JP2996715B2 - How to make a quantum well box - Google Patents

How to make a quantum well box

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JP2996715B2 JP2308114A JP30811490A JP2996715B2 JP 2996715 B2 JP2996715 B2 JP 2996715B2 JP 2308114 A JP2308114 A JP 2308114A JP 30811490 A JP30811490 A JP 30811490A JP 2996715 B2 JP2996715 B2 JP 2996715B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、化合物半導体を用いた光デバイスや電子
デバイスの高性能化に寄与すると期待される量子井戸箱
の作製方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a quantum well box expected to contribute to high performance of an optical device and an electronic device using a compound semiconductor.

(従来の技術) 量子井戸箱を作製するためには、バンドギャップの異
なる2種類の半導体のうちのバンドギャップの大きな半
導体から成る第1の層上にバンドギャップの小さな半導
体を微細なサイズ例えば電子のドブロイ波長と同程度の
サイズに加工し残存させて井戸部を形成しこれをバンド
ギャップの大きな半導体から成る第2の層で覆うことが
必要になる。そして、この際、井戸部の形成技術が重要
になる。
(Prior Art) In order to fabricate a quantum well box, a semiconductor having a small band gap is formed on a first layer composed of a semiconductor having a large band gap among two kinds of semiconductors having different band gaps. It is necessary to form a well portion by processing and leaving the same size as the de Broglie wavelength of the above, and to cover this with a second layer made of a semiconductor having a large band gap. At this time, the technology for forming the well becomes important.

量子井戸箱の井戸部の従来の形成方法の一つとして、
例えば文献(アプライド フィジックス レターズ
(Appl.Phys.Lett.),50(1987)p.413)に開示されて
いるように、バンドギャップの小さな半導体を電子ビー
ム露光によるリソグラフィ技術及びイオンビームエッチ
ング技術を用い微細なサイズに加工し残存させる方法が
あった。しかし、この方法の場合、リソグラフィに多大
な時間を必要とし、また、エッチングによって試料にダ
メージが生じるという欠点があった。
As one of the conventional methods of forming the well portion of the quantum well box,
For example, as disclosed in the literature (Applied Physics Letters (Appl. Phys. Lett.), 50 (1987) p. 413), a semiconductor having a small band gap is formed by a lithography technique using electron beam exposure and an ion beam etching technique. There has been a method of processing to a fine size and leaving it. However, this method has the drawbacks that it requires a long time for lithography and that the sample is damaged by etching.

また、他の方法としては、例えば文献(第9回混晶
エレクトロニクス・シンポジウム論文集、1990年7月、
117頁)に開示の方法があった。この方法では、先ず、
分子線エピタキシャル成長法により、InSb基板上にInSb
バッファ層が形成され、次に、このバッファ層上にInSb
と格子整合するCdTeから成る第1の層が形成される。次
に、このCdTe層上に低い温度(文献では200℃程度の基
板加熱温度)にて、In(インジウム)ビームが照射され
る。これにより、このCdTe層上にはInの液滴が形成され
る。次に、Inの液滴が形成された第1の層に対しSbビー
ムが照射される。In液滴はSbビーム照射によりInSb微結
晶となる。この結果、CdTe層上にはInSb微結晶から成る
井戸部が形成される。
Other methods are described in, for example, the literature (the 9th Mixed Crystal Electronics Symposium Proceedings, July 1990,
P. 117). In this method, first,
InSb on InSb substrate by molecular beam epitaxy
A buffer layer is formed, and then InSb
A first layer of CdTe lattice-matched with the first layer is formed. Next, the CdTe layer is irradiated with an In (indium) beam at a low temperature (substrate heating temperature of about 200 ° C. in the literature). Thereby, an In droplet is formed on the CdTe layer. Next, the first layer on which the In droplet is formed is irradiated with an Sb beam. In droplets become InSb microcrystals by Sb beam irradiation. As a result, a well portion made of InSb microcrystal is formed on the CdTe layer.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、文献の方法では、InSbの微結晶を形
成するためにCdTe層を第1の層として用いていたため、
例えば以下の〜に説明するような問題点が生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the method of the literature, a CdTe layer is used as a first layer to form InSb microcrystals.
For example, the following problems arise.

…Cd及びTe各々は、InSbにとってはドーパントである
ため、量子井戸箱作製中の熱処理或いはこの量子井戸箱
を利用して別途に機能素子を作製する工程中の熱処理に
よって、InSb中に拡散してInSb中に障壁層を形成してし
まうという問題。
… Since each of Cd and Te is a dopant for InSb, it is diffused into InSb by a heat treatment during the fabrication of the quantum well box or a heat treatment during the process of separately fabricating the functional element using the quantum well box. The problem of forming a barrier layer in InSb.

…Sbビーム照射を行なうと、CdTe層の、In液滴が在っ
た部分上にはInSbが形成されその他の部分上にはSbが析
出する。このSbは上述のようにCdTeにとってドーパント
であるので除去する必要があるが、Sbの除去を加熱によ
り行なうと、Teが加熱により再蒸発し易いため、CdTe層
を損傷する危険がある。これを回避するため、Sbの除去
は化学エッチングにより行なう必要があり、よって、試
料を分子線エピタキシャル成長装置の成長室から取り出
す必要が生じる。このようにすると、CdTe層及びInSb微
結晶は大気にさらされることとなり、InSb微結晶を覆う
ための第2の層(上側の障壁層)は、大気にさらされた
面上に形成されることになるため、第2の層の成長界面
での劣化が問題となる。
When Sb beam irradiation is performed, InSb is formed on the portion of the CdTe layer where the In droplets exist, and Sb is deposited on the other portions. Since Sb is a dopant for CdTe as described above, it needs to be removed. However, if Sb is removed by heating, there is a risk of damaging the CdTe layer since Te is easily re-evaporated by heating. In order to avoid this, it is necessary to remove Sb by chemical etching, and thus it is necessary to take out the sample from the growth chamber of the molecular beam epitaxial growth apparatus. In this case, the CdTe layer and the InSb crystallites are exposed to the air, and the second layer (upper barrier layer) for covering the InSb crystallites is formed on the surface exposed to the air. Therefore, deterioration at the growth interface of the second layer becomes a problem.

…さらに、量子井戸箱を利用し実際に機能素子を作製
する場合は電子井戸箱を何層も積層する必要があり上記
Sbの化学エッチングと、第2の層の成長とを多数回繰り
返す必要がある。従って、試料の成長室からの取りだし
・成長室へのセットの繰り返しのための多大な時間が必
要になるという問題。
… Moreover, when actually manufacturing a functional device using a quantum well box, it is necessary to stack several layers of electron well boxes.
It is necessary to repeat the chemical etching of Sb and the growth of the second layer many times. Therefore, there is a problem that a large amount of time is required for removing the sample from the growth chamber and repeatedly setting the sample in the growth chamber.

この発明は、このような点に鑑みなされたものであ
り、従ってこの発明の目的は、量子井戸箱を作製するに
当り、井戸部を構成する微結晶のドーパントとなるよう
な元素を含む層を用いることなくかつ試料を作製途中で
成長室から取り出すことなく量子井戸箱を作製出来る方
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and therefore, an object of the present invention is to prepare a quantum well box by forming a layer containing an element which serves as a microcrystalline dopant constituting a well portion. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a quantum well box without using a sample and removing the sample from a growth chamber during the manufacturing.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、化合
物半導体から成る基板上に該基板を構成する化合物半導
体と格子整合する第1の化合物半導体から成る第1の層
を形成し、該第1の層上に前記第1の化合物半導体のバ
ンドギャップより小さいバンドギャップを有する第2の
化合物半導体の構成元素のうちの1部の元素の液滴を形
成し、該液滴の形成された第1の化合物半導体層に対し
前述の第2の化合物半導体を構成する元素のうちの残り
の元素のビームを照射して前述の第1の層上に前述の第
2の化合物半導体の微結晶を形成し、該微結晶形成済み
の第1の層上に前述の第1の化合物半導体から成る第2
の層を形成し量子井戸箱を作製する方法において、 第2の化合物半導体を、第1の化合物半導体と格子整
合しないものでかつ第1の化合物半導体を構成している
各元素のうちのいずれかの元素及び第1の化合物半導体
を構成している各元素以外の元素で構成されたものと
し、 液滴を形成するために用いる元素を、前述の第2の化
合物半導体を構成する元素中の、前述の第1の化合物半
導体を構成している元素以外の元素とし、 微結晶形成のためのビーム照射に用いる元素を、前述
の第2の化合物半導体を構成する元素中の、前述の第1
の化合物半導体を構成している元素と同じ元素としたこ
とを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the present invention, on a substrate made of a compound semiconductor, a first compound semiconductor made of a first compound semiconductor lattice-matched with a compound semiconductor constituting the substrate is provided. And forming droplets of some of the constituent elements of the second compound semiconductor having a band gap smaller than the band gap of the first compound semiconductor on the first layer; The first compound semiconductor layer on which the droplets are formed is irradiated with a beam of the remaining element among the elements constituting the second compound semiconductor, and the second compound semiconductor layer is formed on the first layer. Forming a microcrystal of the compound semiconductor, and forming a second crystal of the first compound semiconductor on the first layer on which the microcrystal has been formed.
Forming a layer of the first compound semiconductor and forming a quantum well box, wherein the second compound semiconductor is not lattice-matched with the first compound semiconductor and is any one of the elements constituting the first compound semiconductor. And the elements used to form the liquid droplets, and the elements used to form the droplets are the same as those in the second compound semiconductor described above. Elements other than the elements constituting the first compound semiconductor described above, and the elements used for beam irradiation for forming microcrystals are the same as the first elements in the elements constituting the second compound semiconductor.
And the same elements as those constituting the compound semiconductor.

この発明の実施に当り、前述の基板をIII−V族化合
物半導体基板とし、 前述の第1の化合物半導体をIII−V族化合物半導体
とし、 前述の第2の化合物半導体を、前述の第1のIII−V
族化合物半導体の構成III族元素以外のIII族元素及び前
述の第1のIII−V族化合物半導体の構成V族元素と同
じV族元素で構成されたものとするのが好適である。
In carrying out the present invention, the substrate is a III-V compound semiconductor substrate, the first compound semiconductor is a III-V compound semiconductor, and the second compound semiconductor is the first compound semiconductor. III-V
It is preferable to use a group III element other than the group III element constituting the group III compound semiconductor and the same group V element as the group V element constituting the first group III-V compound semiconductor described above.

さらに、前述の第2の化合物半導体を、その価電子帯
の端及び伝導帯の端が前述の第1の化合物半導体のバン
ドギャップ中に共に含まれるバンド構造を有するものと
するのが好適である。
Further, it is preferable that the second compound semiconductor has a band structure in which the valence band edge and the conduction band edge are both included in the band gap of the first compound semiconductor. .

なお、この発明でいう化合物半導体基板、第1の化合
物半導体及び第2の化合物半導体各々は、2元系の化合
物半導体に限られず3元系以上であっても良い。
Note that each of the compound semiconductor substrate, the first compound semiconductor, and the second compound semiconductor in the present invention is not limited to a binary compound semiconductor but may be a ternary or more.

(作用) この発明の構成によれば、第1の層上に形成しようと
する微結晶の構成材料を第1の層に格子整合しない第2
の化合物半導体としているので、第1の層に液滴を形成
した後微結晶形成のためにビーム照射してもこの液滴を
構成している元素は第1の層表面を移動(マイグレーシ
ョン)することがない。このため、第1の層の、液滴が
在る部分のみに第2の化合物半導体の微結晶が選択的に
形成される。
(Operation) According to the configuration of the present invention, the second material that does not lattice match the material of the microcrystal to be formed on the first layer with the first layer
Therefore, even if a droplet is formed on the first layer and then a beam is irradiated for microcrystal formation, the elements constituting the droplet move (migrate) on the surface of the first layer. Nothing. For this reason, microcrystals of the second compound semiconductor are selectively formed only in the portion of the first layer where the droplet is present.

さらに、この微結晶を形成するために液滴形成済みの
第1の層上に照射するビームは、第1の層を構成する化
合物半導体の構成元素に含まれる元素のビームである。
従って、第1の層上の液滴が在る部分以外の部分にこの
ビーム照射により当該元素が堆積されてもこれは除去せ
ずとも良いので、微結晶形成済み基板上に第2の層を連
続的に形成出来るようになる。
Further, a beam irradiated on the first layer on which droplets have been formed in order to form the microcrystal is a beam of an element included in a constituent element of a compound semiconductor included in the first layer.
Therefore, even if the element is deposited by this beam irradiation on a portion other than the portion where the droplet is present on the first layer, it is not necessary to remove the element, so that the second layer is formed on the microcrystal-formed substrate. It can be formed continuously.

また、第2の化合物半導体を、その価電子帯の端及び
伝導帯の端が第1の化合物半導体のバンドギャップ中に
共に含まれるバンド構造を有するものとして量子井戸箱
を作製した場合は、この量子井戸箱を活性層とする半導
体レーザ、量子井戸箱中での大きな励起子効果を利用し
た大きな光学的非線形を示す素子の実現が可能になる。
In the case where the quantum well box is manufactured by using the second compound semiconductor as a material having a band structure in which the end of the valence band and the end of the conduction band are both included in the band gap of the first compound semiconductor, A semiconductor laser using a quantum well box as an active layer, and an element exhibiting a large optical nonlinearity utilizing a large exciton effect in the quantum well box can be realized.

(実施例) 以下、化合物半導体基板をGaAs(001)基板として、
該基板と格子整合する第1の化合物半導体をGaAs層と
し、この第1の化合物半導体と格子整合せずかつ第1の
化合物半導体を構成している各元素のうちのいずれかの
元素及び第1の化合物半導体を構成している各元素以外
の元素で構成された第2の化合物半導体をInAsとした例
により、この発明の量子井戸箱の作製方法の実施例につ
いて説明する。なお、この説明を、第1図(A)〜
(D)を参照して行なう。これら図は、実施例の作製工
程中の主な工程での試料の様子を概略的な斜視図により
示した工程図である。
(Example) Hereinafter, a compound semiconductor substrate is used as a GaAs (001) substrate.
The first compound semiconductor lattice-matched to the substrate is a GaAs layer, and any one of the elements that are not lattice-matched to the first compound semiconductor and constitute the first compound semiconductor and the first compound semiconductor. An example of a method for manufacturing a quantum well box according to the present invention will be described by using an example in which a second compound semiconductor made of an element other than the elements constituting the compound semiconductor is InAs. Note that this description will be made with reference to FIGS.
This is performed with reference to (D). These drawings are process diagrams schematically showing perspective views of the sample in the main steps in the manufacturing process of the embodiment.

先ず、第1図(A)に示すように、GaAs基板11の(00
1)画上に、分子線エピタキシャル法により第1の層と
してGaAsバッファ層13を成長させる。このGaAsバッファ
層13を成長させる際の基板温度は、分子線エピタキシャ
ル法においてGaAsの成長を行なう際に通常設定される温
度例えば約600℃程度としている。
First, as shown in FIG.
1) On the image, a GaAs buffer layer 13 is grown as a first layer by a molecular beam epitaxy method. The substrate temperature when growing the GaAs buffer layer 13 is a temperature normally set when growing GaAs in the molecular beam epitaxy method, for example, about 600 ° C.

次に、As(砒素)ビーム及びGa(ガリウム)ビームを
遮断する。
Next, the As (arsenic) beam and the Ga (gallium) beam are cut off.

次に、GaAsバッファ層13上に、第2の化合物半導体で
あるInAsの構成元素のうちの、第1の化合物半導体であ
るGaAsの構成元素とされていない元素の液滴この場合In
(インジウム)の液滴を形成するために、基板温度を低
くする。ここでの基板温度は、例えば100〜400℃の範囲
の温度とすることが出来、より好ましくは150〜300℃の
温度とすることが出来る。この実施例では約200℃とし
ている。
Next, on the GaAs buffer layer 13, a droplet of an element that is not a constituent element of the first compound semiconductor, GaAs, of the constituent elements of the second compound semiconductor, InAs, is formed.
The substrate temperature is lowered to form (indium) droplets. The substrate temperature here can be, for example, a temperature in the range of 100 to 400 ° C., and more preferably a temperature of 150 to 300 ° C. In this embodiment, the temperature is set to about 200 ° C.

次に、GaAsバッファ層13に対しInビームを1原子層程
度照射しこの層13上に直径数nm程度のInの液滴15を局所
的に形成する(第1図(B))。勿論、In液的15のサイ
ズはこれに限られず、当該量子井戸箱の応用目的に応じ
変更出来る。In液滴15のサイズの制御は、基板温度及び
Inビームの照射量を変えることにより行なえる。
Next, the GaAs buffer layer 13 is irradiated with an In beam of about one atomic layer to locally form an In droplet 15 having a diameter of about several nm on this layer 13 (FIG. 1B). Of course, the size of the In liquid 15 is not limited to this, and can be changed according to the application purpose of the quantum well box. Control of the size of the In droplet 15 depends on the substrate temperature and
This can be achieved by changing the irradiation amount of the In beam.

次に、基板温度を200℃程度のままとした状態で、In
液滴15形成済みのGaAsバッファ層13に対し、第2の化合
物半導体であるInAsの構成元素のうちの、第1の化合物
半導体であるGaAsを構成している元素と同じ元素のビー
ムこの場合As(砒素)のビーム17を照射する。この際、
InAsはGaAsに対し格子不整合系であるのでIn液滴15をGa
As層13上を移動することがなくそのままの位置でInAsに
結晶化する。これにより、GaAsバッファ層13上には、In
Asの微結晶19が局所的に形成される(第1図(C))。
Next, with the substrate temperature kept at about 200 ° C.,
A beam of the same element as the element constituting GaAs as the first compound semiconductor among the constituent elements of InAs as the second compound semiconductor is applied to the GaAs buffer layer 13 on which the droplet 15 has been formed. An (arsenic) beam 17 is irradiated. On this occasion,
Since InAs is a lattice-mismatched system with respect to GaAs,
It is crystallized into InAs without moving on the As layer 13. As a result, on the GaAs buffer layer 13, In
As microcrystals 19 are locally formed (FIG. 1 (C)).

次に、基板温度を200℃程度のままとした状態で、InA
s微結晶19形成済みのGaAsバッファ層19に対し、第2の
層であるGaAsキャップ層の一原子層の成長に必要な量の
GaとAsとを交互に供給する。これにより、InAs微結晶19
形成済みのGaAsバッファ層19上にGaAsキャップ層21が形
成され、InAs微結晶19から成る井戸部がGaAs層13,21に
より囲まれた構造の量子井戸箱が得られる(第1図
(D))。なお、この実施例では、量子井戸箱を1層形
成する例を説明したため、上記層21をキャップ層と称し
ている。しかし、量子井戸箱をさらに積層しても良く、
その場合は上記層21は障壁層となる。このため層21の膜
厚は、この層をキャップ層とするか障壁層とするかによ
り適正な値にする。層21を障壁層とする場合その膜厚
は、例えば10nm程度とすれば良い。
Next, with the substrate temperature kept at about 200 ° C, the InA
With respect to the GaAs buffer layer 19 on which the s microcrystals 19 have been formed, the amount required for growing the monolayer of the GaAs cap layer as the second layer is reduced.
Ga and As are supplied alternately. Thereby, InAs microcrystal 19
A GaAs cap layer 21 is formed on the formed GaAs buffer layer 19, and a quantum well box having a structure in which a well portion made of InAs microcrystal 19 is surrounded by GaAs layers 13 and 21 is obtained (FIG. 1 (D)). ). In this embodiment, since the example in which one layer of the quantum well box is formed has been described, the layer 21 is referred to as a cap layer. However, quantum well boxes may be further stacked,
In that case, the layer 21 serves as a barrier layer. Therefore, the film thickness of the layer 21 is set to an appropriate value depending on whether this layer is used as a cap layer or a barrier layer. When the layer 21 is used as a barrier layer, its thickness may be, for example, about 10 nm.

上述の実施例の説明から明らかなように、この発明の
量子井戸箱の作製方法では、井戸部にとってドーパント
となるCdやTeを含むCdTe層を用いることなくかつ量子井
戸箱作製中において試料を成長室から取り出すことなく
所望の量子井戸箱を形成出来ることが分る。
As is clear from the above description of the embodiment, in the method for manufacturing a quantum well box of the present invention, a sample is grown without using a CdTe layer containing Cd or Te which is a dopant for a well portion and during manufacturing the quantum well box. It can be seen that a desired quantum well box can be formed without taking it out of the chamber.

上述においては、この発明の量子井戸箱の作製方法の
実施例について説明したが、この発明は上述の実施例に
限られるものではなく以下に説明するような種々の変更
を加えることが出来る。
In the above, the embodiment of the method for manufacturing a quantum well box according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below can be added.

例えば、この発明では基板自体を下側の障壁層とせず
に基板上に第1の層を形成しこれを下側の障壁層として
いる。これは、基板の表面状態が必ずしも良好ではない
ためそれを改善するためである。従って、例えば基板の
表面状態を良好と出来るような場合は第1の層を形成し
ない場合もあり得る。
For example, in the present invention, a first layer is formed on a substrate without using the substrate itself as a lower barrier layer, and this is used as a lower barrier layer. This is to improve the surface condition of the substrate, which is not always good. Therefore, for example, when the surface condition of the substrate can be improved, the first layer may not be formed.

また、上述の実施例では、GaAs基板上にInAsから成る
井戸部を形成する例を述べたが、この発明は、他の材料
を用いた場合にも適用出来る。例えば、GaSb基板上にIn
Sbから成る井戸部を形成する場合、GaP基板上にInPから
成る井戸部を形成する場合、さらには3元系以上の化合
物半導体を用いた場合等に広く適用出来る。
Further, in the above-described embodiment, an example in which a well portion made of InAs is formed on a GaAs substrate has been described. However, the present invention can be applied to a case where another material is used. For example, In on a GaSb substrate
The present invention can be widely applied to a case where a well portion made of Sb is formed, a case where a well portion made of InP is formed on a GaP substrate, and a case where a ternary or more compound semiconductor is used.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の量子
井戸箱の作製方法によれば、井戸部にとってドーパント
となるCdやTeを含むCdTe層を用いることなくかつ試料を
大気中に取り出すことなく成長室内で連続的に量子井戸
箱を形成出来る。従って、従来技術で問題とされたドー
パントの影響、成長層界面での欠陥発生、形成時間の長
大化は、この発明では生じない。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the method for manufacturing a quantum well box of the present invention, a sample can be placed in the air without using a CdTe layer containing Cd or Te as a dopant for the well portion. The quantum well box can be formed continuously in the growth chamber without taking out the sample. Therefore, the effects of the dopant, generation of defects at the interface of the growth layer, and prolongation of the formation time do not occur in the present invention.

また、この発明の方法において、第2の化合物半導体
をその価電子帯の端及び伝導帯の端が第1の化合物半導
体のバンドギャップ中に共に含まれるバンド構造を有す
るものとして量子井戸箱を作製した場合、この量子井戸
箱は、半導体レーザの活性層として利用できる。この半
導体レーザでは、発振閾値電流の低減、発振特性の温度
依存性の低減、発光線幅の低減、変調周波数の増大が実
現される。また、この量子井戸箱は、量子井戸箱中での
大きな励起子効果を用いた大きな光学的非線形を示す素
子の実現を可能とする。このようにこの発明の量子井戸
箱作製方法は、超高速な光情報処理及び光通信分野にも
応用出来る。
Further, in the method of the present invention, a quantum well box is manufactured by assuming that the second compound semiconductor has a band structure in which the valence band edge and the conduction band edge are both included in the band gap of the first compound semiconductor. In this case, the quantum well box can be used as an active layer of a semiconductor laser. In this semiconductor laser, reduction in oscillation threshold current, reduction in temperature dependence of oscillation characteristics, reduction in emission line width, and increase in modulation frequency are realized. Further, this quantum well box makes it possible to realize an element exhibiting large optical non-linearity using a large exciton effect in the quantum well box. As described above, the method for manufacturing a quantum well box of the present invention can be applied to the field of ultra-high-speed optical information processing and optical communication.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(A)〜(D)は、実施例の説明に供する工程図
である。 11……化合物半導体基板(例えばGaAs基板) 13……第1の化合物半導体から成る第1の層(例えばGa
As層) 15……第2の化合物半導体構成元素のうちの、第1の化
合物半導体構成元素とされていない元素の液滴(例えば
In液滴) 17……第2の化合物半導体構成元素のうちの、第1の化
合物半導体を構成している元素と同じ元素のビーム(例
えばAsビーム) 19……第2の化合物半導体の微結晶(例えばInAs) 21……第1の化合物半導体から成る第2の層(例えばGa
As層)。
1 (A) to 1 (D) are process diagrams for explaining an embodiment. 11 ... Compound semiconductor substrate (for example, GaAs substrate) 13 ... First layer (for example, Ga) composed of the first compound semiconductor
As layer) 15 Droplets of an element of the second compound semiconductor constituent element that is not regarded as the first compound semiconductor constituent element (for example,
(In droplet) 17: a beam (for example, an As beam) of the same element as the first compound semiconductor among the second compound semiconductor constituent elements 19: microcrystals of the second compound semiconductor (For example, InAs) 21... A second layer (for example, Ga
As layer).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 健 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−116822(JP,A) 特開 平1−319985(JP,A) 特開 昭63−315600(JP,A) 特開 平3−110827(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/203,21/208 H01S 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Ken Kamijo 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-3-116822 (JP, A) JP Hei 1-39895 (JP, A) JP-A-63-315600 (JP, A) JP-A-3-110827 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21 / 203,21 / 208 H01S 3/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】化合物半導体から成る基板上に該基板を構
成する化合物半導体と格子整合する第1の化合物半導体
から成る第1の層を形成し、該第1の層上に前記第1の
化合物半導体のバンドギャップより小さいバンドギャッ
プを有する第2の化合物半導体の構成元素のうちの1部
の元素の液滴を形成し、該液滴の形成された第1の化合
物半導体層に対し前記第2の化合物半導体を構成する元
素のうちの残りの元素のビームを照射して前記第1の層
上に前記第2の化合物半導体の微結晶を形成し、該微結
晶形成済みの第1の層上に前記第1の化合物半導体から
成る第2の層を形成し量子井戸箱を作製する方法におい
て、 第2の化合物半導体を、第1の化合物半導体と格子整合
しないものでかつ第1の化合物半導体を構成している各
元素のうちのいずれかの元素及び第1の化合物半導体を
構成している各元素以外の元素で構成されたものとし、 液滴を形成するために用いる元素を、前記第2の化合物
半導体を構成する元素中の、前記第1の化合物半導体を
構成している元素以外の元素とし、 微結晶形成のためのビーム照射に用いる元素を、前記第
2の化合物半導体を構成する元素中の、前記第1の化合
物半導体を構成している元素と同じ元素としたこと を特徴とする量子井戸箱の作製方法。
1. A first layer comprising a first compound semiconductor lattice-matched to a compound semiconductor constituting the substrate is formed on a substrate comprising the compound semiconductor, and the first compound is formed on the first layer. Forming a droplet of one of the constituent elements of the second compound semiconductor having a band gap smaller than that of the semiconductor; and forming the second compound semiconductor layer on the first compound semiconductor layer where the droplet is formed. Forming a microcrystal of the second compound semiconductor on the first layer by irradiating a beam of the remaining element among the elements constituting the compound semiconductor, and forming the microcrystal on the first layer on which the microcrystal is formed. Forming a second layer made of the first compound semiconductor to form a quantum well box, wherein the second compound semiconductor is not lattice-matched with the first compound semiconductor and the first compound semiconductor is Of each of the constituent elements It is assumed that the second compound semiconductor is composed of any element and an element other than the respective elements constituting the first compound semiconductor, and the element used for forming the droplet is selected from the elements constituting the second compound semiconductor. An element other than an element constituting the first compound semiconductor, and an element used for beam irradiation for forming microcrystals, wherein the first compound semiconductor in the element constituting the second compound semiconductor is used. A method for manufacturing a quantum well box, wherein the same element is used as the element constituting the quantum well box.
【請求項2】請求項1に記載の量子井戸箱の作製方法に
おいて、 前記基板をIII−V族化合物半導体基板とし、 前記第1の化合物半導体をIII−V族化合物半導体と
し、 前記第2の化合物半導体を、前記第1のIII−V族化合
物半導体の構成III族元素以外のIII族元素及び前記第1
のIII−V族化合物半導体の構成V族元素と同じV族元
素で構成されたものとしたこと を特徴とする量子井戸箱の作製方法。
2. The method for manufacturing a quantum well box according to claim 1, wherein the substrate is a III-V compound semiconductor substrate, the first compound semiconductor is a III-V compound semiconductor, and the second compound semiconductor is a III-V compound semiconductor. The compound semiconductor includes a group III element other than the group III element constituting the first group III-V compound semiconductor and the first group III-V compound semiconductor.
A method for manufacturing a quantum well box, comprising a group V element that is the same as the group V element of the group III-V compound semiconductor.
【請求項3】請求項1又は2に記載の量子井戸箱の作製
方法において、 前記第2の化合物半導体を、その価電子帯の端及び伝導
帯の端が前記第1の化合物半導体のバンドギャップ中に
共に含まれるバンド構造を有するものとしたことを特徴
とする量子井戸箱の作製方法。
3. The method for fabricating a quantum well box according to claim 1, wherein the second compound semiconductor has a valence band edge and a conduction band edge of the first compound semiconductor. A method for manufacturing a quantum well box, characterized by having a band structure included in both.
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