JP3307695B2 - 量子井戸型発光素子 - Google Patents
量子井戸型発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は量子井戸型発光素子に関
し、より詳細には半導体ヘテロ構造で構成されている量
子井戸型発光素子に関する。
し、より詳細には半導体ヘテロ構造で構成されている量
子井戸型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、半導体結晶を用いた代表的な発光素子の例として、
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)及びレーザ
(Laser)等が挙げられる。発光ダイオード及びレーザ
は、半導体接合に順方向電圧を印加し、少数キャリアを
注入すると接合部で多数キャリアとの再結合が起こり、
その際に放出される光を利用するものである。
り、半導体結晶を用いた代表的な発光素子の例として、
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)及びレーザ
(Laser)等が挙げられる。発光ダイオード及びレーザ
は、半導体接合に順方向電圧を印加し、少数キャリアを
注入すると接合部で多数キャリアとの再結合が起こり、
その際に放出される光を利用するものである。
【０００３】図５に従来の発光素子を示す。半絶縁性の
化合物半導体基板であるｐ+ −ＧａＡｓ基板３１上にｐ
−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層３２、ｐ+ −ＧａＡｓ層３
３、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層３４及びｎ+ −ＧａＡ
ｓ層３５が順次形成されている。そして、オーミック電
極として、ｐ+ −ＧａＡｓ基板３１裏面にＡｕ／Ｚｎ電
極３６、ｎ+ −ＧａＡｓ層３５上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電
極３７がそれぞれ形成されている。
化合物半導体基板であるｐ+ −ＧａＡｓ基板３１上にｐ
−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層３２、ｐ+ −ＧａＡｓ層３
３、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層３４及びｎ+ −ＧａＡ
ｓ層３５が順次形成されている。そして、オーミック電
極として、ｐ+ −ＧａＡｓ基板３１裏面にＡｕ／Ｚｎ電
極３６、ｎ+ −ＧａＡｓ層３５上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電
極３７がそれぞれ形成されている。
【０００４】このように形成された発光素子は、図６に
示したように、活性層であるｐ+ −ＧａＡｓ層３３に量
子井戸が形成され、順方向の電圧を印加すると一定波長
の光を放出する。上記の発光素子をはじめとする半導体
発光ダイオード及びレーザの発光波長は、通常、環境温
度の変化あるいはデバイス電流レベルを変化させる以外
は、ほとんど制御することができない２電極のデバイス
である。
示したように、活性層であるｐ+ −ＧａＡｓ層３３に量
子井戸が形成され、順方向の電圧を印加すると一定波長
の光を放出する。上記の発光素子をはじめとする半導体
発光ダイオード及びレーザの発光波長は、通常、環境温
度の変化あるいはデバイス電流レベルを変化させる以外
は、ほとんど制御することができない２電極のデバイス
である。
【０００５】本発明は、環境温度の変化あるいはデバイ
ス電流レベルを変化させることなく発光波長を制御する
ことができる量子井戸型発光素子を提供することを目的
としている。
ス電流レベルを変化させることなく発光波長を制御する
ことができる量子井戸型発光素子を提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
ともｎ型ゲート層、ｐ型コレクタ層及びｎ型エミッタ層
を有し、前記ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層にそ
れぞれゲート電極、コレクタ電極及びエミッタ電極が形
成され、かつ前記ゲート層とコレクタ層との間にｎ型バ
リア層が形成され、さらに、ｐ型コレクタ層のｎ型バリ
ア層と接する側に、シュタルク効果によってエネルギー
準位の位置を変調し得る量子井戸活性層が形成されてい
る量子井戸型発光素子が提供される。
ともｎ型ゲート層、ｐ型コレクタ層及びｎ型エミッタ層
を有し、前記ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層にそ
れぞれゲート電極、コレクタ電極及びエミッタ電極が形
成され、かつ前記ゲート層とコレクタ層との間にｎ型バ
リア層が形成され、さらに、ｐ型コレクタ層のｎ型バリ
ア層と接する側に、シュタルク効果によってエネルギー
準位の位置を変調し得る量子井戸活性層が形成されてい
る量子井戸型発光素子が提供される。
【０００７】本発明の量子井戸型発光素子は、少なくと
もゲート層、コレクタ層及びエミッタ層が形成されてお
り、ダブルヘテロ構造を有している。これらゲート層、
コレクタ層及びエミッタ層は、例えば、通常基板として
用いられるＳｉ等の半導体基板、又はＧａＡｓ、ＩｎＰ
等の化合物半導体基板上に形成することができる。ま
た、この基板自身がゲート層等を形成していてもよい。
なお、この際、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を
用い、このＧａＡｓ基板上にゲート層、コレクタ層及び
エミッタ層を形成することが好ましい。
もゲート層、コレクタ層及びエミッタ層が形成されてお
り、ダブルヘテロ構造を有している。これらゲート層、
コレクタ層及びエミッタ層は、例えば、通常基板として
用いられるＳｉ等の半導体基板、又はＧａＡｓ、ＩｎＰ
等の化合物半導体基板上に形成することができる。ま
た、この基板自身がゲート層等を形成していてもよい。
なお、この際、化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板を
用い、このＧａＡｓ基板上にゲート層、コレクタ層及び
エミッタ層を形成することが好ましい。
【０００８】例えば、ＧａＡｓ基板を用いた場合には、
ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層としては、ＧａＡ
ｓ層、ＡｌＧａＡｓ層等を用いることが好ましい。ま
た、ゲート層とコレクタ層との間にはバリア層が形成さ
れており、ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層がＧａ
Ａｓ層、ＡｌＧａＡｓ層等の場合には、バリア層はＡｌ
ＧａＡｓ層が好ましい。これらバリア層とコレクタ層と
の間、コレクタ層とエミッタ層との間には緩衝層、傾斜
的な組成を有するグレイデッド層等を形成することがで
きる。ゲート層として、例えばｎ+ −ＧａＡｓ層２を用
いた場合には、ｎ型不純物濃度は約１×１０19〜２×１
０18cm-3、バリア層としてｎ- Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層
を用いた場合にはｎ型不純物濃度は約１×１０16〜５×
１０17cm-3、コレクタ層としてｐ+ −ＧａＡｓ層を用い
た場合にはｐ型不純物濃度は約５×１０19〜５×１０18
cm-3、エミッタ層としてｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層を
用いた場合にはｎ型不純物濃度は約１×１０16〜５×１
０17cm-3が好ましい。その場合、各ゲート層、バリア
層、コレクタ層及びエミッタ層の膜厚としては特に限定
されるものではないが、例えば、ゲート層の膜厚は約５
００〜１０００ｎｍ、バリア層の膜厚は約２００〜５０
０ｎｍ、コレクタ層の膜厚は量子効果を出すだけの膜
厚、約２０ｎｍ以下、好ましくは約１０ｎｍ以下、エミ
ッタ層の膜厚は約１００〜２００ｎｍが好ましい。
ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層としては、ＧａＡ
ｓ層、ＡｌＧａＡｓ層等を用いることが好ましい。ま
た、ゲート層とコレクタ層との間にはバリア層が形成さ
れており、ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層がＧａ
Ａｓ層、ＡｌＧａＡｓ層等の場合には、バリア層はＡｌ
ＧａＡｓ層が好ましい。これらバリア層とコレクタ層と
の間、コレクタ層とエミッタ層との間には緩衝層、傾斜
的な組成を有するグレイデッド層等を形成することがで
きる。ゲート層として、例えばｎ+ −ＧａＡｓ層２を用
いた場合には、ｎ型不純物濃度は約１×１０19〜２×１
０18cm-3、バリア層としてｎ- Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ層
を用いた場合にはｎ型不純物濃度は約１×１０16〜５×
１０17cm-3、コレクタ層としてｐ+ −ＧａＡｓ層を用い
た場合にはｐ型不純物濃度は約５×１０19〜５×１０18
cm-3、エミッタ層としてｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ層を
用いた場合にはｎ型不純物濃度は約１×１０16〜５×１
０17cm-3が好ましい。その場合、各ゲート層、バリア
層、コレクタ層及びエミッタ層の膜厚としては特に限定
されるものではないが、例えば、ゲート層の膜厚は約５
００〜１０００ｎｍ、バリア層の膜厚は約２００〜５０
０ｎｍ、コレクタ層の膜厚は量子効果を出すだけの膜
厚、約２０ｎｍ以下、好ましくは約１０ｎｍ以下、エミ
ッタ層の膜厚は約１００〜２００ｎｍが好ましい。
【０００９】また、本発明の量子井戸型発光素子におい
て、ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層の各層上には
オーミック電極が形成されている。この際の電極材料と
しては、通常電極として用いられるものであれば特に限
定されるものではないが、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ、Ａｕ／Ｚｎを用いることができる。コンタク
ト層へのオーミックコンタクトは、コレクタ電極直下の
領域にｐ型不純物がイオン注入されていれば容易に形成
することができる。
て、ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層の各層上には
オーミック電極が形成されている。この際の電極材料と
しては、通常電極として用いられるものであれば特に限
定されるものではないが、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ、Ａｕ／Ｚｎを用いることができる。コンタク
ト層へのオーミックコンタクトは、コレクタ電極直下の
領域にｐ型不純物がイオン注入されていれば容易に形成
することができる。
【００１０】また、ゲート層、コレクタ層及びエミッタ
層の各層に注入されているｐ型又はｎ型の不純物はデバ
イスの寄生容量の減少するとともに、デバイスの量子井
戸が形成された活性層、つまり、コレクタ層に光及び電
流を閉じ込めるために利用することができる。
層の各層に注入されているｐ型又はｎ型の不純物はデバ
イスの寄生容量の減少するとともに、デバイスの量子井
戸が形成された活性層、つまり、コレクタ層に光及び電
流を閉じ込めるために利用することができる。
【００１１】上記のような構造を有する量子井戸型発光
素子において、ゲート電極とコレクタ電極との間にバイ
アス電圧を印加することによって、コレクタ層のエネル
ギー準位の位置を変調させて発光波長を制御することが
できる。つまり、シュタルク効果を利用することによ
り、コレクタ層に形成されている量子井戸のエネルギー
準位の位置を変調させて発光波長を制御するものであ
る。この際、ゲート電極とコレクタ電極との間に印加す
るバイアス電圧は、量子井戸が形成されるコレクタ層の
膜厚、組成等により適宜変化させることができ、特に限
定されるものではないが、例えば、コレクタ層の膜厚が
２０ｎｍ以下の場合、０．５〜５Ｖ程度印加する。この
バイアス電圧の印加により、発光波長を制御することが
できる。なお、ゲート電極とコレクタ電極との間に印加
するバイアス電圧を大きくすれば、発光波長は短波長化
し、バイアス電圧を小さくすれば、発光波長は長波長化
する。
素子において、ゲート電極とコレクタ電極との間にバイ
アス電圧を印加することによって、コレクタ層のエネル
ギー準位の位置を変調させて発光波長を制御することが
できる。つまり、シュタルク効果を利用することによ
り、コレクタ層に形成されている量子井戸のエネルギー
準位の位置を変調させて発光波長を制御するものであ
る。この際、ゲート電極とコレクタ電極との間に印加す
るバイアス電圧は、量子井戸が形成されるコレクタ層の
膜厚、組成等により適宜変化させることができ、特に限
定されるものではないが、例えば、コレクタ層の膜厚が
２０ｎｍ以下の場合、０．５〜５Ｖ程度印加する。この
バイアス電圧の印加により、発光波長を制御することが
できる。なお、ゲート電極とコレクタ電極との間に印加
するバイアス電圧を大きくすれば、発光波長は短波長化
し、バイアス電圧を小さくすれば、発光波長は長波長化
する。
【００１２】また、本発明による量子井戸型発光素子の
発光波長の制御方法は、光通信系にも応用することがで
きる。つまり、情報を光信号に暗号化するため、光信号
を周波数変調して用いることが可能である。
発光波長の制御方法は、光通信系にも応用することがで
きる。つまり、情報を光信号に暗号化するため、光信号
を周波数変調して用いることが可能である。
【００１３】
【作用】本発明の量子井戸型発光素子は、少なくともゲ
ート層、量子井戸型コレクタ層及びエミッタ層を有し、
前記ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層にそれぞれゲ
ート電極、コレクタ電極及びエミッタ電極が形成され、
かつ前記ゲート層とコレクタ層との間にバリア層が形成
されている。つまり、本発明の量子井戸型発光素子は、
多層半導体ヘテロ構造における２つの広いエネルギーギ
ャップ半導体層（エミッタ層及びゲート層）の間に、狭
いエネルギーギャップ半導体量子井戸層（コレクタ層）
が形成されており、このコレクタ層がデバイスの活性層
となっている。従って、まず、バイアス電圧がエミッタ
電極とコレクタ電極に印加され、電荷キャリアがエミッ
タ層から、コレクタ層であるエネルギーが量子化された
量子井戸に注入される。電荷キャリアはコレクタ層にお
いて、バンド再結合するために放射バンドを変遷する。
そして、量子井戸において、半導体層の劈開面を通して
所定の波長の光を放射する。
ート層、量子井戸型コレクタ層及びエミッタ層を有し、
前記ゲート層、コレクタ層及びエミッタ層にそれぞれゲ
ート電極、コレクタ電極及びエミッタ電極が形成され、
かつ前記ゲート層とコレクタ層との間にバリア層が形成
されている。つまり、本発明の量子井戸型発光素子は、
多層半導体ヘテロ構造における２つの広いエネルギーギ
ャップ半導体層（エミッタ層及びゲート層）の間に、狭
いエネルギーギャップ半導体量子井戸層（コレクタ層）
が形成されており、このコレクタ層がデバイスの活性層
となっている。従って、まず、バイアス電圧がエミッタ
電極とコレクタ電極に印加され、電荷キャリアがエミッ
タ層から、コレクタ層であるエネルギーが量子化された
量子井戸に注入される。電荷キャリアはコレクタ層にお
いて、バンド再結合するために放射バンドを変遷する。
そして、量子井戸において、半導体層の劈開面を通して
所定の波長の光を放射する。
【００１４】ゲート層はコレクタ層における量子井戸の
エネルギー準位を変化させる。つまり、量子井戸からの
発光波長を変調させることである。バイアス電圧がゲー
ト電極とコレクタ電極との間に印加されると、ゲート層
とコレクタ層との間に電界が発生して、電界はコレクタ
層を貫通し、量子井戸の形状が歪む。このように、量子
化されたエネルギー準位の位置が、印加されたゲート−
コレクタバイアスによって変化する。
エネルギー準位を変化させる。つまり、量子井戸からの
発光波長を変調させることである。バイアス電圧がゲー
ト電極とコレクタ電極との間に印加されると、ゲート層
とコレクタ層との間に電界が発生して、電界はコレクタ
層を貫通し、量子井戸の形状が歪む。このように、量子
化されたエネルギー準位の位置が、印加されたゲート−
コレクタバイアスによって変化する。
【００１５】
【実施例】本発明に係る量子井戸型発光素子を説明す
る。 実施例１ まず、量子井戸型発光素子の構成を図１に基づいて説明
する。半絶縁性の化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板
１を用いる。ＧａＡｓ基板１上にｎ+ −ＧａＡｓゲート
層２、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓバリア層３、ｐ+ −Ｇ
ａＡｓコレクタ層４、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッ
タ層５及びｎ+ −ＧａＡｓ層６が順次形成されている。
そして、オーミック電極として、ｎ+ −ＧａＡｓゲート
層２上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成されたゲート電極７、
ｐ+ −ＧａＡｓ層４上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成された
コレクタ電極８及びｎ+ −ＧａＡｓ層６上にＡｕ／Ｇｅ
／Ｎｉで形成されたエミッタ電極９がそれぞれ形成され
ている。
る。 実施例１ まず、量子井戸型発光素子の構成を図１に基づいて説明
する。半絶縁性の化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板
１を用いる。ＧａＡｓ基板１上にｎ+ −ＧａＡｓゲート
層２、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓバリア層３、ｐ+ −Ｇ
ａＡｓコレクタ層４、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッ
タ層５及びｎ+ −ＧａＡｓ層６が順次形成されている。
そして、オーミック電極として、ｎ+ −ＧａＡｓゲート
層２上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成されたゲート電極７、
ｐ+ −ＧａＡｓ層４上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成された
コレクタ電極８及びｎ+ −ＧａＡｓ層６上にＡｕ／Ｇｅ
／Ｎｉで形成されたエミッタ電極９がそれぞれ形成され
ている。
【００１６】ｎ+ −ＧａＡｓゲート層２のｎ型不純物濃
度は約５×１０18cm-3であり、例えば、その膜厚は５０
０ｎｍである。ｎ- Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓバリア層３の
ｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3であり、例えば、そ
の膜厚は２００ｎｍである。ｐ+ −ＧａＡｓコレクタ層
４のｐ型不純物濃度は約２×１０19cm-3、その膜厚は約
５ｎｍである。ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッタ層５
のｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3、その膜厚は約１
００ｎｍである。ｎ+ −ＧａＡｓ層６のｎ型不純物濃度
は約５×１０18cm-3であり、その膜厚は２００ｎｍであ
る。
度は約５×１０18cm-3であり、例えば、その膜厚は５０
０ｎｍである。ｎ- Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓバリア層３の
ｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3であり、例えば、そ
の膜厚は２００ｎｍである。ｐ+ −ＧａＡｓコレクタ層
４のｐ型不純物濃度は約２×１０19cm-3、その膜厚は約
５ｎｍである。ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッタ層５
のｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3、その膜厚は約１
００ｎｍである。ｎ+ −ＧａＡｓ層６のｎ型不純物濃度
は約５×１０18cm-3であり、その膜厚は２００ｎｍであ
る。
【００１７】このように構成される量子井戸型発光素子
のエネルギーバンド図を図２にしめす。この実施例にお
いて、バイアス電圧がエミッタ電極９とコレクタ電極８
との間に印加されると、電荷キャリアがエミッタ層５か
ら、コレクタ層４であるエネルギーが量子化された量子
井戸に注入される。電荷キャリアはコレクタ層４におい
て、バンド再結合するために放射バンドを変遷する。そ
して、量子井戸において、半導体層の劈開面を通して所
定の波長の光を放射する。また、ゲート電極７とコレク
タ電極８との間にバイアス電圧が印加されると、コレク
タ層４における量子井戸のエネルギー準位を変化させ、
量子井戸からの発光波長を変調させる。
のエネルギーバンド図を図２にしめす。この実施例にお
いて、バイアス電圧がエミッタ電極９とコレクタ電極８
との間に印加されると、電荷キャリアがエミッタ層５か
ら、コレクタ層４であるエネルギーが量子化された量子
井戸に注入される。電荷キャリアはコレクタ層４におい
て、バンド再結合するために放射バンドを変遷する。そ
して、量子井戸において、半導体層の劈開面を通して所
定の波長の光を放射する。また、ゲート電極７とコレク
タ電極８との間にバイアス電圧が印加されると、コレク
タ層４における量子井戸のエネルギー準位を変化させ、
量子井戸からの発光波長を変調させる。
【００１８】実施例２ 半絶縁性の化合物半導体基板としてＧａＡｓ基板１１を
用いる。ＧａＡｓ基板１１上にｎ+ −ＧａＡｓゲート層
１２、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓバリア層１３、ｐ+ −
ＧａＡｓコレクタ層１４、ｐ+ −ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグ
レイデッド層１５、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッタ
層１６及びｎ+ −ＧａＡｓ層１７が順次形成されてい
る。そして、オーミック電極として、ｎ+ −ＧａＡｓゲ
ート層１２上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成されたゲート電
極１８、ｐ+ −ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド層１５
上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成されたコレクタ電極１９及
びｎ + −ＧａＡｓ層１７上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成さ
れたエミッタ電極２０がそれぞれ形成されている。
用いる。ＧａＡｓ基板１１上にｎ+ −ＧａＡｓゲート層
１２、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓバリア層１３、ｐ+ −
ＧａＡｓコレクタ層１４、ｐ+ −ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグ
レイデッド層１５、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓエミッタ
層１６及びｎ+ −ＧａＡｓ層１７が順次形成されてい
る。そして、オーミック電極として、ｎ+ −ＧａＡｓゲ
ート層１２上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成されたゲート電
極１８、ｐ+ −ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド層１５
上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成されたコレクタ電極１９及
びｎ + −ＧａＡｓ層１７上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉで形成さ
れたエミッタ電極２０がそれぞれ形成されている。
【００１９】ｎ+−ＧａＡｓゲート層１２のｎ型不純物
濃度は約５×１０18cm-3であり、ｎ-Ａｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓ層１３のｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3であ
る。ｐ+−ＧａＡｓコレクタ層１４のｐ型不純物濃度は
約２×１０19cm-3、その膜厚は約５ｎｍである。ｐ+ −
ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド層１５のｐ型不純物濃
度は約２×１０19cm-3であり、その膜厚は５０ｎｍであ
る。また、このｐ+ −Ａｌ X Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド
層１５層はコレクタ層１４とエミッタ層１６との間に位
置し、エミッタ層１６側からコレクタ層１４にかけて、
Ｘが０．２５から０．２０に傾斜的に変化している。こ
のグレイデッド層１５はコレクタ層１４の一部として機
能し、コレクタ層１４の抵抗を減少し、電荷キャリアが
コレクタ層１４である量子井戸に注入されるのを容易に
することによって、コレクタ層１４である活性層以外で
の電荷キャリアの再結合を防止する。ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓエミッタ層１６のｎ型不純物濃度は約５×１０
16cm-3、その膜厚は約１０ｎｍである。ｎ+ −ＧａＡｓ
層１７のｎ型不純物濃度は約５×１０18cm-3である。
濃度は約５×１０18cm-3であり、ｎ-Ａｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓ層１３のｎ型不純物濃度は約５×１０16cm-3であ
る。ｐ+−ＧａＡｓコレクタ層１４のｐ型不純物濃度は
約２×１０19cm-3、その膜厚は約５ｎｍである。ｐ+ −
ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド層１５のｐ型不純物濃
度は約２×１０19cm-3であり、その膜厚は５０ｎｍであ
る。また、このｐ+ −Ａｌ X Ｇａ1-X Ａｓグレイデッド
層１５層はコレクタ層１４とエミッタ層１６との間に位
置し、エミッタ層１６側からコレクタ層１４にかけて、
Ｘが０．２５から０．２０に傾斜的に変化している。こ
のグレイデッド層１５はコレクタ層１４の一部として機
能し、コレクタ層１４の抵抗を減少し、電荷キャリアが
コレクタ層１４である量子井戸に注入されるのを容易に
することによって、コレクタ層１４である活性層以外で
の電荷キャリアの再結合を防止する。ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓエミッタ層１６のｎ型不純物濃度は約５×１０
16cm-3、その膜厚は約１０ｎｍである。ｎ+ −ＧａＡｓ
層１７のｎ型不純物濃度は約５×１０18cm-3である。
【００２０】このように構成される量子井戸型発光素子
のエネルギーバンド図を図４にしめす。この実施例にお
いても、ゲート電極１８とコレクタ電極１９との間にバ
イアス電圧が印加されると、コレクタ層１４における量
子井戸のエネルギー準位を変化させ、量子井戸からの発
光波長を変調させる。
のエネルギーバンド図を図４にしめす。この実施例にお
いても、ゲート電極１８とコレクタ電極１９との間にバ
イアス電圧が印加されると、コレクタ層１４における量
子井戸のエネルギー準位を変化させ、量子井戸からの発
光波長を変調させる。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係る量子井戸型発光素子によれ
ば、少なくともゲート層、量子井戸型コレクタ層及びエ
ミッタ層を有し、前記ゲート層、コレクタ層及びエミッ
タ層にそれぞれゲート電極、コレクタ電極及びエミッタ
電極が形成され、かつ前記ゲート層とコレクタ層との間
にバリア層が形成されているので、ゲート層とコレクタ
層との間にバイアス電圧を印加することにより、シュタ
ルク効果によって、コレクタ層である量子井戸のエネル
ギー準位を変化させ、量子井戸からの発光波長を変調さ
せることができる。
ば、少なくともゲート層、量子井戸型コレクタ層及びエ
ミッタ層を有し、前記ゲート層、コレクタ層及びエミッ
タ層にそれぞれゲート電極、コレクタ電極及びエミッタ
電極が形成され、かつ前記ゲート層とコレクタ層との間
にバリア層が形成されているので、ゲート層とコレクタ
層との間にバイアス電圧を印加することにより、シュタ
ルク効果によって、コレクタ層である量子井戸のエネル
ギー準位を変化させ、量子井戸からの発光波長を変調さ
せることができる。
【００２２】また、発光波長を変調させても、コレクタ
−エミッタ電圧を固定することができるので、エミッタ
電流は一定となり、高操作速度が可能となる。さらに、
ゲート−コレクタ間には、逆方向バイアス又は低順方向
バイアスのいづれかを印加するので、ゲート電流は非常
に小さくなり、この量子井戸型発光素子を光通信系に用
いた場合には、シュタルク効果によって、光信号を周波
数変調することによって、低いインプット信号電流及び
高操作速度を実現することができる。
−エミッタ電圧を固定することができるので、エミッタ
電流は一定となり、高操作速度が可能となる。さらに、
ゲート−コレクタ間には、逆方向バイアス又は低順方向
バイアスのいづれかを印加するので、ゲート電流は非常
に小さくなり、この量子井戸型発光素子を光通信系に用
いた場合には、シュタルク効果によって、光信号を周波
数変調することによって、低いインプット信号電流及び
高操作速度を実現することができる。
【図１】本発明に係る量子井戸型発光素子の発光波長の
制御方法で用いる量子井戸型発光素子を示す要部の概略
断面図である。
制御方法で用いる量子井戸型発光素子を示す要部の概略
断面図である。
【図２】図１における量子井戸型発光素子のエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
【図３】本発明に係る量子井戸型発光素子の発光波長の
制御方法で用いる別の量子井戸型発光素子を示す要部の
概略断面図である。
制御方法で用いる別の量子井戸型発光素子を示す要部の
概略断面図である。
【図４】図３における量子井戸型発光素子のエネルギー
バンド図である。ある。
バンド図である。ある。
【図５】従来の量子井戸型発光素子を示す要部の概略断
面図である。
面図である。
【図６】図５における量子井戸型発光素子のエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
２、１２ ゲート層 ３、１３ バリア層 ４、１４ コレクタ層 ５、１６ エミッタ層 ７、１８ ゲート電極 ８、１９ コレクタ電極 ９、２０ エミッタ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−3374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−129678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−159775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14963（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−237135（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−240506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくともｎ型ゲート層、ｐ型コレクタ
層及びｎ型エミッタ層を有し、前記ゲート層、コレクタ
層及びエミッタ層にそれぞれゲート電極、コレクタ電極
及びエミッタ電極が形成され、かつ前記ゲート層とコレ
クタ層との間にｎ型バリア層が形成され、さらに、ｐ型
コレクタ層のｎ型バリア層と接する側に、シュタルク効
果によってエネルギー準位の位置を変調し得る量子井戸
活性層が形成されていることを特徴とする量子井戸型発
光素子。 - 【請求項２】 コレクタ層が、エミッタ層側にグレーデ
ッド層を備える請求項１に記載の量子井戸型発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29458292A JP3307695B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 量子井戸型発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29458292A JP3307695B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 量子井戸型発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163983A JPH06163983A (ja) | 1994-06-10 |
| JP3307695B2 true JP3307695B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=17809650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29458292A Expired - Fee Related JP3307695B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 量子井戸型発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3307695B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7244997B2 (en) | 2003-07-08 | 2007-07-17 | President And Fellows Of Harvard College | Magneto-luminescent transducer |
| EP2462482A1 (en) * | 2009-08-05 | 2012-06-13 | Danmarks Tekniske Universitet | Encoding an optical signal using a wireless radio-frequency signal |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP29458292A patent/JP3307695B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06163983A (ja) | 1994-06-10 |
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