーザーなどの素子が報告されている。しかしこれらの最
近の開発研究にもかかわらず光の損失、変調等の点で光
薄膜装置に適する単結晶材料はまれである。したがって
、今日前記光学システムで多くの種類の能動的、受動的
素子の作製に適する新らしい単結晶材料に対する要求が
高まっている。ところでロー町族化合物半導体は半導体
の中でも電気光学効果が大きく、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅの
単結晶板を使用した光変調器の報告がある。
しかし薄膜単結晶の例はみあたらず、単にＺｎＴｅ−Ｇ
ａ船のごとく半導体へテロ接合として単結晶薄膜が作成
された例があるのみで、このＺｎＴｅ−ＧａＡＳはＧａ
ＡＳの屈折率の方が大きいため光素子用に適したＺｎＴ
ｅ結晶に光をとじ込めることができず、光導波装置とし
て用いることはできない。そこで本発明は上司ＺｎＳｅ
、ＺｎＴｅ等のロー町族化合物半導体結晶を用いるとと
もに、この単結晶薄膜をそれより低い屈折率を有する一
般的にＡＢ０４型（ただし、ＡはＰｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａより選ばれた１つ、ＢはＭｏ、Ｗより選ばれた１つ）
正方晶系横造をもつ単結晶基板上に形成し、ここで形成
された単結晶薄膜に光導波路を形成することにより、す
ぐれた光伝送特性を得るものである。すなわち、ＰｂＭ
ｏ０４やＣａＷ０４などの正方晶系構造をもつＡＢ０４
型の酸化物は今まで単結晶や粉末の形で扱かわれてきて
おり、音響光学素子として、また蟹光体、レーザの母体
材料として研究されてきた。このＡＢ０４型の結晶は光
の屈折率がＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ等のローの族化合物半導
体よりも小さく、このＡ８０４型結晶基板上に上記０一
町族化合物半導体単結晶薄膜を成長させると、この薄膜
に光が有効にとじ込められ、電気光学効果が大で損失も
小さいすぐれた光導波路を得ることができる。さて、Ａ
Ｂ０４型結晶とＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳなどのロー
町族半導体結晶の結晶学的性質を次表に示す。この表よ
り、０−の族半導体結晶とＡ８０４型縞晶との接合をみ
ると格子定数のズレの程度は１４％程度以下となってい
てェピタキシアル成長が可能な範囲であり、結晶構造的
にはＡＢ０４型結晶の（００１）面と半導体結晶の｛１
００｝面とで最も良好なェピタキシアル成長を得ること
ができる。
ａ船のごとく半導体へテロ接合として単結晶薄膜が作成
された例があるのみで、このＺｎＴｅ−ＧａＡＳはＧａ
ＡＳの屈折率の方が大きいため光素子用に適したＺｎＴ
ｅ結晶に光をとじ込めることができず、光導波装置とし
て用いることはできない。そこで本発明は上司ＺｎＳｅ
、ＺｎＴｅ等のロー町族化合物半導体結晶を用いるとと
もに、この単結晶薄膜をそれより低い屈折率を有する一
般的にＡＢ０４型（ただし、ＡはＰｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａより選ばれた１つ、ＢはＭｏ、Ｗより選ばれた１つ）
正方晶系横造をもつ単結晶基板上に形成し、ここで形成
された単結晶薄膜に光導波路を形成することにより、す
ぐれた光伝送特性を得るものである。すなわち、ＰｂＭ
ｏ０４やＣａＷ０４などの正方晶系構造をもつＡＢ０４
型の酸化物は今まで単結晶や粉末の形で扱かわれてきて
おり、音響光学素子として、また蟹光体、レーザの母体
材料として研究されてきた。このＡＢ０４型の結晶は光
の屈折率がＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ等のローの族化合物半導
体よりも小さく、このＡ８０４型結晶基板上に上記０一
町族化合物半導体単結晶薄膜を成長させると、この薄膜
に光が有効にとじ込められ、電気光学効果が大で損失も
小さいすぐれた光導波路を得ることができる。さて、Ａ
Ｂ０４型結晶とＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳなどのロー
町族半導体結晶の結晶学的性質を次表に示す。この表よ
り、０−の族半導体結晶とＡ８０４型縞晶との接合をみ
ると格子定数のズレの程度は１４％程度以下となってい
てェピタキシアル成長が可能な範囲であり、結晶構造的
にはＡＢ０４型結晶の（００１）面と半導体結晶の｛１
００｝面とで最も良好なェピタキシアル成長を得ること
ができる。
また熱膨脹係数の差はローＷ族半導体−Ａ８０４結晶の
それは現在ェピタキシアルで成功しているサファイア上
のＳｉのそれに比して小さく、冷却による熱歪としては
小さくなる。上記表の屈折率比較からローＷ族半導体結
晶はＡ８０４結晶よりも屈折率が高く、半導体結晶薄膜
の膜厚がその平面と平行な誘導モードで薄膜中を伝播す
る光の波長にほぼ近いオーダーの大きさの厚みを持つ時
、高品位な光導波のための光導波装置を構成することが
できる。光導波路用薄膜は本来、その中を伝播する光の
波長のオーダーの厚みを有すれば良く、薄膜の厚さは光
波長の０．１〜ＩＯＮ音の範囲のものを得ることができ
るが、波長の１〜１び音の範囲が良好である。
それは現在ェピタキシアルで成功しているサファイア上
のＳｉのそれに比して小さく、冷却による熱歪としては
小さくなる。上記表の屈折率比較からローＷ族半導体結
晶はＡ８０４結晶よりも屈折率が高く、半導体結晶薄膜
の膜厚がその平面と平行な誘導モードで薄膜中を伝播す
る光の波長にほぼ近いオーダーの大きさの厚みを持つ時
、高品位な光導波のための光導波装置を構成することが
できる。光導波路用薄膜は本来、その中を伝播する光の
波長のオーダーの厚みを有すれば良く、薄膜の厚さは光
波長の０．１〜ＩＯＮ音の範囲のものを得ることができ
るが、波長の１〜１び音の範囲が良好である。
光導波の実験は良く知られているプリズム光結合器によ
り第１図の如くし−ザー光を薄膜中へ導入することによ
り行われる。第１図において１は基板、２は光導波用ェ
ピタキシアル薄膜、３，３′はプリズム結合器、４はし
ーザー光である。この方法により光損失の値を求め薄膜
の良否を判定することができる。さて、上記ＡＢ０４型
結晶にェピタキシアル成長によりローの族半導体結晶薄
膜を得る本発明の実施例を説明する。
り第１図の如くし−ザー光を薄膜中へ導入することによ
り行われる。第１図において１は基板、２は光導波用ェ
ピタキシアル薄膜、３，３′はプリズム結合器、４はし
ーザー光である。この方法により光損失の値を求め薄膜
の良否を判定することができる。さて、上記ＡＢ０４型
結晶にェピタキシアル成長によりローの族半導体結晶薄
膜を得る本発明の実施例を説明する。
｛１’ＰｂＭｏ０４、欧Ｗ０４上へのＺｎＳｅの黍着Ｐ
ｂＭｏ０４の（００１）面を基板としてＺｎＳｅ単結晶
を蒸発源として蒸着を行なった。
ｂＭｏ０４の（００１）面を基板としてＺｎＳｅ単結晶
を蒸発源として蒸着を行なった。
基板温度は２００ｏｏ〜６００ｑｏまで変化させ、蒸着
温度は８００℃〜１０００ｏｏで行なった。基板温度は
４００ｏｏ〜５００午○でかなり良好なェピタキシアル
膜を得ることができ、光導波のテストでも損失は小さく
、磯Ｗ０４でもほぼ同じ結果が得られる。
温度は８００℃〜１０００ｏｏで行なった。基板温度は
４００ｏｏ〜５００午○でかなり良好なェピタキシアル
膜を得ることができ、光導波のテストでも損失は小さく
、磯Ｗ０４でもほぼ同じ結果が得られる。
■ ＰｂＭｏ０４上へのＺｎＴｅの成長
ＰｂＭｏ０４の（００１）面を基板として第２図に示す
成長装置で気相成長させた。
成長装置で気相成長させた。
加熱炉５中の石英管６中で、Ｚｎ、Ｔｅの原料７，８側
の温度は４９０００一定とし、Ｚｎ、Ｔｅガスの供給量
は日２ガス流量を変化させて制御する。ＰｂＭｏ０４基
板９の温度７２０℃、主Ｈ２流量２００ｃｃ′ｍｉｎ、
ＺｎとＴｅのキャリアガス流量５０ｃｃ′ｍｉｎで行な
った時、数千Ａから１００仏程の厚さの成長層を得た。
成長層はＸ線及び電子線回折によって単結晶薄膜である
ことが確認されるとともに、ＰｂＭｏ０４結晶（００１
）面にＺｎＴｅ（１００）が成長していた。光導波テス
トについても良好であった。〔３ｌ ＰｂＭｏ０４上へ
のＺｎＳｅ，ＮＴｅｘ（０＜×＜１）の蒸着ＰｂＭｏ０
４の（００１）面を基板としてＺｎＳｅｏ．５Ｔｅｏ．
５を蒸発材料として蒸着を行なった。
の温度は４９０００一定とし、Ｚｎ、Ｔｅガスの供給量
は日２ガス流量を変化させて制御する。ＰｂＭｏ０４基
板９の温度７２０℃、主Ｈ２流量２００ｃｃ′ｍｉｎ、
ＺｎとＴｅのキャリアガス流量５０ｃｃ′ｍｉｎで行な
った時、数千Ａから１００仏程の厚さの成長層を得た。
成長層はＸ線及び電子線回折によって単結晶薄膜である
ことが確認されるとともに、ＰｂＭｏ０４結晶（００１
）面にＺｎＴｅ（１００）が成長していた。光導波テス
トについても良好であった。〔３ｌ ＰｂＭｏ０４上へ
のＺｎＳｅ，ＮＴｅｘ（０＜×＜１）の蒸着ＰｂＭｏ０
４の（００１）面を基板としてＺｎＳｅｏ．５Ｔｅｏ．
５を蒸発材料として蒸着を行なった。
条件は実施例｛１ーとほぼ同等であり、得られた膜は部
分的に単結晶化しており光導波テストでは｛１｝より損
失は少し大きい値が得られた。ｘの範囲値はＺｎＳｅ，
‐ｘＴｅｘ混晶単結晶作製例と同等の値が得られる。Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＴｅは他にＰｂＷ０４、ＳｒＷ０４、Ｓｒ
Ｍｏ０４、母Ｗ０４上へのェピタキシアルがＸ線及び電
子線回折により確認された。本発明は上記実施例のェピ
タキシアル方法にのみよらず、ェピタキシアル方法とし
ては液相、気相、分子線ェピタキシアル、真空蒸着法な
どが適用できる。
分的に単結晶化しており光導波テストでは｛１｝より損
失は少し大きい値が得られた。ｘの範囲値はＺｎＳｅ，
‐ｘＴｅｘ混晶単結晶作製例と同等の値が得られる。Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＴｅは他にＰｂＷ０４、ＳｒＷ０４、Ｓｒ
Ｍｏ０４、母Ｗ０４上へのェピタキシアルがＸ線及び電
子線回折により確認された。本発明は上記実施例のェピ
タキシアル方法にのみよらず、ェピタキシアル方法とし
ては液相、気相、分子線ェピタキシアル、真空蒸着法な
どが適用できる。
本発明の光導波装置はＤ−Ｗ族化合物半導体の持つ特性
、即ち、一般に良く知られている電気光学効果を使用し
た第３，４図に示す光変調器、光スイッチあるいは光伝
導性を使用する第５，６図のフオトディテクターなどを
構成することができる。
、即ち、一般に良く知られている電気光学効果を使用し
た第３，４図に示す光変調器、光スイッチあるいは光伝
導性を使用する第５，６図のフオトディテクターなどを
構成することができる。
第３，４図において、９はＡＢ０４型単結晶基板、１０
Ｇま基板９上に成長されたローの族半導体単結晶薄膜、
１１，１２はこの薄膜に不純物を拡散して形成された光
導波路１３，１４，１５は電極であって、この電極１４
に電源１６より電圧を印加して第３，４図に示す光変調
器が構成されており、薄膜１１と１２は方向性光結合器
を形成している。
Ｇま基板９上に成長されたローの族半導体単結晶薄膜、
１１，１２はこの薄膜に不純物を拡散して形成された光
導波路１３，１４，１５は電極であって、この電極１４
に電源１６より電圧を印加して第３，４図に示す光変調
器が構成されており、薄膜１１と１２は方向性光結合器
を形成している。
すなわち半導波路１１に入射された光１７は電極への印
加電圧より変調され導波路により出力させる。第６，６
図において、９，１０，１１は第３図と同一のものを示
し、薄膜１１と電極２０，２１とでショットキバリア形
フオトダィオード部を構成している。
加電圧より変調され導波路により出力させる。第６，６
図において、９，１０，１１は第３図と同一のものを示
し、薄膜１１と電極２０，２１とでショットキバリア形
フオトダィオード部を構成している。
２２，２３は引き出しリード線である。
この装置は薄膜１１を通ってきた光を上記フオトダィオ
ード部で検出するものである。以上のように本発明はロ
ーの族化合物半導体の薄膜をＡＢ０４形正方晶結晶絶縁
体基板上に形成し、光導波のための光導波装置の作成を
可能とするもので、基板の選択や固溶体化により欠陥の
少い結晶性の良好な薄膜単結晶ができ、それゆえ良好な
薄膜光導波装置を可能とするものである。
ード部で検出するものである。以上のように本発明はロ
ーの族化合物半導体の薄膜をＡＢ０４形正方晶結晶絶縁
体基板上に形成し、光導波のための光導波装置の作成を
可能とするもので、基板の選択や固溶体化により欠陥の
少い結晶性の良好な薄膜単結晶ができ、それゆえ良好な
薄膜光導波装置を可能とするものである。
すなわち、Ｄ−Ｗ族結晶の高い電気光学効果により、光
変調器、光スイッチが作製出来、ショットキーバリャ型
の光検出器、ヘテロ接合型のフオトダィオードが同一基
板上に可能となり、光通信のための信号処理部品として
有益な装置を供するものである。
変調器、光スイッチが作製出来、ショットキーバリャ型
の光検出器、ヘテロ接合型のフオトダィオードが同一基
板上に可能となり、光通信のための信号処理部品として
有益な装置を供するものである。
第１図は光導波実験用プリズム光結合器の構造断面図、
第２図は本発明の一実施例で使用する気相成長装置の概
略構成図、第３図は本発明を応用した光変調器の平面図
、第４図は第３図のｍ−ｍ′線断面図、第５図は同じく
本発明を応用したフオトディテクターの要部断面図、第
６図は第５図のＶ−Ｖ′線断面図である。 ９・・・・・・ＡＢ０４型単結晶基板、１ ０，１ １
・…・・ロー町族化合物半導体単結晶薄膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
第２図は本発明の一実施例で使用する気相成長装置の概
略構成図、第３図は本発明を応用した光変調器の平面図
、第４図は第３図のｍ−ｍ′線断面図、第５図は同じく
本発明を応用したフオトディテクターの要部断面図、第
６図は第５図のＶ−Ｖ′線断面図である。 ９・・・・・・ＡＢ０４型単結晶基板、１ ０，１ １
・…・・ロー町族化合物半導体単結晶薄膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ＡＢＯ＿４型（ただし、Ａ：Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａの群より選択された１つ、ＢはＭｏ、Ｗの群より選択
された１つ）の正方晶酸化物基板上に、上記基板より光
学的屈折率の大きなII−VI族立方晶系化合物半導体単結
晶薄膜を形成し、この薄膜の所定部に光導波路を形成し
たことを特徴とする光導波装置。 ２ 上記ＡＢＯ＿４型結晶の（００１）面上に、上記化
合物半導体の｛１００｝面をエピタキシヤル成長させた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光導波
装置。 ３ 上記化合物半導体がＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ
＿１＿−＿ｘＴｅ＿ｘ（０＜ｘ＜１）、ＺｎＳよりなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光導波
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51005609A JPS604961B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 光導波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51005609A JPS604961B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 光導波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5288353A JPS5288353A (en) | 1977-07-23 |
| JPS604961B2 true JPS604961B2 (ja) | 1985-02-07 |
Family
ID=11615934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51005609A Expired JPS604961B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 光導波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604961B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035270U (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-11 | 三菱自動車工業株式会社 | ポテンシヨ式センサの断線検出回路 |
| JPH0271275U (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-30 |
-
1976
- 1976-01-20 JP JP51005609A patent/JPS604961B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035270U (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-11 | 三菱自動車工業株式会社 | ポテンシヨ式センサの断線検出回路 |
| JPH0271275U (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5288353A (en) | 1977-07-23 |
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