JPH0537081A - 半導体構造及び半導体装置 - Google Patents
半導体構造及び半導体装置Info
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- JPH0537081A JPH0537081A JP3015330A JP1533091A JPH0537081A JP H0537081 A JPH0537081 A JP H0537081A JP 3015330 A JP3015330 A JP 3015330A JP 1533091 A JP1533091 A JP 1533091A JP H0537081 A JPH0537081 A JP H0537081A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】歪量と歪層の膜厚を独立に制御した半導体構造
及びこのような半導体構造を有する半導体装置。 【構成】基板と格子定数の異なる少なくとも２層の歪層
部分と、歪層部分のバンドギャップエネルギーと等しい
バンドギャップエネルギーを持ち、かつ基板と格子整合
し、歪層部分の間に設けられた整合層部分とよりなる半
導体構造及びこのような半導体構造を多重量子井戸構造
の井戸層、障壁層等に有する半導体装置。
及びこのような半導体構造を有する半導体装置。 【構成】基板と格子定数の異なる少なくとも２層の歪層
部分と、歪層部分のバンドギャップエネルギーと等しい
バンドギャップエネルギーを持ち、かつ基板と格子整合
し、歪層部分の間に設けられた整合層部分とよりなる半
導体構造及びこのような半導体構造を多重量子井戸構造
の井戸層、障壁層等に有する半導体装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歪層を有する半導体構
造及びそのような半導体構造を有する半導体装置に関す
る。
造及びそのような半導体構造を有する半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーの活性層として、基板と
格子定数の異なる量子井戸構造、すなわち歪量子井戸構
造を用いた素子は、従来の半導体レーザーに比べて閾値
電流の低減や緩和振動周波数の増大が期待されている。
しかし、歪層は膜厚が厚くなると歪みによる力と格子を
整合させようとする力の均衡が破れ、転位が発生する。
この時の膜厚を臨界膜厚と言い、臨界膜厚を超えた歪層
では、転位の発生に伴ない光学的特性が著しく劣化す
る。この臨界膜厚については、ジャーナル オブバキュ
ーム サイエンス テクノロジー、第１２巻、１２６頁
（Ｌ１９７５）（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．１２，１２６ Ｌ１９７５）や、アプライド フィ
ジックス レター、第４７巻、３２２頁（１９８５）
（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４７，３２２（１９
８５））等に論じられており、臨界膜厚は歪量の増加と
共に減少する。
格子定数の異なる量子井戸構造、すなわち歪量子井戸構
造を用いた素子は、従来の半導体レーザーに比べて閾値
電流の低減や緩和振動周波数の増大が期待されている。
しかし、歪層は膜厚が厚くなると歪みによる力と格子を
整合させようとする力の均衡が破れ、転位が発生する。
この時の膜厚を臨界膜厚と言い、臨界膜厚を超えた歪層
では、転位の発生に伴ない光学的特性が著しく劣化す
る。この臨界膜厚については、ジャーナル オブバキュ
ーム サイエンス テクノロジー、第１２巻、１２６頁
（Ｌ１９７５）（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．１２，１２６ Ｌ１９７５）や、アプライド フィ
ジックス レター、第４７巻、３２２頁（１９８５）
（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４７，３２２（１９
８５））等に論じられており、臨界膜厚は歪量の増加と
共に減少する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、歪量
と歪層の膜厚には制限があるため、素子の活性層等に加
えられる歪量はあらかじめ決まってしまうという問題が
あった。例えば、臨界膜厚は、２％の歪量に対しては１
００Å、４％の歪量に対しては４０Åと言われている。
と歪層の膜厚には制限があるため、素子の活性層等に加
えられる歪量はあらかじめ決まってしまうという問題が
あった。例えば、臨界膜厚は、２％の歪量に対しては１
００Å、４％の歪量に対しては４０Åと言われている。
【０００４】本発明の目的は、歪量と歪層の膜厚を独立
に制御した半導体構造を提供することにある。本発明の
他の目的は、この様な半導体構造を有する半導体装置を
提供することにある。
に制御した半導体構造を提供することにある。本発明の
他の目的は、この様な半導体構造を有する半導体装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、（１）基板
と格子定数の異なる少なくとも２層の歪層部分と、該歪
層部分の間に設けられた整合層部分とよりなる構造を有
し、該整合層部分は、該歪層部分のバンドギャップエネ
ルギーと等しいバンドギャップエネルギーを持ち、かつ
該基板と格子整合することを特徴とする半導体構造、
（２）上記１記載の半導体構造において、上記歪層部分
の膜厚は、その歪量に対応する臨界膜厚以下であり、か
つ、全部の歪層部分の膜厚の総和は、該臨界膜厚以上で
あることを特徴とする半導体構造、（３）上記１又は２
記載の半導体構造において、上記歪層部分は、４元混晶
からなり、上記整合層部分は、２元、３元又は４元混晶
からなることを特徴とする半導体構造によって達成され
る。
と格子定数の異なる少なくとも２層の歪層部分と、該歪
層部分の間に設けられた整合層部分とよりなる構造を有
し、該整合層部分は、該歪層部分のバンドギャップエネ
ルギーと等しいバンドギャップエネルギーを持ち、かつ
該基板と格子整合することを特徴とする半導体構造、
（２）上記１記載の半導体構造において、上記歪層部分
の膜厚は、その歪量に対応する臨界膜厚以下であり、か
つ、全部の歪層部分の膜厚の総和は、該臨界膜厚以上で
あることを特徴とする半導体構造、（３）上記１又は２
記載の半導体構造において、上記歪層部分は、４元混晶
からなり、上記整合層部分は、２元、３元又は４元混晶
からなることを特徴とする半導体構造によって達成され
る。
【０００６】上記他の目的は、（４）井戸層と障壁層と
が交互に積層された多重量子井戸構造を活性層として少
なくとも有する半導体装置において、該井戸層が上記１
から３のいずれかに記載の半導体構造を有することを特
徴とする半導体装置、（５）井戸層と障壁層とが交互に
積層された多重量子井戸構造を活性層として少なくとも
有する半導体装置において、該障壁層が上記１から３の
いずれかに記載の半導体構造を有することを特徴とする
半導体装置、（６）電子の注入により光を発する活性層
と、該活性層が発した光を導くためのガイド層とを少な
くとも有する半導体装置において、該ガイド層が上記１
から３のいずれかに記載の半導体構造を有することを特
徴とする半導体装置によって達成される。
が交互に積層された多重量子井戸構造を活性層として少
なくとも有する半導体装置において、該井戸層が上記１
から３のいずれかに記載の半導体構造を有することを特
徴とする半導体装置、（５）井戸層と障壁層とが交互に
積層された多重量子井戸構造を活性層として少なくとも
有する半導体装置において、該障壁層が上記１から３の
いずれかに記載の半導体構造を有することを特徴とする
半導体装置、（６）電子の注入により光を発する活性層
と、該活性層が発した光を導くためのガイド層とを少な
くとも有する半導体装置において、該ガイド層が上記１
から３のいずれかに記載の半導体構造を有することを特
徴とする半導体装置によって達成される。
【０００７】上記半導体構造の整合層部分の厚みは、５
Åから２０Åであることが好ましい。多重量子井戸構造
自体が厚いとき、整合層部分の厚みは、２０Åから１０
０Åであることが好ましい。歪層部分の厚みは、５Åか
ら１００Åであることが好ましい。整合層部分は１層で
もよく、２層から２０層程度設けてもよい。また、上記
歪層部分のバンドギャップエネルギーと等しいバンドギ
ャップエネルギーとは、０．０１μｍの差であれば等し
いものとしてよく、０．００１μｍの差であれば等しい
ものとしてさらによいことを意味する。
Åから２０Åであることが好ましい。多重量子井戸構造
自体が厚いとき、整合層部分の厚みは、２０Åから１０
０Åであることが好ましい。歪層部分の厚みは、５Åか
ら１００Åであることが好ましい。整合層部分は１層で
もよく、２層から２０層程度設けてもよい。また、上記
歪層部分のバンドギャップエネルギーと等しいバンドギ
ャップエネルギーとは、０．０１μｍの差であれば等し
いものとしてよく、０．００１μｍの差であれば等しい
ものとしてさらによいことを意味する。
【０００８】
【作用】本発明を多重量子井戸構造中の井戸層に用いた
場合を例として、本発明の作用を説明する。まず、活性
層が歪井戸構造である従来の半導体レーザーの主要部断
面模式図を図２に示す。井戸層４を歪層、障壁層３を整
合層とした多重量子井戸構造からなる活性層の下にガイ
ド層６、上にクラッド層５が設けられている。この時歪
量は井戸層中で一様としていた。一般に歪量に対する臨
界膜厚はその材料の物性で定まり、これを厚くすること
は不可能である。そのため、井戸層に加えられる歪量又
はその最大膜厚は自ずから決まってしまう。
場合を例として、本発明の作用を説明する。まず、活性
層が歪井戸構造である従来の半導体レーザーの主要部断
面模式図を図２に示す。井戸層４を歪層、障壁層３を整
合層とした多重量子井戸構造からなる活性層の下にガイ
ド層６、上にクラッド層５が設けられている。この時歪
量は井戸層中で一様としていた。一般に歪量に対する臨
界膜厚はその材料の物性で定まり、これを厚くすること
は不可能である。そのため、井戸層に加えられる歪量又
はその最大膜厚は自ずから決まってしまう。
【０００９】図１は、本発明の半導体構造の部分断面模
式図である。臨界膜厚以下の歪層部分１と、基板と格子
整合する整合層部分２とが交互に設けられ歪井戸層４′
を構成する。歪層部分を、整合層部分で区切ることによ
り、歪井戸層内に加えられる歪量を大きくすることがで
きる。また、歪層部分を４元混晶に、整合層部分を２元
若しくは３元混晶にするか又は両部分を４元混晶とし、
その混晶比を変えるかして、歪井戸層内のバンドギャッ
プエネルギーを歪層部分１と整合層部分２で同じにし
て、歪量だけを変えることができる。
式図である。臨界膜厚以下の歪層部分１と、基板と格子
整合する整合層部分２とが交互に設けられ歪井戸層４′
を構成する。歪層部分を、整合層部分で区切ることによ
り、歪井戸層内に加えられる歪量を大きくすることがで
きる。また、歪層部分を４元混晶に、整合層部分を２元
若しくは３元混晶にするか又は両部分を４元混晶とし、
その混晶比を変えるかして、歪井戸層内のバンドギャッ
プエネルギーを歪層部分１と整合層部分２で同じにし
て、歪量だけを変えることができる。
【００１０】図８は、ＩｎＧａＡｓ層の歪量に対する発
光強度依存性を示す図である。曲線２１は、ＩｎＰ基板
に対して、膜厚２００ÅのＩｎＧａＡｓ層の歪量を変え
た従来の場合の発光強度依存性である。ここで発光強度
はＩｎＧａＡｓ層の光学的な結晶性を表わす。歪量が、
ある値を超えた場合、結晶性は著しく低下する。曲線２
２は、同じ厚みのＩｎＧａＡｓ層を２０ÅのＩｎＧａＡ
ｓＰからなる整合層で区切った本発明の場合の発光強度
依存性である。発光強度、つまり結晶性を維持しなが
ら、より多くの歪量を加えることができた。
光強度依存性を示す図である。曲線２１は、ＩｎＰ基板
に対して、膜厚２００ÅのＩｎＧａＡｓ層の歪量を変え
た従来の場合の発光強度依存性である。ここで発光強度
はＩｎＧａＡｓ層の光学的な結晶性を表わす。歪量が、
ある値を超えた場合、結晶性は著しく低下する。曲線２
２は、同じ厚みのＩｎＧａＡｓ層を２０ÅのＩｎＧａＡ
ｓＰからなる整合層で区切った本発明の場合の発光強度
依存性である。発光強度、つまり結晶性を維持しなが
ら、より多くの歪量を加えることができた。
【００１１】この発光強度の低下する歪量と膜厚の関係
をまとめたのが図９であり、線２３はＩｎＧａＡｓ層の
従来の場合を、線２４は２４Å程度のＩｎＧａＡｓＰか
らなる整合層を有するＩｎＧａＡｓ層の本発明の場合を
示す。本発明において、臨界膜厚は個々の歪層部分の膜
厚に依存するため、結晶性を維持しながら歪量を大幅に
増加させることができた。
をまとめたのが図９であり、線２３はＩｎＧａＡｓ層の
従来の場合を、線２４は２４Å程度のＩｎＧａＡｓＰか
らなる整合層を有するＩｎＧａＡｓ層の本発明の場合を
示す。本発明において、臨界膜厚は個々の歪層部分の膜
厚に依存するため、結晶性を維持しながら歪量を大幅に
増加させることができた。
【００１２】
【実施例】図３は、以下の実施例で作製した半導体量子
井戸レーザーの横方向断面図である。まず、以下の実施
例で共通する作製方法を述べる。ＩｎＰ基板８上に、Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなるガイド層６（発光波長１．１５μ
ｍ、膜厚０．１５μｍ）、多重量子井戸活性層７（膜厚
７０ÅのＩｎＧａＡｓからなる井戸層、膜厚１２０Åの
ＩｎＧａＡｓＰからなる障壁層の１５周期から構成され
る）、ＩｎＰからなるクラッド層５を有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）で順次成長させた。次にエッチング
により逆メサ構造を形成した後、ＩｎＰからなる埋込み
層９、キャップ層１０をＭＯＣＶＤ法で成長させ、ｎ電
極１１、Ｐ電極１０を蒸着した。成長方法としては、Ｍ
ＯＣＶＤ法を用いたが、有機金属分子線エピタキシャル
法（ＭＯＭＢＥ法）を用いてもよい。以下、本発明の半
導体構造を井戸層、障壁層又はガイド層に適用した例に
ついて説明する。
井戸レーザーの横方向断面図である。まず、以下の実施
例で共通する作製方法を述べる。ＩｎＰ基板８上に、Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなるガイド層６（発光波長１．１５μ
ｍ、膜厚０．１５μｍ）、多重量子井戸活性層７（膜厚
７０ÅのＩｎＧａＡｓからなる井戸層、膜厚１２０Åの
ＩｎＧａＡｓＰからなる障壁層の１５周期から構成され
る）、ＩｎＰからなるクラッド層５を有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）で順次成長させた。次にエッチング
により逆メサ構造を形成した後、ＩｎＰからなる埋込み
層９、キャップ層１０をＭＯＣＶＤ法で成長させ、ｎ電
極１１、Ｐ電極１０を蒸着した。成長方法としては、Ｍ
ＯＣＶＤ法を用いたが、有機金属分子線エピタキシャル
法（ＭＯＭＢＥ法）を用いてもよい。以下、本発明の半
導体構造を井戸層、障壁層又はガイド層に適用した例に
ついて説明する。
【００１３】〈実施例１〉実施例１は本発明の半導体構
造を井戸層に適用した例であり、図１はその主要部断面
模式図である。ここでは、歪の入ったＩｎ0.91Ｇａ0.09
Ａｓ0.68Ｐ0.32からなる歪層部分１（歪量１．５％、発
光波長１．６７μｍ、膜厚２９Å）と、ＩｎＰ基板と整
合したＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる整合層部分２（発
光波長１．６７μｍ、膜厚１２Å）とからなる歪井戸層
４′を上記井戸層として設けた。作製方法はＭＯＣＶＤ
法を用いたが、ＭＯＭＢＥ法、原子層エピタキシー法
（ＡＬＥ法）を用いてもよい。
造を井戸層に適用した例であり、図１はその主要部断面
模式図である。ここでは、歪の入ったＩｎ0.91Ｇａ0.09
Ａｓ0.68Ｐ0.32からなる歪層部分１（歪量１．５％、発
光波長１．６７μｍ、膜厚２９Å）と、ＩｎＰ基板と整
合したＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる整合層部分２（発
光波長１．６７μｍ、膜厚１２Å）とからなる歪井戸層
４′を上記井戸層として設けた。作製方法はＭＯＣＶＤ
法を用いたが、ＭＯＭＢＥ法、原子層エピタキシー法
（ＡＬＥ法）を用いてもよい。
【００１４】従来の歪が井戸層全体に加えられ、欠陥密
度が５００００個／ｃｍ2である半導体量子井戸レーザ
ーに比べて、本実施例の半導体量子井戸レーザーば、欠
陥密度が１００００個／ｃｍ2であり、結晶欠陥の発生
を大幅に低減でき、ホトルミネッセンスの発光強度を約
２倍に上げることができた。
度が５００００個／ｃｍ2である半導体量子井戸レーザ
ーに比べて、本実施例の半導体量子井戸レーザーば、欠
陥密度が１００００個／ｃｍ2であり、結晶欠陥の発生
を大幅に低減でき、ホトルミネッセンスの発光強度を約
２倍に上げることができた。
【００１５】また、本実施例では発光波長を１．６７μ
ｍに固定しているが、固定しない場合には、歪層部分１
をＩｎＧａＡｓＰにより、整合層部分２をＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ又はＧａＡｓにより構成しても、上記とほぼ同様な結
果が得られた。
ｍに固定しているが、固定しない場合には、歪層部分１
をＩｎＧａＡｓＰにより、整合層部分２をＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ又はＧａＡｓにより構成しても、上記とほぼ同様な結
果が得られた。
【００１６】〈実施例２〉実施例２は本発明の半導体構
造を障壁層に適用した例であり、図４はその主要部断面
模式図である。ここでは、歪の入ったＩｎ0.46Ｇａ0.54
Ａｓ0.73Ｐ0.27からなる歪層部分１（歪量−１．５％、
膜厚３２Å）と、ＩｎＰ基板と整合したＩｎ0.82Ｇａ
0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合層部分２（発光波長
１．１５μｍ、膜厚１２Å）とからなる構造を障壁層と
して用いた。この部分の作製方法は実施例１と同様であ
る。本実施例の半導体量子井戸レーザーは、従来の半導
体量子井戸レーザーより、緩和振動周波数が約２倍にな
り、スペクトル線幅が約半分になった。
造を障壁層に適用した例であり、図４はその主要部断面
模式図である。ここでは、歪の入ったＩｎ0.46Ｇａ0.54
Ａｓ0.73Ｐ0.27からなる歪層部分１（歪量−１．５％、
膜厚３２Å）と、ＩｎＰ基板と整合したＩｎ0.82Ｇａ
0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合層部分２（発光波長
１．１５μｍ、膜厚１２Å）とからなる構造を障壁層と
して用いた。この部分の作製方法は実施例１と同様であ
る。本実施例の半導体量子井戸レーザーは、従来の半導
体量子井戸レーザーより、緩和振動周波数が約２倍にな
り、スペクトル線幅が約半分になった。
【００１７】〈実施例３〉実施例３は本発明の半導体構
造をガイド層に適用した例であり、図５はその主要部断
面模式図である。ここでは歪の入ったＩｎ0.58Ｇａ0.42
Ａｓ0.61Ｐ0.39からなる歪層部分１（発光波長１．１５
μｍ、膜厚３２Å、歪量−１．０％）と、ＩｎＰ基板と
整合したＩｎ0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合
層部分２（発光波長１．１５μｍ、膜厚１２Å）との周
期構造をガイド層にすることにより、従来歪を導入する
ことが不可能であった膜厚の厚いガイド層にも歪を導入
することができた。この部分の作製方法は実施例１と同
様である。本実施例の半導体量子井戸レーザーは、従来
の半導体量子井戸レーザーより、緩和振動周波数が約２
倍になり、スペクトル線幅が約半分になった。
造をガイド層に適用した例であり、図５はその主要部断
面模式図である。ここでは歪の入ったＩｎ0.58Ｇａ0.42
Ａｓ0.61Ｐ0.39からなる歪層部分１（発光波長１．１５
μｍ、膜厚３２Å、歪量−１．０％）と、ＩｎＰ基板と
整合したＩｎ0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合
層部分２（発光波長１．１５μｍ、膜厚１２Å）との周
期構造をガイド層にすることにより、従来歪を導入する
ことが不可能であった膜厚の厚いガイド層にも歪を導入
することができた。この部分の作製方法は実施例１と同
様である。本実施例の半導体量子井戸レーザーは、従来
の半導体量子井戸レーザーより、緩和振動周波数が約２
倍になり、スペクトル線幅が約半分になった。
【００１８】〈実施例４〉実施例４は本発明の半導体構
造をガイド層に適用した他の例であり、図６はその主要
部断面模式図である。ここでは、ＩｎＰ基板と整合した
Ｉｎ0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合層部分２
（発光波長１．１５μｍ、膜厚１２Å）と歪の入った歪
層部分との周期構造をガイド層にするが、歪層部分は、
ＩｎＰ基板８の近くから、Ｉｎ0.70Ｇａ0.3Ａｓ0.5Ｐ
0.5からなる歪層部分１４（歪量−０．５％、発光波長
１．１５μｍ、膜厚３２Å）、Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ
0.61Ｐ0.39からなる歪層部分１５（歪量−１．０％、発
光波長１．１５μｍ、膜厚３２Å）、Ｉｎ0.46Ｇａ0.54
Ａｓ0.73Ｐ0.27からなる歪層部分１６（歪量−０．５
％、発光波長１．１５μｍ、膜厚３２Å）とすることに
より、活性層付近を特に歪ませることができ、光の内部
損失を低減することができた。本実施例の半導体量子井
戸レーザーは、従来の半導体量子井戸レーザーより、緩
和振動周波数が約２倍になり、スペクトル線幅が約半分
になった。
造をガイド層に適用した他の例であり、図６はその主要
部断面模式図である。ここでは、ＩｎＰ基板と整合した
Ｉｎ0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61からなる整合層部分２
（発光波長１．１５μｍ、膜厚１２Å）と歪の入った歪
層部分との周期構造をガイド層にするが、歪層部分は、
ＩｎＰ基板８の近くから、Ｉｎ0.70Ｇａ0.3Ａｓ0.5Ｐ
0.5からなる歪層部分１４（歪量−０．５％、発光波長
１．１５μｍ、膜厚３２Å）、Ｉｎ0.58Ｇａ0.42Ａｓ
0.61Ｐ0.39からなる歪層部分１５（歪量−１．０％、発
光波長１．１５μｍ、膜厚３２Å）、Ｉｎ0.46Ｇａ0.54
Ａｓ0.73Ｐ0.27からなる歪層部分１６（歪量−０．５
％、発光波長１．１５μｍ、膜厚３２Å）とすることに
より、活性層付近を特に歪ませることができ、光の内部
損失を低減することができた。本実施例の半導体量子井
戸レーザーは、従来の半導体量子井戸レーザーより、緩
和振動周波数が約２倍になり、スペクトル線幅が約半分
になった。
【００１９】〈実施例５〉実施例５は本発明の半導体構
造を井戸層に適用した他の例であり、図７はその主要部
断面模式図である。ここでは、ＩｎＰ基板と整合したＩ
ｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる整合層部分２（発光波長
１．６７μｍ、膜厚１２Å）、２′（発光波長１．６７
μｍ、膜厚１８Å）と、歪の入ったＩｎ0.8Ｇａ0.2Ａｓ
0.75Ｐ0.25からなる歪層部分１７（歪量１％、発光波長
１．６７μｍ、膜厚２４Å）、Ｉｎ0.91Ｇａ0.09Ａｓ
0.68Ｐ0.32からなる歪層部分１８（歪量１．５％、発光
波長１．６７μｍ、膜厚２４Å）を井戸層とすることに
より、井戸層内の歪量を非対称にすることができ、光学
的非線形効果を向上させることができた。本実施例は井
戸層に本発明の半導体構造を適用しているが、バルクの
活性層でも適用できる。
造を井戸層に適用した他の例であり、図７はその主要部
断面模式図である。ここでは、ＩｎＰ基板と整合したＩ
ｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる整合層部分２（発光波長
１．６７μｍ、膜厚１２Å）、２′（発光波長１．６７
μｍ、膜厚１８Å）と、歪の入ったＩｎ0.8Ｇａ0.2Ａｓ
0.75Ｐ0.25からなる歪層部分１７（歪量１％、発光波長
１．６７μｍ、膜厚２４Å）、Ｉｎ0.91Ｇａ0.09Ａｓ
0.68Ｐ0.32からなる歪層部分１８（歪量１．５％、発光
波長１．６７μｍ、膜厚２４Å）を井戸層とすることに
より、井戸層内の歪量を非対称にすることができ、光学
的非線形効果を向上させることができた。本実施例は井
戸層に本発明の半導体構造を適用しているが、バルクの
活性層でも適用できる。
【００２０】なお、歪量は、以上の実施例で記載した値
の他の値でも適用できる。また、混晶は、上記記載の他
の混晶（ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｌＰ等）を用いることができる。基板も、上記以外のＳ
ｉ、ＧａＡｓ基板も適用できる。
の他の値でも適用できる。また、混晶は、上記記載の他
の混晶（ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｌＰ等）を用いることができる。基板も、上記以外のＳ
ｉ、ＧａＡｓ基板も適用できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、歪量と歪層の膜厚を独
立に制御した半導体構造を提供することができた。ま
た、この様な半導体構造を有する半導体装置を提供する
ことができた。例えば、歪層部分と整合層部分を交互に
設けることにより、例えば、半導体量子井戸レーザーの
井戸層又は障壁層に大きな歪量を加えることができ、さ
らにガイド層の様に膜厚の厚い層においても歪を加える
ことができた。
立に制御した半導体構造を提供することができた。ま
た、この様な半導体構造を有する半導体装置を提供する
ことができた。例えば、歪層部分と整合層部分を交互に
設けることにより、例えば、半導体量子井戸レーザーの
井戸層又は障壁層に大きな歪量を加えることができ、さ
らにガイド層の様に膜厚の厚い層においても歪を加える
ことができた。
【図１】半導体構造の部分断面模式図である。
【図２】従来の歪量子井戸活性層の部分断面模式図であ
る。
る。
【図３】半導体量子井戸レーザーの横方向断面図であ
る。
る。
【図４】本発明を障壁層に適用した半導体量子井戸レー
ザーの主要部断面模式図である。
ザーの主要部断面模式図である。
【図５】本発明を障壁層に適用した他の半導体量子井戸
レーザーの主要部断面模式図である。
レーザーの主要部断面模式図である。
【図６】本発明をガイド層に適用した半導体量子井戸レ
ーザーの主要部断面模式図である。
ーザーの主要部断面模式図である。
【図７】本発明を井戸層に適用した他の半導体量子井戸
レーザーの主要部断面模式図である。
レーザーの主要部断面模式図である。
【図８】歪量と発光強度との関係を示す図である。
【図９】歪量と臨界膜厚との関係を示す図である。
１、１４、１５、１６、１７、１８ 歪層部分
２、２′ 整合層部分 ３ 障壁層
４ 井戸層 ４′ 歪井戸層
５ クラッド層 ６ ガイド層
７ 多重量子井戸活性層 ８ ＩｎＰ基板
９ 埋込み層 １０ キャップ層
１１ａ ｐ電極 １１ｂ ｎ電極
２１、２２ 曲線 ２３、２４ 線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 魚見 和久
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
(72)発明者 茅根 直樹
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】基板と格子定数の異なる少なくとも２層の
歪層部分と、該歪層部分の間に設けられた整合層部分と
よりなる構造を有し、該整合層部分は、該歪層部分のバ
ンドギャップエネルギーと等しいバンドギャップエネル
ギーを持ち、かつ該基板と格子整合することを特徴とす
る半導体構造。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体構造において、上記
歪層部分の膜厚は、その歪量に対応する臨界膜厚以下で
あり、かつ、全部の歪層部分の膜厚の総和は、該臨界膜
厚以上であることを特徴とする半導体構造。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の半導体構造におい
て、上記歪層部分は、４元混晶からなり、上記整合層部
分は、２元、３元又は４元混晶からなることを特徴とす
る半導体構造。 - 【請求項４】井戸層と障壁層とが交互に積層された多重
量子井戸構造を活性層として少なくとも有する半導体装
置において、該井戸層が請求項１から３のいずれかに記
載の半導体構造を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】井戸層と障壁層とが交互に積層された多重
量子井戸構造を活性層として少なくとも有する半導体装
置において、該障壁層が請求項１から３のいずれかに記
載の半導体構造を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】電子の注入により光を発する活性層と、該
活性層が発した光を導くためのガイド層とを少なくとも
有する半導体装置において、該ガイド層が請求項１から
３のいずれかに記載の半導体構造を有することを特徴と
する半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015330A JPH0537081A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 半導体構造及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015330A JPH0537081A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 半導体構造及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537081A true JPH0537081A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=11885773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3015330A Pending JPH0537081A (ja) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | 半導体構造及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010532561A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | ウリエルエスティー カンパニー リミテッド | 化合物半導体発光素子 |
-
1991
- 1991-02-06 JP JP3015330A patent/JPH0537081A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010532561A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | ウリエルエスティー カンパニー リミテッド | 化合物半導体発光素子 |
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