JP2008098299A - 半導体光素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体光素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008098299A
JP2008098299A JP2006276837A JP2006276837A JP2008098299A JP 2008098299 A JP2008098299 A JP 2008098299A JP 2006276837 A JP2006276837 A JP 2006276837A JP 2006276837 A JP2006276837 A JP 2006276837A JP 2008098299 A JP2008098299 A JP 2008098299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantum dots
semiconductor optical
density
active layer
optical device
Prior art date
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.)
Pending
Application number
JP2006276837A
Other languages
English (en)
Inventor
和久 ▲高▼木
Kazuhisa Takagi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2006276837A priority Critical patent/JP2008098299A/ja
Priority to US11/626,507 priority patent/US7706422B2/en
Publication of JP2008098299A publication Critical patent/JP2008098299A/ja
Priority to US12/720,698 priority patent/US8068527B2/en
Priority to US13/279,460 priority patent/US8179942B2/en
Priority to US13/438,028 priority patent/US8279905B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
    • H01S5/1057—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying composition along the optical axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/124—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers incorporating phase shifts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
    • H01S5/3412—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires quantum box or quantum dash
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/509—Wavelength converting amplifier, e.g. signal gating with a second beam using gain saturation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして発光効率を向上させることができる半導体光素子、及び、その製造方法を得る。
【解決手段】本発明に係る半導体光素子は、量子ドット６ａを含む活性層６を備えた半導体光素子である。そして、活性層６内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の量子ドット６ａの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の量子ドット６ａの密度よりも、相対的に大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は、光ファイバ通信や光記録ディスクなどの光源として使用する半導体光素子及びその製造方法に関するものである。
活性層に量子ドットを形成した半導体レーザ（例えば、非特許文献１参照）や、吸収層に量子ドットを形成した導波路型受光素子（例えば、非特許文献２参照）が提案されている。また、共振器方向（光の進行方向）に垂直な面内において活性層内の量子ドットの密度を変化させた半導体レーザが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.11, No.5, SEPTEMBER/OCTOBER 2005, pp1027-1034 IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL.35, NO.6, JUNE 1999, pp936-943 特開平１１−３０７８６０号公報
半導体レーザの活性層内における光子の密度分布は、図１７に示すように、回折格子の位相シフト領域の近傍で光子の密度は極大となる。即ち、活性層内において光子の密度分布は共振器方向において一様でない分布をもつ。これに対して、従来の半導体レーザでは、図１８に示すように、活性層内の共振器方向において量子ドットの密度が一定であった。
従って、活性層内の電子及びホールキャリアは光子の密度が大きい部分ではホールバーニングにより減少し、局所的な利得の低下が生じる。これにより、半導体レーザの発光効率が低下するという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして発光効率を向上させることができる半導体光素子及びその製造方法を得るものである。
本発明に係る半導体光素子は、量子ドットを含む活性層を備えた半導体光素子であって、活性層内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の量子ドットの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の量子ドットの密度よりも相対的に大きい。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
本発明により、ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして発光効率を向上させることができる。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子を示す斜視図であり、図２は、図１の半導体光素子の共振器方向における断面図である。この半導体光素子は、量子ドットを含む活性層と、共振器内部に回折格子とを備えたリッジ型分布帰還型レーザである。
図示のように、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓクラッド層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ回折格子３、ｎ−ＧａＡｓ回折格子埋込層４、ＡｌＧａＡｓ光閉込層５、ＡｌＧａＡｓ中にＩｎＡｓ量子ドットを有する活性層６、ｐ−ＧａＡｓクラッド層７、ｐ−ＧａＡｓクラッド層８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９が順番に形成されている。また、ｐ−ＧａＡｓクラッド層８及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層９にはリッジが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９上及びリッジ内壁がＳｉＯ２絶縁膜１０により覆われている。また、ＳｉＯ２絶縁膜１０の開口部を介してｐ−ＧａＡｓコンタクト層９に接続されるようにＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極（ｐ側電極）１１が形成されている。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極（ｎ側電極）１２が形成されている。
図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。図示のように、光子の密度は、位相シフト領域１３の近傍で大きくなっている。そこで、図４に示すように、ｎ−ＡｌＧａＡｓ回折格子３の位相シフト領域１３の近傍において量子ドットの密度が相対的に大きくなるようにする。即ち、活性層内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の量子ドットの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の量子ドットの密度よりも相対的に大きくなるようにする。
これにより、光子の密度が大きい部分において、利得を発生する量子ドットの密度が大きくなるため、一つの量子ドットあたりで発生するキャリア密度の低下を従来よりも小さく抑えることができる。従って、ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして、半導体レーザの発光効率を向上させることができる。
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子を示す斜視図である。図１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。この半導体光素子は、量子ドットを含む活性層と、共振器内部に回折格子とを備えた埋込ヘテロ型分布帰還型レーザである。
図示のように、ｎ−ＡｌＧａＡｓ回折格子３、ｎ−ＧａＡｓ回折格子埋込層４、ＡｌＧａＡｓ光閉込層５及び活性層６、ｐ−ＧａＡｓクラッド層７の両サイドにｐ−ＧａＡｓ電流ブロック層１４及びｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１５が形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏する。
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体光素子は、実施の形態１と同様に量子ドットを含む活性層を備えたファブリーペロー型半導体レーザである。
図６は、本発明の実施の形態３に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。図示のように、光子の密度は、光の出射端面の近傍において相対的に大きくなっている。そこで、図７に示すように、出射端面の近傍において量子ドットの密度が相対的に大きくなるようにする。即ち、活性層内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の量子ドットの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の量子ドットの密度よりも相対的に大きくなるようにする。
これにより、光子の密度が大きい部分において、利得を発生する量子ドットの密度が大きくなるため、一つの量子ドットあたりで発生するキャリア密度の低下を従来よりも小さく抑えることができる。従って、ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして、半導体レーザの発光効率を向上させることができる。
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る半導体光素子は、実施の形態１と同様に量子ドットを含む活性層を備えた半導体光増幅器である。
図８は、本発明の実施の形態４に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。図示のように、光子の密度は、光の出射端面の近傍において相対的に大きくなっている。そこで、図９に示すように、出射端面の近傍において量子ドットの密度が相対的に大きくなるようにする。即ち、活性層内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の量子ドットの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の量子ドットの密度よりも相対的に大きくなるようにする。
これにより、光子の密度が大きい部分において、利得を発生する量子ドットの密度が大きくなるため、一つの量子ドットあたりで発生するキャリア密度の低下を従来よりも小さく抑えることができる。従って、ホールバーニングによる利得の局所的な低下を少なくして、半導体光増幅器の光の増幅効率を向上させることができる。
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係る波長変換器である。この波長変換器は、実施の形態４に係る半導体光増幅器を内部に含むマッハツェンダ干渉計である。この波長変換器に、波長λ１の変調光と波長λ２のＣＷ光とを入力すると、半導体光増幅器の相互位相変調作用により、ＣＷ光が変調光による位相変調を受けて、素子の出力端から強度変調光として出力される。このような波長変換器に、実施の形態４に係る半導体光増幅器を適用すると、入射光強度を大きくしても、半導体光増幅器内部の出射端近傍でのキャリアの不足が生じず、十分な位相変調を得ることができるため、波長変換器の変換効率が向上することができる。
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る半導体光素子は、量子ドットを含む吸収層を備えた導波路型受光素子である。
図１１は、本発明の実施の形態６に係る半導体光素子の吸収層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。図示のように、光子の密度は、光の入射端面の近傍において相対的に大きくなっている。そこで、図１２に示すように、光強度が大きく、光子の密度の大きい入射端面の近傍において量子ドットの密度が相対的に小さくなるようにする。
これにより、入射端面の近傍において吸収係数が小さくなるため、導波路を伝播する光の導波モードは乱されることがなく素子の奥まで光が到達する。また、素子の奥側で量子ドット密度が大きく、光吸収係数が大きくなるため、受光素子の光電変換効率が向上する。
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る半導体光素子の製造方法について図面を用いて説明する。この製造方法を用いることで、実施の形態１に係る半導体光素子を製造することができる。
まず、図１３に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓクラッド層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ回折格子３、ｎ−ＧａＡｓ回折格子埋込層４、ＡｌＧａＡｓ光閉込層５を形成する。次に、ＡｌＧａＡｓからなる活性層６をＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いて成長する。この際に、Ｉｎを添加すると、ＡｌＧａＡｓ層内にＩｎＡｓからなる量子ドット６ａが、共振器方向において分布密度がほぼ均一になるように形成される。
次に、均一に量子ドット６ａを形成した活性層６上に、共振器方向において膜厚が一様でないＺｎＯ膜１６を形成する。ここでは、共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分のＺｎＯ膜１６の膜厚が、光子の密度が相対的に小さい部分のＺｎＯ膜１６の膜厚よりも相対的に薄くなるようにする。
次に、高温で熱処理を加えることにより、活性層６に対してＺｎＯ膜１６からＺｎを拡散させる。これにより、量子ドット６ａの一部は、活性層６と混晶化して無秩序化し、量子ドット６ａとしての機能がほぼ失われる。その度合いは、ＺｎＯ膜１６の膜厚が厚く、Ｚｎの拡散密度が大きい部分でより顕著となる。このように、均一に量子ドットを形成した活性層に対して、共振器方向において一様でない不純物拡散を行うことで、量子ドットの一部を無秩序化し、活性層内の共振器方向における量子ドットの不均一な密度分布を形成することができる。その後、図１４に示すように、ＺｎＯ膜１６を除去する。
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る半導体光素子の製造方法について図面を用いて説明する。この製造方法を用いることで、実施の形態１に係る半導体光素子を製造することができる。
まず、図１５に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓクラッド層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ回折格子３、ｎ−ＧａＡｓ回折格子埋込層４、ＡｌＧａＡｓ光閉込層５を形成する。次に、ＡｌＧａＡｓからなる活性層６をＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法を用いて成長する。この際に、Ｉｎを添加すると、ＡｌＧａＡｓ層内にＩｎＡｓからなる量子ドット６ａが、共振器方向において分布密度がほぼ均一になるように形成される。
次に、均一に量子ドット６ａを形成した活性層６上に、共振器方向において膜厚が一様でないレジスト１７を形成する。ここでは、共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分のレジスト１７の膜厚が、光子の密度が相対的に小さい部分のレジスト１７の膜厚よりも相対的に厚くなるようにする。
次に、活性層６に対してレジスト１７を介してＳｉをイオン注入する。その後、高温で熱処理を加えることにより、量子ドット６ａの一部は、活性層６と混晶化して無秩序化し、量子ドット６ａとしての機能がほぼ失われる。その度合いは、レジスト１７の膜厚が薄く、Ｓｉイオンの注入される密度が大きい部分でより顕著となる。このように、均一に量子ドットを形成した活性層に対して、共振器方向において一様でないイオン注入を行うことで、量子ドットの一部を無秩序化し、活性層内の共振器方向における量子ドットの不均一な密度分布を形成することができる。その後、図１６に示すように、レジスト１７を除去する。
本発明の実施の形態１に係る半導体光素子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の共振器方向における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の活性層内における量子ドットの共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体光素子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体光素子の活性層内における量子ドットの共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体光素子の活性層内における量子ドットの共振器方向の密度分布を示す図である 本発明の実施の形態５に係る波長変換器である。 本発明の実施の形態６に係る半導体光素子の吸収層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る半導体光素子の活性層内における量子ドットの共振器方向の密度分布を示す図である 本発明の実施の形態７に係る半導体光素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態７に係る半導体光素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態８に係る半導体光素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態８に係る半導体光素子の製造方法を説明するための断面図である。 従来の半導体光素子の活性層内における光子の共振器方向の密度分布を示す図である。 従来の半導体光素子の活性層内における量子ドットの共振器方向の密度分布を示す図である。
符号の説明
３ 回折格子層
６ 活性層
６ａ 量子ドット
１６ ＺｎＯ膜
１７ レジスト

Claims (9)

  1. 量子ドットを含む活性層を備えた半導体光素子であって、
    前記活性層内の共振器方向において、光子の密度が相対的に大きい部分の前記量子ドットの密度が、光子の密度が相対的に小さい部分の前記量子ドットの密度よりも相対的に大きいことを特徴とする半導体光素子。
  2. 前記半導体光素子は、共振器内部に回折格子を更に備えた分布帰還型半導体レーザであり、
    前記量子ドットの密度は、前記回折格子の位相シフト領域の近傍において相対的に大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
  3. 前記半導体光素子はファブリーペロー型半導体レーザであり、
    前記量子ドットの密度は、光の出射端面の近傍において相対的に大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
  4. 前記半導体光素子は半導体光増幅器であり、
    前記量子ドットの密度は、光の出射端面の近傍において相対的に大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
  5. 前記半導体光増幅器は、マッハツェンダ型干渉計の内部に含まれることを特徴とする請求項４に記載の半導体光素子。
  6. 量子ドットを含む吸収層を備えた導波路型受光素子であって、
    前記吸収層内の共振器方向において、前記量子ドットの密度は、光の入射端面の近傍において相対的に小さいことを特徴とする半導体光素子。
  7. 請求項１に記載の半導体光素子を製造する方法であって、
    共振器方向において分布密度が均一になるように前記活性層内に前記量子ドットを形成する工程と、
    均一に前記量子ドットを形成した前記活性層に対して、共振器方向において一様でない不純物拡散又はイオン注入を行うことで、前記量子ドットの一部を無秩序化し、前記活性層内の共振器方向における前記量子ドットの密度分布を形成する工程とを有することを特徴とする半導体光素子の製造方法。
  8. 前記活性層をＡｌＧａＡｓにより形成し、前記量子ドットをＩｎＡｓにより形成し、
    均一に前記量子ドットを形成した前記活性層上に、共振器方向において膜厚が一様でないＺｎＯ膜を形成し、
    前記活性層に対して前記ＺｎＯ膜からＺｎを熱拡散させることで、前記量子ドットの一部を無秩序化し、前記活性層内の共振器方向における前記量子ドットの密度分布を形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体光素子の製造方法。
  9. 前記活性層をＡｌＧａＡｓにより形成し、前記量子ドットをＩｎＡｓにより形成し、
    均一に前記量子ドットを形成した前記活性層上に、共振器方向において膜厚が一様でないレジストを形成し、
    前記活性層に対して前記レジストを介してＳｉをイオン注入した後、熱処理を加えることで、前記量子ドットの一部を無秩序化し、前記活性層内の共振器方向における前記量子ドットの密度分布を形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体光素子の製造方法。
JP2006276837A 2006-10-10 2006-10-10 半導体光素子及びその製造方法 Pending JP2008098299A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006276837A JP2008098299A (ja) 2006-10-10 2006-10-10 半導体光素子及びその製造方法
US11/626,507 US7706422B2 (en) 2006-10-10 2007-01-24 Semiconductor optical element
US12/720,698 US8068527B2 (en) 2006-10-10 2010-03-10 Semiconductor optical element
US13/279,460 US8179942B2 (en) 2006-10-10 2011-10-24 Semiconductor optical element
US13/438,028 US8279905B2 (en) 2006-10-10 2012-04-03 Method of manufacturing semiconductor optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006276837A JP2008098299A (ja) 2006-10-10 2006-10-10 半導体光素子及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008098299A true JP2008098299A (ja) 2008-04-24

Family

ID=39274904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006276837A Pending JP2008098299A (ja) 2006-10-10 2006-10-10 半導体光素子及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (4) US7706422B2 (ja)
JP (1) JP2008098299A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015191557A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-17 Stc.Unm Integrated bound-mode spectral/angular sensors
JP2020500416A (ja) * 2016-10-08 2020-01-09 中国科学院蘇州納米技術与納米倣生研究所Ｓｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｔｅｃｈ Ａｎｄ Ｎａｎｏ−Ｂｉｏｎｉｃｓ（Ｓｉｎａｎｏ），Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 量子ドット構造の製造方法
US11480463B2 (en) 2014-06-09 2022-10-25 Unm Rainforest Innovations Integrated bound-mode spectral/angular sensors

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5026905B2 (ja) * 2007-10-02 2012-09-19 富士通株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
JP5303236B2 (ja) * 2008-10-01 2013-10-02 株式会社Ｑｄレーザ 光半導体装置
KR20130120266A (ko) * 2012-04-25 2013-11-04 한국전자통신연구원 분포 궤환형 레이저 다이오드
ITRM20130571A1 (it) * 2013-10-17 2015-04-18 Cisco Tech Inc Protezione di un nodo di bordo scalabile utilizzante instradamento di segmenti
CN104158085B (zh) * 2014-08-30 2017-04-12 太原理工大学 无时延、频谱平坦、宽带光子集成混沌半导体激光器
WO2018160164A1 (en) * 2017-02-28 2018-09-07 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Quantum-dot photonics
CN108807519B (zh) * 2017-05-02 2021-02-26 中国科学院物理研究所 一种电子型的法布里-珀罗干涉器件及制备方法
US10811549B2 (en) 2019-01-29 2020-10-20 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Quantum-dot-based avalanche photodiodes on silicon
CN115912054A (zh) * 2022-11-09 2023-04-04 北京无线电测量研究所 一种硅基fp激光器件、集成可调谐激光器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307860A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Nec Corp 半導体レーザ及び半導体光アンプ
JP2002344090A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Fujitsu Ltd 光信号処理方法及び光信号処理装置
JP2003304035A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子
JP2006196805A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Fujitsu Ltd 半導体レーザ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012484A (en) * 1990-01-02 1991-04-30 At&T Bell Laboratories Analog optical fiber communication system, and laser adapted for use in such a system
DE10080898T1 (de) * 1999-03-29 2001-06-28 Nikon Corp Mehrschicht-Antireflexionsfilm, optisches Element und Reduktionsprojektionsbelichtungsapparat
US6600169B2 (en) * 2000-09-22 2003-07-29 Andreas Stintz Quantum dash device
US6816525B2 (en) * 2000-09-22 2004-11-09 Andreas Stintz Quantum dot lasers
WO2002082602A2 (en) 2001-02-28 2002-10-17 The Research Foundation Of State University Of New York Semiconductor laser with reduced temperature sensitivity
WO2002071562A2 (en) 2001-03-02 2002-09-12 Science & Technology Corporation @ Unm Quantum dot vertical cavity surface emitting laser
US6580740B2 (en) * 2001-07-18 2003-06-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device having selective absorption qualities
US6859477B2 (en) * 2003-01-07 2005-02-22 University Of Texas Optoelectronic and electronic devices based on quantum dots having proximity-placed acceptor impurities, and methods therefor
JP4639107B2 (ja) 2005-03-31 2011-02-23 富士通株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
US7700936B2 (en) * 2005-07-01 2010-04-20 University Of Delaware Fabrication of quantum dots embedded in three-dimensional photonic crystal lattice
US7575943B2 (en) 2005-12-06 2009-08-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Quantum dot laser diode and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307860A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Nec Corp 半導体レーザ及び半導体光アンプ
JP2002344090A (ja) * 2001-05-11 2002-11-29 Fujitsu Ltd 光信号処理方法及び光信号処理装置
JP2003304035A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子
JP2006196805A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Fujitsu Ltd 半導体レーザ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015191557A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-17 Stc.Unm Integrated bound-mode spectral/angular sensors
US9766123B2 (en) 2014-06-09 2017-09-19 Stc.Unm Integrated bound-mode spectral/angular sensors
US10408673B2 (en) 2014-06-09 2019-09-10 Stc.Unm Integrated bound-mode spectral/angular sensors
US10989590B2 (en) 2014-06-09 2021-04-27 Unm Rainforest Innovations Integrated bound-mode spectral/angular sensors
US11480463B2 (en) 2014-06-09 2022-10-25 Unm Rainforest Innovations Integrated bound-mode spectral/angular sensors
JP2020500416A (ja) * 2016-10-08 2020-01-09 中国科学院蘇州納米技術与納米倣生研究所Ｓｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｔｅｃｈ Ａｎｄ Ｎａｎｏ−Ｂｉｏｎｉｃｓ（Ｓｉｎａｎｏ），Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 量子ドット構造の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20120190147A1 (en) 2012-07-26
US7706422B2 (en) 2010-04-27
US8179942B2 (en) 2012-05-15
US8068527B2 (en) 2011-11-29
US8279905B2 (en) 2012-10-02
US20100165356A1 (en) 2010-07-01
US20120056293A1 (en) 2012-03-08
US20080084906A1 (en) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008098299A (ja) 半導体光素子及びその製造方法
Skogen et al. A quantum-well-intermixing process for wavelength-agile photonic integrated circuits
JP2007227504A (ja) 半導体発光装置およびこれを利用した集積型半導体光導波路素子
JP2010232424A (ja) 半導体光増幅装置及び光モジュール
JP2017506829A (ja) 波長可変レーザデバイス
JP2003332694A (ja) 半導体レーザ
Ji et al. Long-wavelength triangular ring laser
JP4652061B2 (ja) 半導体レーザ
US6980345B2 (en) High speed optical signal processor including saturable absorber and gain-clamped optical amplifier
JP5206976B2 (ja) 半導体レーザ及びその製造方法
US20050123018A1 (en) Ridge type distributed feedback semiconductor laser
JP2004179206A (ja) 光半導体装置および光伝送モジュール、光増幅モジュール
JP4599700B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JP2006203100A (ja) 半導体レーザおよび光送信器モジュール
JP2010098201A (ja) リッジ型半導体レーザ
JP3971484B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2009206463A (ja) 半導体発光素子
JP2005135956A (ja) 半導体光増幅器およびその製造方法ならびに光通信デバイス
KR100602973B1 (ko) 스트레인 보상 다층양자우물을 이용하는 단일모드형 레이저 다이오드 및 그 제조 방법
JPH10242577A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2007123837A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
Kaneko et al. 1550 nm‐Band InAs/InGaAlAs Quantum Dot Distributed Feedback Lasers Grown on InP (311) B Substrate with Side‐Wall Gratings Simultaneously Fabricated with a Ridge Waveguide
JP2004311556A (ja) 半導体レーザ並びにそれを用いた光モジュール及び機能集積型レーザ
JPH11233874A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4617684B2 (ja) 半導体レーザ素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090611

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110628

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111101