JPH0529888B2 - - Google Patents
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- JPH0529888B2 JPH0529888B2 JP2010777A JP1077790A JPH0529888B2 JP H0529888 B2 JPH0529888 B2 JP H0529888B2 JP 2010777 A JP2010777 A JP 2010777A JP 1077790 A JP1077790 A JP 1077790A JP H0529888 B2 JPH0529888 B2 JP H0529888B2
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
-
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- G—PHYSICS
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Description
(iv) 真性半導体層７
からなる１またはそれ以上の累層、
(e) ｎ型半導体層８、
(f) 後記基層１０を覆うｎ型半導体層９、
(g) 基層１０、
(h) 制御電位印加用の第２リード線を前記構造体
に接続するときの接続部材として使用される金
属層１１ から構成され、前記金属層１；１１、基層被覆層
９をおよび基層１０自体は、前記構造体内の層に
垂直な方向に照射された光線を通す孔部を有し、
そして、電場をかけたときに照射光線の吸収限界
が短波長側にシフトするように構成したことを特
徴とする電気光学的モジユレータ。 ２ 電場をかけたときに、照射光線の吸収限界を
確実に短波長側にシフトさせる程度の層厚を、前
記バリヤー層５が有する請求項１に記載の電気光
学的モジユレータ。 ３ 前記のバリヤー層５の厚みが33ű10％であ
る請求項２に記載の電気光学的モジユレータ。 ４ かける電場が104V／cm程度の値を有するも
のである請求項１に記載の電気光学的モジユレー
タ。
に接続するときの接続部材として使用される金
属層１１ から構成され、前記金属層１；１１、基層被覆層
９をおよび基層１０自体は、前記構造体内の層に
垂直な方向に照射された光線を通す孔部を有し、
そして、電場をかけたときに照射光線の吸収限界
が短波長側にシフトするように構成したことを特
徴とする電気光学的モジユレータ。 ２ 電場をかけたときに、照射光線の吸収限界を
確実に短波長側にシフトさせる程度の層厚を、前
記バリヤー層５が有する請求項１に記載の電気光
学的モジユレータ。 ３ 前記のバリヤー層５の厚みが33ű10％であ
る請求項２に記載の電気光学的モジユレータ。 ４ かける電場が104V／cm程度の値を有するも
のである請求項１に記載の電気光学的モジユレー
タ。
産業上の利用分野
本発明は、照射光線を情報キヤリヤ
（information carriers）として使用する電気通
信用部材に関するものである。本発明は特に、カ
ンタムウエル（quantum well；略称QW）を備
えた電気光学的モジユレータに関する。 従来の技術 よく知られているように、電気光学的モジユレ
ータは光を用いる電気通信系の重要な部材であ
る。該モジユレータは、電気的指令に応じて、そ
の表面へと適当な光源（たとえばレーザ）から送
られる光パルスを吸収し、または透過し、そして
その出力部から、符号化されたデイジタル信号が
出され、しかして該信号は光フアイバで伝送でき
る。 現在、種々の光学的モジユレータが公知である
が、これらは、磁気光学効果、音響光学効果、電
気光学効果等の種々の物理的効果を利用したもの
である。たとえば電気光学効果は、いわゆるカン
タムウエルモジユレータ（略称：QWモジユレー
タ）に利用されている。QWモジユレータは、半
導体材料からなる一連の層からなり、すなわち、
QWを構成する薄層（厚みは250Åより薄い）と、
前記のQW層を挟む２枚の層（別の化学組成の層
で、これはバリヤー層を構成する）とからなる。 前記の構造を有する積層体は、前記薄層に直角
の方向の電場内に置かれたときに、電気光学的モ
ジユレータとして作動し得る。この目的のため
に、前記の３枚の層を、半導体からなる層の間に
置き、該半導体層を金属層に接触させる。この構
成の積層体には、適当な電位差が適用できる。こ
れによつて前記の層に電場が形成できるが、この
電場は、照射光線の吸収または透過という物理的
現象には影響を与えない。光線の吸収性および透
過性は、主として前記の層の薄さおよびバリヤー
層（局限性バリヤー層とも称する）に支配され
る。 シユタルク効果として知られている現象は、電
場によつて薄層材料中のエネルギー準位がシフト
する現象である。実際にはQWの内部の価電子帯
の中に一連の不連続準位（量子化された準位）が
生じ、さらにまた、伝導帯の中に一連のエネルギ
ー準位が生じる。価電子帯から伝導帯への電子の
遷移は、これらのエネルギー準位間のエネルギー
差に相当するエネルギーを有する光子を吸収した
ときに生じる。電場をかけた場合には、価電子帯
および伝導帯の両者においてエネルギー準位がシ
フトし、したがつて、このデバイスにおける光線
の吸収限界（threshold）がシフトする。公知の
デバイスでは、吸収限界が低エネルギー準位の方
にシフトし、換言すれば、長波長側にシフトする
（いわゆるレツドシフト）。高度にカツプリングし
たマルチプルQW構造体の使用によつて、前記の
シフトを一層大きくすることができる。たとえ
ば、非常に薄いバリヤ層（層厚約10Å）を挟んで
２枚のQW層を配列してなる構造体は周知である
〔N.M.アイスラム等の論文「エレクトロアブソー
プシヨン・イン・GaAs／AlGaAsカツプルド・
カンタム・ウエル・ウエーブガイズ」（「Applied
Physic.Lett.」第50巻（16）、1987年４月20日発
行）〕。この構造体における低エネルギー準位の方
への吸収限界のシフトの量は、QWを１つ有する
構造体におけるシフトの量の約10倍も大である。
かける電場は弱くてよく、たとえば約8.104V／cm
であつてよく、この値は、該構造体の破壊電圧に
非常に近い値である1.105V／cmよりもかなり低
い。しかしながら、吸収限界を高エネルギー準位
の方にシフトできる（すなわち短波長側にシフト
できる）電気光学的モジユレータは今まで全く知
られていなかつた（短波長側へのシフトは一般に
ブルーシフトと称される）。 発明の構成 本発明に係る電気光学的モジユレータは、QW
を有するモジユレータであつて、その特徴は、
104V／cm程度の電場をかけたときに光吸収限界
が高エネルギー準位の方にシフトすることであ
る。この性質は、光通信系の設計のときに非常に
有用な性質である。なぜならば、現在利用できる
光源からの光線を用いる種々の種類の有用なデバ
イスが製作できるからである。 一層具体的に述べれば本発明は、複数の半導体
層から構成された構造体を備えたカンタムウエル
（QW）を有する電気光学的モジユレータにおい
て、該構造体が、 (a) 制御電位印加用のリード線に前記構造体を接
続するときの接続部材として使用される金属層
１、 (b) ｐ型半導体層２、 (c) 真性半導体層３、 (d) (i) 第1QWを構成する層４、 (ii) 真性バリヤー層５、 (iii) 第2QWを構成する第２層６、 (iv) 真性半導体層７ からなる１またはそれ以上の累層、 (e) ｎ型半導体層８、 (f) 後記基層１０を覆うｎ型半導体層９、 (g) 基層（substrate）１０、 (h) 前記の制御電位印加用の第２リード線を前記
構造体に接続するときの接続部材として使用さ
れる金属層１１ から構成され、前記金属層１，１１、基層被覆層
９および基層１０自体は、前記構造体内の層に垂
直な方向に照射された光線を通す孔部（holes）
を有し、そして、電場をかけたときに照射光線の
吸収限界が短波長側にシフトするように構成した
ことを特徴とする電気光学的モジユレータに関す
るものである。 発明の好ましい態様 本発明の前記の特徴および他の特徴は、本発明
の実施例に関して述べた下記の記述および添付図
面から一層明らかになるであろう。しかしながら
本発明は決して実施例に記載の範囲内のみに限定
されるものではない。 本発明のモジユレータは通常の層配列と同様な
層配列の構造体を有するが、しかしながら本発明
では、QWを構成する薄層およびバリヤ層の両者
の厚みを、ブルーシフトが起るような値に適切に
定め、これによつて、照射光線の吸収限界を短波
長側にシフトさせるのである。 添付図面は、層に対して垂直に照射された光線
によつて作動させるのに特に適した構造を有す
る、QWを備えたモジユレータの断面図である。
この図面は略図であるから、各層の実際の厚み
は、図面に示されていない。 層１は、制御電位印加用リード線に接続するに
適した構造の金属層である。 層２はｐ型のAlGaAs層であつて、厚みは約1μ
ｍである。これはコンタクト層として役立つ。 層３は、層２と同様な化学組成を有する真性半
導体層である。層厚は約1μｍである。 層４は、第1QWを構成する層である。これは
GaAsから作られ、厚みは33ű10％である。 層５はバリヤー層であつて、真性のAlGaAs半
導体から作られる。厚みは33ű10％である。 層６は、第2QWを構成する層であり、GaAsか
ら作られる。厚みは33ű10％である。 層７は、真性半導体層であつて、AlGaAsから
作られる。厚みは約1μｍである。層７は層３の
場合と同様に、構造の不完全性に由来する界面電
場による電場の歪みを防止するために配置された
ものである。 層８は、ｎ型AlGaAs層であり、層厚は約1μｍ
である。 層９は、ｎ型GaAs層であり、厚みは約3μｍで
ある。これは、一般に不完全な基層（市販品）を
被覆する層である。 層１０はGaAsからなる基層である。 層１１は金属層である。これは制御電位印加用
の第２リード線との接続に適した構造を有する。 光線、層９および層１０（これらは、使用可能
な波長を有する光線に対し不透明である）の中を
通過させるために孔部を設ける。この孔は、選択
的化学エツチング操作により形成できる。このエ
ツチング操作により形成された孔部は、層８によ
つて閉塞される。層９および層１０の孔部と同様
な孔部を、勿論金属層１および１１にもそれぞれ
設ける。 前記の層３および層７の代りに、GaAs層と
AlGaAs層との交互配列累層を配置することもで
きる。この場合の各層の厚みは10Åであり、全体
の厚みは約0.5μｍであり得る。この構造の累層は
非常に高価であるが、不所望の電場の歪みの除去
効果が一層大であるという長所を有する。 すべてのAlGaAs層の百分率組成について述べ
れば、Alの割合は0.3に相当し、Gaの割合は0.7に
相当する。 既述のごとく、前記の構造体の構造はｐ−ｉ−
ｎ型である（ドープ層や、真性半導体層、および
ドープ層ｎ）、したがつてその作動のために逆バ
イアス電圧が必要である。104V／cm程度の電場
が形成できる程度の逆バイアス電場をかけるのが
好ましい。 QW層およびバリヤー層の厚みを既述の値にす
ることによつて、電場をかけたときに次の２つの
効果が得られる。第１番目の効果は、第１（最低）
エネルギー遷移帯のレツドシフト（より低いエネ
ルギー側へのシフト）がなお存在するが、その割
合が極端に低いことである。すなわちこの構造体
は、これを横切る方向の照射光線を非常に僅かし
か吸収しないのである。第２番目の効果は、前記
のエネルギー準位より高い準位のエネルギーの遷
移帯（第２エネルギー遷移帯）のブルーシフト
（より高いエネルギー側へのシフト）が起こり、
しかもこれが高効率で起ることである。換言すれ
ば、この第２遷移帯は、電場をかけないときには
照射光線をごく僅かしか吸収しないが、電場をか
けたときには吸収量が30倍以上に増大する。 電場をかけない場合には、この構造体は、第１
遷移エネルギーに相当する波長の照射光線を多量
吸収する。電場をかけた場合には第１遷移帯はレ
ツドシフトし、光線の吸収量はごく僅かである。
一方、第２遷移帯はブルーシフトし、光線の吸収
量は極端に大きい。この理由によつて、この構造
体は光源からの所定の波長の光線にほとんど完全
に（quasi−perfectly）透明になる。 より大きな効果を得るために、この構造体に、
層４，５，６からなる型のQW累層を複数組配列
できる。各累層の間に、少なくとも100Åの厚み
を有するAlGaAs真性半導体層〔たとえば層７〕
を配置する。このようにして、「QW累層−
AlGaAs層（100Å）−QW累層−AlGaAs層（100
Å）……−QW累層」からなる交互配列累層が形
成できる。この交互配列累層の中のQW累層の数
は約30であり得、したがつて全体の厚みは約0.5μ
ｍであり得る。 前記の材料から作られた構造体を含むデバイス
は、波長約800nｍの光線の照射下に10Gビツト／
秒の変調速度で作動し得る。別の材料を使用した
場合には、別の波長の光線の照射下に作動するで
あろう。たとえば、AlGaAsの代りにInAlAsを
使用し、GaAsの代りにInGaAsを使用し、GaAs
基層の代りにInP基層を使用した場合には、波長
1.55μｍの光線の照射下に作動するであろう。吸
収限界のブルーシフト（より高いエネルギー側へ
のシフト）という効果は、バリヤ層５の厚みにも
つぱら左右されるものであるから、前記のごとき
構成材料の違いは、使用し得る照射光線の波長の
みに影響を与え、すなわち、等該電気光学的モジ
ユレータを、所望ブルーシフト効果に悪影響を与
えることなく作動し得るために必要な照射光線の
波長のみに影響を与える。照射光線の波長に合わ
せるための微調整は、QWを構成する層４および
６の厚みの変改によつて行うことができる。 既に説明したように、従来の電気光学的モジユ
レータはレツドシフト効果を有し、そしてこれは
光線照射時に、正常時オンスイツチ（normally
−on switches）としての機能を有する。一方、
本発明に係るモジユレータはブルーシフト効果を
有し、そしてこれは正常時オフ（off）スイツチ
としての機能を有する。本発明のモジユレータの
操作電圧は、従来のモジユレータの操作電圧より
も著しく低い。 本発明の電気光学的モジユレータがブルーシフ
ト効果を有する理由は固体物理学によつて説明で
き、一層具体的にいえば、波動関数の空間的局在
化によつて説明でき、しかしてこのブルーシフト
効果の詳細な説明は、本発明者が発表した論文
〔Phys.Rev.B、第40巻第９号第6446頁−第6449頁
（1989年）；およびAppl.Phys.Lett.、第55巻第５
号第454頁−第456頁（1989年）〕に記載されてい
る。 前記のブルーシフトは、５−25meVの範囲内
では、バリヤー層の厚みの関数として表わすこと
ができ、すなわち、２つのQW構成層の間のバリ
ヤー層が薄ければ薄い程、ブルーシフトはますま
す大きくなる。 容易に理解されるように、前記の実施例の記述
は単に本発明の例示にすぎず、本発明の範囲は決
して実施例記載の範囲内のみに限定されるもので
はない。本発明では、その範囲を逸脱することな
く種々多様な態様変化が可能である。
（information carriers）として使用する電気通
信用部材に関するものである。本発明は特に、カ
ンタムウエル（quantum well；略称QW）を備
えた電気光学的モジユレータに関する。 従来の技術 よく知られているように、電気光学的モジユレ
ータは光を用いる電気通信系の重要な部材であ
る。該モジユレータは、電気的指令に応じて、そ
の表面へと適当な光源（たとえばレーザ）から送
られる光パルスを吸収し、または透過し、そして
その出力部から、符号化されたデイジタル信号が
出され、しかして該信号は光フアイバで伝送でき
る。 現在、種々の光学的モジユレータが公知である
が、これらは、磁気光学効果、音響光学効果、電
気光学効果等の種々の物理的効果を利用したもの
である。たとえば電気光学効果は、いわゆるカン
タムウエルモジユレータ（略称：QWモジユレー
タ）に利用されている。QWモジユレータは、半
導体材料からなる一連の層からなり、すなわち、
QWを構成する薄層（厚みは250Åより薄い）と、
前記のQW層を挟む２枚の層（別の化学組成の層
で、これはバリヤー層を構成する）とからなる。 前記の構造を有する積層体は、前記薄層に直角
の方向の電場内に置かれたときに、電気光学的モ
ジユレータとして作動し得る。この目的のため
に、前記の３枚の層を、半導体からなる層の間に
置き、該半導体層を金属層に接触させる。この構
成の積層体には、適当な電位差が適用できる。こ
れによつて前記の層に電場が形成できるが、この
電場は、照射光線の吸収または透過という物理的
現象には影響を与えない。光線の吸収性および透
過性は、主として前記の層の薄さおよびバリヤー
層（局限性バリヤー層とも称する）に支配され
る。 シユタルク効果として知られている現象は、電
場によつて薄層材料中のエネルギー準位がシフト
する現象である。実際にはQWの内部の価電子帯
の中に一連の不連続準位（量子化された準位）が
生じ、さらにまた、伝導帯の中に一連のエネルギ
ー準位が生じる。価電子帯から伝導帯への電子の
遷移は、これらのエネルギー準位間のエネルギー
差に相当するエネルギーを有する光子を吸収した
ときに生じる。電場をかけた場合には、価電子帯
および伝導帯の両者においてエネルギー準位がシ
フトし、したがつて、このデバイスにおける光線
の吸収限界（threshold）がシフトする。公知の
デバイスでは、吸収限界が低エネルギー準位の方
にシフトし、換言すれば、長波長側にシフトする
（いわゆるレツドシフト）。高度にカツプリングし
たマルチプルQW構造体の使用によつて、前記の
シフトを一層大きくすることができる。たとえ
ば、非常に薄いバリヤ層（層厚約10Å）を挟んで
２枚のQW層を配列してなる構造体は周知である
〔N.M.アイスラム等の論文「エレクトロアブソー
プシヨン・イン・GaAs／AlGaAsカツプルド・
カンタム・ウエル・ウエーブガイズ」（「Applied
Physic.Lett.」第50巻（16）、1987年４月20日発
行）〕。この構造体における低エネルギー準位の方
への吸収限界のシフトの量は、QWを１つ有する
構造体におけるシフトの量の約10倍も大である。
かける電場は弱くてよく、たとえば約8.104V／cm
であつてよく、この値は、該構造体の破壊電圧に
非常に近い値である1.105V／cmよりもかなり低
い。しかしながら、吸収限界を高エネルギー準位
の方にシフトできる（すなわち短波長側にシフト
できる）電気光学的モジユレータは今まで全く知
られていなかつた（短波長側へのシフトは一般に
ブルーシフトと称される）。 発明の構成 本発明に係る電気光学的モジユレータは、QW
を有するモジユレータであつて、その特徴は、
104V／cm程度の電場をかけたときに光吸収限界
が高エネルギー準位の方にシフトすることであ
る。この性質は、光通信系の設計のときに非常に
有用な性質である。なぜならば、現在利用できる
光源からの光線を用いる種々の種類の有用なデバ
イスが製作できるからである。 一層具体的に述べれば本発明は、複数の半導体
層から構成された構造体を備えたカンタムウエル
（QW）を有する電気光学的モジユレータにおい
て、該構造体が、 (a) 制御電位印加用のリード線に前記構造体を接
続するときの接続部材として使用される金属層
１、 (b) ｐ型半導体層２、 (c) 真性半導体層３、 (d) (i) 第1QWを構成する層４、 (ii) 真性バリヤー層５、 (iii) 第2QWを構成する第２層６、 (iv) 真性半導体層７ からなる１またはそれ以上の累層、 (e) ｎ型半導体層８、 (f) 後記基層１０を覆うｎ型半導体層９、 (g) 基層（substrate）１０、 (h) 前記の制御電位印加用の第２リード線を前記
構造体に接続するときの接続部材として使用さ
れる金属層１１ から構成され、前記金属層１，１１、基層被覆層
９および基層１０自体は、前記構造体内の層に垂
直な方向に照射された光線を通す孔部（holes）
を有し、そして、電場をかけたときに照射光線の
吸収限界が短波長側にシフトするように構成した
ことを特徴とする電気光学的モジユレータに関す
るものである。 発明の好ましい態様 本発明の前記の特徴および他の特徴は、本発明
の実施例に関して述べた下記の記述および添付図
面から一層明らかになるであろう。しかしながら
本発明は決して実施例に記載の範囲内のみに限定
されるものではない。 本発明のモジユレータは通常の層配列と同様な
層配列の構造体を有するが、しかしながら本発明
では、QWを構成する薄層およびバリヤ層の両者
の厚みを、ブルーシフトが起るような値に適切に
定め、これによつて、照射光線の吸収限界を短波
長側にシフトさせるのである。 添付図面は、層に対して垂直に照射された光線
によつて作動させるのに特に適した構造を有す
る、QWを備えたモジユレータの断面図である。
この図面は略図であるから、各層の実際の厚み
は、図面に示されていない。 層１は、制御電位印加用リード線に接続するに
適した構造の金属層である。 層２はｐ型のAlGaAs層であつて、厚みは約1μ
ｍである。これはコンタクト層として役立つ。 層３は、層２と同様な化学組成を有する真性半
導体層である。層厚は約1μｍである。 層４は、第1QWを構成する層である。これは
GaAsから作られ、厚みは33ű10％である。 層５はバリヤー層であつて、真性のAlGaAs半
導体から作られる。厚みは33ű10％である。 層６は、第2QWを構成する層であり、GaAsか
ら作られる。厚みは33ű10％である。 層７は、真性半導体層であつて、AlGaAsから
作られる。厚みは約1μｍである。層７は層３の
場合と同様に、構造の不完全性に由来する界面電
場による電場の歪みを防止するために配置された
ものである。 層８は、ｎ型AlGaAs層であり、層厚は約1μｍ
である。 層９は、ｎ型GaAs層であり、厚みは約3μｍで
ある。これは、一般に不完全な基層（市販品）を
被覆する層である。 層１０はGaAsからなる基層である。 層１１は金属層である。これは制御電位印加用
の第２リード線との接続に適した構造を有する。 光線、層９および層１０（これらは、使用可能
な波長を有する光線に対し不透明である）の中を
通過させるために孔部を設ける。この孔は、選択
的化学エツチング操作により形成できる。このエ
ツチング操作により形成された孔部は、層８によ
つて閉塞される。層９および層１０の孔部と同様
な孔部を、勿論金属層１および１１にもそれぞれ
設ける。 前記の層３および層７の代りに、GaAs層と
AlGaAs層との交互配列累層を配置することもで
きる。この場合の各層の厚みは10Åであり、全体
の厚みは約0.5μｍであり得る。この構造の累層は
非常に高価であるが、不所望の電場の歪みの除去
効果が一層大であるという長所を有する。 すべてのAlGaAs層の百分率組成について述べ
れば、Alの割合は0.3に相当し、Gaの割合は0.7に
相当する。 既述のごとく、前記の構造体の構造はｐ−ｉ−
ｎ型である（ドープ層や、真性半導体層、および
ドープ層ｎ）、したがつてその作動のために逆バ
イアス電圧が必要である。104V／cm程度の電場
が形成できる程度の逆バイアス電場をかけるのが
好ましい。 QW層およびバリヤー層の厚みを既述の値にす
ることによつて、電場をかけたときに次の２つの
効果が得られる。第１番目の効果は、第１（最低）
エネルギー遷移帯のレツドシフト（より低いエネ
ルギー側へのシフト）がなお存在するが、その割
合が極端に低いことである。すなわちこの構造体
は、これを横切る方向の照射光線を非常に僅かし
か吸収しないのである。第２番目の効果は、前記
のエネルギー準位より高い準位のエネルギーの遷
移帯（第２エネルギー遷移帯）のブルーシフト
（より高いエネルギー側へのシフト）が起こり、
しかもこれが高効率で起ることである。換言すれ
ば、この第２遷移帯は、電場をかけないときには
照射光線をごく僅かしか吸収しないが、電場をか
けたときには吸収量が30倍以上に増大する。 電場をかけない場合には、この構造体は、第１
遷移エネルギーに相当する波長の照射光線を多量
吸収する。電場をかけた場合には第１遷移帯はレ
ツドシフトし、光線の吸収量はごく僅かである。
一方、第２遷移帯はブルーシフトし、光線の吸収
量は極端に大きい。この理由によつて、この構造
体は光源からの所定の波長の光線にほとんど完全
に（quasi−perfectly）透明になる。 より大きな効果を得るために、この構造体に、
層４，５，６からなる型のQW累層を複数組配列
できる。各累層の間に、少なくとも100Åの厚み
を有するAlGaAs真性半導体層〔たとえば層７〕
を配置する。このようにして、「QW累層−
AlGaAs層（100Å）−QW累層−AlGaAs層（100
Å）……−QW累層」からなる交互配列累層が形
成できる。この交互配列累層の中のQW累層の数
は約30であり得、したがつて全体の厚みは約0.5μ
ｍであり得る。 前記の材料から作られた構造体を含むデバイス
は、波長約800nｍの光線の照射下に10Gビツト／
秒の変調速度で作動し得る。別の材料を使用した
場合には、別の波長の光線の照射下に作動するで
あろう。たとえば、AlGaAsの代りにInAlAsを
使用し、GaAsの代りにInGaAsを使用し、GaAs
基層の代りにInP基層を使用した場合には、波長
1.55μｍの光線の照射下に作動するであろう。吸
収限界のブルーシフト（より高いエネルギー側へ
のシフト）という効果は、バリヤ層５の厚みにも
つぱら左右されるものであるから、前記のごとき
構成材料の違いは、使用し得る照射光線の波長の
みに影響を与え、すなわち、等該電気光学的モジ
ユレータを、所望ブルーシフト効果に悪影響を与
えることなく作動し得るために必要な照射光線の
波長のみに影響を与える。照射光線の波長に合わ
せるための微調整は、QWを構成する層４および
６の厚みの変改によつて行うことができる。 既に説明したように、従来の電気光学的モジユ
レータはレツドシフト効果を有し、そしてこれは
光線照射時に、正常時オンスイツチ（normally
−on switches）としての機能を有する。一方、
本発明に係るモジユレータはブルーシフト効果を
有し、そしてこれは正常時オフ（off）スイツチ
としての機能を有する。本発明のモジユレータの
操作電圧は、従来のモジユレータの操作電圧より
も著しく低い。 本発明の電気光学的モジユレータがブルーシフ
ト効果を有する理由は固体物理学によつて説明で
き、一層具体的にいえば、波動関数の空間的局在
化によつて説明でき、しかしてこのブルーシフト
効果の詳細な説明は、本発明者が発表した論文
〔Phys.Rev.B、第40巻第９号第6446頁−第6449頁
（1989年）；およびAppl.Phys.Lett.、第55巻第５
号第454頁−第456頁（1989年）〕に記載されてい
る。 前記のブルーシフトは、５−25meVの範囲内
では、バリヤー層の厚みの関数として表わすこと
ができ、すなわち、２つのQW構成層の間のバリ
ヤー層が薄ければ薄い程、ブルーシフトはますま
す大きくなる。 容易に理解されるように、前記の実施例の記述
は単に本発明の例示にすぎず、本発明の範囲は決
して実施例記載の範囲内のみに限定されるもので
はない。本発明では、その範囲を逸脱することな
く種々多様な態様変化が可能である。
添付図面は、本発明に係るモジユレータの構造
体の一例の断面図である。 １……金属層；２……ｐ型AlGaAs層；３……
AlGaAs真性半導体層；４……第1QW構成層
（GaAs）；５……バリヤー層（AlGaAs真性半導
体）；６……第2QW構成層（GaAs）；７……
AlGaAs真性半導体層；８……ｎ型AlGaAs層；
９……ｎ型GaAs層；１０……GaAs層基；１１
……金属層。
体の一例の断面図である。 １……金属層；２……ｐ型AlGaAs層；３……
AlGaAs真性半導体層；４……第1QW構成層
（GaAs）；５……バリヤー層（AlGaAs真性半導
体）；６……第2QW構成層（GaAs）；７……
AlGaAs真性半導体層；８……ｎ型AlGaAs層；
９……ｎ型GaAs層；１０……GaAs層基；１１
……金属層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の半導体層から構成された構造体を備え
たカンタムウエル（QW）を有する電気光学的モ
ジユレータにおいて、該構造体が、 (a) 制御電位印加用のリード線に前記構造体を接
続するときの接続部材として使用される金属層
１、 (b) ｐ型半導体層２、 (c) 真性半導体層３、 (d) (i) 第1QWを構成する層４、 (ii) 真性バリヤー層５、 (iii) 第2QWを構成する第２層６、
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67045-A/89 | 1989-01-26 | ||
| IT8967045A IT1232381B (it) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Modulatore elettro ottico a doppio pozzo quantico |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239222A JPH02239222A (ja) | 1990-09-21 |
| JPH0529888B2 true JPH0529888B2 (ja) | 1993-05-06 |
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|---|---|---|---|
| JP2010777A Granted JPH02239222A (ja) | 1989-01-26 | 1990-01-22 | カンタムウエルを有する電気光学的モジユレータ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105301A (ja) |
| EP (1) | EP0380072B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02239222A (ja) |
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| DE (2) | DE380072T1 (ja) |
| IT (1) | IT1232381B (ja) |
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1990
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