JP2895701B2 - 光電子トランジスタ - Google Patents
光電子トランジスタInfo
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- JP2895701B2 JP2895701B2 JP1571993A JP1571993A JP2895701B2 JP 2895701 B2 JP2895701 B2 JP 2895701B2 JP 1571993 A JP1571993 A JP 1571993A JP 1571993 A JP1571993 A JP 1571993A JP 2895701 B2 JP2895701 B2 JP 2895701B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電子トランジスタに関
し、特に、光信号をマイクロ波信号で変調することので
きる光電子トランジスタに関する。
し、特に、光信号をマイクロ波信号で変調することので
きる光電子トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年大容量の情報を伝達する手段とし
て、光通信技術が注目されている。光ファイバの発達に
よって、光の強度変化（強度変調）によって情報を伝達
する方式は既に実用化されている。このような光通信技
術では、大容量の情報を伝達するために、光信号に付加
されている情報をマイクロ波信号に付加したり、マイク
ロ波信号に付加されている情報を光信号へ付加する必要
がある。マイクロ波信号と光信号との間で情報を変換す
る従来の方法として、レーザ発振器やフォトダイオード
が用いられている。
て、光通信技術が注目されている。光ファイバの発達に
よって、光の強度変化（強度変調）によって情報を伝達
する方式は既に実用化されている。このような光通信技
術では、大容量の情報を伝達するために、光信号に付加
されている情報をマイクロ波信号に付加したり、マイク
ロ波信号に付加されている情報を光信号へ付加する必要
がある。マイクロ波信号と光信号との間で情報を変換す
る従来の方法として、レーザ発振器やフォトダイオード
が用いられている。
【０００３】また、更に大容量の情報を伝達するため
に、光の振幅、周波数、あるいは位相を変調し信号を伝
達する研究もなされている。光の振幅、周波数、あるい
は位相を変調するための光変調器として、ニオブ酸リチ
ウム結晶を用いた光導波路や、Mach-Zehnderを用いた光
干渉計などが用いられている。
に、光の振幅、周波数、あるいは位相を変調し信号を伝
達する研究もなされている。光の振幅、周波数、あるい
は位相を変調するための光変調器として、ニオブ酸リチ
ウム結晶を用いた光導波路や、Mach-Zehnderを用いた光
干渉計などが用いられている。
【０００４】マイクロ波信号を効率よく光信号に変換し
たり、変換機器を汎用化し、取り扱いを容易にするため
に、マイクロ波を増幅する増幅器とレーザ発振器やフォ
トダイオードとを複合化、集積化することが検討されて
いる。これらは、ＯＥＩＣ（光電子集積回路）として実
用化されつつある。
たり、変換機器を汎用化し、取り扱いを容易にするため
に、マイクロ波を増幅する増幅器とレーザ発振器やフォ
トダイオードとを複合化、集積化することが検討されて
いる。これらは、ＯＥＩＣ（光電子集積回路）として実
用化されつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
て、光波の振幅、周波数、あるいは位相を変調する装置
についても集積化が検討されてはいる。しかし、ニオブ
酸リチウム結晶を用いた光導波路とＧａＡｓやＩｎＰ半
導体を用いたレーザ発振器とは材質が異なっているた
め、同一基板上にレーザ発振器と光導波路などを一体化
したり、集積化することが困難であり、実現されていな
かった。
て、光波の振幅、周波数、あるいは位相を変調する装置
についても集積化が検討されてはいる。しかし、ニオブ
酸リチウム結晶を用いた光導波路とＧａＡｓやＩｎＰ半
導体を用いたレーザ発振器とは材質が異なっているた
め、同一基板上にレーザ発振器と光導波路などを一体化
したり、集積化することが困難であり、実現されていな
かった。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、マイクロ波
の増幅作用と光変調作用とを有する光電子トランジスタ
を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、マイクロ波
の増幅作用と光変調作用とを有する光電子トランジスタ
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光電子トランジ
スタは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが真性半導体層
を挟んで順に繰り返し複数層積層されたｎｉｐｉ超格子
層であって、該ｎｉｐｉ超格子層のｉ層が量子井戸を含
む、ｎｉｐｉ超格子層と、ｎｉｐｉ超格子層の一部に形
成された一対のｎ+領域と、一対のｎ+領域上に各々形成
されたソース電極及びドレイン電極と、ｎｉｐｉ超格子
層上であって、ソース電極とドレイン電極との間に形成
されたゲート電極とを有しており、そのことによって、
上記目的が達せられる。
スタは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが真性半導体層
を挟んで順に繰り返し複数層積層されたｎｉｐｉ超格子
層であって、該ｎｉｐｉ超格子層のｉ層が量子井戸を含
む、ｎｉｐｉ超格子層と、ｎｉｐｉ超格子層の一部に形
成された一対のｎ+領域と、一対のｎ+領域上に各々形成
されたソース電極及びドレイン電極と、ｎｉｐｉ超格子
層上であって、ソース電極とドレイン電極との間に形成
されたゲート電極とを有しており、そのことによって、
上記目的が達せられる。
【０００８】また、前記ｎｉｐｉ超格子層に第１の光信
号を入射し、ゲート電極に印加したマイクロ波信号で第
１の光信号を変調させてもよい。
号を入射し、ゲート電極に印加したマイクロ波信号で第
１の光信号を変調させてもよい。
【０００９】更に、ゲート電極とソース電極との間及び
ゲート電極とドレイン電極との間のｎｉｐｉ超格子層表
面に第２の光信号を照射し、ソース電極とドレイン電極
との間を流れる電流を第２の光信号によって変調させて
もよい。
ゲート電極とドレイン電極との間のｎｉｐｉ超格子層表
面に第２の光信号を照射し、ソース電極とドレイン電極
との間を流れる電流を第２の光信号によって変調させて
もよい。
【００１０】
【作用】本発明の光電子トランジスタは、マイクロ波信
号の増幅器及び光の位相あるいは振幅を変調する光導波
路変調器として同時に機能する。光導波路内の屈折率の
変化は、ヘテロｎｉｐｉ超格子の量子効果から得られ
る。ヘテロｎｉｐｉ超格子に逆バイアスを与えるかまた
は、光を照射することによって、バンド構造に変化を生
じさせ、ヘテロｎｉｐｉ超格子内の量子井戸が有する内
蔵電位が変化する。ヘテロｎｉｐｉ超格子層の屈折率
は、ｎ＝Ｅ1/2で表され、Ｅは結晶における遷移確率か
ら導かれる誘電係数である。垂直遷移のみが発生するダ
イポール近似を利用すると、Ｅ（ω）を求める式が得ら
れ、またクラマース−クローニッヒの関係式を利用する
ことにより、次の式が得られる。
号の増幅器及び光の位相あるいは振幅を変調する光導波
路変調器として同時に機能する。光導波路内の屈折率の
変化は、ヘテロｎｉｐｉ超格子の量子効果から得られ
る。ヘテロｎｉｐｉ超格子に逆バイアスを与えるかまた
は、光を照射することによって、バンド構造に変化を生
じさせ、ヘテロｎｉｐｉ超格子内の量子井戸が有する内
蔵電位が変化する。ヘテロｎｉｐｉ超格子層の屈折率
は、ｎ＝Ｅ1/2で表され、Ｅは結晶における遷移確率か
ら導かれる誘電係数である。垂直遷移のみが発生するダ
イポール近似を利用すると、Ｅ（ω）を求める式が得ら
れ、またクラマース−クローニッヒの関係式を利用する
ことにより、次の式が得られる。
【００１１】 Ｐ＝（２／ｍ0）｜＜Ｓ｜Ｐx｜Ｘ＞｜ ここで、Ｐはケインにより使用されるバンド間行列要素
である。また、ｈ”はプランク定数を２πで除した値と
定義する。ｍ0とｅはそれぞれ電子の質量と電子の電荷
である。ｖは、軽い正孔の場合はｌｈまたは、重い正孔
の場合ｈｈのいずれかを用いる。ｎは価電子帯の準位、
ｎ’は伝導帯の準位、ωは活性チャネル導波路を伝搬す
るレーザの角周波数である。Ｌは単一の井戸を含む構造
の周期である。＜ｎ｜ｎ’＞は重なり積分を示してい
る。μvは換算質量であり、電子の実効質量ｍe *、軽い
正孔の実効質量ｍlh *、及び重い正孔の実効質量ｍhh *を
用いて、以下のように示される。
である。また、ｈ”はプランク定数を２πで除した値と
定義する。ｍ0とｅはそれぞれ電子の質量と電子の電荷
である。ｖは、軽い正孔の場合はｌｈまたは、重い正孔
の場合ｈｈのいずれかを用いる。ｎは価電子帯の準位、
ｎ’は伝導帯の準位、ωは活性チャネル導波路を伝搬す
るレーザの角周波数である。Ｌは単一の井戸を含む構造
の周期である。＜ｎ｜ｎ’＞は重なり積分を示してい
る。μvは換算質量であり、電子の実効質量ｍe *、軽い
正孔の実効質量ｍlh *、及び重い正孔の実効質量ｍhh *を
用いて、以下のように示される。
【００１２】μ1h -1＝ｍe *-1＋ｍlh *-1 μhh -1＝ｍe *-1＋ｍhh *-1 ｎ’＝１及びｎ’＝２の電子エネルギ準位へのｎ＝１及
びｎ＝２の重い正孔の遷移及びｎ＝１の軽い正孔の遷移
に対しては、直接遷移にのみ引き起こされるＥの変化を
考慮する。これらは、量子井戸を交差する電界の変化に
より、影響を受ける主要な条件である。他の要因は以下
の分析においては一定の背景条件ＥLにまとめられる。
びｎ＝２の重い正孔の遷移及びｎ＝１の軽い正孔の遷移
に対しては、直接遷移にのみ引き起こされるＥの変化を
考慮する。これらは、量子井戸を交差する電界の変化に
より、影響を受ける主要な条件である。他の要因は以下
の分析においては一定の背景条件ＥLにまとめられる。
【００１３】Ｅ＝１＋ＥL＋ＥQW ＥQWは量子井戸のこれらより低い位置のエネルギー準位
による。従って、Ｅの変化は次のようになる。
による。従って、Ｅの変化は次のようになる。
【００１４】ＥQW（電界１）−ＥQW（電界２） 屈折率は次のように計算される。Ｅの変化が非常に小さ
い場合、ｎ2＝Ｅであるため、２ｎΔｎ〜ΔＥのように
表せる。従って、Δｎ〜ΔＥ／２ｎである。位相変化Δ
φはおおよそ次のように表せる。
い場合、ｎ2＝Ｅであるため、２ｎΔｎ〜ΔＥのように
表せる。従って、Δｎ〜ΔＥ／２ｎである。位相変化Δ
φはおおよそ次のように表せる。
【００１５】Δφ＝ΔβＬ ここでＬは導波路の長さである。
【００１６】Δβ＝（２χ／λ）Δｎeffとなるので、
Γ＝Δｎeff／Δｎを用いてΔφ＝（２χ／λ）ΓΔｎ
Ｌと表せる。よって、ゲート電極に印加された電圧によ
って生じた誘電係数の変化が、ヘテロｎｉｐｉ超格子層
の屈折率の変化を引き起こし、ヘテロｎｉｐｉ超格子層
を伝搬する光信号の位相を変調する。
Γ＝Δｎeff／Δｎを用いてΔφ＝（２χ／λ）ΓΔｎ
Ｌと表せる。よって、ゲート電極に印加された電圧によ
って生じた誘電係数の変化が、ヘテロｎｉｐｉ超格子層
の屈折率の変化を引き起こし、ヘテロｎｉｐｉ超格子層
を伝搬する光信号の位相を変調する。
【００１７】振幅変調は次の吸収係数を計算することで
得られる。
得られる。
【００１８】α＝４πＫ／λ ここでＫは屈折率の虚部であり、λは伝搬する光の波長
である。このように屈折率の変化が、ヘテロｎｉｐｉ超
格子層の吸収度の変化をもたらす。
である。このように屈折率の変化が、ヘテロｎｉｐｉ超
格子層の吸収度の変化をもたらす。
【００１９】次に、ヘテロｎｉｐｉ超格子に光を照射す
ることによって、どの様にバンド構造が変化するかを説
明する。
ることによって、どの様にバンド構造が変化するかを説
明する。
【００２０】光照射によって２次元のキャリア密度ｎ
(2)は、次のように計算される。
(2)は、次のように計算される。
【００２１】ｎ(2)＝η（Ｐ／（ｈ”ω1））τ ここで、ηは、ｎｉｐｉ格子中で発生する電子−正孔対
の発生効率、Ｐは照射する光の強度、τはキャリアの寿
命、ω1は照射光の角周波数である。光の照射によっ
て、厚さｄnでキャリア濃度ｎ(3)のｎ型層の中心部分で
ドナーとアクセプタの電荷が中性化され、厚さｄn 0の中
性化された領域が形成される仮定すると次の関係式が得
られる。
の発生効率、Ｐは照射する光の強度、τはキャリアの寿
命、ω1は照射光の角周波数である。光の照射によっ
て、厚さｄnでキャリア濃度ｎ(3)のｎ型層の中心部分で
ドナーとアクセプタの電荷が中性化され、厚さｄn 0の中
性化された領域が形成される仮定すると次の関係式が得
られる。
【００２２】ｄn 0＝ｎ(2)／ｎ(3) 同様の関係式が、ｐ型層についても得られる。従って、
光が照射されたときのヘテロｎｉｐｉ超格子の内蔵電位
ＶTは、アクセプタ濃度ＮA、ドナー濃度ＮD、及びｉ層
の厚さｄiを用いて以下のように示される。
光が照射されたときのヘテロｎｉｐｉ超格子の内蔵電位
ＶTは、アクセプタ濃度ＮA、ドナー濃度ＮD、及びｉ層
の厚さｄiを用いて以下のように示される。
【００２３】ＶT＝ｑ／（２ε）（ＮD（２-1（ｄn−ｄn
0））2＋ＮA（２-1（ｄp−ｄp 0））2＋ＮD（ｄn−
ｄn 0）ｄi） このように、ヘテロｎｉｐｉ超格子層に光を照射するこ
とによって、電子−正孔対が発生し、ヘテロｎｉｐｉ超
格子層内の不純物濃度の変化をもたらすため、内蔵電位
が変化し、ヘテロｎｉｐｉ超格子層を流れる電流を変調
し得る。
0））2＋ＮA（２-1（ｄp−ｄp 0））2＋ＮD（ｄn−
ｄn 0）ｄi） このように、ヘテロｎｉｐｉ超格子層に光を照射するこ
とによって、電子−正孔対が発生し、ヘテロｎｉｐｉ超
格子層内の不純物濃度の変化をもたらすため、内蔵電位
が変化し、ヘテロｎｉｐｉ超格子層を流れる電流を変調
し得る。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。
【００２５】図１は、本発明の光電子ヘテロ−ｎｉｐｉ
トランジスタに用いるヘテロｎｉｐｉ超格子の一例を示
す。
トランジスタに用いるヘテロｎｉｐｉ超格子の一例を示
す。
【００２６】ＧａＡｓ基板１２上にクラッド層１６、ヘ
テロｎｉｐｉ導波路１５、及びクラッド層１３が順に堆
積されている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５は、ヘテロｎ
ｉｐｉ層１４を１周期とした超格子層が４周期繰り返し
堆積されている。ヘテロｎｉｐｉ層１４は、Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓを組成とするｐ型ＡｌＧａＡｓ層３、アンド
ープＡｌＧａＡｓ層４、６、８、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層５
及び、アンドープＧａＡｓ層７の積層より構成される。
クラッド層１３、１６は、Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓを組成
とするｐ型ＡｌＧａＡｓ層１、１１及びアンドープＡｌ
ＧａＡｓ層２、１０より構成される。クラッド層１３、
１６は、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５よりも屈折率が小さ
いので、光信号はヘテロｎｉｐｉ導波路１５に閉じ込め
られる。本実施例では、波長１．０６μｍの光信号を用
いる。この波長の光のエネルギは、ヘテロｎｉｐｉ導波
路１５のバンドギャップよりも小さいため、光信号は、
ヘテロｎｉｐｉ導波路１５にほとんど吸収されない。従
って、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５を透過した光信号は主
に位相変調される。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５の厚さ
は、導波路が単一モードとなるように選択される。
テロｎｉｐｉ導波路１５、及びクラッド層１３が順に堆
積されている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５は、ヘテロｎ
ｉｐｉ層１４を１周期とした超格子層が４周期繰り返し
堆積されている。ヘテロｎｉｐｉ層１４は、Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓを組成とするｐ型ＡｌＧａＡｓ層３、アンド
ープＡｌＧａＡｓ層４、６、８、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層５
及び、アンドープＧａＡｓ層７の積層より構成される。
クラッド層１３、１６は、Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓを組成
とするｐ型ＡｌＧａＡｓ層１、１１及びアンドープＡｌ
ＧａＡｓ層２、１０より構成される。クラッド層１３、
１６は、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５よりも屈折率が小さ
いので、光信号はヘテロｎｉｐｉ導波路１５に閉じ込め
られる。本実施例では、波長１．０６μｍの光信号を用
いる。この波長の光のエネルギは、ヘテロｎｉｐｉ導波
路１５のバンドギャップよりも小さいため、光信号は、
ヘテロｎｉｐｉ導波路１５にほとんど吸収されない。従
って、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５を透過した光信号は主
に位相変調される。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５の厚さ
は、導波路が単一モードとなるように選択される。
【００２７】図２は、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５のエネ
ルギバンド図を示している。アンドープＧａＡｓ層７
は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓ層５に
よってバイアスされ量子井戸として作用する。アンドー
プＧａＡｓ層７のバンドギャップエネルギを越える光を
照射するかまたは導波路にバンドギャップエネルギを越
える逆バイアスを与えることにより、導波路１５の屈折
率が変化し、導波路１５を伝搬する光信号の位相及び振
幅が変化する。
ルギバンド図を示している。アンドープＧａＡｓ層７
は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３及びｎ型ＡｌＧａＡｓ層５に
よってバイアスされ量子井戸として作用する。アンドー
プＧａＡｓ層７のバンドギャップエネルギを越える光を
照射するかまたは導波路にバンドギャップエネルギを越
える逆バイアスを与えることにより、導波路１５の屈折
率が変化し、導波路１５を伝搬する光信号の位相及び振
幅が変化する。
【００２８】図３は、本光電子ヘテロ−ｎｉｐｉトラン
ジスタの断面斜視図である。ＧａＡｓ基板１２上にクラ
ッド層１６およびヘテロｎｉｐｉ導波路１５が形成され
ている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５上にソース電極１７
及びドレイン電極１８が形成されている。またソース電
極１７及びドレイン電極１８とオーミック接触を取るた
めに、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５にｎ+領域１７’及び
１８’が形成されている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５上
にクラッド層１３が形成され、更にクラッド層１３上に
ゲート電極１９が形成されている。
ジスタの断面斜視図である。ＧａＡｓ基板１２上にクラ
ッド層１６およびヘテロｎｉｐｉ導波路１５が形成され
ている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５上にソース電極１７
及びドレイン電極１８が形成されている。またソース電
極１７及びドレイン電極１８とオーミック接触を取るた
めに、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５にｎ+領域１７’及び
１８’が形成されている。ヘテロｎｉｐｉ導波路１５上
にクラッド層１３が形成され、更にクラッド層１３上に
ゲート電極１９が形成されている。
【００２９】ソース電極１７、ドレイン電極１８とゲー
ト電極１９との間の領域２０にヘテロｎｉｐｉ導波路１
５中のアンドープＧａＡｓ層７に形成された量子井戸の
バンドギャップエネルギよりも大きいエネルギを有する
第２の光信号を照射することによって、ソース電極１７
とドレイン電極１８との間に流れる電流を変調すること
が出来る。またマイクロ波信号をゲート電極１９に印加
すると、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５中の光導波路２１を
透過する第１の光信号を位相変調することができる。
ト電極１９との間の領域２０にヘテロｎｉｐｉ導波路１
５中のアンドープＧａＡｓ層７に形成された量子井戸の
バンドギャップエネルギよりも大きいエネルギを有する
第２の光信号を照射することによって、ソース電極１７
とドレイン電極１８との間に流れる電流を変調すること
が出来る。またマイクロ波信号をゲート電極１９に印加
すると、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５中の光導波路２１を
透過する第１の光信号を位相変調することができる。
【００３０】次に図１及び図３を用いて、本光電子ヘテ
ロ−ｎｉｐｉトランジスタの製造方法を説明する。
ロ−ｎｉｐｉトランジスタの製造方法を説明する。
【００３１】まずＧａＡｓ基板１２上にエピタキシャル
層の形成を行う。エピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤやＭ
ＢＥなどの半導体層形成方法が用いられる。
層の形成を行う。エピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤやＭ
ＢＥなどの半導体層形成方法が用いられる。
【００３２】ＧａＡｓ基板１２上にＳｉを１×１０18／
ｃｍ3ドープしたｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0 .55Ａｓ層（厚さ
１．２μｍ）１１及び不純物をドープしないＡｌ0.45Ｇ
ａ0.55Ａｓ層（厚さ０．３μｍ）１０を堆積し、クラッ
ド層１６を形成する。 続いてヘテロｎｉｐｉ導波路１
５の形成を行う。不純物をドープしないＡｌ0.3Ｇａ0.7
Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）８、不純物をドープしないＧａ
Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）７、不純物をドープしないＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）６、Ｓｉを１×１０
18／ｃｍ3ドープしたｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ
２０ｎｍ）５、不純物をドープしないＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａ
ｓ層（厚さ３０ｎｍ）４、Ｂｅを１×１０18／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ２０ｎｍ）３
を順に堆積し、１周期分のヘテロｎｉｐｉ超格子層１４
が形成される。このヘテロｎｉｐｉ超格子層１４の堆積
工程を４回繰り返し、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５が形成
される。 更に、クラッド層１３が形成される。ヘテロ
ｎｉｐｉ導波路１５上に不純物をドープしないＡｌ0.45
Ｇａ0.55Ａｓ層（厚さ０．３μｍ）２及びＢｅを１×１
０18／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層
（厚さ１．２μｍ）１を順に堆積する。
ｃｍ3ドープしたｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0 .55Ａｓ層（厚さ
１．２μｍ）１１及び不純物をドープしないＡｌ0.45Ｇ
ａ0.55Ａｓ層（厚さ０．３μｍ）１０を堆積し、クラッ
ド層１６を形成する。 続いてヘテロｎｉｐｉ導波路１
５の形成を行う。不純物をドープしないＡｌ0.3Ｇａ0.7
Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）８、不純物をドープしないＧａ
Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）７、不純物をドープしないＡｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ１０ｎｍ）６、Ｓｉを１×１０
18／ｃｍ3ドープしたｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ
２０ｎｍ）５、不純物をドープしないＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａ
ｓ層（厚さ３０ｎｍ）４、Ｂｅを１×１０18／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層（厚さ２０ｎｍ）３
を順に堆積し、１周期分のヘテロｎｉｐｉ超格子層１４
が形成される。このヘテロｎｉｐｉ超格子層１４の堆積
工程を４回繰り返し、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５が形成
される。 更に、クラッド層１３が形成される。ヘテロ
ｎｉｐｉ導波路１５上に不純物をドープしないＡｌ0.45
Ｇａ0.55Ａｓ層（厚さ０．３μｍ）２及びＢｅを１×１
０18／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層
（厚さ１．２μｍ）１を順に堆積する。
【００３３】次にクラッド層１３上にＴｉ５０ｎｍとＡ
ｌ４００ｎｍを順に堆積し、リフトオフ法によって、ゲ
ート電極１９を形成する。そして、ゲート電極１９をマ
スクとして、クエン酸系エッチング液でｐ型Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層３の表面が露出するまでクラッド層１３が
エッチングされる。
ｌ４００ｎｍを順に堆積し、リフトオフ法によって、ゲ
ート電極１９を形成する。そして、ゲート電極１９をマ
スクとして、クエン酸系エッチング液でｐ型Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓ層３の表面が露出するまでクラッド層１３が
エッチングされる。
【００３４】ソース電極１７及びドレイン電極１８とオ
ーミック接触を取るために、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５
中にｎ+領域１７’及び１８’がイオン注入によって形
成される。その後、Ａｕ−Ｇｅ合金１００ｎｍ、Ｎｉ１
５ｎｍ、及びＡｕ１００ｎｍをｎ+領域１７’及び１
８’上に順次蒸着することによってソース電極１７及び
ドレイン電極１８が形成される。ソース及びドレイン電
極形成後、４３０℃で３０秒間加熱し、アロイを行う。
ーミック接触を取るために、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５
中にｎ+領域１７’及び１８’がイオン注入によって形
成される。その後、Ａｕ−Ｇｅ合金１００ｎｍ、Ｎｉ１
５ｎｍ、及びＡｕ１００ｎｍをｎ+領域１７’及び１
８’上に順次蒸着することによってソース電極１７及び
ドレイン電極１８が形成される。ソース及びドレイン電
極形成後、４３０℃で３０秒間加熱し、アロイを行う。
【００３５】最後に窒化ケイ素膜を素子全体に１００ｎ
ｍ堆積し、保護膜を形成する。
ｍ堆積し、保護膜を形成する。
【００３６】なお、ヘテロｎｉｐｉ導波路１５の材料、
不純物濃度、厚さ及び光導波路２１を透過する第１の光
信号の波長は、上述の値に限定されるものではなく、光
電子トランジスタの使用目的の特性に合わせて変更し得
る。例えば、光導波路は、単一モード導波路とする必要
はない。また、量子井戸のバンドギャップエネルギと光
導波路２１を透過する光信号の波長のエネルギとが等し
くなるようにヘテロｎｉｐｉ導波路１５の不純物濃度を
調整すれば、光導波路２１を透過する第１の光信号は主
に振幅が変調される。
不純物濃度、厚さ及び光導波路２１を透過する第１の光
信号の波長は、上述の値に限定されるものではなく、光
電子トランジスタの使用目的の特性に合わせて変更し得
る。例えば、光導波路は、単一モード導波路とする必要
はない。また、量子井戸のバンドギャップエネルギと光
導波路２１を透過する光信号の波長のエネルギとが等し
くなるようにヘテロｎｉｐｉ導波路１５の不純物濃度を
調整すれば、光導波路２１を透過する第１の光信号は主
に振幅が変調される。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波を増幅する
作用と光を変調する作用とを有するトランジスタが得ら
れる。また、本発明の光電子トランジスタは、ＧａＡｓ
やＩｎＰ半導体を用いて作製することができるため、半
導体レーザ発振器と一体化することができる。
作用と光を変調する作用とを有するトランジスタが得ら
れる。また、本発明の光電子トランジスタは、ＧａＡｓ
やＩｎＰ半導体を用いて作製することができるため、半
導体レーザ発振器と一体化することができる。
【図１】本発明の一実施例を示すものであって、ヘテロ
ｎｉｐｉ超格子層の構成を示す図である。
ｎｉｐｉ超格子層の構成を示す図である。
【図２】図１に示されるヘテロｎｉｐｉ超格子層のバン
ドエネルギ図である。
ドエネルギ図である。
【図３】本発明の一実施例を示すものであって、光電子
ヘテロ−ｎｉｐｉトランジスタの断面斜視図である。
ヘテロ−ｎｉｐｉトランジスタの断面斜視図である。
１２ ＧａＡｓ基板 １５ ヘテロｎｉｐｉ導波路 １７ ソース電極 １８ ドレイン電極 １９ ゲート電極 ２１ 光導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが真性半
導体層を挟んで順に繰り返し複数層積層されたｎｉｐｉ
超格子層であって、該ｎｉｐｉ超格子層のｉ層が量子井
戸を含む、ｎｉｐｉ超格子層と、 該ｎｉｐｉ超格子層の一部に形成された一対のｎ+領域
と、 該一対のｎ+領域上に各々形成されたソース電極及びド
レイン電極と、 該ｎｉｐｉ超格子層上であって、該ソース電極と該ドレ
イン電極との間に形成されたゲート電極とを有する光電
子トランジスタ。 - 【請求項２】 前記ｎｉｐｉ超格子層に入射した第１の
光信号を前記ゲート電極に印加したマイクロ波信号で変
調する請求項１に記載の光電子トランジスタ。 - 【請求項３】 前記ゲート電極と前記ソース電極との間
及び該ゲート電極と前記ドレイン電極との間の前記ｎｉ
ｐｉ超格子層表面に第２の光信号を照射し、該ソース電
極と該ドレイン電極との間を流れる電流を該第２の光信
号によって変調する請求項１または請求項２に記載の光
電子トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1571993A JP2895701B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光電子トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1571993A JP2895701B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光電子トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230440A JPH06230440A (ja) | 1994-08-19 |
| JP2895701B2 true JP2895701B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=11896575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1571993A Expired - Fee Related JP2895701B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光電子トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895701B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP1571993A patent/JP2895701B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06230440A (ja) | 1994-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990222 |
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