JP2927908B2 - 発光素子 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、特に電気回路素子間の並列・大容
量光伝送などに用いられるのに適した極めて発光効率が
高く且つ非常に大きな変調度が期待できる発光素子に関
する。
量光伝送などに用いられるのに適した極めて発光効率が
高く且つ非常に大きな変調度が期待できる発光素子に関
する。
光によって電気回路間の配線を行なう技術は、LSI等
における電気配線による信号の配線容量遅延を克服する
技術として期待されている。従来、この様な目的のため
の発光素子としては、半導体レーザが用いられていた。
しかしながら、半導体レーザは原理上極めて大きな注入
電流密度を必要とすることから、多数個同一基板上に集
積することは、素子の発熱の問題や素子の信頼性の問題
が生じるので、近接した電気回路間の光伝送用の発光素
子としては適していないと考えられる。
における電気配線による信号の配線容量遅延を克服する
技術として期待されている。従来、この様な目的のため
の発光素子としては、半導体レーザが用いられていた。
しかしながら、半導体レーザは原理上極めて大きな注入
電流密度を必要とすることから、多数個同一基板上に集
積することは、素子の発熱の問題や素子の信頼性の問題
が生じるので、近接した電気回路間の光伝送用の発光素
子としては適していないと考えられる。
これに対して、量子井戸電界効果型の発光素子が提案
されている（JJAP.,vol.22,pp.L22−L24（1982）参
照）。この素子は、出力光の変調を行なうのに、従来の
光素子の基本原理であるキャリア数の変調は一切行なわ
ず、これに代わって、量子井戸活性層への垂直電界印加
効果により電子とホールを空間的に分離して発光レート
そのものを変調している。従って、従来の発光素子のス
イッチング時間を制限していたキャリアの再結合寿命時
間とは無関係な、高速のスイッチ動作が実現される。
されている（JJAP.,vol.22,pp.L22−L24（1982）参
照）。この素子は、出力光の変調を行なうのに、従来の
光素子の基本原理であるキャリア数の変調は一切行なわ
ず、これに代わって、量子井戸活性層への垂直電界印加
効果により電子とホールを空間的に分離して発光レート
そのものを変調している。従って、従来の発光素子のス
イッチング時間を制限していたキャリアの再結合寿命時
間とは無関係な、高速のスイッチ動作が実現される。
よって、この素子を前述の光配線用の発光素子として
用いれば、極めて低い注入電流密度でありながら、10ps
ecオーダーの極めて高速の光信号のスイッチングが可能
である。例えば、この様な発光素子を同一基板上に多数
個並べたときには、発熱量が小さくなる上に、発光量の
均一性や素子の信頼性に関して、半導体レーザに比べて
格段に優れた特性になると期待できる。
用いれば、極めて低い注入電流密度でありながら、10ps
ecオーダーの極めて高速の光信号のスイッチングが可能
である。例えば、この様な発光素子を同一基板上に多数
個並べたときには、発熱量が小さくなる上に、発光量の
均一性や素子の信頼性に関して、半導体レーザに比べて
格段に優れた特性になると期待できる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、この従来の量子井戸電界効果型発光素子にお
いては、発行量の変調深さは、発光時と非発光時の発光
再結合時間の比によって決まる為、精々10対１から20対
１程度であった。
いては、発行量の変調深さは、発光時と非発光時の発光
再結合時間の比によって決まる為、精々10対１から20対
１程度であった。
従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、従来の
量子井戸電界効果型発光素子の変調深さないしオン・オ
フ比を大きくできる発光素子を提供することにある。
量子井戸電界効果型発光素子の変調深さないしオン・オ
フ比を大きくできる発光素子を提供することにある。
［課題を解決する為の手段］ 本発明の上記目的は、量子井戸もしくは量子細線もし
くは量子箱により構成される発光活性層と、該発光活性
層に近接して設けられた第１の導電型を有する第１の半
導体層と、前記発光活性層及び第１の半導体層を挟み込
むように配置された第２の導電型を有する第２及び第３
の半導体層と、前記第１の半導体層に電気的に接続され
たベース電極と、前記第２及び第３の半導体層にそれぞ
れ電気的に接続されたエミッタ電極及びコレクタ電極と
から成り、前記エミッタ電極とベース電極との間に順バ
イアスの電界を印加し、発光活性層に電流を注入するこ
とによって自然放出光を発光させ、前記コレクタ電極と
ベース電極との間に逆バイアスの電界を印加することに
よって発光した自然放出光を強度変調する発光素子にお
いて、前記第２及び第３の半導体層の各々は、前記発光
活性層で発光した自然放出光に対して高い反射率を持つ
反射器を構成し、且つ、前記反射器によって挟まれる領
域が、前記コレクタ電極とベース電極との間に逆バイア
スの電界が印加されていない状態において前記発光活性
層で発光する自然放出光の１波長分の光路長を有してい
ることを特徴とする発光素子によって達成される。
くは量子箱により構成される発光活性層と、該発光活性
層に近接して設けられた第１の導電型を有する第１の半
導体層と、前記発光活性層及び第１の半導体層を挟み込
むように配置された第２の導電型を有する第２及び第３
の半導体層と、前記第１の半導体層に電気的に接続され
たベース電極と、前記第２及び第３の半導体層にそれぞ
れ電気的に接続されたエミッタ電極及びコレクタ電極と
から成り、前記エミッタ電極とベース電極との間に順バ
イアスの電界を印加し、発光活性層に電流を注入するこ
とによって自然放出光を発光させ、前記コレクタ電極と
ベース電極との間に逆バイアスの電界を印加することに
よって発光した自然放出光を強度変調する発光素子にお
いて、前記第２及び第３の半導体層の各々は、前記発光
活性層で発光した自然放出光に対して高い反射率を持つ
反射器を構成し、且つ、前記反射器によって挟まれる領
域が、前記コレクタ電極とベース電極との間に逆バイア
スの電界が印加されていない状態において前記発光活性
層で発光する自然放出光の１波長分の光路長を有してい
ることを特徴とする発光素子によって達成される。
上記本発明の発光素子においては、発光活性層で発光
した光（上記逆バイアスの電界を印加することにより波
長が変えられる）に対して高い反射率を持つ反射器が配
設されて、１次元或は２次元或は３次元的に光を閉じ込
めている。
した光（上記逆バイアスの電界を印加することにより波
長が変えられる）に対して高い反射率を持つ反射器が配
設されて、１次元或は２次元或は３次元的に光を閉じ込
めている。
より具体的には、上記反射器は分布ブラッグ反射器や
チャープ分布反射器などであり、上記発光活性層は、pn
pトランジスタ構造やnpnトランジスタ構造などで電流が
注入されて発光キャリアが生じさせられる。
チャープ分布反射器などであり、上記発光活性層は、pn
pトランジスタ構造やnpnトランジスタ構造などで電流が
注入されて発光キャリアが生じさせられる。
本発明は、発光活性層における自然放出の確率を印加
電界によって大きく変化させることをその基本原理とし
ている。一般に、自然放出確率はフェルミの黄金律と呼
ばれる次の式によって記述される。
電界によって大きく変化させることをその基本原理とし
ている。一般に、自然放出確率はフェルミの黄金律と呼
ばれる次の式によって記述される。
ここでＭ（ν）は電気双極子相互作用ハミルトニアン
の行列要素、Ｄ（ν）は電磁場（光）の状態（モード）
密度、ｇ（ν）は励起された電子系のスペクトル形状で
ある。また、Ｍ（ν）は電子の励起状態から基底状態へ
の遷移の双極子モーメントと真空場の揺らぎの積に比例
した関数である。前述した従来例の量子井戸電界効果型
発光素子は、自然放出確率Ｓを変える手段として、Ｍ
（ν）のうちの電子の遷移の双極子モーメントを変えて
いた。これに対して、本発明では、活性層での発光光に
対して微小な共振器を構成し、光の電磁場を量子化する
ことによって、Ｍ（ν）のうちの真空場の揺らぎをも変
えると共にＤ（ν）を或る周波数に集中させ、更に活性
層への電界印加に起因するQCSE（量子閉じ込めシュタル
ク効果）によって周波数軸上でｇ（ν）をシフトさせ、
その結果、Ｍ（ν）、Ｄ（ν）とｇ（ν）との重なり具
合を変化させて自然放出確率Ｓを大きく変化させること
が基本原理となっている（これについては電子情報通信
学会誌9/′89,pp.1014〜1020参照）。
の行列要素、Ｄ（ν）は電磁場（光）の状態（モード）
密度、ｇ（ν）は励起された電子系のスペクトル形状で
ある。また、Ｍ（ν）は電子の励起状態から基底状態へ
の遷移の双極子モーメントと真空場の揺らぎの積に比例
した関数である。前述した従来例の量子井戸電界効果型
発光素子は、自然放出確率Ｓを変える手段として、Ｍ
（ν）のうちの電子の遷移の双極子モーメントを変えて
いた。これに対して、本発明では、活性層での発光光に
対して微小な共振器を構成し、光の電磁場を量子化する
ことによって、Ｍ（ν）のうちの真空場の揺らぎをも変
えると共にＤ（ν）を或る周波数に集中させ、更に活性
層への電界印加に起因するQCSE（量子閉じ込めシュタル
ク効果）によって周波数軸上でｇ（ν）をシフトさせ、
その結果、Ｍ（ν）、Ｄ（ν）とｇ（ν）との重なり具
合を変化させて自然放出確率Ｓを大きく変化させること
が基本原理となっている（これについては電子情報通信
学会誌9/′89,pp.1014〜1020参照）。
第１図は本発明の第１実施例の概略構成を示す。同図
において、１は発光活性層となる量子井戸（100Å厚のG
aAsで構成される）で、その外側は、夫々、100Å厚のｉ
（intrinsic）−AlAs層11（高いポテンシャル障壁とな
る、第２図参照）/1050Å厚のｉ−Al0.2Ga0.8As層３、
及び1135Å厚のｎ−Al0.2Ga0.8As層２によって囲まれて
いる。
において、１は発光活性層となる量子井戸（100Å厚のG
aAsで構成される）で、その外側は、夫々、100Å厚のｉ
（intrinsic）−AlAs層11（高いポテンシャル障壁とな
る、第２図参照）/1050Å厚のｉ−Al0.2Ga0.8As層３、
及び1135Å厚のｎ−Al0.2Ga0.8As層２によって囲まれて
いる。
こうした量子井戸構造の外側は、夫々、20周期の690
Å厚のAlAs（障壁層となる）/571Å厚のGaAs（井戸とな
る）から成る層４、５によって囲まれている。この層
４、５は共にｐドープされている。
Å厚のAlAs（障壁層となる）/571Å厚のGaAs（井戸とな
る）から成る層４、５によって囲まれている。この層
４、５は共にｐドープされている。
また、第１図において、６はキャップ層上に形成され
たエミッタ電極、７はエッチングして露出されたｎ層２
上に形成されたベース電極、８は基板９の裏面上に形成
されたコレクタ電極である。この素子の製造は、通常用
いられるMBE法などを用いて行なわれる。
たエミッタ電極、７はエッチングして露出されたｎ層２
上に形成されたベース電極、８は基板９の裏面上に形成
されたコレクタ電極である。この素子の製造は、通常用
いられるMBE法などを用いて行なわれる。
次に、第１実施例の動作を説明する。発光活性層１付
近のバンド構造は第２図（ａ）の様になっている。エミ
ッタ電極６とベース電極７の間を順バイアスすることに
よってｎ−Al0.2Ga0.8As層２に注入されたホールはポテ
ンシャルの低い（第２図（ａ）において、ホールにとっ
てポテンシャルの低い方向は上方向）量子井戸層１に捕
獲され電子と再結合して発光する。一方、量子井戸層１
に印加される電界は、ベース電極７とコレクタ電極８の
間の電圧を変化させることによって変調可能である。層
３は、発光層１に近接する部分に高いポテンシャル障壁
11を持っているので、量子井戸層１に高い電圧を印加し
ても注入されたホールは層３の方ヘリークすることはな
い。
近のバンド構造は第２図（ａ）の様になっている。エミ
ッタ電極６とベース電極７の間を順バイアスすることに
よってｎ−Al0.2Ga0.8As層２に注入されたホールはポテ
ンシャルの低い（第２図（ａ）において、ホールにとっ
てポテンシャルの低い方向は上方向）量子井戸層１に捕
獲され電子と再結合して発光する。一方、量子井戸層１
に印加される電界は、ベース電極７とコレクタ電極８の
間の電圧を変化させることによって変調可能である。層
３は、発光層１に近接する部分に高いポテンシャル障壁
11を持っているので、量子井戸層１に高い電圧を印加し
ても注入されたホールは層３の方ヘリークすることはな
い。
この素子を液体ヘリウム温度において発光させた。こ
のとき、量子井戸層１から発光した光は、ベース７・コ
レクタ８間に電圧を印加しないとき、約820nmの波長で
あり、発光半値幅は約2nmであった。この発光波長
（λ）に対して、層４及び層５はλ/4の多層膜によって
分布ブラック反射器を形成しているので、非常に高い反
射率を示す。一方、層１、２、３によって構成される部
分は、丁度１波長分の光路長を持っているので、この結
果、量子井戸層１から発光された光の電界振幅分布は第
２図（ｂ）の様になり、発光量子井戸層１において大き
な振幅分布を持つことになる。このため、励起状態にあ
る原子と真空場の相互作用（Ｍ（ν））が大きくなり、
自然放出の遷移確率（Ｓ）はこの条件において強調され
ることになる。つまり発光ライフタイム（1/S）は短く
なる。実験では、ブラッグ反射器４、５を含まない発光
素子に比べて略２倍程度発光確率が増えたことが確認さ
れた。
のとき、量子井戸層１から発光した光は、ベース７・コ
レクタ８間に電圧を印加しないとき、約820nmの波長で
あり、発光半値幅は約2nmであった。この発光波長
（λ）に対して、層４及び層５はλ/4の多層膜によって
分布ブラック反射器を形成しているので、非常に高い反
射率を示す。一方、層１、２、３によって構成される部
分は、丁度１波長分の光路長を持っているので、この結
果、量子井戸層１から発光された光の電界振幅分布は第
２図（ｂ）の様になり、発光量子井戸層１において大き
な振幅分布を持つことになる。このため、励起状態にあ
る原子と真空場の相互作用（Ｍ（ν））が大きくなり、
自然放出の遷移確率（Ｓ）はこの条件において強調され
ることになる。つまり発光ライフタイム（1/S）は短く
なる。実験では、ブラッグ反射器４、５を含まない発光
素子に比べて略２倍程度発光確率が増えたことが確認さ
れた。
次に、本発光素子のコレクタ８・ベース間に逆バイア
スを印加したときの特性について述べる。逆バイアスを
印加すると、量子井戸層１に電界が印加される為、この
層１のポテンシャルが傾き電子とホール（正孔）が空間
的に分離される。その結果、電子の遷移の双極子モーメ
ントが小さくなって自然放出の遷移確率（Ｓ）は減少
し、発光再結合時間が大きくなる。それと同時に、QCSE
によって、バンド間遷移の遷移エネルギは小さくなり、
この為、発光波長は長波長側にシフトしようとする。し
かし、この波長に対しては、第２図（ｂ）に示した共振
集件からずれるので、光の電界振幅分布が発光活性層１
の位置において極大値を持たなくなる。その結果とし
て、励起状態にある原子と真空場の相互作用（Ｍ
（ν））が更に小さくなり、光のキャビティ（ブラッグ
反射器）がない場合に比べて自然放出光の遷移確率は更
に小さくなる。よって、発光再結合時間は、逆バイアス
を印加していない場合に比べて非常に大きくなる。
スを印加したときの特性について述べる。逆バイアスを
印加すると、量子井戸層１に電界が印加される為、この
層１のポテンシャルが傾き電子とホール（正孔）が空間
的に分離される。その結果、電子の遷移の双極子モーメ
ントが小さくなって自然放出の遷移確率（Ｓ）は減少
し、発光再結合時間が大きくなる。それと同時に、QCSE
によって、バンド間遷移の遷移エネルギは小さくなり、
この為、発光波長は長波長側にシフトしようとする。し
かし、この波長に対しては、第２図（ｂ）に示した共振
集件からずれるので、光の電界振幅分布が発光活性層１
の位置において極大値を持たなくなる。その結果とし
て、励起状態にある原子と真空場の相互作用（Ｍ
（ν））が更に小さくなり、光のキャビティ（ブラッグ
反射器）がない場合に比べて自然放出光の遷移確率は更
に小さくなる。よって、発光再結合時間は、逆バイアス
を印加していない場合に比べて非常に大きくなる。
実験では、ブラッグ反射器のない場合は、逆バイアス
をかけたとき、発光ライフタイムが逆バイアスをかけな
いときの10倍程度になったのに対し、ブラッグ反射器を
含む本実施例の場合は、電界を印加したときの発光ライ
フタイムは電界を印加しないときのおよそ50倍程度とな
った。
をかけたとき、発光ライフタイムが逆バイアスをかけな
いときの10倍程度になったのに対し、ブラッグ反射器を
含む本実施例の場合は、電界を印加したときの発光ライ
フタイムは電界を印加しないときのおよそ50倍程度とな
った。
この様に、本実施例では、光および電子を１次元的に
閉じ込め、且つ電子系の励起状態をQCSEによって変える
ことにより、電子系と光（電磁場）の相互作用の大きさ
を制御して、自然放出遷移確率を大きく変えることに成
功した。
閉じ込め、且つ電子系の励起状態をQCSEによって変える
ことにより、電子系と光（電磁場）の相互作用の大きさ
を制御して、自然放出遷移確率を大きく変えることに成
功した。
これにより、発光素子の変調深さないしオン・オフ比
を大きくし、また外部に取り出せる光強度を大きくする
ことが可能になった。
を大きくし、また外部に取り出せる光強度を大きくする
ことが可能になった。
第１実施例では、ブラッグ反射器により光を１次元的
に閉じ込めていた。このブラッグ反射器は垂直方向から
入射した光に対しては、高い反射率を示すが、斜め方向
からの光に対しては反射率は低くなってしまう。この
為、この斜め入射の光の自然放出は抑圧したり強調する
ことは出来ない。
に閉じ込めていた。このブラッグ反射器は垂直方向から
入射した光に対しては、高い反射率を示すが、斜め方向
からの光に対しては反射率は低くなってしまう。この
為、この斜め入射の光の自然放出は抑圧したり強調する
ことは出来ない。
また、一般に温度が高いと、量子井戸での電子遷移の
スペクトル形状ｇ（ν）は、１次元閉じ込めの場合の電
磁場のモード密度Ｄ（ν）よりも広くてなだらかなピー
クを持つ様になるので、QCSEによりｇ（ν）をシフトさ
せてもＤ（ν）とｇ（ν）の重なり具合は余り変化せ
ず、発光確率すなわち自然放出遷移確率が殆ど変化しな
くなると考えられる。
スペクトル形状ｇ（ν）は、１次元閉じ込めの場合の電
磁場のモード密度Ｄ（ν）よりも広くてなだらかなピー
クを持つ様になるので、QCSEによりｇ（ν）をシフトさ
せてもＤ（ν）とｇ（ν）の重なり具合は余り変化せ
ず、発光確率すなわち自然放出遷移確率が殆ど変化しな
くなると考えられる。
そこで本発明の第２実施例はこの点を改善したもので
あり、第３図に示される。
あり、第３図に示される。
第２実施例では、第１実施例と比較して、１次元のブ
ラッグ反射器４、５を３次元のブラッグ反射器24、25に
置き換え、活性層となっていた量子井戸層１を３次元方
向に電子や正孔を閉じ込める量子箱構造層21に置き換え
ている。
ラッグ反射器４、５を３次元のブラッグ反射器24、25に
置き換え、活性層となっていた量子井戸層１を３次元方
向に電子や正孔を閉じ込める量子箱構造層21に置き換え
ている。
この結果、電磁場の状態密度関数Ｄ（ν）と電子系の
励起状態のスペクトル形状関数ｇ（ν）は共にデルタ関
数的となる。したがって、室温でも原則的には電子と光
（電磁場）双方の状態密度関数のスペクトルの広がりが
殆どゼロに等しいので、量子箱21構造に電界（逆バイア
ス）を印加したときに生ずるQCSEによって電子系のスペ
クトル関数ｇ（ν）をシフトしていったとき、電子と光
双方のスペクトル形状が一致した（ピークが重なった）
時には極めて高い発光確率で自然放出光が発光される。
一方、両者のスペクトル形状がずれたときには、ほぼ完
全に自然放出光は抑制される。
励起状態のスペクトル形状関数ｇ（ν）は共にデルタ関
数的となる。したがって、室温でも原則的には電子と光
（電磁場）双方の状態密度関数のスペクトルの広がりが
殆どゼロに等しいので、量子箱21構造に電界（逆バイア
ス）を印加したときに生ずるQCSEによって電子系のスペ
クトル関数ｇ（ν）をシフトしていったとき、電子と光
双方のスペクトル形状が一致した（ピークが重なった）
時には極めて高い発光確率で自然放出光が発光される。
一方、両者のスペクトル形状がずれたときには、ほぼ完
全に自然放出光は抑制される。
従って、量子箱21に印加される電界を変化させること
により、自然放出レートを極めて大きな割合で変化させ
ることが可能になる。
により、自然放出レートを極めて大きな割合で変化させ
ることが可能になる。
ところで、上記実施例では、光と電子の閉じ込め構造
として、１次元（量子井戸）と１次元（１次元のブラッ
グ反射器）の組み合わせ及び３次元（量子箱）と３次元
（３次元のブラッグ反射器）の組み合わせで発光素子を
構成していたが、本発明の概念の適用範囲はこれらに限
られない。２次元的に閉じ込める構造を持つものの組み
合わせ（量子細線と２次元のブラッグ反射器）や、１、
２、３次元の閉じ込め構造を相互に適当に組み合わせた
ものであってもよい。
として、１次元（量子井戸）と１次元（１次元のブラッ
グ反射器）の組み合わせ及び３次元（量子箱）と３次元
（３次元のブラッグ反射器）の組み合わせで発光素子を
構成していたが、本発明の概念の適用範囲はこれらに限
られない。２次元的に閉じ込める構造を持つものの組み
合わせ（量子細線と２次元のブラッグ反射器）や、１、
２、３次元の閉じ込め構造を相互に適当に組み合わせた
ものであってもよい。
また、光の閉じ込め構造として、均一な周期のブラッ
グ反射器を持つものを実施例としてあげたが、この構造
も、色々な角度で入射する光を全て全反射する様な各層
の厚さにチャーピングのかかったチャープ分布反射器
や、単なる低損失な金属ミラーでもよい。
グ反射器を持つものを実施例としてあげたが、この構造
も、色々な角度で入射する光を全て全反射する様な各層
の厚さにチャーピングのかかったチャープ分布反射器
や、単なる低損失な金属ミラーでもよい。
更に、上記実施例では発光活性層となる量子閉じ込め
構造に電流を注入する構造として、pnpタイプのトラン
ジスタ構造を採用していたが、本発明の適用範囲はこれ
に限られるものではなくnpnタイプのトランジスタ構造
や、基板面内方向にpn接合を設けて電流を注入し基板垂
直方向に設けられたpn接合で電界を印加する構造であっ
ても差し支えない。単なるpn接合で量子閉じ込め構造に
電界を印加し、発光キャリアは光によるポンピングで生
じさせるものでもよい。
構造に電流を注入する構造として、pnpタイプのトラン
ジスタ構造を採用していたが、本発明の適用範囲はこれ
に限られるものではなくnpnタイプのトランジスタ構造
や、基板面内方向にpn接合を設けて電流を注入し基板垂
直方向に設けられたpn接合で電界を印加する構造であっ
ても差し支えない。単なるpn接合で量子閉じ込め構造に
電界を印加し、発光キャリアは光によるポンピングで生
じさせるものでもよい。
［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、発光活性層の電
界効果を利用し且つ発光した光に対して高い反射率を持
つ反射器を備えた発光素子となっているので、発光効率
を極めて高く出来るとともに非常に大きな変調度を期待
できる。そして、これらの優れた特性は、非常に低い電
流密度或は励起レートで達成されるので、素子１個あた
りの消費電力を極めて小さくでき、こうした素子を多数
個積層化して短距離の光配線を構成することが可能にな
る。
界効果を利用し且つ発光した光に対して高い反射率を持
つ反射器を備えた発光素子となっているので、発光効率
を極めて高く出来るとともに非常に大きな変調度を期待
できる。そして、これらの優れた特性は、非常に低い電
流密度或は励起レートで達成されるので、素子１個あた
りの消費電力を極めて小さくでき、こうした素子を多数
個積層化して短距離の光配線を構成することが可能にな
る。
第１図は本発明の第１実施例の概略構成図、第２図
（ａ）、（ｂ）は、夫々、第１実施例の発光活性層付近
のバンド構造と光の電界振幅分布の様子を示す図、第３
図は第２実施例の概略構成図である。 １……発光活性層である量子井戸層、２……ｎ−Al0.2G
a0.8As層、３……ｉ−Al0.2Ga0.8As層、4,5……１次元
の分布ブラッグ反射器層、６……エミッタ電極、７……
べース電極、８……コレクタ電極、９……基板、11……
高ポテンシャル層、21……発光活性層である量子箱、2
4,25……３次元のブラッグ反射器層
（ａ）、（ｂ）は、夫々、第１実施例の発光活性層付近
のバンド構造と光の電界振幅分布の様子を示す図、第３
図は第２実施例の概略構成図である。 １……発光活性層である量子井戸層、２……ｎ−Al0.2G
a0.8As層、３……ｉ−Al0.2Ga0.8As層、4,5……１次元
の分布ブラッグ反射器層、６……エミッタ電極、７……
べース電極、８……コレクタ電極、９……基板、11……
高ポテンシャル層、21……発光活性層である量子箱、2
4,25……３次元のブラッグ反射器層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−97684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−21987（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏ ｌ．56，Ｎｏ．21（1990）ｐ．2059− 2061 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】量子井戸もしくは量子細線もしくは量子箱
により構成される発光活性層と、該発光活性層に近接し
て設けられた第１の導電型を有する第１の半導体層と、
前記発光活性層及び第１の半導体層を挟み込むように配
置された第２の導電型を有する第２及び第３の半導体層
と、前記第１の半導体層に電気的に接続されたベース電
極と、前記第２及び第３の半導体層にそれぞれ電気的に
接続されたエミッタ電極及びコレクタ電極とから成り、
前記エミッタ電極とベース電極との間に順バイアスの電
界を印加し、発光活性層に電流を注入することによって
自然放出光を発光させ、前記コレクタ電極とベース電極
との間に逆バイアスの電界を印加することによって発光
した自然放出光を強度変調する発光素子において、前記
第２及び第３の半導体層の各々は、前記発光活性層で発
光した自然放出光に対して高い反射率を持つ反射器を構
成し、且つ、前記反射器によって挟まれる領域が、前記
コレクタ電極とベース電極との間に逆バイアスの電界が
印加されていない状態において前記発光活性層で発光す
る自然放出光の１波長分の光路長を有していることを特
徴とする発光素子。 - 【請求項２】前記反射器が１次元分布ブラッグ反射器も
しくは２次元分布ブラッグ反射器もしくは３次元分布ブ
ラッグ反射器である請求項１に記載の発光素子。 - 【請求項３】前記反射器がチャープ分布反射器である請
求項１または２に記載の発光素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21481290A JP2927908B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 発光素子 |
| DE69123902T DE69123902T2 (de) | 1990-08-14 | 1991-08-13 | Lichtemittierende Vorrichtung unter Ausnutzung der Quantenelektrodynamik im Hohlraum |
| EP91113598A EP0473983B1 (en) | 1990-08-14 | 1991-08-13 | Light emitting device utilizing cavity quantum electrodynamics |
| US08/061,328 US5289018A (en) | 1990-08-14 | 1993-05-14 | Light emitting device utilizing cavity quantum electrodynamics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21481290A JP2927908B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496389A JPH0496389A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2927908B2 true JP2927908B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16661932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21481290A Expired - Fee Related JP2927908B2 (ja) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | 発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0473983B1 (ja) |
| JP (1) | JP2927908B2 (ja) |
| DE (1) | DE69123902T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469018A (en) * | 1993-07-20 | 1995-11-21 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Resonant microcavity display |
| DE19629920B4 (de) * | 1995-08-10 | 2006-02-02 | LumiLeds Lighting, U.S., LLC, San Jose | Licht-emittierende Diode mit einem nicht-absorbierenden verteilten Braggreflektor |
| GB2312783B (en) * | 1996-05-01 | 2000-12-13 | Epitaxial Products Internat Lt | Opto-electronic device with transparent high lateral conductivity current spreading layer |
| EP0877428A3 (en) * | 1997-04-30 | 1998-12-02 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | A device for emitting electromagnetic radiation at a predetermined wavelength and a method of producing said device |
| EP0875946A1 (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-04 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Light emitting diode with a microcavity and a method of producing such device |
| CA2242670A1 (en) * | 1997-07-14 | 1999-01-14 | Mitel Semiconductor Ab | Field modulated vertical cavity surface-emitting laser with internal optical pumping |
| US6134043A (en) * | 1998-08-11 | 2000-10-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Composite photonic crystals |
| US6577658B1 (en) | 1999-09-20 | 2003-06-10 | E20 Corporation, Inc. | Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers |
| US6684008B2 (en) | 2000-09-01 | 2004-01-27 | The University Of British Columbia | Planar photonic bandgap structures for controlling radiation loss |
| TW595059B (en) * | 2002-05-03 | 2004-06-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optically pumped semiconductor laser device |
| JP4162700B2 (ja) * | 2007-10-25 | 2008-10-08 | 東芝電子エンジニアリング株式会社 | 半導体発光素子 |
| WO2017152287A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | Socpra Sciences Et Génie S.E.C. | Controlled-phase quantum logic gate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2531655B2 (ja) * | 1987-01-16 | 1996-09-04 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| JPH0793473B2 (ja) * | 1987-10-06 | 1995-10-09 | 古河電気工業株式会社 | 光半導体素子 |
-
1990
- 1990-08-14 JP JP21481290A patent/JP2927908B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-13 DE DE69123902T patent/DE69123902T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-13 EP EP91113598A patent/EP0473983B1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．２１（１９９０）ｐ．２０５９−２０６１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0473983A2 (en) | 1992-03-11 |
| EP0473983B1 (en) | 1997-01-02 |
| DE69123902T2 (de) | 1997-06-26 |
| JPH0496389A (ja) | 1992-03-27 |
| EP0473983A3 (en) | 1992-04-08 |
| DE69123902D1 (de) | 1997-02-13 |
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