JPS6178189A - 半導体超格子構造体 - Google Patents

半導体超格子構造体

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JPS6178189A
JPS6178189A JP59200207A JP20020784A JPS6178189A JP S6178189 A JPS6178189 A JP S6178189A JP 59200207 A JP59200207 A JP 59200207A JP 20020784 A JP20020784 A JP 20020784A JP S6178189 A JPS6178189 A JP S6178189A
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semiconductor superlattice
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は発光材料等への利用が可能な半導体超格子構造
体に関する。
（従来技術とその問題点） ＩＩＩ　−Ｖ化合物半導体を用い上半導体レーザの最短
発光波長は、厚さ数１００λ以上の均一な半導体層を活
は層として用いる通常型の半導体レーザでは、直接遷移
型エネルギーギャップＥｇの最大値で制限されている。
すなわちＡｌｏ、４ｓＩ”へ５ｓＰｌ’ｃおけるＥｇ＝
２．３ｅＶＫ対応する波長λｇ〜５４０：ｈｍが最短波
長である。現実〈はＧａＡｓ基板に格子定数を一致させ
た型のＡＪ　ｘ　Ｇ　ＩＬ　ｙ　Ｉ　ｎ　ｔ−ｘ−、ｐ
がｍ−ｖ化合物半導体を用いて冥現しうる最短波長の材
料として考えられている（エレクトロニクスレターズ（
ｇｌｅｃｔｒｏｎ　、　Ｌａｔｔ　、　）　１８巻、　
１９８２年、６２ページ）。この場合直接遷移型エネル
ギーギャップの最大値は１２ｅｖであ）、発光最短波長
は緑色の５６０ｎｍに相当する。
一方半導体レーザの用途としてはよシ短波長の青緑色な
いし青色領域の利用が考えられるが、上記の理由で［−
Ｖ化合物半導体によることが困難とされている。
（５＠明の目的） 本発明の目的は、上に述べた困雅を除去し、ｍ−Ｖ化合
物半導体を用いてλｇ（５６０ｎｍの短波長可視光レー
ザを実現しうる半導体の構造体を提供することにある。
（発明の構成） 本発明によれば、異なる半導体材料を周期的に積層して
なる半導体超格子構造体において、各層がＡＩＰ、　Ｇ
ａＰおよびＩｎＰの１ないし１０原子層程度の一定の層
厚を有しているような半導体超格子構造体を半導体レー
ザの活性層として用いることにより、上記の目的を達す
ることが出来る。
（発明の作用・原理） 本発明は半導体超格子構造体のエネルギーギャップが、
同一組成の均一な混晶もしくは二元化合物のエネルギー
ギャップが間接遷移型であっても、超格子１造の導入に
よる周期的構造のために直接遷移型になりうることに基
づｂてｈる。）、１　ｘＧ　ＩＬアＩ　ｎ　Ｈ−ｘ　−
ｙ　Ｐの均一な混晶はＧａＡｓ　Ｉｃ格子定数が一致す
る組成において、Ｘ≦０．２１では電子エネルギーの伝
導帯下端と価電子帯上端がとも〈波数ベクトル空間（プ
リルアン域）の１点（ｋ−０）に１直接遷＃型であるの
に対し、ｘ　）　０．２１では伝導帯下端がＸ点（ｌｋ
＝　−（１，ｏ、ｏ））に移るために間接遷移型となっ
て発光材料として不適当となる。
これに対し結晶構造に格子定数ａの整数倍から成る周期
構造が導入された場合には波数ベクトル空間は同期の大
きさく応じて縮小を受けるととくなる。例えば周期が格
子定数のＮ倍であれば周期構造の形成された方向の波数
ベクトル空間の大きさはＮＫ縮小される。とくに周期構
造が結晶の＜１００＞方向に沿りて形成されかつ超周期
Ｎが偶数であればいわゆるバンドフォールディング効果
によりＸ点のエネルギーはｒ点に移ることになる。
これはエネルギーギャップがその大きさを変えないまま
直接遷移型に変換されることに外ならない、従ってＡ　
ｌ　ｘ　Ｇａｙ　Ｉ　ｎｒ　−ｘ−ｙ　Ｐ　においても
＜　’、Ｌ　００　＞方向く超周期構造をｑ本人してや
ること（より、均一混晶相において間接遷移型であるよ
うなエネルギー域においても直接遷移型とすることがで
きる。
実際には混晶材料のままよく定義された周期構造を形成
することは困難であるのでＡＩＰ　、　ＧａＰおよびＩ
ｎＰを積層し次周期構造を用いるのが有利である。さら
Ｋｌｉ’ｉ１期の一単位は二元化合物の特性が顕著とな
らない大きさ、すなわち電子のドープロイ波長以下であ
るような１〜１０原子層程度であることが要求される。
（実施例） 以下本究明の有利な特性を用いた実施例について説明す
る。
図は、本発明による（１００＞方向に超周期構造を有す
るＧ　ａＡ　３基板上に形成した超格子荷造体である。
　ＩｎＰ（２人）　−Ａ／Ｐ（３Ａ）−ＩｎＰ（２Ｂ）
−ＧａＰ（４）−ＩｎＰ（ｚｃ）　−ＡｇＰ（３Ｂ）　
を単位構造とする超格子であり、各層は即原十店から成
っている。超格子荷造体唸少なくとも数１０〜数１００
単位より形成される。組成的にはＡＩ。４３Ｇａｏ、５
ｙＩｎｏ、ｓＰ　Ｋ一致し、混晶であれば間接遷移型と
なるが超周期溝遺のためにＥｇ　＝　２．３５　ｅＶの
直（妾迎移型となる。単位構造としては数原子房程度の
２元化合物層を種々の仕方で積層し次ものが考えられる
が、いずれＫせよ超周期構造による直接遷移型エネルギ
ーギャップへの変換効果を利用することには変わりはな
い。
（発明の効果） 以上説明したよう忙、各層がｌ！Ｐ　、　ＧａＰ　、　
ＩｎＰの１ないし１０原子層程度の一定の層厚を有して
いるような半導体超格子構造体を半導体レーザの活性層
として用いること洸より、波長５６０ｎｍ以下の蝮波長
発光を有する半導体レーザを実現できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明における橿裕子簿造体の一夾ｊ例金示す図で
ある。図において、１・・・ＧａＡａ基板。 ２Ａなり　Ｌ　２Ｃ−ＩｎｌｌｌＪ’：子＋Ｍ、３Ａ＞
２いし３　Ｂ　−・・ＡＩＰ単原子層、４・・・ＧａＰ
単原子層、５・・・２ないし４より成る単位構造の繰り
返しによる超俗子の他の周期部分。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 異なる半導体材料を周期的に積層してなる半導体超格子
    構造体において、各層が１ないし１０原子層程度の一定
    の層厚を有しているＡｌＰ、ＧａＰおよびＩｎＰのいず
    れかから成っていることを特徴とする半導体超格子構造
    体。
JP59200207A 1984-09-25 1984-09-25 半導体超格子構造体 Expired - Lifetime JPH0728080B2 (ja)

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US06/779,756 US4675708A (en) 1984-09-25 1985-09-24 Semiconductor superlattice structure
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