JP6147589B2 - 複合基板、電磁波発生方法および電磁波発生装置 - Google Patents
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Description
図1は、複合基板100を示した断面図である。複合基板100は、ベース基板102と、第1半導体層104と、電磁波発生半導体層106と、第2半導体層108とを有する。
(数1) P=χ(1)E+χ(2)E2(ただし、χ(1)およびχ(2)は電気感受率を示し、χ(1)はEの一次項係数である一次の電気感受率、χ(2)はEの二次項係数である二次の電気感受率を示す。)
(数2) χ(2)E>χ(1)
図2は、複合基板200を示した斜視図である。複合基板200における電磁波発生半導体層106は、ベース基板102に近い側に位置する第1界面106aと、ベース基板102から遠い側に位置する第2界面106bと、第1界面106aおよび第2界面106bの何れの界面とも平行でない第1側面106cおよび第2側面106dとを有し、第1側面106cおよび第2側面106dが、LOフォノンに起因する電磁波140に対する第1共振器を構成する。
図3は、複合基板300を示した断面図である。複合基板300は、ベース基板102上に、第1スペーサ層302および第2スペーサ層304をさらに有し、ベース基板102、第1スペーサ層302、第2スペーサ層304および電磁波発生半導体層106が、ベース基板102、第1スペーサ層302、電磁波発生半導体層106、第2スペーサ層304の順に位置し、第1スペーサ層302のベース基板102に近い側の第3界面306、および、第2スペーサ層304のベース基板102から遠い側の第4界面308が、LOフォノンに起因する電磁波140に対する第3共振器を構成する。
ベース基板102として面方位(001)のn型GaAs基板を用いた。n型GaAs基板の上に、第1半導体層104としてn型GaAa層を3000nmの厚さで形成し、n型GaAa層の上に、電磁波発生半導体層106としてi型GaAa層を500nmの厚さで形成し、さらにi型GaAa層の上に、第2半導体層108としてp型GaAa層を50nmの厚さで形成した。n型GaAa層、i型GaAa層およびp型GaAa層は、MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法を用いて形成した。n型GaAa層へのドーピング濃度は、3×1018cm−3とし、p型GaAa層へのドーピング濃度は、1×1018cm−3とした。また、p型ドーパントとして炭素原子を用いた。このようにして実施例の複合基板100を作製した。
Claims (13)
- ベース基板上に、励起光の照射によって位相の揃ったコヒーレントLOフォノンに起因する電磁波を発生する電磁波発生半導体層を有し、
前記電磁波発生半導体層が、前記励起光の照射の前または照射とともにバイアス電圧が印加されるものであり、
前記バイアス電圧により、前記電磁波発生半導体層の内部電界Eを制御し、前記内部電界Eにより、前記LOフォノンの初期分極Pを制御する
複合基板。 - 前記内部電界Eは、数1に示す二次関数でモデル化された関係に基づき前記初期分極Pを制御する
請求項1に記載の複合基板。
(数1)
P=χ(1)E+χ(2)E2
(ただし、χ(1)およびχ(2)は電気感受率を示し、χ(1)はEの一次項係数である一次の電気感受率、χ(2)はEの二次項係数である二次の電気感受率を示す。) - 前記内部電界Eが数2の条件を満足するよう前記電磁波発生半導体層に前記バイアス電圧を印加する
請求項2に記載の複合基板。
(数2)
χ(2)E>χ(1) - 前記ベース基板上に、第1電気伝導層と、第2電気伝導層と、をさらに有し、
前記ベース基板、前記第1電気伝導層、前記第2電気伝導層および前記電磁波発生半導体層が、前記ベース基板、前記第1電気伝導層、前記電磁波発生半導体層、前記第2電気伝導層の順に位置し、
前記第1電気伝導層と前記第2電気伝導層との間に、前記バイアス電圧を印加する
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の複合基板。 - 前記第1電気伝導層が、p型またはn型の第1半導体層であり、
前記第2電気伝導層が、前記第1半導体層とは電気伝導型が逆の第2半導体層であり、
前記第1半導体層、前記電磁波発生半導体層および前記第2半導体層が、前記第1半導体層と前記電磁波発生半導体層との間、および、前記電磁波発生半導体層と前記第2半導体層との間でキャリアが相互拡散できる程度に近接して配置されている
請求項4に記載の複合基板。 - 前記第2半導体層がp型半導体層であり、前記p型半導体層に含まれるドーパントが炭素である
請求項5に記載の複合基板。 - 前記第2半導体層の中性領域の厚さが、0.28nm以上50nm以下である
請求項5または請求項6に記載の複合基板。 - 前記ベース基板が導電性であり、
前記ベース基板上に、第2電気伝導層をさらに有し、
前記ベース基板、前記第2電気伝導層および前記電磁波発生半導体層が、前記ベース基板、前記電磁波発生半導体層、前記第2電気伝導層の順に位置し、
前記ベース基板と前記第2電気伝導層との間に、前記バイアス電圧を印加する
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の複合基板。 - 前記電磁波発生半導体層が、前記ベース基板に近い側に位置する第1界面と、前記ベース基板から遠い側に位置する第2界面と、前記第1界面および前記第2界面の何れの界面とも平行でない第1側面および第2側面とを有し、
前記第1側面および前記第2側面が、前記LOフォノンに起因する電磁波に対する第1共振器を構成する
請求項4から請求項8の何れか一項に記載の複合基板。 - 前記電磁波発生半導体層が、前記第1界面、前記第2界面、前記第1側面および前記第2側面の何れの面とも平行でない第3側面および第4側面を有し、
前記第3側面および前記第4側面が、前記第1共振器とは別の、前記LOフォノンに起因する電磁波に対する第2共振器を構成する
請求項9に記載の複合基板。 - 前記ベース基板上に、第1スペーサ層および第2スペーサ層をさらに有し、
前記ベース基板、前記第1スペーサ層、前記第2スペーサ層および前記電磁波発生半導体層が、前記ベース基板、前記第1スペーサ層、前記電磁波発生半導体層、前記第2スペーサ層の順に位置し、
前記第1スペーサ層の前記ベース基板に近い側の第3界面、および、前記第2スペーサ層の前記ベース基板から遠い側の第4界面が、前記LOフォノンに起因する電磁波に対する第3共振器を構成する
請求項4から請求項8の何れか一項に記載の複合基板。 - 電磁波発生半導体層に励起光を照射することで、LOフォノンに起因する電磁波を発生する電磁波発生方法であって、
前記励起光の照射の前または照射とともに、前記電磁波発生半導体層にバイアス電圧を印加することで、前記バイアス電圧により、前記電磁波発生半導体層の内部電界Eを制御し、前記内部電界Eにより、前記LOフォノンの初期分極Pを制御する
電磁波発生方法。 - 励起光の照射によってLOフォノンに起因する電磁波を発生する電磁波発生半導体層と、バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を有し、
前記電磁波発生半導体層が、前記励起光の照射の前または照射とともに、前記バイアス電圧印加手段により前記バイアス電圧が印加されるものであり、
前記バイアス電圧により、前記電磁波発生半導体層の内部電界Eを制御し、前記内部電界Eにより、前記LOフォノンの初期分極Pを制御する
電磁波発生装置。
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