JPS607190A - 多次元超格子及びその製法 - Google Patents
多次元超格子及びその製法Info
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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】
本発明は、オプ［・エレク１−ロニクス固体発光装置に
用い得る多次元超格子及びその製法に関する。 従来、１次元超格子を用いたオプトエレクトロニス固体
発光装置が提案されている。 その１次元超格子は、第１図に示すように、互に異なる
物性を有する（通常、エネルギバンドギャップ幅が異な
る）２種の超格子構造例えば■−ｖ族化合物半導体例え
ばＡＩＬＩＧａｌ−ｕＡＳ及び△１ｖＧａ＋−ｖＡＳ（
但しｕ＞ｖ。 Ｏ≦ｘ、ｙ≦１）；Ａｌ ｕ Ｇａ ＋ −ｕ Ｓｂ及
びＡｔ ｖ Ｑａ ｌ −ｖ Ｓｌｌでなる、またはＩ
Ｖ −Ｖｌ族化合物半導体例えばＰＩ）ｕ Ｓｎ＋ −
ｕ Ｔｅ及びｐｌＴ ｙ ３ｎ ｌ −ｖ Ｔｅでなる
結晶層１１及び１２が、×、■及びＺの直交座標軸を考
えるとぎ、例えばｚ ＠ｌ＋方向に、順次交互に積層さ
れている超格子（１４造１３を有する。この場合、結晶
層１２の厚さＤ２は電子波のドブロ波長以下の値を石刀
−る。 このような１次元超格子は、その結晶層１１が
バリア層として、また、結晶層１２が電子閉じ込め層ど
して作用する機能を呈するが、Ａプトエレク１ヘロニク
ス固体発光装置に適用した場合、１次元超格子を有しな
い単２ｆる結晶体例えばＧａ Ａｓでなる結晶体と対比
して、次の特徴を有する。 （イ）発光波長が、１次元超格子を有しない単なる結晶
体に比し、結晶層１２の厚さ１′）２に応じた分、短い
波長を有する。例えば、結晶層１１及び１２がそれぞれ
′ΔＩＵＧａ＋−ｕＡＳ及びＡｌ ｖ Ｑａ ｌ −ｖ
Ａｓでなる場合、超格子４６５造１２の厚さＤ２が１
００八である場合、１次元超格子を有しない単なるＧａ
ＡＳ′ｃなる結晶体に比し、２５０人も短い波長を有す
る。 （ロ）エネルギに対する状態密度が、１次元超３− 格子を有しない単なる結晶体の場合、第２図で点線図示
のように放物線に沿った分布を呈するに対し、第２図で
実線図示のように、階段状線に沿った分布を呈する。 （ハ）１次元超格子を有しない単なる結晶体の場合、高
電界によって始めて負性抵抗特性を〒７１るに対し、結
晶層１１及び１２の積層方向の電気伝導で、低電界によ
るのみで、負荷抵抗特性を呈する。 しかしながら、第１図に示す１次元超格子の場合、次の
欠点を有していた。 （イ）量子化方向を１つしか有していないので、とり得
る発光波長の範囲が狭く、また発光波長を短波長化する
のに限度を有する。 （ロ）量子化方向を１つしか有していないので、発光ス
ペクトルの半値幅を、超格子構造を有していない単なる
結晶体の場合の約１／２程度とし得ても、それ以上に小
さくすることが回動であり、よって、発光スペクトルを
尖鋭化するのに限度を有する。 ４− よって、本発明は、上述した１次元超格子の特徴を有す
るが、欠点を有しない、という新規な多次元超格子及び
その製法を提案せんとするもので、以下図面を伴なって
本発明の実施例を述べるところから明らかとなるであろ
う。 第３図は、本発明による多次元超格子の第１の実施例を
示し、第１図に示す１次元超格子の場合と同様に、互に
異なる物性を有する複数種例えば２種の第１の結晶層１
１盈び１２が、Ｚ軸方向に予定の順序で順次積層されて
いる第１の超格子構造１３と、互に異なる物性を有する
複数種例えば２種の第２の結晶層２１及び２２が、ｙ軸
方向に予定の順序で順次積層されている第２の超格子構
造２３とを有する。 この場合、超格子構造１３の結晶層１１及び１２が予定
の順序で順次積層されているとする、その予定の順序は
、実施例として、順次交互である。 また、超格子構造２３の結晶層２１及び２２が予定の順
序で順次積層されているとする、その予定の順序も、実
施例どして、順次交互である。 さらに、超格子構造１３の結晶層１２の厚さをＤｚ、超
格子構造２３の結晶層２２の厚さをＤ２とするとぎ、そ
れらＤ２及びＤ２は、Ｄ２Ａ−ＩＤ、の関係を有して、
電子波のドブロ波艮以下である。 以上が、本発明による多次元超格子の第１の実施例の構
成である。 このような構成によれば、第１の超格子１ｍ造１３にお
いて、その結晶層１１がバリア層として、また結晶層１
２が電子閉じ込め層として作用し、また第２の超格子構
造２３において、その結晶層２１がバリア層として、ま
た結晶層２２が電子閉じ込め層として作用する機能を呈
するが、第１及び第２の超格子構造１３及び２３を有し
、従って、２次元超格子の構成を有しているので、第１
図に示す１次元超格子に比べ、基底状態エネルギが、 八Ｅ＋ −（Ｉｆ ／２π）’ ／２ｍ （７ｒ／Ｄｙ
）’・・・・・・・・・ （１） で表される分、上昇する。なお、（１）式において、ｈ
はブランク定数、■は電子の有効質担である。 ちなみに、超格子構造１３の結晶層１１及び超格子構造
２３の結晶層２１が、△ＩＡｓでなり、また、超格子構
造１３の結晶層１２及び超格子構造２３の結晶８２２が
Ｇａ Ａｓでなり、結晶層２２の厚さり、が１００人で
ある場合、（１）式のｍが０．０６７ｍｏ （ｍｏは自
由電子質量）であるので、（１）式の△Ｅ２が、結晶層
１２の厚さＤ２の同じ値で、第１図に示す１次元超格子
に比し、５６ｍｅＶ分上昇づる。 従って、第２図に示す本発明による多次元超格子の実施
例によれば、第１図に示す１次元超格子に比し、結晶層
２２の厚さＤ２に応じた分、９、ｔ＞い波長での発光を
得ることができる。 ちなみに、超格子構造１３及び２３の結晶層が上１ｆｌ
ｉ シた結晶層である場合、第１図に示す多次元超格子
の場合に比し、５００人も短波長化７− できる。 また、第３図に示す本発明による多次元超格子によれば
、第４図に示すような、Ｅｌで表される、急激に変化す
る、エネルギに対する状態密度分布を呈する。このため
、状態密度の分布にボルツマン分布を乗じて得られる発
光スペクトルの半値幅が、第１図に示す１次元超格子の
場合に比し、格段的に小さい。 従って第１図に示す１次元超格子の場合に比し、格段的
に先鋭な発光スペクトルを得ることができる。 また、半導体レーザの活性層に第３図に示す本発明によ
る多次元超格子を用いた場合、その多次元超格子の状態
密度の分布が、エネルギの低い領域で大であるので、発
振に必要な閾値電流密度が、第１図に示す１次元超格子
を用いた場合に化し、大幅に低減する。 次に、第５図を伴なって、本発明による多次元超格子の
第２の実施例を述べる。 第５図において、第３図との対応部分には、８− 同−符号をイ・Ｊして詳細説明を省略する。 第５図に示す本発明による多次元超格子は、第３図に示
す本発明ににる多次元超格子の構成において、互に異な
る物性を右づる複数種例えば２種の結晶層３１及び３２
が、−［述した第１及び第２の方向と直交するＸ軸方向
に、順次交互に積層されている第３の超格子構造３３を
有することを除いて、第３図に示す本発明による多次元
超格子と同様の構成を有する。 この場合も、超格子構造２３の結晶層２１及び２２が予
定の順序で順次積層されているとする、その予定の順序
も、実施例として、順次交互である。 また、超格子構造１３の結晶層１２の厚さを１′）２、
超格子構造２３の結晶層２２の厚さをり２、超格子構造
３３の結晶層３２の厚さをＤｘとするとき、それらＤ２
、Ｄｙ 、Ｄｘは、Ｄ２”Ｄｙ＝Ｄｘの関係を有して、
電子波のドブロ波長以下である。 以上が、本発明による多次元超格子の第りの実施例の構
成である。 このＪ：うな構成にＪｚれば、第１の超格子構造１３に
おいて、その結晶層１１がバリア層として、また結晶層
１２が電子閉じ込め層として作用し、また第２の超格子
構造２３において、その結晶層２１がバリア層として、
Ｊ、た結晶層２２が電子閉じ込め層として作用する機能
を甲し、さらに、第３の超格子構造３３においてその結
晶層３１がバリア層として、また結晶層３２が電子閉じ
込め層として作用する機能を呈するが、第１及び第２の
超格子構造１３．２３及び３３を有し、従って、３次元
超格子の構成を有しているので、第１図に示す１次元超
格子に比べ、基底状態エネルギが、 八Ｅ＋ ＝ （１＋／２π）’ ／２ｍ （（７ｒ／Ｄ
ｙ ）２＋（π／Ｄｘ＞”） ・・・・・・・・・（２） で表される分、上宜する。 ちなみに、超格子構造１３の結晶層１１、超格子構造２
３の結晶層２１、及び超格子構造３３の結晶層３１が、
ＡｌＡｓでなり、まｌζ、超格子構造１３の結晶図１２
、超格子構造２３の結晶層２２、及び超格子構造３３の
結晶層３２がＱａＡｓでなり、結晶層２２及び２３の厚
さり、及びＤｘがともに１００人である場合、（２）式
の△Ｆｉが、結晶層１２の厚さ［）２の同じ１ｆｆｉ
”Ｃ′、第１図に示す１次元格子に比し、１１２ｍ ｅ
Ｖ分」−がする。 従って、第５図に示す本発明による多次元超格子の実施
例によれば、第１図に示−ｄ゛１次元超格子に比し、第
２の超格子構造２３の結晶層２２の厚さり、及び第３の
超格子構造３３の結晶層３２の厚さＤ７に応じｌ、二分
、短い波長での発光を得ることかできる。 また、第５図に示す本発明による多次元超格子によれば
、第６図で示すＪ：つな、デルタ関数的ｋｌａ化する、
エネルギに対する状態密度の分布を呈Ｊる。 このため、発光スペクトルの半値幅が、第１図に示す第
１次元超格子の場合に比し、格段的−１１−’ に小さい。 従って、第１図に示す１次元超格子の場合に比し、格段
的に先鋭な発光スペクトルを得ることができる。 また、半導体レーザの活性層に第５図に示１本発明によ
る多次元超格子を用いた場合、第３図に示す本発明にＪ
：る多次元超格子を用いた場合と同様に、エネルギの低
い領域で大であるので、発振に必要な閾値電流密度が、
第１図に示す１次元超格子を用いた場合に比し大幅に低
減する。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法を
述べよう。 第７図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の一例を示し、第７図へに示すように、第１図に示す
と同様の超格子構造１３を有する１次元超格子１４を用
意し、その１次元超格子１４上に、イオンエネルギ調整
用層４１を形成し、その上に、回折格子状またはメツシ
ュ状のパターンを有するマスク４２を形成し、１２− その状態で、１次元超格子１４内へのイオン４３の注入
を、マスク／４２を通して行い、１次元超格子１４内に
イオン注入によるダメージ領域４／１を、回折格子状ま
たはメツシュ状のパターンに形成する。 次にアニール処理を施ず。 しかるとぎは、第７図Ｂに示ずように、ダメージ領域４
４が、超格子構造１３の結晶層１１及び１２を構成して
いる結晶の結晶層４５として得られ、そして、その結晶
層４５が、マスク４２として、回折格子状のマスクを用
いる場合、超格子構造２３の結晶層２１として得られ、
よって超格子構造２３が形成され、また、マスク４２と
して、メツシュ状のマスクを用いる場合、超格子構造２
３の結晶層２１と、超格子構造２３の結晶層３１として
得られ、よって、超格子構造２３及び３３が形成される
。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法
の第１の実施例であるが、このような製法によれば、極
め−Ｃ容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目
の発明による多次元超格子を製造することができる、と
いう特徴を有する。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法の
第２の実施例を、第８図を伴なって述べるに、第８図△
に示すように、第７図Ａで上述したと同様に１次元超格
子１４を用意し、その１次元超格子１４内に、集束イオ
ンビーム５３の走査により、ダメージ領域５４を形成す
る。 次にアニール処理を施す。 しかるとぎは、第８図Ｂに示すように、ダメージ領域５
４が、第７図Ｂで上述したと同様に、超格子構造１３の
結晶層１１及び１２を構成している結晶層５５として得
られ、そして、その結晶層５５が、集束イオンビーム５
３を回折格子状パターンが１ｑられるように走査すれば
、超格子構造２３の結晶層２１として得られ、よって、
超格子構造２３が形成され、また、メツシュ状パターン
が得られるように走査づ゛れば、超格子構造２３の結晶
層２１及び超格子構造３３の結晶層３１として得られ、
よって超格子構造２３及び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の第２
の実施例であるが、このような製法によっても、極めて
容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子を製造できる、という特徴を有する
。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法の
第３の実施例を、第９図を伴なって述べるに、第９図に
示すように、第７図△で上述したと同様に、１次元超格
子１４を用意し、その１次元超格子１４上に、回折格子
状またはメツシュ状のパターンを有するマスク６２を形
成し、その状態で、１次元超格子１４内への不純物６３
の拡散をマスク６２を通して行い、不１５− 練物拡散領域６４を形成する。 しかるどきは、その不純物拡散領域６４が、第７図Ｂで
上述したと同様に、超格子構造１３の結晶層１１及び１
２を構成している結晶層６５として得られ、そして、そ
の結晶層６５が、マスク６２として回折格子状のパター
ンを有するマスクを用いる場合、超格子構造２３の結晶
層２１として得られ、よって、５彎格子構造２３が形成
され、また、メツシュ状あパターンを有するマスクを用
いる場合、超格子構造２３の結晶層２１と、超格子構造
３３の結、晶層３１として得られ、よって、超格子構造
２３及び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法
の第３の実施例であるが、このような製法によっても、
極めて容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目
の発明による多次元超格子を製造することができる、と
いう特徴＝１６− を有する。 次に、本願第３番目の発明による多次元超格子の製法の
実施例を、第１０図を伴なって述べるに、第１０図Ａに
示すように、第７図ＡＴ”上述したと同様に、１次元超
格子１４を用意し、第８図Ａで上述したと同様に、１次
元超格子１４内に、集束イオンビーム７３の走査により
、ダメージ領域７４を形成する。 次に、ダメージ領域７４が、他の領域に比しエツチング
速度が速いことを利用して、第１０図Ｂに示すように、
ダメージ領域７４を除去して、溝７７を形成する。 次に、その溝７７内に、それ自体は公知の種々の方法に
よって、第１０図Ｃに承りように、結晶層７５を埋設形
成する。 しかるときは、結晶層７５が、集束イオンビーム７３を
回折格子状パターンが得られるように走査すれば、超格
子構造２３の結晶層２１として得られ、よって超格子構
造２３が形成され、また、メッシコ状パターンに走査す
れば、超格子構造２３の結晶層２１及び超格子構造３３
の結晶層３１として得られ、よって、超格子構造２３及
び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第３番目の発明ににる多次元超格子の実施
例であるが、このような製法によっても、極めて容易に
、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明ににる
多次元超格子を製造できる、という特徴を有する。 なお、上述においては、本願筒１、第２及び第３番目の
発明のそれぞれにつき、僅かの例を示したに留まり、本
発明の精神を脱することなしに種々の変型、変更をなし
得るであろう。
用い得る多次元超格子及びその製法に関する。 従来、１次元超格子を用いたオプトエレクトロニス固体
発光装置が提案されている。 その１次元超格子は、第１図に示すように、互に異なる
物性を有する（通常、エネルギバンドギャップ幅が異な
る）２種の超格子構造例えば■−ｖ族化合物半導体例え
ばＡＩＬＩＧａｌ−ｕＡＳ及び△１ｖＧａ＋−ｖＡＳ（
但しｕ＞ｖ。 Ｏ≦ｘ、ｙ≦１）；Ａｌ ｕ Ｇａ ＋ −ｕ Ｓｂ及
びＡｔ ｖ Ｑａ ｌ −ｖ Ｓｌｌでなる、またはＩ
Ｖ −Ｖｌ族化合物半導体例えばＰＩ）ｕ Ｓｎ＋ −
ｕ Ｔｅ及びｐｌＴ ｙ ３ｎ ｌ −ｖ Ｔｅでなる
結晶層１１及び１２が、×、■及びＺの直交座標軸を考
えるとぎ、例えばｚ ＠ｌ＋方向に、順次交互に積層さ
れている超格子（１４造１３を有する。この場合、結晶
層１２の厚さＤ２は電子波のドブロ波長以下の値を石刀
−る。 このような１次元超格子は、その結晶層１１が
バリア層として、また、結晶層１２が電子閉じ込め層ど
して作用する機能を呈するが、Ａプトエレク１ヘロニク
ス固体発光装置に適用した場合、１次元超格子を有しな
い単２ｆる結晶体例えばＧａ Ａｓでなる結晶体と対比
して、次の特徴を有する。 （イ）発光波長が、１次元超格子を有しない単なる結晶
体に比し、結晶層１２の厚さ１′）２に応じた分、短い
波長を有する。例えば、結晶層１１及び１２がそれぞれ
′ΔＩＵＧａ＋−ｕＡＳ及びＡｌ ｖ Ｑａ ｌ −ｖ
Ａｓでなる場合、超格子４６５造１２の厚さＤ２が１
００八である場合、１次元超格子を有しない単なるＧａ
ＡＳ′ｃなる結晶体に比し、２５０人も短い波長を有す
る。 （ロ）エネルギに対する状態密度が、１次元超３− 格子を有しない単なる結晶体の場合、第２図で点線図示
のように放物線に沿った分布を呈するに対し、第２図で
実線図示のように、階段状線に沿った分布を呈する。 （ハ）１次元超格子を有しない単なる結晶体の場合、高
電界によって始めて負性抵抗特性を〒７１るに対し、結
晶層１１及び１２の積層方向の電気伝導で、低電界によ
るのみで、負荷抵抗特性を呈する。 しかしながら、第１図に示す１次元超格子の場合、次の
欠点を有していた。 （イ）量子化方向を１つしか有していないので、とり得
る発光波長の範囲が狭く、また発光波長を短波長化する
のに限度を有する。 （ロ）量子化方向を１つしか有していないので、発光ス
ペクトルの半値幅を、超格子構造を有していない単なる
結晶体の場合の約１／２程度とし得ても、それ以上に小
さくすることが回動であり、よって、発光スペクトルを
尖鋭化するのに限度を有する。 ４− よって、本発明は、上述した１次元超格子の特徴を有す
るが、欠点を有しない、という新規な多次元超格子及び
その製法を提案せんとするもので、以下図面を伴なって
本発明の実施例を述べるところから明らかとなるであろ
う。 第３図は、本発明による多次元超格子の第１の実施例を
示し、第１図に示す１次元超格子の場合と同様に、互に
異なる物性を有する複数種例えば２種の第１の結晶層１
１盈び１２が、Ｚ軸方向に予定の順序で順次積層されて
いる第１の超格子構造１３と、互に異なる物性を有する
複数種例えば２種の第２の結晶層２１及び２２が、ｙ軸
方向に予定の順序で順次積層されている第２の超格子構
造２３とを有する。 この場合、超格子構造１３の結晶層１１及び１２が予定
の順序で順次積層されているとする、その予定の順序は
、実施例として、順次交互である。 また、超格子構造２３の結晶層２１及び２２が予定の順
序で順次積層されているとする、その予定の順序も、実
施例どして、順次交互である。 さらに、超格子構造１３の結晶層１２の厚さをＤｚ、超
格子構造２３の結晶層２２の厚さをＤ２とするとぎ、そ
れらＤ２及びＤ２は、Ｄ２Ａ−ＩＤ、の関係を有して、
電子波のドブロ波艮以下である。 以上が、本発明による多次元超格子の第１の実施例の構
成である。 このような構成によれば、第１の超格子１ｍ造１３にお
いて、その結晶層１１がバリア層として、また結晶層１
２が電子閉じ込め層として作用し、また第２の超格子構
造２３において、その結晶層２１がバリア層として、ま
た結晶層２２が電子閉じ込め層として作用する機能を呈
するが、第１及び第２の超格子構造１３及び２３を有し
、従って、２次元超格子の構成を有しているので、第１
図に示す１次元超格子に比べ、基底状態エネルギが、 八Ｅ＋ −（Ｉｆ ／２π）’ ／２ｍ （７ｒ／Ｄｙ
）’・・・・・・・・・ （１） で表される分、上昇する。なお、（１）式において、ｈ
はブランク定数、■は電子の有効質担である。 ちなみに、超格子構造１３の結晶層１１及び超格子構造
２３の結晶層２１が、△ＩＡｓでなり、また、超格子構
造１３の結晶層１２及び超格子構造２３の結晶８２２が
Ｇａ Ａｓでなり、結晶層２２の厚さり、が１００人で
ある場合、（１）式のｍが０．０６７ｍｏ （ｍｏは自
由電子質量）であるので、（１）式の△Ｅ２が、結晶層
１２の厚さＤ２の同じ値で、第１図に示す１次元超格子
に比し、５６ｍｅＶ分上昇づる。 従って、第２図に示す本発明による多次元超格子の実施
例によれば、第１図に示す１次元超格子に比し、結晶層
２２の厚さＤ２に応じた分、９、ｔ＞い波長での発光を
得ることができる。 ちなみに、超格子構造１３及び２３の結晶層が上１ｆｌ
ｉ シた結晶層である場合、第１図に示す多次元超格子
の場合に比し、５００人も短波長化７− できる。 また、第３図に示す本発明による多次元超格子によれば
、第４図に示すような、Ｅｌで表される、急激に変化す
る、エネルギに対する状態密度分布を呈する。このため
、状態密度の分布にボルツマン分布を乗じて得られる発
光スペクトルの半値幅が、第１図に示す１次元超格子の
場合に比し、格段的に小さい。 従って第１図に示す１次元超格子の場合に比し、格段的
に先鋭な発光スペクトルを得ることができる。 また、半導体レーザの活性層に第３図に示す本発明によ
る多次元超格子を用いた場合、その多次元超格子の状態
密度の分布が、エネルギの低い領域で大であるので、発
振に必要な閾値電流密度が、第１図に示す１次元超格子
を用いた場合に化し、大幅に低減する。 次に、第５図を伴なって、本発明による多次元超格子の
第２の実施例を述べる。 第５図において、第３図との対応部分には、８− 同−符号をイ・Ｊして詳細説明を省略する。 第５図に示す本発明による多次元超格子は、第３図に示
す本発明ににる多次元超格子の構成において、互に異な
る物性を右づる複数種例えば２種の結晶層３１及び３２
が、−［述した第１及び第２の方向と直交するＸ軸方向
に、順次交互に積層されている第３の超格子構造３３を
有することを除いて、第３図に示す本発明による多次元
超格子と同様の構成を有する。 この場合も、超格子構造２３の結晶層２１及び２２が予
定の順序で順次積層されているとする、その予定の順序
も、実施例として、順次交互である。 また、超格子構造１３の結晶層１２の厚さを１′）２、
超格子構造２３の結晶層２２の厚さをり２、超格子構造
３３の結晶層３２の厚さをＤｘとするとき、それらＤ２
、Ｄｙ 、Ｄｘは、Ｄ２”Ｄｙ＝Ｄｘの関係を有して、
電子波のドブロ波長以下である。 以上が、本発明による多次元超格子の第りの実施例の構
成である。 このＪ：うな構成にＪｚれば、第１の超格子構造１３に
おいて、その結晶層１１がバリア層として、また結晶層
１２が電子閉じ込め層として作用し、また第２の超格子
構造２３において、その結晶層２１がバリア層として、
Ｊ、た結晶層２２が電子閉じ込め層として作用する機能
を甲し、さらに、第３の超格子構造３３においてその結
晶層３１がバリア層として、また結晶層３２が電子閉じ
込め層として作用する機能を呈するが、第１及び第２の
超格子構造１３．２３及び３３を有し、従って、３次元
超格子の構成を有しているので、第１図に示す１次元超
格子に比べ、基底状態エネルギが、 八Ｅ＋ ＝ （１＋／２π）’ ／２ｍ （（７ｒ／Ｄ
ｙ ）２＋（π／Ｄｘ＞”） ・・・・・・・・・（２） で表される分、上宜する。 ちなみに、超格子構造１３の結晶層１１、超格子構造２
３の結晶層２１、及び超格子構造３３の結晶層３１が、
ＡｌＡｓでなり、まｌζ、超格子構造１３の結晶図１２
、超格子構造２３の結晶層２２、及び超格子構造３３の
結晶層３２がＱａＡｓでなり、結晶層２２及び２３の厚
さり、及びＤｘがともに１００人である場合、（２）式
の△Ｆｉが、結晶層１２の厚さ［）２の同じ１ｆｆｉ
”Ｃ′、第１図に示す１次元格子に比し、１１２ｍ ｅ
Ｖ分」−がする。 従って、第５図に示す本発明による多次元超格子の実施
例によれば、第１図に示−ｄ゛１次元超格子に比し、第
２の超格子構造２３の結晶層２２の厚さり、及び第３の
超格子構造３３の結晶層３２の厚さＤ７に応じｌ、二分
、短い波長での発光を得ることかできる。 また、第５図に示す本発明による多次元超格子によれば
、第６図で示すＪ：つな、デルタ関数的ｋｌａ化する、
エネルギに対する状態密度の分布を呈Ｊる。 このため、発光スペクトルの半値幅が、第１図に示す第
１次元超格子の場合に比し、格段的−１１−’ に小さい。 従って、第１図に示す１次元超格子の場合に比し、格段
的に先鋭な発光スペクトルを得ることができる。 また、半導体レーザの活性層に第５図に示１本発明によ
る多次元超格子を用いた場合、第３図に示す本発明にＪ
：る多次元超格子を用いた場合と同様に、エネルギの低
い領域で大であるので、発振に必要な閾値電流密度が、
第１図に示す１次元超格子を用いた場合に比し大幅に低
減する。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法を
述べよう。 第７図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の一例を示し、第７図へに示すように、第１図に示す
と同様の超格子構造１３を有する１次元超格子１４を用
意し、その１次元超格子１４上に、イオンエネルギ調整
用層４１を形成し、その上に、回折格子状またはメツシ
ュ状のパターンを有するマスク４２を形成し、１２− その状態で、１次元超格子１４内へのイオン４３の注入
を、マスク／４２を通して行い、１次元超格子１４内に
イオン注入によるダメージ領域４／１を、回折格子状ま
たはメツシュ状のパターンに形成する。 次にアニール処理を施ず。 しかるとぎは、第７図Ｂに示ずように、ダメージ領域４
４が、超格子構造１３の結晶層１１及び１２を構成して
いる結晶の結晶層４５として得られ、そして、その結晶
層４５が、マスク４２として、回折格子状のマスクを用
いる場合、超格子構造２３の結晶層２１として得られ、
よって超格子構造２３が形成され、また、マスク４２と
して、メツシュ状のマスクを用いる場合、超格子構造２
３の結晶層２１と、超格子構造２３の結晶層３１として
得られ、よって、超格子構造２３及び３３が形成される
。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法
の第１の実施例であるが、このような製法によれば、極
め−Ｃ容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目
の発明による多次元超格子を製造することができる、と
いう特徴を有する。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法の
第２の実施例を、第８図を伴なって述べるに、第８図△
に示すように、第７図Ａで上述したと同様に１次元超格
子１４を用意し、その１次元超格子１４内に、集束イオ
ンビーム５３の走査により、ダメージ領域５４を形成す
る。 次にアニール処理を施す。 しかるとぎは、第８図Ｂに示すように、ダメージ領域５
４が、第７図Ｂで上述したと同様に、超格子構造１３の
結晶層１１及び１２を構成している結晶層５５として得
られ、そして、その結晶層５５が、集束イオンビーム５
３を回折格子状パターンが１ｑられるように走査すれば
、超格子構造２３の結晶層２１として得られ、よって、
超格子構造２３が形成され、また、メツシュ状パターン
が得られるように走査づ゛れば、超格子構造２３の結晶
層２１及び超格子構造３３の結晶層３１として得られ、
よって超格子構造２３及び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の第２
の実施例であるが、このような製法によっても、極めて
容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子を製造できる、という特徴を有する
。 次に、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法の
第３の実施例を、第９図を伴なって述べるに、第９図に
示すように、第７図△で上述したと同様に、１次元超格
子１４を用意し、その１次元超格子１４上に、回折格子
状またはメツシュ状のパターンを有するマスク６２を形
成し、その状態で、１次元超格子１４内への不純物６３
の拡散をマスク６２を通して行い、不１５− 練物拡散領域６４を形成する。 しかるどきは、その不純物拡散領域６４が、第７図Ｂで
上述したと同様に、超格子構造１３の結晶層１１及び１
２を構成している結晶層６５として得られ、そして、そ
の結晶層６５が、マスク６２として回折格子状のパター
ンを有するマスクを用いる場合、超格子構造２３の結晶
層２１として得られ、よって、５彎格子構造２３が形成
され、また、メツシュ状あパターンを有するマスクを用
いる場合、超格子構造２３の結晶層２１と、超格子構造
３３の結、晶層３１として得られ、よって、超格子構造
２３及び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第２番目の発明による多次元超格子の製法
の第３の実施例であるが、このような製法によっても、
極めて容易に、第３図または第５図に示す本願第１番目
の発明による多次元超格子を製造することができる、と
いう特徴＝１６− を有する。 次に、本願第３番目の発明による多次元超格子の製法の
実施例を、第１０図を伴なって述べるに、第１０図Ａに
示すように、第７図ＡＴ”上述したと同様に、１次元超
格子１４を用意し、第８図Ａで上述したと同様に、１次
元超格子１４内に、集束イオンビーム７３の走査により
、ダメージ領域７４を形成する。 次に、ダメージ領域７４が、他の領域に比しエツチング
速度が速いことを利用して、第１０図Ｂに示すように、
ダメージ領域７４を除去して、溝７７を形成する。 次に、その溝７７内に、それ自体は公知の種々の方法に
よって、第１０図Ｃに承りように、結晶層７５を埋設形
成する。 しかるときは、結晶層７５が、集束イオンビーム７３を
回折格子状パターンが得られるように走査すれば、超格
子構造２３の結晶層２１として得られ、よって超格子構
造２３が形成され、また、メッシコ状パターンに走査す
れば、超格子構造２３の結晶層２１及び超格子構造３３
の結晶層３１として得られ、よって、超格子構造２３及
び３３が形成される。 従って、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明
による多次元超格子が得られる。 以上が、本願第３番目の発明ににる多次元超格子の実施
例であるが、このような製法によっても、極めて容易に
、第３図または第５図に示す本願第１番目の発明ににる
多次元超格子を製造できる、という特徴を有する。 なお、上述においては、本願筒１、第２及び第３番目の
発明のそれぞれにつき、僅かの例を示したに留まり、本
発明の精神を脱することなしに種々の変型、変更をなし
得るであろう。
第１図は、従来の１次元超格子を示ず路線的斜視図であ
る。 第２図は、その説明に供する、エネルギに対する状態密
度の分布を示す図である。 第３図は、本願第１番目の発明による多次元超格子の第
１の実施例を示す路線的斜視図である。 第４図は、そに説明に供する、エネルギに対する状態密
度分布を示す図である。 第７図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 第５図は、本願第１番目の発明による多次元超格子の第
２の実施例を示す路線的斜視図である。 第６図は、そに説明に供する、エネルギに対する状態密
度分布を示す図である。 第７図は、本願第２番目の発明にＪこる多次元超格子の
製法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 第８図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第２の実施例を示す路線的断面図である。 第９図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第３の実施例を示す路線的断面１９− 図である。 第１０図は、本願第３番目の発明にＪ：る多次元超格子
の製法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 １１．１２・・・・・・結晶層 １３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造１４・
・・・・・・・・・・・・・・１次元超格子２１．２２
・・・・・・結晶層 ２３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造３１．
３２・・・・・・結晶層 ３３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造４２・
・・・・・・・・・・・・・・マスク４３・・・・・・
・・・・・・・・・イオン４４．５４．６４．７４ ・・・・・・・・・・・・・・・ダメージ領域４５．５
５．６５．７５ 出願人 日本電信電話公社 ２１− ２０− 第１図 ＾ 第２図 □工ネル失゛ ′＠３時 Ｘ 第４図 一エネルＶ 第５図 第６図 一エネルマ 第７図 ｉ ｊ Ｌ ｌ ｊ ｊ ｊ ｉ Ｊ ｊ ｊ ｊ ｊ
ｊ Ｆ−４３η甲 ２１（３１） ２１（３１） Ｂ メ壱ガヘ蟲ゾ谷Ｑ、、、）、。 第８図 捏（す） 第１０灰 Ｆ Ｆ−１２，和１正τ月Ｃ１”ｑ） １、事件の表示 特願昭５ Ｂ−１１３９９２号２、発
明の名称 多次元超格子及びその製法３、補正をづる考 事例との関係 ４’ｌ’ ｉ！’ｒ出願人イ１ 所 東
京都千代田区内幸町１丁目１番６号名 称 （４２２）
’Ｅ１本電信電話公礼代表者 真 睦 恒 ４、代理人 １１ 所 〒１０２ 東京都千代田区麹町５丁目７番地
秀和紀尾井町ＴＢＲ８２０号 ５、補■命令の目付 昭和５８年９月２７日（発送日） ６、補正の対Ｚ！ 明細書の図面の簡単な説明の欄７、
補正の内容 （１）明細書中、第２０頁５〜７行［第７図は、・・・
・・・・・・断面図である。」とあるを削除づる。 以 上
る。 第２図は、その説明に供する、エネルギに対する状態密
度の分布を示す図である。 第３図は、本願第１番目の発明による多次元超格子の第
１の実施例を示す路線的斜視図である。 第４図は、そに説明に供する、エネルギに対する状態密
度分布を示す図である。 第７図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 第５図は、本願第１番目の発明による多次元超格子の第
２の実施例を示す路線的斜視図である。 第６図は、そに説明に供する、エネルギに対する状態密
度分布を示す図である。 第７図は、本願第２番目の発明にＪこる多次元超格子の
製法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 第８図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第２の実施例を示す路線的断面図である。 第９図は、本願第２番目の発明による多次元超格子の製
法の第３の実施例を示す路線的断面１９− 図である。 第１０図は、本願第３番目の発明にＪ：る多次元超格子
の製法の第１の実施例を示す路線的断面図である。 １１．１２・・・・・・結晶層 １３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造１４・
・・・・・・・・・・・・・・１次元超格子２１．２２
・・・・・・結晶層 ２３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造３１．
３２・・・・・・結晶層 ３３・・・・・・・・・・・・・・・超格子構造４２・
・・・・・・・・・・・・・・マスク４３・・・・・・
・・・・・・・・・イオン４４．５４．６４．７４ ・・・・・・・・・・・・・・・ダメージ領域４５．５
５．６５．７５ 出願人 日本電信電話公社 ２１− ２０− 第１図 ＾ 第２図 □工ネル失゛ ′＠３時 Ｘ 第４図 一エネルＶ 第５図 第６図 一エネルマ 第７図 ｉ ｊ Ｌ ｌ ｊ ｊ ｊ ｉ Ｊ ｊ ｊ ｊ ｊ
ｊ Ｆ−４３η甲 ２１（３１） ２１（３１） Ｂ メ壱ガヘ蟲ゾ谷Ｑ、、、）、。 第８図 捏（す） 第１０灰 Ｆ Ｆ−１２，和１正τ月Ｃ１”ｑ） １、事件の表示 特願昭５ Ｂ−１１３９９２号２、発
明の名称 多次元超格子及びその製法３、補正をづる考 事例との関係 ４’ｌ’ ｉ！’ｒ出願人イ１ 所 東
京都千代田区内幸町１丁目１番６号名 称 （４２２）
’Ｅ１本電信電話公礼代表者 真 睦 恒 ４、代理人 １１ 所 〒１０２ 東京都千代田区麹町５丁目７番地
秀和紀尾井町ＴＢＲ８２０号 ５、補■命令の目付 昭和５８年９月２７日（発送日） ６、補正の対Ｚ！ 明細書の図面の簡単な説明の欄７、
補正の内容 （１）明細書中、第２０頁５〜７行［第７図は、・・・
・・・・・・断面図である。」とあるを削除づる。 以 上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、互に異なる物性を有する複数種の第１の結晶層が、
第１の方向に、予定の順序で順次積層されている第１の
超格子構造と、 互に異なる物性を有する複数種の第２の結晶層が、上記
第１の方向と交差する方向に、予定の順序で順次積層さ
れている第２の超格子構造とを有することを特徴とする
多次元超格子。 ２、互に異なる物性を有する複数種の第１の結晶層が、
第１の方向に、予定の順序で順次積層されている第１の
超格子構造を有する１次元超格子を用意する工程と、 上記１次元超格子内に、互に異なる物性を有する複数種
の第２の結晶層が、上記第１の方向と交差する第２の方
向に、予定の順序で順次積層されている第２の超格子構
造を、上記１次元超格子内に、上記第２の方向に、順次
予定の間隔を保って配列された、」上記複数種の第１の
結晶層を構成している結晶の混晶でなる結晶層を形成す
る処理を含んで、形成リ−る工程とを含むことを特徴と
する多次元超格子の製法。 ３、特許請求の範囲第２項記載の多次元超格子の製法に
おいて、 上記混晶でなる結晶層を形成する処理が、上記１次元超
格子内に、不純物をイオン注入または拡散する処理を含
むことを特徴とする多次元超格子の製法。 ４、互に異なる物性を有する複数種の第１の結晶層が、
第１の方向に、予定の順序で順次積層されている第１の
超格子構造を有する１次元超格子を用意する工程と、 上記１次元超格子内に、互に異なる物性を右する複数種
の第２の結晶層が、上記第１の方向と交差する第２の方
向に、予定の順序で順次積層されている第２の超格子構
造を、上記１次元超格子に、上記第２の方向に、順次予
定の間隔を保って配列された嵩を形成し、該溝内に結晶
層を埋設置る処理を含んで、形成する工程とを含むこと
を特徴とする多次元超格子の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11399283A JPS607190A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 多次元超格子及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11399283A JPS607190A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 多次元超格子及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607190A true JPS607190A (ja) | 1985-01-14 |
Family
ID=14626342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11399283A Pending JPS607190A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 多次元超格子及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607190A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187285A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61212085A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS61212084A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS61222190A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Nec Corp | ２次元量子井戸構造半導体レ−ザ及びその製造方法 |
| JPS61287288A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6242481A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次元量子化素子の製造方法 |
| JPS62272519A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-26 | Nec Corp | 半導体素子 |
| JPS62273713A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-27 | Nec Corp | 構造体 |
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| EP0637836A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-08 | AT&T Corp. | Quantum wire laser |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP11399283A patent/JPS607190A/ja active Pending
Cited By (11)
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| JPS63232479A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Nec Corp | 半導体超格子 |
| JPS63240090A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Nec Corp | 半導体超格子 |
| EP0637836A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-08 | AT&T Corp. | Quantum wire laser |
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