JP2007036258A - アバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板上に形成される第1のクラッド層、活性層及び第2のクラッド層を含み、
前記活性層は、キャリアを増倍させるキャリア増倍構造層と、キャリアガイド構造層と、前記キャリアが注入され、光放射遷移(optical radiative transition)が生じるQW活性領域との組み合わせからなる少なくとも一つの単位セル構造物を含む。
【選択図】図1
Description
超格子構造からなるQW活性領域41と超格子構造からなるキャリアガイド構造層42が適用された。
QW活性領域41でさらにアバランシェ量子サブバンド遷移を経験したキャリアは、さらに順次に次の隣接するキャリア増倍構造層43を通過しながらさらに増倍され、キャリアガイド構造層42及びQW活性領域41を通過しながら、このようなキャリアの継続的な増倍効果により非常に高い光出力キャリア増倍を得る。すなわち、前記活QW性領域41、キャリアガイド構造層42及びキャリア増倍構造層43の組み合わせの単位セル構造物がN回繰り返して積層され、キャリアが1つの増倍層でm倍増倍されると仮定すれば、その結果して、注入された1つのキャリアがmN個に増倍され、且つ、mN個の光子を生成できる効果を得る。
図4を参照すれば、単位セル構造物はQW活性領域41とキャリア増倍構造層43との間にキャリアの弛緩領域に挿入されたエネルギー弛緩層44を含む構造である。電圧印加による電子がキャリアガイド構造層42によりガイドされ、隣接する3個の量子井戸構造からなるQW活性領域41に形成されたEq3サブバンドに注入され、ここで、Eq3サブバンドとEq2サブバンド間の密度反転により光放射遷移が生じ、多数の光子が放出され、低いエネルギーを有するEq2サブバンドに遷移された電子は、さらに低いエネルギーを有するEq1サブバンドに弛緩され、Eq1サブバンドに遷移された電子が順次に容易にエネルギー弛緩層44に速く弛緩されるようにし、その結果して、Eq3サブバンドとEq2サブバンド間の密度反転効果を高めることができ、キャリア増倍構造層43のドーパントが隣接するQW活性領域41に拡散されることを防止する役目をもすることができる。
20、60 クラッド層
30、50 ウェーブガイド層
41 活性領域
41a、42a 量子井戸層
41b、42b 量子障壁層
42 キャリアガイド構造層
43 キャリア増倍構造層
43a n型ドーピング層
43b 増倍層
43c p電荷層
44 エネルギー弛緩層
70 コンタクト層
81、82 電極
Es1 超格子構造のサブバンド
Es2 超格子構造のサブバンド
Eq1 3個量子井戸構造における量子閉じ込めサブバンド
Eq2 3個量子井戸構造における量子閉じ込めサブバンド
Eq3 3個量子井戸構造における量子閉じ込めサブバンド
Claims (12)
- 半導体基板上に形成される第1のクラッド層、活性層及び第2のクラッド層を含み、
前記活性層は、キャリアを増倍させるキャリア増倍構造層と、キャリアガイド構造層と、前記キャリアが注入され、光放射遷移(optical radiative transition)が生じるQW活性領域との組み合わせからなる少なくとも一つの単位セル構造物を含むことを特徴とするアバランシェ(avalanche)量子サブバンド遷移半導体レーザ。 - 前記キャリア増倍構造層、前記キャリアガイド構造及び前記QW活性領域の組み合わせからなる前記単位セル構造物が繰り返して積層されることを特徴とする請求項1に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 半導体基板上に形成される第1のクラッド層、活性層及び第2のクラッド層を含み、
前記活性層が、キャリアを増倍させるキャリア増倍構造層と、前記キャリアが注入され、光放射遷移が生じるQW活性領域との組み合わせからなることを特徴とするアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。 - 前記キャリア増倍構造層及び前記QW活性領域の組み合わせが繰り返して積層されることを特徴とする請求項3に記載のアバランシェ量子アバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 半導体基板上に形成される第1のクラッド層、活性層及び第2のクラッド層を含み、
前記活性層が、キャリアを増倍させるキャリア増倍構造層と、注入されたエネルギー準位で前記キャリアのエネルギーを弛緩させ、QW活性領域にキャリアを注入させるキャリアガイド構造層と、前記キャリアが注入され、光放射遷移が生じるQW活性領域と、キャリアのエネルギー弛緩層との組み合わせからなることを特徴とするアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。 - 前記キャリア増倍構造層、前記キャリアガイド構造層、前記QW活性領域及び前記キャリアのエネルギー弛緩層の組み合わせが繰り返して積層されることを特徴とする請求項5に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 前記エネルギー弛緩層は、多重量子井戸または超格子構造からなることを特徴とする請求項5又は6に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 前記キャリアガイド構造層は、多重量子井戸または超格子構造からなることを特徴とする請求項3又は5に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 前記QW活性領域は、多重量子井戸または超格子構造からなることを特徴とする請求項1、3、5のいずれか1項に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 前記キャリア増倍構造層は、p−電荷層、前記キャリアを増倍させる増倍層及びn型ドーピング層からなることを特徴とする請求項1、3、5のいずれか1項に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
- 前記第1のクラッド層および前記QW活性領域との間に形成される第1のウェーブガイド層と、
前記QW活性領域と前記第2のクラッド層との間に形成される第2のウェーブガイド層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1、3、5のいずれか1項に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。 - 前記キャリア増倍構造層の増倍層は、半導体超格子構造物をさらに含むことを特徴とする請求項1、3、5のいずれか1項に記載のアバランシェ量子サブバンド遷移半導体レーザ。
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