JPH04310918A - 空間光変調半導体装置 - Google Patents
空間光変調半導体装置Info
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- JPH04310918A JPH04310918A JP3076513A JP7651391A JPH04310918A JP H04310918 A JPH04310918 A JP H04310918A JP 3076513 A JP3076513 A JP 3076513A JP 7651391 A JP7651391 A JP 7651391A JP H04310918 A JPH04310918 A JP H04310918A
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Links
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光ニューロコンピュ
ータにおいて画像のようなパターンの認識を行ったり、
あるいはニューロンのシナプスにおける結合荷重を掛け
合わせる機能に相当するベクトルと行列のマトリックス
乗算などを行うのに必要とされる空間光変調半導体装置
に係り、二次元方向に広がりをもつ入力光を別の二次元
方向に広がりをもつ制御光によって強度変調しその出力
光を取り出すようにした、空間光変調半導体装置に関す
るものである。
ータにおいて画像のようなパターンの認識を行ったり、
あるいはニューロンのシナプスにおける結合荷重を掛け
合わせる機能に相当するベクトルと行列のマトリックス
乗算などを行うのに必要とされる空間光変調半導体装置
に係り、二次元方向に広がりをもつ入力光を別の二次元
方向に広がりをもつ制御光によって強度変調しその出力
光を取り出すようにした、空間光変調半導体装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、二次元方向に広がりをもつ入力光
を強度変調してその出力光を取り出すようにした空間光
変調半導体装置としては、その断面構造概念図の図４に
示すような、素子要素毎に対応させて設けたＣＣＤ（電
荷結合デバイス）ゲートと、多重量子井戸層（多重量子
井戸構造）とを備えたものが文献に報告されている（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ，Ｖ
ｏｌ．５２，Ｎｏ．１４ ，ｐｐ．１１１６−１１１８
，１９８８）。
を強度変調してその出力光を取り出すようにした空間光
変調半導体装置としては、その断面構造概念図の図４に
示すような、素子要素毎に対応させて設けたＣＣＤ（電
荷結合デバイス）ゲートと、多重量子井戸層（多重量子
井戸構造）とを備えたものが文献に報告されている（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ，Ｖ
ｏｌ．５２，Ｎｏ．１４ ，ｐｐ．１１１６−１１１８
，１９８８）。
【０００３】この従来技術に係る空間光変調半導体装置
は、ＣＣＤゲートにより多重量子井戸層に電圧を印加す
る場合、印加電圧を増加させると、井戸層内での電子と
正孔の波動関数の重なりが減少することにより、多重量
子井戸層における光の吸収率が減少するという効果を利
用したものである。
は、ＣＣＤゲートにより多重量子井戸層に電圧を印加す
る場合、印加電圧を増加させると、井戸層内での電子と
正孔の波動関数の重なりが減少することにより、多重量
子井戸層における光の吸収率が減少するという効果を利
用したものである。
【０００４】図４において、５１は出力光が透過して取
り出されるガラスであり、このガラス５１上に、ＡｌＧ
ａＡｓ層５２、ｐ＋ −ＡｌＧａＡｓ層５３、ＧａＡｓ
を井戸層とし、ＡｌＧａＡｓを障壁層として形成された
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸層（以下、ＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層という。）５４、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓＣＣＤチャネル５５、ＡｌＧａＡｓ層５６、およ
び誘電体層５７を順に積層した構成となっている。
り出されるガラスであり、このガラス５１上に、ＡｌＧ
ａＡｓ層５２、ｐ＋ −ＡｌＧａＡｓ層５３、ＧａＡｓ
を井戸層とし、ＡｌＧａＡｓを障壁層として形成された
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸層（以下、ＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層という。）５４、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓＣＣＤチャネル５５、ＡｌＧａＡｓ層５６、およ
び誘電体層５７を順に積層した構成となっている。
【０００５】そして、ＡｌＧａＡｓ層５６上には、透明
電極でもあり、素子要素毎に対応させてＣＣＤゲート５
８が設けられ、入力光が垂直に照射（入射）される最上
層である誘電体層５７の表面には、所定の間隔でもって
光遮断部５９が設けられている。なお、ＣＣＤゲート５
８は、図示省略しているが、図４における紙面に垂直な
方向にも所定の間隔で設けられており、この空間光変調
半導体装置は、二次元的な広がりをもつ入力光を後述す
るように強度変調してその出力光を取り出すように構成
されている。
電極でもあり、素子要素毎に対応させてＣＣＤゲート５
８が設けられ、入力光が垂直に照射（入射）される最上
層である誘電体層５７の表面には、所定の間隔でもって
光遮断部５９が設けられている。なお、ＣＣＤゲート５
８は、図示省略しているが、図４における紙面に垂直な
方向にも所定の間隔で設けられており、この空間光変調
半導体装置は、二次元的な広がりをもつ入力光を後述す
るように強度変調してその出力光を取り出すように構成
されている。
【０００６】上記のように構成される空間光変調半導体
装置では、ＣＣＤゲート５８とｐ＋ −ＡｌＧａＡｓ層
５３の間にＣＣＤゲート５８側が正となる逆バイアス電
圧を印加すると、ＣＣＤゲート５８のうち電圧が印加さ
れたＣＣＤゲートの直下に形成された素子要素のＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層５４における入力光の吸収率
が減少する。その結果、ＣＣＤゲート５８のうち電圧が
印加されたＣＣＤゲートの直下に形成された素子要素で
は、電圧が印加されていないＣＣＤゲートの直下に形成
された素子要素に比べて、その強度が大きい出力光がガ
ラス５１を介して取り出される。
装置では、ＣＣＤゲート５８とｐ＋ −ＡｌＧａＡｓ層
５３の間にＣＣＤゲート５８側が正となる逆バイアス電
圧を印加すると、ＣＣＤゲート５８のうち電圧が印加さ
れたＣＣＤゲートの直下に形成された素子要素のＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層５４における入力光の吸収率
が減少する。その結果、ＣＣＤゲート５８のうち電圧が
印加されたＣＣＤゲートの直下に形成された素子要素で
は、電圧が印加されていないＣＣＤゲートの直下に形成
された素子要素に比べて、その強度が大きい出力光がガ
ラス５１を介して取り出される。
【０００７】このように、素子要素毎に対応させて設け
たＣＣＤゲート５８によって各素子要素のＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓＭＱＷ層５４にかかる電圧の大きさを変える
ことにより、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層５４にお
ける入力光の吸収率を変化させ、各素子要素毎に入力光
の透過率（＝１−吸収率）を変えて入力光を強度変調し
その出力光を取り出すようにしている。
たＣＣＤゲート５８によって各素子要素のＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓＭＱＷ層５４にかかる電圧の大きさを変える
ことにより、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ層５４にお
ける入力光の吸収率を変化させ、各素子要素毎に入力光
の透過率（＝１−吸収率）を変えて入力光を強度変調し
その出力光を取り出すようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空間光変調半導体装置では、各素子要素に対
応するＣＣＤゲートを二次元配列した構成とすることに
より二次元方向に広がりをもつ入力光を強度変調してそ
の出力光を取り出すようにしたものであるから、素子要
素が増加すると、ＣＣＤゲート、つまり電圧印加用電極
に対する配線が複雑になって高集積化が容易でないとい
う問題点がある。また、入力光の光遮断部を設け素子要
素間を分離するようにした構成であるから、隣接する入
力光同士のクロストーク（重なり）を避ける目的で各素
子要素の間隔を広くする必要があり、この点からも集積
度を高めることに限界がある。
うな従来の空間光変調半導体装置では、各素子要素に対
応するＣＣＤゲートを二次元配列した構成とすることに
より二次元方向に広がりをもつ入力光を強度変調してそ
の出力光を取り出すようにしたものであるから、素子要
素が増加すると、ＣＣＤゲート、つまり電圧印加用電極
に対する配線が複雑になって高集積化が容易でないとい
う問題点がある。また、入力光の光遮断部を設け素子要
素間を分離するようにした構成であるから、隣接する入
力光同士のクロストーク（重なり）を避ける目的で各素
子要素の間隔を広くする必要があり、この点からも集積
度を高めることに限界がある。
【０００９】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたものであって、１つの光変調素子としての素
子要素の二次元方向の集積度を向上させて光を情報とす
る大規模な二次元情報処理を可能とする、空間光変調半
導体装置の提供をその目的とするものである。
になされたものであって、１つの光変調素子としての素
子要素の二次元方向の集積度を向上させて光を情報とす
る大規模な二次元情報処理を可能とする、空間光変調半
導体装置の提供をその目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項１の発明による空間光変調半導体装置
は、入力光を制御光によって強度変調しその出力光を取
り出す光変調素子が二次元配列されてなる空間光変調半
導体装置であって、出力光が取り出される第１導電型の
電極層の上に、井戸層とこの井戸層よりも広い禁制帯幅
を有する障壁層とが交互に繰り返し積層されてなるアン
ドープ多重量子井戸層と、このアンドープ多重量子井戸
層上に積層され、第１導電型とは逆の第２導電型を有し
、制御光のみを吸収する制御光吸収層と、入力光及び制
御光が入射される第２導電型の電極層とを少なくとも備
え、前記制御光吸収層内に、その層上からイオンビーム
を領域選択的に照射して不純物を注入することにより、
所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて高抵
抗領域を形成したことを特徴とするものである。
に、本願の請求項１の発明による空間光変調半導体装置
は、入力光を制御光によって強度変調しその出力光を取
り出す光変調素子が二次元配列されてなる空間光変調半
導体装置であって、出力光が取り出される第１導電型の
電極層の上に、井戸層とこの井戸層よりも広い禁制帯幅
を有する障壁層とが交互に繰り返し積層されてなるアン
ドープ多重量子井戸層と、このアンドープ多重量子井戸
層上に積層され、第１導電型とは逆の第２導電型を有し
、制御光のみを吸収する制御光吸収層と、入力光及び制
御光が入射される第２導電型の電極層とを少なくとも備
え、前記制御光吸収層内に、その層上からイオンビーム
を領域選択的に照射して不純物を注入することにより、
所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて高抵
抗領域を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】また、本願の請求項２の発明による空間光
変調半導体装置は、入力光を制御光によって強度変調し
その出力光を取り出す光変調素子が二次元配列されてな
る空間光変調半導体装置であって、出力光が取り出され
る第１導電型の電極層の上に、井戸層とこの井戸層より
も広い禁制帯幅を有する障壁層とが交互に繰り返し積層
されてなるアンドープ多重量子井戸層と、このアンドー
プ多重量子井戸層上に積層され、第１導電型とは逆の第
２導電型を有し制御光のみを吸収する制御光吸収層と、
入力光及び制御光が入射される第２導電型の電極層とを
少なくとも備え、前記アンドープ多重量子井戸層内に、
その層上からイオンビームを領域選択的に照射して不純
物を注入することにより、所定深さでもって二次元方向
に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域を形成し
、さらに、前記制御光吸収層内に、その層上からイオン
ビームを領域選択的に照射して不純物を注入することに
より、前記アンドープ多重量子井戸層の混晶領域位置に
合わせて所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔
てて高抵抗領域を形成したことを特徴とするものである
。
変調半導体装置は、入力光を制御光によって強度変調し
その出力光を取り出す光変調素子が二次元配列されてな
る空間光変調半導体装置であって、出力光が取り出され
る第１導電型の電極層の上に、井戸層とこの井戸層より
も広い禁制帯幅を有する障壁層とが交互に繰り返し積層
されてなるアンドープ多重量子井戸層と、このアンドー
プ多重量子井戸層上に積層され、第１導電型とは逆の第
２導電型を有し制御光のみを吸収する制御光吸収層と、
入力光及び制御光が入射される第２導電型の電極層とを
少なくとも備え、前記アンドープ多重量子井戸層内に、
その層上からイオンビームを領域選択的に照射して不純
物を注入することにより、所定深さでもって二次元方向
に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域を形成し
、さらに、前記制御光吸収層内に、その層上からイオン
ビームを領域選択的に照射して不純物を注入することに
より、前記アンドープ多重量子井戸層の混晶領域位置に
合わせて所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔
てて高抵抗領域を形成したことを特徴とするものである
。
【００１２】
【作用】請求項１の発明による空間光変調半導体装置に
おいて、第１導電型の電極層をｐ型電極層、第２導電型
の電極層をｎ型電極層として、両電極層間にｎ型電極層
が正となる逆バイアス電圧を印加する。このｎ型電極層
に入力光及び制御光が入射されると、制御光吸収層内に
は、所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて
高抵抗領域が形成されているので、制御光はこの高抵抗
領域によって挟まれた領域における制御光吸収層で吸収
され、その強度に応じて電子および正孔が生成される。
おいて、第１導電型の電極層をｐ型電極層、第２導電型
の電極層をｎ型電極層として、両電極層間にｎ型電極層
が正となる逆バイアス電圧を印加する。このｎ型電極層
に入力光及び制御光が入射されると、制御光吸収層内に
は、所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて
高抵抗領域が形成されているので、制御光はこの高抵抗
領域によって挟まれた領域における制御光吸収層で吸収
され、その強度に応じて電子および正孔が生成される。
【００１３】この高抵抗領域によって挟まれた領域にお
ける制御光吸収層で生成された電子および正孔は、高抵
抗領域によりその周囲（横方向）への拡散が阻止される
。したがって、制御光吸収層内に形成した高抵抗領域に
よって素子要素を分離することができ高集積化が可能と
なる。この高抵抗領域は、制御光吸収層の上からイオン
ビームを領域選択的に照射して不純物を注入することに
より、微小幅でもって容易に形成することができる。
ける制御光吸収層で生成された電子および正孔は、高抵
抗領域によりその周囲（横方向）への拡散が阻止される
。したがって、制御光吸収層内に形成した高抵抗領域に
よって素子要素を分離することができ高集積化が可能と
なる。この高抵抗領域は、制御光吸収層の上からイオン
ビームを領域選択的に照射して不純物を注入することに
より、微小幅でもって容易に形成することができる。
【００１４】そして、電子および正孔が生成された上記
制御光吸収層ではその導電率が高くなり、これにかかる
電圧が低下する。その結果、電子および正孔が生成され
た制御光吸収層の下に位置するアンドープ多重量子井戸
層（アンドープ多重量子井戸構造）にかかる電圧が増加
し、アンドープ多重量子井戸層における入力光の吸収率
が減少する。これにより、制御光の強度に応じて高抵抗
領域によって挟まれた領域における制御光吸収層の導電
率を変化させてアンドープ多重量子井戸層にかかる電圧
を増減制御することにより、二次元方向に広がりをもつ
入力光を強度変調してその出力光を得ることができる。
制御光吸収層ではその導電率が高くなり、これにかかる
電圧が低下する。その結果、電子および正孔が生成され
た制御光吸収層の下に位置するアンドープ多重量子井戸
層（アンドープ多重量子井戸構造）にかかる電圧が増加
し、アンドープ多重量子井戸層における入力光の吸収率
が減少する。これにより、制御光の強度に応じて高抵抗
領域によって挟まれた領域における制御光吸収層の導電
率を変化させてアンドープ多重量子井戸層にかかる電圧
を増減制御することにより、二次元方向に広がりをもつ
入力光を強度変調してその出力光を得ることができる。
【００１５】請求項２の発明による空間光変調半導体装
置では、上記の構成に加えて、アンドープ多重量子井戸
層内に、その層上からイオンビームを領域選択的に照射
して不純物を注入することにより、所定深さでもって上
記制御光吸収層の高抵抗領域位置に合わせて二次元方向
に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域が形成さ
れている。この混晶領域は、光吸収機能が失われその間
に挟まれた無秩序化されていないアンドープ多重量子井
戸層の部分より屈折率が小さい。これにより、無秩序化
されていないアンドープ多重量子井戸層部分に光導波路
が形成されて光が閉じ込められることから、隣接する素
子要素間の出力光のクロストークを防ぐことができ、集
積度をより高めることが可能となる。
置では、上記の構成に加えて、アンドープ多重量子井戸
層内に、その層上からイオンビームを領域選択的に照射
して不純物を注入することにより、所定深さでもって上
記制御光吸収層の高抵抗領域位置に合わせて二次元方向
に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域が形成さ
れている。この混晶領域は、光吸収機能が失われその間
に挟まれた無秩序化されていないアンドープ多重量子井
戸層の部分より屈折率が小さい。これにより、無秩序化
されていないアンドープ多重量子井戸層部分に光導波路
が形成されて光が閉じ込められることから、隣接する素
子要素間の出力光のクロストークを防ぐことができ、集
積度をより高めることが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例に基づいて本願発明を説明する
。図１は請求項１の発明の一実施例による空間光変調半
導体装置の断面構造概念図、図２は図１に示す空間光変
調半導体装置を製作する際にイオンビームを用いて高抵
抗領域を形成する様子を説明するための図である。
。図１は請求項１の発明の一実施例による空間光変調半
導体装置の断面構造概念図、図２は図１に示す空間光変
調半導体装置を製作する際にイオンビームを用いて高抵
抗領域を形成する様子を説明するための図である。
【００１７】図１において、ＧａＡｓ基板（この基板は
後で除去されるので図示省略している）上に、ｐ型Ａｌ
０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１、ｐ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層２、アンドープのＡｌ０．
３ Ｇａ０．７ Ａｓを障壁層とし、アンドープのＧａ
Ａｓを井戸層として交互に積層してなるＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓアンドープ多重量子井戸層（以下、ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層という。）３、及びｎ
型Ａｌ０．３Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４をＭＢＥ
法（分子線エピタキシャル成長法）あるいはＭＯＣＶＤ
法（有機金属化学堆積法）によってエピタキシャル成長
させて順次形成する。
後で除去されるので図示省略している）上に、ｐ型Ａｌ
０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１、ｐ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層２、アンドープのＡｌ０．
３ Ｇａ０．７ Ａｓを障壁層とし、アンドープのＧａ
Ａｓを井戸層として交互に積層してなるＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓアンドープ多重量子井戸層（以下、ＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層という。）３、及びｎ
型Ａｌ０．３Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４をＭＢＥ
法（分子線エピタキシャル成長法）あるいはＭＯＣＶＤ
法（有機金属化学堆積法）によってエピタキシャル成長
させて順次形成する。
【００１８】次いで、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ制御光吸収層４上から、図２に示すように、集束され
たイオンビームを二次元方向に走査して照射し、Ｈ＋
イオンを注入することにより、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０
．７ Ａｓ制御光吸収層４内に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓアンドープＭＱＷ層３の表面に達する程度の深さでも
って図１における左右方向及び紙面に垂直な方向（断面
図としては図示省略）に所定の間隔を隔てて高抵抗領域
４ｂを形成する。これにより、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０
．７ Ａｓ制御光吸収層４内には、この高抵抗領域４ｂ
とイオン注入されていない制御光吸収領域４ａとが形成
されることになる。
ｓ制御光吸収層４上から、図２に示すように、集束され
たイオンビームを二次元方向に走査して照射し、Ｈ＋
イオンを注入することにより、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０
．７ Ａｓ制御光吸収層４内に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓアンドープＭＱＷ層３の表面に達する程度の深さでも
って図１における左右方向及び紙面に垂直な方向（断面
図としては図示省略）に所定の間隔を隔てて高抵抗領域
４ｂを形成する。これにより、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０
．７ Ａｓ制御光吸収層４内には、この高抵抗領域４ｂ
とイオン注入されていない制御光吸収領域４ａとが形成
されることになる。
【００１９】上記高抵抗領域４ａが形成されたｎ型Ａｌ
０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４上に、ｎ型Ａ
ｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層５、ｎ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６をＭＢＥ法あるいはＭ
ＯＣＶＤ法によってエピタキシャル成長させて順次形成
する。そして、ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極
層１を透過して取り出される出力光がＧａＡｓ基板に吸
収されることを避けるために、ＧａＡｓ基板をエッチン
グで除去する。
０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４上に、ｎ型Ａ
ｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層５、ｎ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６をＭＢＥ法あるいはＭ
ＯＣＶＤ法によってエピタキシャル成長させて順次形成
する。そして、ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極
層１を透過して取り出される出力光がＧａＡｓ基板に吸
収されることを避けるために、ＧａＡｓ基板をエッチン
グで除去する。
【００２０】上記構成になる空間光変調半導体装置の動
作を以下に説明する。図１において、１０は入力光及び
制御光用二次元ＬＥＤアレイであって、この入力光及び
制御光用二次元ＬＥＤアレイ１０は、空間光変調半導体
装置の制御光吸収層４の制御光吸収領域４ａにその光軸
を位置合わせした状態で設けられ、波長８００ ｎｍの
入力光とこれより短い波長６００ 〜７００ ｎｍの制
御光とをｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６に
入射させるようにしたものである。２０は、ｐ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１を透過して取り出され
る出力光を受けるための受光用二次元ＬＥＤアレイであ
る。
作を以下に説明する。図１において、１０は入力光及び
制御光用二次元ＬＥＤアレイであって、この入力光及び
制御光用二次元ＬＥＤアレイ１０は、空間光変調半導体
装置の制御光吸収層４の制御光吸収領域４ａにその光軸
を位置合わせした状態で設けられ、波長８００ ｎｍの
入力光とこれより短い波長６００ 〜７００ ｎｍの制
御光とをｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６に
入射させるようにしたものである。２０は、ｐ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１を透過して取り出され
る出力光を受けるための受光用二次元ＬＥＤアレイであ
る。
【００２１】両電極層１，６間にｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ
０．７Ａｓ電極層６が正となる逆バイアス電圧（例えば
電圧Ｖ＝５ボルト））を印加し、このｎ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６に入力光が入射されると、入
力光はｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７Ａｓ制御光吸収層４
の制御光吸収領域４ａを透過してＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓアンドープＭＱＷ層３に導かれる。
０．７Ａｓ電極層６が正となる逆バイアス電圧（例えば
電圧Ｖ＝５ボルト））を印加し、このｎ型Ａｌ０．３
Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６に入力光が入射されると、入
力光はｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７Ａｓ制御光吸収層４
の制御光吸収領域４ａを透過してＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓアンドープＭＱＷ層３に導かれる。
【００２２】一方、ＬＥＤアレイ１０のうち点灯してい
る制御光用ＬＥＤから入射された制御光は、ｎ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４におけるその制
御光用ＬＥＤに対応して位置する制御光吸収領域４ａで
吸収される。この制御光吸収領域４ａでは電子および正
孔が生成されて導電率が高くなり、これにかかる電圧が
低下する。この場合、制御光吸収層４内には高抵抗領域
４ｂが形成され素子要素が分離されているので、生成さ
れた電子および正孔がその周囲の他の制御光吸収領域４
ａに拡散することを防止できる。
る制御光用ＬＥＤから入射された制御光は、ｎ型Ａｌ０
．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４におけるその制
御光用ＬＥＤに対応して位置する制御光吸収領域４ａで
吸収される。この制御光吸収領域４ａでは電子および正
孔が生成されて導電率が高くなり、これにかかる電圧が
低下する。この場合、制御光吸収層４内には高抵抗領域
４ｂが形成され素子要素が分離されているので、生成さ
れた電子および正孔がその周囲の他の制御光吸収領域４
ａに拡散することを防止できる。
【００２３】その結果、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７
Ａｓ制御光吸収層４の励起子が生成された制御光吸収領
域４ａの下に位置するＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドー
プＭＱＷ層３にかかる電圧が増加し、このＭＱＷ層３に
おける入力光の吸収率が減少する。これにより、非点灯
の制御光用ＬＥＤに対応して位置する制御光吸収領域４
ａおよびＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３
を通過して出力される出力光に比べ、その強度が大きい
出力光をｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１を
透過して取り出すことができ、二次元方向に広がりをも
つ入力光を強度変調してその出力光を得ることができる
。 なお、この実施例では、制御光がオンオフされる場合の
例について説明したが、当然ながら制御光の強度を増減
することにより、これに応じて入力光を強度変調するこ
とができる。
Ａｓ制御光吸収層４の励起子が生成された制御光吸収領
域４ａの下に位置するＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドー
プＭＱＷ層３にかかる電圧が増加し、このＭＱＷ層３に
おける入力光の吸収率が減少する。これにより、非点灯
の制御光用ＬＥＤに対応して位置する制御光吸収領域４
ａおよびＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３
を通過して出力される出力光に比べ、その強度が大きい
出力光をｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層１を
透過して取り出すことができ、二次元方向に広がりをも
つ入力光を強度変調してその出力光を得ることができる
。 なお、この実施例では、制御光がオンオフされる場合の
例について説明したが、当然ながら制御光の強度を増減
することにより、これに応じて入力光を強度変調するこ
とができる。
【００２４】図３は請求項２の発明の一実施例による空
間光変調半導体装置の断面構造概念図である。ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３内に混晶領域３ｂ
が形成されている点以外は、図１の構成と同一なので、
図１の構成と共通する部分には同一の符号を付して説明
を省略し、異なる点についてのみ説明する。
間光変調半導体装置の断面構造概念図である。ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３内に混晶領域３ｂ
が形成されている点以外は、図１の構成と同一なので、
図１の構成と共通する部分には同一の符号を付して説明
を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００２５】この実施例による空間光変調半導体装置に
おいては、図３に示すように、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
アンドープＭＱＷ層３内に混晶領域３ａが形成されてい
る。この混晶領域３ａは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアン
ドープＭＱＷ層３を形成した後、アンドープＭＱＷ層３
上から、集束されたイオンビームを二次元方向に走査し
て照射し、ＡｌイオンあるいはＺｎイオンを注入するこ
とにより、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層
３内に、ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層
２の表面に達する程度の深さでもって図３における左右
方向及び紙面に垂直な方向（断面図としては図示省略）
に所定の間隔を隔てて形成したものである。これにより
、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３内には
、この混晶領域３ｂと無秩序化されていない多重量子井
戸領域３ａとが形成されることになる。
おいては、図３に示すように、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
アンドープＭＱＷ層３内に混晶領域３ａが形成されてい
る。この混晶領域３ａは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアン
ドープＭＱＷ層３を形成した後、アンドープＭＱＷ層３
上から、集束されたイオンビームを二次元方向に走査し
て照射し、ＡｌイオンあるいはＺｎイオンを注入するこ
とにより、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層
３内に、ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層
２の表面に達する程度の深さでもって図３における左右
方向及び紙面に垂直な方向（断面図としては図示省略）
に所定の間隔を隔てて形成したものである。これにより
、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープＭＱＷ層３内には
、この混晶領域３ｂと無秩序化されていない多重量子井
戸領域３ａとが形成されることになる。
【００２６】そして混晶領域３ｂを形成した後、イオン
ビーム照射後の結晶性を回復させるために熱処理を行っ
てから、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収
層４を形成し、先に説明したように、この制御光吸収層
４上から集束されたイオンビームを二次元方向に走査し
て照射し、Ｈイオン（水素イオン）を注入することによ
り、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４
内に、上記の混晶領域３ｂの位置に合わせて高抵抗領域
４ｂを形成する。以後は、図１の実施例と同様にして、
ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４上に
、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層５、及
びｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６を順次形
成したものである。
ビーム照射後の結晶性を回復させるために熱処理を行っ
てから、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収
層４を形成し、先に説明したように、この制御光吸収層
４上から集束されたイオンビームを二次元方向に走査し
て照射し、Ｈイオン（水素イオン）を注入することによ
り、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４
内に、上記の混晶領域３ｂの位置に合わせて高抵抗領域
４ｂを形成する。以後は、図１の実施例と同様にして、
ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層４上に
、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層５、及
びｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層６を順次形
成したものである。
【００２７】このように構成される空間光変調半導体装
置では、上記請求項１に係る空間光変調半導体装置と同
様に、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層
４内に高抵抗領域４ｂが形成されており、素子要素が分
離されているので、生成された電子および正孔がその周
囲の他の制御光吸収領域４ａに拡散することを阻止でき
る。
置では、上記請求項１に係る空間光変調半導体装置と同
様に、ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ制御光吸収層
４内に高抵抗領域４ｂが形成されており、素子要素が分
離されているので、生成された電子および正孔がその周
囲の他の制御光吸収領域４ａに拡散することを阻止でき
る。
【００２８】さらに、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドー
プＭＱＷ層３内に、高抵抗領域４ｂの位置に合わせて二
次元方向に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域
３ｂが形成されており、この混晶領域３ｂでは無秩序化
されていない多重量子井戸領域３ａより屈折率が小さい
ので、多重量子井戸領域３ａに光導波路が形成されて光
が閉じ込められることから、隣接する素子要素間の出力
光のクロストークを防ぐことができる。したがって、集
積度をより高めることが可能となる。
プＭＱＷ層３内に、高抵抗領域４ｂの位置に合わせて二
次元方向に所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域
３ｂが形成されており、この混晶領域３ｂでは無秩序化
されていない多重量子井戸領域３ａより屈折率が小さい
ので、多重量子井戸領域３ａに光導波路が形成されて光
が閉じ込められることから、隣接する素子要素間の出力
光のクロストークを防ぐことができる。したがって、集
積度をより高めることが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よる空間光変調半導体装置では、出力光が取り出される
第１導電型の電極層の上に、印加電圧に応じて入力光の
吸収率を変化させるためのアンドープ多重量子井戸層と
、アンドープ多重量子井戸層上に積層され、上記多重量
子井戸層にかかる電圧を変えるために制御光のみを吸収
させる第２導電型の制御光吸収層と、入力光及び制御光
が入射される第２導電型の電極層とを少なくとも備え、
上記制御光吸収層内に、その層上からイオンビームを領
域選択的に照射して不純物を注入することにより、所定
深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて高抵抗領
域を形成した構成としたので、微小幅でもって容易に形
成し得る高抵抗領域により、これに挟まれた領域におけ
る制御光吸収層で生成された電子および正孔の周囲への
拡散が阻止され素子要素を分離することができる。 これにより、請求項１の発明によれば、光を情報とする
大規模な二次元情報処理を可能とする、光変調素子の二
次元配列の集積度を高めた空間光変調半導体装置を提供
することができる。
よる空間光変調半導体装置では、出力光が取り出される
第１導電型の電極層の上に、印加電圧に応じて入力光の
吸収率を変化させるためのアンドープ多重量子井戸層と
、アンドープ多重量子井戸層上に積層され、上記多重量
子井戸層にかかる電圧を変えるために制御光のみを吸収
させる第２導電型の制御光吸収層と、入力光及び制御光
が入射される第２導電型の電極層とを少なくとも備え、
上記制御光吸収層内に、その層上からイオンビームを領
域選択的に照射して不純物を注入することにより、所定
深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔てて高抵抗領
域を形成した構成としたので、微小幅でもって容易に形
成し得る高抵抗領域により、これに挟まれた領域におけ
る制御光吸収層で生成された電子および正孔の周囲への
拡散が阻止され素子要素を分離することができる。 これにより、請求項１の発明によれば、光を情報とする
大規模な二次元情報処理を可能とする、光変調素子の二
次元配列の集積度を高めた空間光変調半導体装置を提供
することができる。
【００３０】また、請求項２の発明による空間光変調半
導体装置では、さらに、上記アンドープ多重量子井戸層
内に、その層上からイオンビームを領域選択的に照射し
て不純物を注入することにより、所定深さでもって上記
高抵抗領域の位置に合わせて二次元方向に所定の間隔を
隔てて無秩序化された混晶領域を形成した構成としたの
で、アンドープ多重量子井戸層における混晶領域とされ
ていない部分に光導波路が形成されることから、隣接す
る素子要素間の出力光のクロストークを防ぐことができ
る。これにより、請求項２の発明によれば、光を情報と
する大規模な二次元情報処理を可能とする、光変調素子
の二次元配列の集積度をより高めた空間光変調半導体装
置を提供することができる。
導体装置では、さらに、上記アンドープ多重量子井戸層
内に、その層上からイオンビームを領域選択的に照射し
て不純物を注入することにより、所定深さでもって上記
高抵抗領域の位置に合わせて二次元方向に所定の間隔を
隔てて無秩序化された混晶領域を形成した構成としたの
で、アンドープ多重量子井戸層における混晶領域とされ
ていない部分に光導波路が形成されることから、隣接す
る素子要素間の出力光のクロストークを防ぐことができ
る。これにより、請求項２の発明によれば、光を情報と
する大規模な二次元情報処理を可能とする、光変調素子
の二次元配列の集積度をより高めた空間光変調半導体装
置を提供することができる。
【図１】請求項１の発明の一実施例による空間光変調半
導体装置の断面構造概念図である。
導体装置の断面構造概念図である。
【図２】図１に示す空間光変調半導体装置を製作する際
にイオンビームを用いて高抵抗領域を形成する様子を説
明するための図である。
にイオンビームを用いて高抵抗領域を形成する様子を説
明するための図である。
【図３】請求項２の発明の一実施例による空間光変調半
導体装置の断面構造概念図である。
導体装置の断面構造概念図である。
【図４】従来技術に係る空間光変調半導体装置の断面構
造概念図である。
造概念図である。
１…ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ電極層 ２…
ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層 ３…ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープ多重量子井戸層
３ａ…多重量子井戸領域 ３ｂ…混晶領域 ４…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７
Ａｓ制御光吸収層 ４ａ…制御光吸収領域 ４ｂ…高抵抗領域 ５…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７
Ａｓバッファ層６…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ電極層 １０…入力光及び制御光用二次元ＬＥＤア
レイ ２０…受光用二次元ＬＥＤアレイ
ｐ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓバッファ層 ３…ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓアンドープ多重量子井戸層
３ａ…多重量子井戸領域 ３ｂ…混晶領域 ４…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７
Ａｓ制御光吸収層 ４ａ…制御光吸収領域 ４ｂ…高抵抗領域 ５…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７
Ａｓバッファ層６…ｎ型Ａｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ電極層 １０…入力光及び制御光用二次元ＬＥＤア
レイ ２０…受光用二次元ＬＥＤアレイ
Claims (2)
- 【請求項１】 入力光を制御光によって強度変調しそ
の出力光を取り出す光変調素子が二次元配列されてなる
空間光変調半導体装置であって、出力光が取り出される
第１導電型の電極層の上に、井戸層とこの井戸層よりも
広い禁制帯幅を有する障壁層とが交互に繰り返し積層さ
れてなるアンドープ多重量子井戸層と、このアンドープ
多重量子井戸層上に積層され、第１導電型とは逆の第２
導電型を有し、制御光のみを吸収する制御光吸収層と、
入力光及び制御光が入射される第２導電型の電極層とを
少なくとも備え、前記制御光吸収層内に、その層上から
イオンビームを領域選択的に照射して不純物を注入する
ことにより、所定深さでもって二次元方向に所定の間隔
を隔てて高抵抗領域を形成したことを特徴とする空間光
変調半導体装置。 - 【請求項２】 入力光を制御光によって強度変調しそ
の出力光を取り出す光変調素子が二次元配列されてなる
空間光変調半導体装置であって、出力光が取り出される
第１導電型の電極層の上に、井戸層とこの井戸層よりも
広い禁制帯幅を有する障壁層とが交互に繰り返し積層さ
れてなるアンドープ多重量子井戸層と、このアンドープ
多重量子井戸層上に積層され、第１導電型とは逆の第２
導電型を有し制御光のみを吸収する制御光吸収層と、入
力光及び制御光が入射される第２導電型の電極層とを少
なくとも備え、前記アンドープ多重量子井戸層内に、そ
の層上からイオンビームを領域選択的に照射して不純物
を注入することにより、所定深さでもって二次元方向に
所定の間隔を隔てて無秩序化された混晶領域を形成し、
さらに、前記制御光吸収層内に、その層上からイオンビ
ームを領域選択的に照射して不純物を注入することによ
り、前記アンドープ多重量子井戸層の混晶領域位置に合
わせて所定深さでもって二次元方向に所定の間隔を隔て
て高抵抗領域を形成したことを特徴とする空間光変調半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076513A JPH04310918A (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 空間光変調半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076513A JPH04310918A (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 空間光変調半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04310918A true JPH04310918A (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=13607352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076513A Withdrawn JPH04310918A (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 空間光変調半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04310918A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2733858A1 (fr) * | 1995-05-04 | 1996-11-08 | Ca Nat Research Council | Convertisseur de lumiere d'infrarouge lointain au proche infrarouge |
| JP2010157731A (ja) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 高精細化パターンを有する光変調器 |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP3076513A patent/JPH04310918A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2733858A1 (fr) * | 1995-05-04 | 1996-11-08 | Ca Nat Research Council | Convertisseur de lumiere d'infrarouge lointain au proche infrarouge |
| JP2010157731A (ja) * | 2008-12-31 | 2010-07-15 | Samsung Electronics Co Ltd | 高精細化パターンを有する光変調器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |