JP2008503090A - InP基板上のII−VI/III−V層状構造 - Google Patents
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Abstract
Description
基板上のエピタキシアル膜などの2種類の結晶材料に関する「格子整合」とは、分離して得られた各材料が格子定数を有し、これらの格子定数が実質的に等しく、典型的には互いの差が0.2%以下であり、より典型的には互いの差が0.1%以下であり、最も典型的には互いの差が0.01%以下であることを意味し、
特定の厚さの第1の結晶層と、エピタキシアル膜および基板などの第2の結晶層とに関する「シュードモルフィック」とは、分離して得られた各層が格子定数を有し、特定の厚さの第1の層が、不整合欠陥が実質的にない層の面内で第2の層の格子間隔を採用できるように、これらの格子定数が十分類似していることを意味する。
II−VIおよびIII−Vエピタキシアル半導体材料の交互層を2対有する分布ブラッグ反射器(DBR)ミラーをInP基板上に成長させた。この結果得られる構造を図1に概略的に示しており、これはInP基板10、InAlAs緩衝層20、第1のCdZnSe層30、第1のInAlAs層40、第2のCdZnSe層50、第2のInAlAs層60、およびInGaAsキャップ層70を含む。CdZnSe層30および50とInAlAs層40および60とがDBR80を構成している。II−VI材料は、Clでn型にドープしたCd0.52Zn0.48Seであった。III−V材料は、Siでn型にドープしたIn0.52Al0.48Asであった。
ビード・サイエンティフィックQC1(Bede scientific QC1)二結晶回折計を使用して較正試料に対してX線回折(XRD)を行って、InP基板上のInAlAs層およびCdZnSe層の組成が格子整合していることを確認した。InP基板上のCdZnSe、およびInP基板上のInAlAsの2つの別々の較正試料を成長させた。
上述のように作製したDBRミラーを横に切断し、日立S4700(Hitachi S4700)走査型電子顕微鏡(SEM)下で検査した。図2は、その試料の走査型電子顕微鏡写真である。この顕微鏡写真は、InP基板10、InAlAs緩衝層20、第1のCdZnSe層30、第1のInAlAs層40、第2のCdZnSe層50、第2のInAlAs層60、およびInGaAsキャップ層70を示している。この顕微鏡写真は、CdZnSe層およびInAlAs層の厚さ値がそれぞれ約142nmおよび116nmであることを示しており、意図した値よりも幾分薄くなっている。
パーキンエルマー・ラムダ900UV/VIS/NIR(Perkin−Elmer Lambda 900 UV/VIS/NIR)分光計を使用して、上述のように作製したDBRミラーの反射率を測定した。得られたデータを図3の線Aに示している。2対のCdZnSe/InAlAのDBRミラーの場合、1.45μmにおけるピーク反射率は66%であった。ミラー反射率は、SEMから求めた厚さ値を使用して伝達行列の計算に基づいてシミュレートした(伝達行列の計算に関する詳細は:テオドール・タミール(Theodor Tamir)(編著)、「導波光電子工学」(Guided−Wave Optoelectroncs)、第2版(2nd Edition)、シュプリンガー・フェアラーク(Springer−Verlag)を参照されたい)。図3から明らかなように、シミュレートした曲線(図3、線B)は実験データによく一致している。図3は、2対のInGaAsP/InP(線C)および2対のAlGaAsSb/AlAsSbのDBR(線D)の2つの比較例のIII−V/III−VのDBRについて、波長の関数としてシミュレートした反射率も示している。2対のAlGaAsSb/AlAsSbのDBRミラーの場合の反射率はわずか46%であり、2対のInGaAsP/InPミラーの場合で40%である。本発明によるDBRは、同等の厚さの現在使用されている長波長DBRよりも大きく改善された反射率を示している。このデータを外挿すると、15以下の層対で95%の反射率を有するDBRを実現できることが分かる。
Claims (21)
- InP基板と、
II−VI材料およびIII−V材料の交互層、
とを含む層状構造。 - II−VI材料およびIII−V材料の前記交互層が、前記InP基板に対して格子整合しているか、または前記InP基板に対してシュードモルフィックである請求項1に記載の層状構造。
- II−VI材料およびIII−V材料の前記交互層の少なくとも1つが前記InP基板と直接接触している請求項1に記載の層状構造。
- 前記InP基板と、II−VI材料およびIII−V材料の前記交互層との間に介在する層をさらに含む請求項1に記載の層状構造。
- II−VI材料およびIII−V材料の前記交互層が、1つ以上の分布ブラッグ反射器(DBR)を形成する請求項1に記載の層状構造。
- 前記分布ブラッグ反射器(DBR)が、1〜2μmの範囲の波長において発生する最大反射率を有する請求項5に記載の層状構造。
- 各DBRが、II−VI材料およびIII−V材料の交互層を15対以下含み、95%以上の反射率を有する請求項5に記載の層状構造。
- 前記II−VI材料が、ZnSe、CdSe、BeSe、MgSe、ZnTe、CdTe、BeTe、MgTe、ZnS、CdS、BeS、MgS、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項1に記載の層状構造。
- 前記III−V材料が、InAs、AlAs、GaAs、InP、AlP、GaP、InSb、AlSb、GaSb、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項1に記載の層状構造。
- 前記III−V材料が、InAs、AlAs、GaAs、InP、AlP、GaP、InS(登録商標)b、AlSb、GaSb、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項8に記載の層状構造。
- 前記II−VI材料が、CdZnSe、CdMgZnSe、BeZnTe、BeMgZnTeからなる群より選択される請求項1に記載の層状構造。
- 前記II−VI材料がCdxZn1-xSe(式中、xは0.44〜0.54である)である請求項1に記載の層状構造。
- 前記III−V材料が、InP、InAlAs、GaInAs、AlInGaAs、GaInAsPからなる群より選択される請求項1に記載の層状構造。
- 前記III−V材料がInyAl1-yAs(式中、yは0.44〜0.52である)である請求項1に記載の層状構造。
- II−VI材料およびIII−V材料の前記層が、約100nm〜約200nmの間の平均厚さを有する請求項1に記載の層状構造。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載の層状構造を含むレーザー。
- 請求項1〜15のいずれか一項に記載の層状構造を含む光検出器。
- InP基板と、
15層対以下のエピタキシアル半導体材料を含み95%以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器(DBR)とを含む層状構造。 - 前記分布ブラッグ反射器(DBR)が、1〜2μmの範囲の波長において発生する最大反射率を有する請求項18に記載の層状構造。
- 請求項18または19に記載の層状構造を含むレーザー。
- 請求項18または19に記載の層状構造を含む光検出器。
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