JP7229164B2 - グラフェン型基板上に成長させたナノワイヤをベースとしたレーザ又はled - Google Patents
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近年、ナノテクノロジーが重要な工学分野となるにつれ、半導体ナノ結晶(NWなど)への関心が高まっている。NWは、著者によっては、ナノウィスカー、ナノロッド、ナノピラー、ナノコラム等ともよばれ、センサー、太陽電池及び発光ダイオード(LED)などの様々な電気デバイスにおいて重要な用途を見出している。
従って、本発明は、一態様において、
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含んでいてもよい、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含んでいてもよく、
上記領域のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、上記領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記グラファイト基板の反対側の面に対して実質的に平行で且つ接触している透明スペーサ層と、
上記透明スペーサ層に対して実質的に平行で且つ接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含んでいてもよい、レーザデバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、上記NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記グラファイト基板の反対側の面に対して実質的に平行で且つ接触している透明スペーサ層と、
上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、上記NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含んでいてもよい、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体NWと、
上記NWの少なくとも一部のトップと接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、上記NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、例えばレーザデバイスといった発光デバイスなどのデバイスを提供する。
グラファイト基板の一方の面に、好ましくは該グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のNWと、
上記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ上記グラファイト基板の上記NWとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
任意に、上記NWの少なくとも一部のトップと電気的に接触している第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、を含み、
上記NWが、量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される複数の量子ヘテロ構造を含む真性領域(活性領域)によって隔てられたn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、
任意に、上記領域のうちの少なくとも1つが電子ブロック層を含む、レーザデバイスを提供する。
グラファイト基板であって、該グラファイト基板の一方の面に該グラファイト基板と実質的に平行な第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを有するグラファイト基板を用意する工程と、
上記グラファイト基板の上記DBR又は金属ミラーとは反対側に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
任意に、第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、上記に記載のデバイスの作製プロセスを提供する。
グラファイト基板であって、該グラファイト基板の一方の面に該グラファイト基板と実質的に平行な第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを有するグラファイト基板を用意する工程と、
上記グラファイト基板の上記DBR又は金属ミラーとは反対側に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
任意に、第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、デバイスの作製プロセスを提供する。
第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、グラファイト基板と接触している透明スペーサ層と接触させて設ける工程と、
上記グラファイト基板の上記スペーサ層とは反対側に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
任意に、第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、デバイスの作製プロセスプロセスを提供する。
第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、グラファイト基板と接触している透明スペーサ層と接触させて設ける工程と、
上記グラファイト基板の上記スペーサ層とは反対側に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
任意に、第2の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、デバイスの作製プロセスを提供する。
デバイスの作製プロセスであって、
それぞれ、グラファイト基板又はグラフェンガラスを用意する工程と、
上記グラファイト基板上に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、プロセスを提供する。
請求項17又は18に記載のデバイスの作製プロセスであって、
それぞれ、グラファイト基板又はグラフェンガラスを用意する工程と、
上記グラファイト基板上に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、上記NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、を含む、プロセスを提供する。
上記グラファイト基板上に、好ましくは上記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体NWをエピタキシャル成長させる工程であって、該NWが、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該NWのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
任意に、分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、上記NWの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、
上記グラファイト基板を、DBR若しくは金属ミラー又はDBR上の透明スペーサ層若しくは金属ミラー上の透明スペーサ層に転写する工程と、を含む、請求項13又は14に記載のデバイスの作製プロセスを提供する。
III-V族化合物半導体とは、III族から少なくとも1つの元素とV族から少なくとも1つの元素とを含むものを意味する。各族から2つ以上の元素が含まれていてもよく、例えば、AlGaN(すなわち、三元化合物)、AlInGaN(すなわち、四元化合物)などが挙げられる。Al(In)GaNという表示は、AlGaN又はAlInGaNのいずれかを意味する、すなわち、Inの存在は任意であることを意味する。括弧で囲まれた元素は、含まれていても含まれていなくてもよい。
本発明は、グラファイト基板上に成長させたNWをベースとしたレーザ又はLEDなどの発光デバイスの作製に関する。本発明のNWレーザは、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)、すなわち、NW VCSELであることが好ましい。以下に、NW VCSELの構造をより詳細に説明する。本発明のNW LEDは、共振器型発光ダイオード(RCLED)、すなわち、NW RCLEDであることが好ましい。NW RCLEDの構造は、NW VCSELと同じであってもよいが、動作時には、NW RCLEDは、レーザ発振閾値以上ではなく、レーザ発振閾値未満で動作するように構成される。このため、当然のことながら、以下のNW VCSELについての説明は、NW RCLEDの構造も説明している。また、当然のことながら、レーザ閾値未満での動作時には、NW VCSELを、NW RCLEDであるとみなし得る。NW RCLEDはレーザ閾値未満で動作するため、NW RCLEDから出力される光は自然放出を主に含む。レーザ発振閾値以上での動作時にNW VCSELから出力される光は、誘導放出を主に含む。
NWを成長させるために使用される基板は、グラファイト基板であり、特にグラフェンである。
グラファイト基板は、その上にNWを成長させるために、支持されることが必要な場合もある。デバイス内で発生した光(例えば、レーザ光)を反射するために、デバイスが少なくとも1つのDBR又は金属ミラーを含むことも重要である。よって、使用時には、グラファイト基板に対して通常隣接し且つ平行である1つのブラッグ反射鏡又は金属ミラーが、成長するNWとは反対側の表面に存在しなければならない。グラファイト層が高い透明性を有するため、上記DBR又は金属ミラーは、ほとんど反射損失なく依然としてその機能を果たすことができる。
商業的に重要なNWを製造するためには、これらが基板上にエピタキシャル成長することが好ましい。また、基板に垂直に、よって、理想的には[0001](六方晶構造の場合)方向又は[111]方向(立方晶構造の場合)に成長することも理想的である。
本発明のNWは、発光領域(すなわち、利得媒質)を含む。各利得媒質は、光を発生させるために用いることができる。NWをアレイ状に配置すると、NWは光学的に結合されて発光し得る。そのため、NWは、理想的には、少なくとも1つのよりバンドギャップの低い部分/インサート、量子井戸、量子ドット又は超格子などの少なくとも1つのヘテロ構造を含むことが必要である。pin接合の真性領域が少なくとも1つの量子井戸、量子ドット又は超格子を含んでいるのが非常に好ましい。従って、本発明のデバイスは、p型半導体領域とn型半導体領域との間に非ドープ真性半導体領域を備えていることが好ましい。
本発明のNWは、エピタキシャル成長するのが好ましい。それらは、共有結合、イオン結合又は準ファンデルワールス(quasi van der Waals)結合を介して下地基板に結合する。従って、NWのベースと基板との接合部において、NW内に結晶面がエピタキシャルに形成される。これらは、同じ結晶学的方向に互いに積み重なり合うことにより、NWをエピタキシャル成長させる。NWは、鉛直に成長するのが好ましい。本明細書において使用する鉛直にという用語は、NWが、基板に対して垂直に成長することを意味する。当然のことながら、実験科学では、成長角度は正確に90°でなくてもよいが、鉛直にという用語は、NWが、鉛直/垂直方向の約10°以内、例えば、5°以内にあることを意味する。共有結合、イオン結合又は準ファンデルワールス結合を介したエピタキシャル成長により、NWとグラファイト基板とが密接に接触することが期待される。接触特性をさらに高めるために、グラファイト基板をドープし、成長したNWの主要なキャリアと一致させることができる。
本発明のNWは、位置決め成長させることが好ましい。この方法では、グラファイト層上に堆積したナノ孔パターンを有するマスクが必要となり得る。
本発明のレーザデバイスは、少なくとも1つ、好ましくは2つの分布ブラッグ反射鏡(DBR)又は金属ミラーを含む。該DBR又は金属ミラーは、共振キャビティ(NW)を画定し、デバイスは、一端が高反射性のDBRミラー又は金属ミラーによって画定され、好ましくはNWの他端がより反射率の低いDBR又は金属ミラーによって画定される。理想的には、反射率が高い方のDBR又は金属ミラーがグラファイト層に隣接して配置される。
フィラーが、放出光に対して透明であり得る場合、フィラーを使用してアセンブリを包囲することは、本発明の範囲内である。フィラーは、NW間の空間及び/又はアセンブリ全体の周囲に存在してもよい。NW間の空間には、アセンブリ全体とは異なるフィラーを使用してもよい。フィラーは、NWの材料よりも高いバンドギャップを有する半導体材料を含み得る。あるいは、フィラーは、ポリマー及び/又は樹脂を含み得る。
本発明のデバイスは、100×100のNWのアレイを含み得る。NWの高密度アレイは、デバイスの出力を高めるはずである。NWアレイのピッチは、性能向上のためにフォトニック結晶(PC)として機能するように調整されてもよい。NWの直径は、単一光学モード、好ましくは基本モードを閉じ込めるように設計されることが理想的である。UV、IR又は可視光スペクトル、特にUVスペクトルでの発光が行われ得る。
図1は、集積NW/グラフェン/DBRレーザ又はRCLEDデバイスの製造プロセスの概要を示す。DBRとNWと反射率の高いNWトップミラーとのコヒーレント結合により、低閾値電流と高発光効率とを達成することを究極の目的とする、NWをベースとした垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)が示される。NWの直径とNW間のピッチサイズとを調整することにより、面発光PC特性を発現させることも可能である。DBRは、MBE(例えば、GaAs/AlAs)によって成長させた多層の薄膜から作ることができ、結晶配向は一般に(100)である。絶縁層を用いて別のタイプのDBRを作製することができる。しかしながら、このような、結晶配向が(100)である薄膜又は絶縁層は、NWの垂直成長に使用することができない。この問題は、グラフェンをバッファ層として用いることによって解決できる。その上、グラフェンの高い導電性及び透明性により、グラフェンをキャリア注入層として用いることができる。
図4(c)は、図4(a)に示した構造の代替として選択できる構造を示し、グラフェンと透明中間層との代わりに、NWの成長時に支持体となることも可能なグラフェンガラスが用いられている。ボトムDBR又は金属ミラーをNWの成長後に設けることができる。
グラフェン/DBR上の電気励起AlN/AlGaN/GaN軸方向ヘテロ構造化NWレーザ(RCLED)
AlN/AlGaN軸方向量子ヘテロ構造化活性利得媒質を有するGaN系NWを、グラフェンバッファを用いて誘電体DBR(例えば、SiO2(n=1.5)とTiO2(n=2.5)とのブラッグ対を有するDBR)上に成長させる。高濃度にnドープされたGaN NW部分をグラフェン/DBR構造上に直接エピタキシャル成長させた後、高濃度にnドープされたAlN部分と、5周期分の真性AlN/AlGaN量子ヘテロ構造化活性利得媒質と、pドープされたAlN部分とを成長させる。その後、pドープされたGaNトップ部分をトップコンタクト用に成長させる。
グラフェン/DBR上の光励起GaAsSb/GaAs軸方向ヘテロ構造化NWレーザ
GaAsSb/GaAs軸方向量子ヘテロ構造化活性利得媒質を有する真性GaAsを、グラフェンバッファを用いてGaAs/AlAs DBR上に成長させる。AlAsSbバッファを核生成基部として用いることにより核生成した後、GaAs NWをグラフェン/DBR構造上に直接エピタキシャル成長させ、その後、各部分ごとに100nmの厚さを有する60周期分の真性GaAsSb/GaAs量子ヘテロ構造化活性利得媒質を成長させる。活性利得媒質の成長後、光性能向上を目的として表面をパッシベーションするために、厚さ15nmのAlGaAsシェルを成長させる。
NW/グラフェン/DBRのRCLED
NWを成長させる前に、剥離したグラフェンフレークをGaAs/AlAs DBR反射鏡の上に配置した。GaAs/AlAs DBR(薄膜)をn型GaAs(001)ウェハ上で[001]結晶方向に成長させる。GaAs/AlAs DBR構造について測定された正規化反射率を図5(d)に示す。890~990nm辺りの高い反射率の水平部分と、該水平部分の外側の反射率外縁部とを含んでいる。
Claims (41)
- グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ前記グラファイト基板の前記ナノワイヤとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と、
を含み、
前記ナノワイヤが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、任意に該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - 前記領域のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項1に記載のデバイス。 - 前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーが、前記グラファイト基板の反対側の面と接触している、請求項1及び2に記載のデバイス。
- 前記n型ドープ領域又はp型ドープ領域が、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。 - 前記真性領域が存在し、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは少なくとも1つの量子ヘテロ構造を含み、
任意に、前記領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。 - グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記グラファイト基板の反対側の面に対して実質的に平行で且つ接触している透明スペーサ層と、
前記透明スペーサ層に対して実質的に平行で且つ接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と
を含み、
前記ナノワイヤが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、任意に該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - 前記領域のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、好ましくは、前記真性領域が、少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項6に記載のデバイス。 - グラフェンガラスが、前記グラファイト基板と前記透明スペーサ層とを形成する、請求項6又は7に記載のデバイス。
- 前記ヘテロ構造が、量子ヘテロ構造である、請求項2、4、5又は7に記載のデバイス。
- 前記ヘテロ構造が、量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される、請求項2、4、5又は7に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、p型GaN/真性InGaN/n型GaNのナノワイヤ構造を含む、請求項1から8のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、p型Al(Ga)N/真性(Al)(In)GaN/n型Al(Ga)Nのナノワイヤ構造を含む、請求項1から8のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
- グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ前記グラファイト基板の前記ナノワイヤとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と
を含み、
前記ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記グラファイト基板の反対側の面に対して実質的に平行で且つ接触している透明スペーサ層と、
前記グラファイト基板と実質的に平行に配置され、且つ前記グラファイト基板の前記ナノワイヤとは反対側の面に配置された第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と
を含み、
前記ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - グラフェンガラスが、前記グラファイト基板と前記透明スペーサ層とを形成する、請求項14に記載のデバイス。
- グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と
を含み、
前記ナノワイヤが、n型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、任意に該n型及びp型ドープ領域間に真性領域を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - グラファイト基板の一方の面に、好ましくは前記グラファイト基板上の任意の孔パターンマスクの孔を通して、成長させた複数のIII-V族半導体ナノワイヤと、
前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触している第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡と
を含み、
前記ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイス。 - 前記ナノワイヤの成長方向と実質的に平行で且つ同一の方向に光が放出される(レーザ発光される)か、又は、前記ナノワイヤの成長方向と実質的に平行で且つ反対の方向に光が放出される(レーザ発光される)、請求項1~17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記分布ブラッグ反射鏡が、異なるIII-V族半導体の交互に重なる層を含む、請求項1~18のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記分布ブラッグ反射鏡が、誘電材料の交互に重なる層を含む、請求項1~19のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、Ga、In又はAlを含む、請求項1~20のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、As、Sb、P又はNを含む、請求項1~21のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、Ga及び/又はIn及び/又はAlをAs及び/又はSb及び/又はPと共に含む、請求項1~22のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、Ga及び/又はIn及び/又はAlをNと共に含む、請求項1~23のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記少なくとも1つのヘテロ構造が、量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される、請求項13、14及び17のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記真性領域が、Alイオン及び/又はGaイオン及び/又はInイオンとSbイオン及び/又はAsイオン及び/又はNイオンとから成るヘテロ構造を含む、請求項1、6、および16のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ナノワイヤが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項1~26のいずれか一項に記載のデバイス。
- グラファイト基板であって、該グラファイト基板の一方の面に該グラファイト基板と実質的に平行な第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを有するグラファイト基板を用意する工程と、
前記グラファイト基板の前記分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーとは反対側に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と、を含む、
共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。 - 前記ナノワイヤが、真性領域によって隔てられたn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む請求項28に記載の作製プロセス。
- 前記領域のうちの少なくとも1つ、前記真性領域などが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記3つのナノワイヤ領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項28又は29に記載の作製プロセス。 - グラファイト基板であって、該グラファイト基板の一方の面に該グラファイト基板と実質的に平行な第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを有するグラファイト基板を用意する工程と、
前記グラファイト基板の前記分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーとは反対側に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と、を含む、
共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。 - 前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーが、前記グラファイト基板と実質的に平行であり、且つ接触している、請求項28から31のうちのいずれか一項に記載の作製プロセス。
- 第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、グラファイト基板と接触している透明スペーサ層と接触させて設ける工程と、
前記グラファイト基板の前記スペーサ層とは反対側に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と、を含む、
請求項6に記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。 - 前記真性領域が、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、
任意に、前記3つのナノワイヤ領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、請求項33に記載の作製プロセス。 - 第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、グラファイト基板と接触している透明スペーサ層と接触させて設ける工程と、
前記グラファイト基板の前記スペーサ層とは反対側に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と、を含む、
請求項14に記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。 - 前記グラファイト基板と前記透明スペーサ層とがグラフェンガラスによって形成される、請求項33から35のうちのいずれか一項に記載の作製プロセス。
- 請求項16に記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセスであって、
それぞれ、グラファイト基板又はグラフェンガラスを用意する工程と、
前記グラファイト基板上に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含む、工程と、
分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と
を含む、作製プロセス。 - 請求項17に記載の記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセスであって、
それぞれ、グラファイト基板又はグラフェンガラスを用意する工程と、
前記グラファイト基板上に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、前記ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、
第2の光反射鏡であって、前記ナノワイヤが、前記第1の分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーと、前記第2の光反射鏡との間に配置され、光共振器を画定するような第2の光反射鏡を設ける工程と
を含む、作製プロセス。 - 前記グラファイト基板上に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、真性領域(活性領域)によって隔てられていてもよいn型ドープ領域とp型ドープ領域とを含み、任意に、該3つのナノワイヤ領域のうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
任意に、分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、
前記グラファイト基板を、分布ブラッグ反射鏡若しくは金属ミラー又は分布ブラッグ反射鏡上の透明スペーサ層若しくは金属ミラー上の透明スペーサ層に転写する工程と、を含む、
請求項1から12及び16から27のうちのいずれか一項に記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。 - 前記ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含む、請求項39に記載の作製プロセス。
- 前記グラファイト基板上に、好ましくは前記グラファイト基板上の孔パターンマスクの孔を通して、複数のIII-V族半導体ナノワイヤをエピタキシャル成長させる工程であって、該ナノワイヤが、少なくとも1つのヘテロ構造、好ましくは量子井戸、量子ドット又は超格子から選択される少なくとも1つのヘテロ構造を含み、任意に、該ナノワイヤのうちの少なくとも1つが、電子ブロック層又は正孔ブロック層を含む、工程と、
分布ブラッグ反射鏡又は金属ミラーを、前記ナノワイヤの少なくとも一部のトップと接触させて設ける工程と、
前記グラファイト基板を、分布ブラッグ反射鏡若しくは金属ミラー又は分布ブラッグ反射鏡上の透明スペーサ層若しくは金属ミラー上の透明スペーサ層に転写する工程と、を含む、
請求項13又は14に記載の共振器型発光ダイオード(RCLED)デバイスまたはレーザデバイスの作製プロセス。
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