CN1192056A - 多重量子阱结构的光电子器件 - Google Patents

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Abstract

带MQW－结构的光电子器件,带有两个不同作用的MQW－结构的器件,在此器件处,组成MQW－结构的层序列(4)(14),是在同类层的一个层面的简单晶体取向附生过程中长大的。在激光二极管－调制器组合结构中,激光MQW－层序列(4)是安装在调制器的MQW－层序列(14)以内的。

Description

多重量子阱结构的光电子器件
在由两个或多个光电子部件组成的整体器件中，比如激光器和调制器的组合，经常要求不同MQW-结构具有不同的特性。这种MQW(多重量子阱)-结构(Multiple QuantumWell)以下也称为多重势阱结构，是经过交变层序列产生的。在层序列中，每两个势垒层中间安装一个起阱作用的势阱层。通常是势阱结构及和势垒层一起以相同的方式组成，而势阱层和势垒层的材料构成是相同的，厚度也是相同的。把不同功能的多个光电子部件集成在同一块电路板上，经常要求把本质上互不相同的MQW-结构组成一个整体。
组成一个整体的可能性，如组成带激光二极管的调制器，在K.Morito发表在“A Low-Wavelength-Chirp，Low-Drive-Voltage MQW Modulator integrated DFBLaser for10 Gb/s≠Transmission”，光电学第十期，89-96页(1995年)一文中已进行过说明。文中提到的所谓对接(头)结构是用以下方法制造出来的，用来做激光和调制器的MQW-层序分别在多次晶体取向附生中长大。在这篇文章中也与借助于选择晶体取向附生制造的层结构进行了比较，比如与制造激光调制器组合所使用的层结构进行比较。制造激光调制器组合所使用的层结构在H.yamazaki 1995年发表的“Low Drive Voltage(1.5Vpp)and High Power DFB-LD/Modulator Integrated Light Sources by Bandgap Energy Controlled SelectiveMovpe”一文中(897-900页)已进行过说明。这种多次晶体取向附生过程或者选择晶体取向附生过程都很费时间并可能成为错误的根源。在A.Ramdane 1995年发表的“Integrated MQW Laser-Modulator with 36Ghz Bandwidth and NegativeChirp”一文中(893-896页)建议，一个激光调制器组合只带有一个公共的MQW-结构，因此，结构的生产可以在一个晶体取向附生过程中完成。但此种MQW-结构不能同时对两个整体部件进行最佳使用。
本发明的任务是，把多个不同MQW-结构的光电子部件组成一个单一的整体，其制造还要尽量简单。
这一任务的解决方案包括的特征是，所述器件是有两个部件(2)(3)，其中每个部件各带有一个多势阱结构的层序列(4)(14)，
—在这个器件处，层序列(4)(14)根据材质的不同、层的厚度和数目的不同；分别组成可以区分的多势阱结构。
—在这个器件处，这些层序列是相叠安置的同类层序列的一部分。
—在这个结构处，在每一个层面内只有一个这种同类层的层。
其他结构体现在从属要求中。
在根据本发明的器件中，要把相互可以区分的MQW-结构这样来组合成一体，以改它们可以在一个晶体取向附生过程中制造出来并能同时最佳地使用于两个或多个整体部件。MQW-结构作为层序列(因此，在一次晶体取向附生过程中是可以生产的)安放在一个共同的层序列中。MQW-层序列(它们分别对部件中的一个可以最佳地使用)是竖直地、相互可位移地向着层面安装。层序列中的一个层序可以是用于其他部件的MQW-层序列的整体组成部分。在激光二极管调制器组合中，用于激光二极管活性层的MQW-结构也可以安装在调制器范围内。专门用于调制器的层序列可以部分地安装在激光二极管的MQW-结构的上面和下面。专门用于调制器MQW-结构的层可以只在调制器范围内生长，或者在激光二极管范围内通过附加的腐蚀液把它除去。用于组成整体部件的各种功能不同的MQW-层序列，可以通过所含层的材料不同或者所含层的厚度和层数不同相互区分开。
现在根据图1至图5来更详细地说明本发明所述的器件。图1至图5所示的是根据本发明的激光调制器组成结构的纵剖面图。
在图1中所标示的是在同一衬底上调制器(2)和激光二极管的组合。多重势阱结构(Multiple Quan-tum Well MQW)(4)出现在调制器和激光二极管的范围内。这种用于激光二极管活性层的MQW-结构的厚度m，比用于MQW-结构长大的所有层的总厚度(1)还小。用于调制器的层序列(14)组成了用于调制器(2)的最佳MQW-结构。在激光二极管(3)的范围内，在层序列用于激光的层序列(4)的上面通过腐蚀制造了光栅(5)。这一光栅在这里作为DFB-分配反馈光栅(Distributed Fee back)出现在激光的总长度上。分配反馈光栅不需要在全长中都有，而只是限定在激光的一段或几段分段中。同样，分配反馈光栅也可作为这里还缺少的镜端面的备用件使用。接触层(6)(7)是用高二极半导体材料做成的。接触层(6)(7)带有用金属作材料的开启接触点(8)(9)。接触层分别服务于向调制器和激光范围进行电流注射的。一个公共对向接头可以安装在表层的前部或后部的上面或者置于导电极的衬底(1)的下面。MQW-层序列(4)的厚度m比全部生长大用于MQW-结构的层序列的总厚度还小。这里用于调制器的最佳层序列(14)要比用于激光二极管的最佳层序列(4)厚些。两个部件的层序列的厚度也可以相同，由于材质不同，在MQW-结构之间也会有区别。
图2和图3所表示的与图1的所表示的激光调制器组合的结构原则上是相同的，与图1中实施范例相反的是，用于激光二极管的层序列(4)按图2的安装要置于用于调制器层序列(14)的中间部位，在图3的实施范例中安装在上半部分，即要与分配反馈光栅(5)相交叉。在与图(2)和图(3)相适应的结构中，光栅也不需要在激光的总长度上出现。
在图(4)的结构形式中，总的层序列要在调制器和激光二极管范围内均匀地出现。在安装适用于激光的层序列(4)时与根据图4的结构一样，可以把用于调制器的层序列(14)的上部分为图5所标示的那样，在激光二极管的范围内除去，这样就会在用于调制器的层序列(14)的端头产生一个陡的界面与激光二极管相对。
在所有陈述的实施范例中，在MQW-层序列上部装上一个涂层或者罩护层(10)，用涂层或罩护层填充光栅，也可以在MQW-层序列的上面和下面再安装一些罩护层，这些罩护层对光电子的产生特别必要。对图5中结构形式的二者必居其一的选择是这样产生的，比如在调制器的范围内或者在开启的罩护层的下半部将衬底的一部分除去。
MQW-层的晶体取向附生只是在腐蚀范围内进行，半导体表面剩余的部分用一掩模掩蔽起来。在长出这么多层以后，以致产生一平的表面，这时以后的层就会同时在两个部件的范围内长出。这样就如图5所示，不是在用于激光二极管的层序列(4)的上面而是在下面产生了界面(11)。
根据本发明所述的器件，用于MQW-结构的层序列，可以在晶体取向附生的过程中不间断地长成，其方法是，凡不属于MQW-结构的层都不会组合进入层序列。因此，在用于MQW-结构的层序列中直接产生和相互叠起的层要么是用于一个部分的MQW-结构，要么用于另一部分的MQW-结构或者构成MQW-结构的一部分。层序列要在位于上面的罩护层(10)进行涂覆前，在侧面按带形进行腐蚀。因此，在上面的罩护层(10)也就将这条带的侧边掩蔽起来。这些侧边出现在表层的前面或后面是可以想象的。
在图4的实施范例中，两个部件的全部层是共同的，相应的MQW-结构的最佳使用关系到相应部分是可能。组成一个器件的MQW-结构的层序列安装在用于另一个器件的MQW-结构层序列(14)内是有优点的。两个MQW-结构也可分开竖直与层面相对且可进行移位安装。在这种情况下，也可让组成部分的MQW-结构的层序列直接并排长大。在图中所说明的结构中，激光二极管的层序列(4)嵌入用于调制器的范围很广的层序列(14)中，这一结构是有其优点的，优点是用于调制器的MQW-结构的层在激光二极管范围内可以被用来进行波导。根据本发明的器件可以在任何一个材料系统中生产，比如在GaAsP系统或在GaALAs系统中进行生产。结构部件的结构可以在侧面方向，也就是说在层面在相应的传统部分生产出来。不用所标明的带有整体激光二极管及其所属的调制器的器件的例子，也可将两个或多个部件与分离的MQW-结构，实际上就是把任何不同功能作用组成一个单一的整体。比如，将一个激光二极管和两个不同的调制器或两个不同的激光二极管或者激光二极管相互组合都是可能的。器件的一大特殊优点是在简单的晶体取向附生过程中生产很简单。因此在每一个层面只有一个同类构成的层。

Claims (8)

1.用半导体材料做成的光电子器件，至少带有两个部件(2)(3)，其中每个部件各带有一个多重势阱结构的层序列(4)(14)，
—在这个器件处，层序列(4)(14)根据材质的不同、层的厚度和数目的不同；分别组成可以区分的多势阱结构。
—在这个器件处，这些层序列是相叠安置的同类层序列的一部分。
—在这个结构处，在每一个层面内只有一个这种同类层的层。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征是，两层之间只存在至少从属于层序列中的一个序列的层，而这层则从属于带有多势阱结构的层序列中的一个序列或从属于这两个层序列。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的器件，其特征是，带有多势阱结构层序列中的一个序列要安放在另一个层序列的层的之间。
4.根据权利要求1至3所述的器件，其特征是两个部件一个是激光二极管，另一个是调制器。
5.根据权利要求4所述的器件，其特征是，带有多势阱结构，用于激光二极管的层序列(4)是安装在用于调制器的层序列(14)以内。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的器件，其特征是，带有多势阱结构、用于调制器的层序列(14)包括只在调制器范围存在的层。
7.根据权利要求4或权利要求5所述的器件，其特征是，带有多势阱结构的层序列(4)(14)只包括既在激光二极管范围内存在的也在调制器范围内存在的层。
8.根据权利要求4至7中的任何一项所述的器件，其特征是，在激光二极管的范围内，在至少带有一个多势阱结构的层序列中构成一个DFB-光栅或构成一个DBR-光栅。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication