JP2008251989A - 半導体光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体基板と、前記半導体基板の上に積層され、第1の導電型を有する第1のクラッド層と、第1のクラッド層の上に積層され、伝導帯の電子及び価電子帯のホールを3次元的に閉じ込めて量子サイズ効果を発現する半導体結晶粒からなる量子ドットと、前記量子ドットを囲んで前記電子及び前記ホールを前記量子ドットに閉じ込める障壁層からなる活性層と、前記活性層の上に積層された、第2の導電型を有する第2のクラッド層を具備した半導体光増幅器において、前記障壁層のうち前記量子ドットの側面方向に位置する領域には、p型の不純物がドーピングされ、前記障壁層のうち前記量子ドットの上下方向に位置する領域に、不純物がドーピングされていないことである。
【選択図】 図1
Description
T.Akiyama et al., IEEE PHOTONICS LETTERS, Vol.17, p.1615, 2005.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面は、半導体光素子において、半導体基板と、前記半導体基板の上に積層され、第1の導電型を有する第1のクラッド層と、第1のクラッド層の上に積層され、伝導帯の電子及び価電子帯のホールを3次元的に閉じ込めて量子サイズ効果を発現する半導体結晶粒からなる量子ドットと、前記量子ドットを囲んで前記電子及び前記ホールを前記量子ドットに閉じ込める障壁層からなる活性層と、前記活性層の上に積層された、第2の導電型を有する第2のクラッド層を具備した半導体素子において、前記障壁層のうち前記量子ドットの側面方向に位置する領域には、p型の不純物がドーピングされ、前記障壁層のうち前記量子ドットの上下方向に位置する領域に、不純物がドーピングされていないこと特徴とする。
第2の側面は、第1の側面において、前記量子ドットが 前記半導体基板に格子整合しない半導体が下地層全面に亘って成長した濡れ層の上に形成され、前記半導体からなる突起部と、前記突起部の直下の前記濡れ層からなることを特徴とする。
第3の側面は、半導体光素子において、半導体基板と、前記半導体基板の上に積層され、第1の導電型を有する第1のクラッド層と、第1のクラッド層の上に積層され、伝導帯の電子及び価電子帯のホールを3次元的に閉じ込めて量子サイズ効果を発現する半導体結晶粒からなる量子ドットと、前記量子ドットを囲んで前記電子及び前記ホールを前記量子ドットに閉じ込める障壁層からなる活性層と、前記活性層の上に積層された、第2の導電型を有する第2のクラッド層を具備した半導体光素子において、前記量子ドットが、前記半導体基板に格子整合しない半導体が下地層全面に亘って成長した濡れ層の上に形成され、前記半導体からなる突起部と、前記突起部の直下の前記濡れ層からなり、更に、前記量子ドットが、前記量子ドットの上に形成された前記障壁層の格子定数が緩和される前に、前記量子ドットが再度成長することを少なくても1回以上繰り返して形成されてなるコラムナ量子ドットを構成し、前記コラムナ量子ドットを構成する前記量子ドット夫々を囲む前記障壁層のうち前記量子ドットの側面方向に位置する領域には、p型の不純物がドーピングされ、前記コラムナ量子ドットを囲む前記障壁層のうち上下方向に位置する領域に、不純物がドーピングされていないこと特徴とする。
第4の側面は、第1乃至3の側面において、前記半導体基板が、InPからなり、前記障壁層が、InGaAsPからなり、前記量子ドットが、InAsからなることを特徴とする。
2 半導体基板
3,7 クラッド層
4 量子ドット
5 障壁層
6 活性層
8 InPからなる半導体層
9 量子ドットの側面方向に位置する領域(サイドバリア層)
10 量子ドットの上下方向に位置する領域
11 濡れ層
12 変調ドープ領域
13 突起部
14 荷電子帯(EV)のノッチ
16 電流阻止層
17 表面電極
18 裏面側電極
20 Auメッキ電極
22 パッシベーション膜
24 溝
26 n型InP基板
28 n型InGaAsP層(λg=1.1μm)
30 p型InGaAsP層(λg=1.1μm)
32 リッジ
33 光入射面
34 p型InPクラッド層
35 光出射面
36 n型InP電流阻止層
38 PN埋め込み層
40 表面側電極
42 レジスト膜
50 後に成長した量子ドット
52 先に成長した量子ドット
54 コラムナ量子ドット
56 コラムナ量子ドットを構成する量子ドット夫々を囲む障壁層のうち量子ドットの側面方向に位置する領域(サイドバリア層)
58 コラムナ量子ドットを囲む障壁層のうち上下方向に位置する領域
60 コラムナ量子ドットを構成する夫々の量子ドットの上下方向の間隔
62 量子ドットの上下方向の間隔
64 コラムナ量子ドットを構成する量子ドットの頂上とその上に積層された量子ドットの底の間の障壁層
70 突起部
72 突起部の直下の濡れ層
100 従来の量子ドット光増幅器
Claims (4)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上に積層され、第1の導電型を有する第1のクラッド層と、
第1のクラッド層の上に積層され、伝導帯の電子及び価電子帯のホールを3次元的に閉じ込めて量子サイズ効果を発現する半導体結晶粒からなる量子ドットと、前記量子ドットを囲んで前記電子及び前記ホールを前記量子ドットに閉じ込める障壁層からなる活性層と、
前記活性層の上に積層された、第2の導電型を有する第2のクラッド層を具備した半導体素子において、
前記障壁層のうち前記量子ドットの側面方向に位置する領域には、p型の不純物がドーピングされ、
前記障壁層のうち前記量子ドットの上下方向に位置する領域に、不純物がドーピングされていないこと特徴とする半導体光素子。 - 請求項1に記載の半導体素子において、
前記量子ドットが、
前記半導体基板に格子整合しない半導体が下地層全面に亘って成長した濡れ層の上に形成され、前記半導体からなる突起部と、
前記突起部の直下の前記濡れ層からなることを特徴とする半導体光素子。 - 半導体基板と、
前記半導体基板の上に積層され、第1の導電型を有する第1のクラッド層と、
第1のクラッド層の上に積層され、伝導帯の電子及び価電子帯のホールを3次元的に閉じ込めて量子サイズ効果を発現する半導体結晶粒からなる量子ドットと、前記量子ドットを囲んで前記電子及び前記ホールを前記量子ドットに閉じ込める障壁層からなる活性層と、
前記活性層の上に積層された、第2の導電型を有する第2のクラッド層を具備した半導体光素子において、
前記量子ドットが、
前記半導体基板に格子整合しない半導体が下地層全面に亘って成長した濡れ層の上に形成され、前記半導体からなる突起部と、
前記突起部の直下の前記濡れ層からなり、
更に、前記量子ドットが、
前記量子ドットの上に形成された前記障壁層の格子定数が緩和される前に、前記量子ドットが再度成長することを少なくても1回以上繰り返して形成されてなるコラムナ量子ドットを構成し、
前記コラムナ量子ドットを構成する前記量子ドット夫々を囲む前記障壁層のうち前記量子ドットの側面方向に位置する領域には、p型の不純物がドーピングされ、
前記コラムナ量子ドットを囲む前記障壁層のうち上下方向に位置する領域に、不純物がドーピングされていないこと特徴とする半導体光素子。 - 請求項1乃至3に記載の半導体素子において、
前記半導体基板が、InPからなり、
前記障壁層が、InGaAsPからなり、
前記量子ドットが、InAsからなることを特徴とする半導体光素子。
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