JPH06152050A - 量子井戸光素子 - Google Patents
量子井戸光素子Info
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- JPH06152050A JPH06152050A JP29842392A JP29842392A JPH06152050A JP H06152050 A JPH06152050 A JP H06152050A JP 29842392 A JP29842392 A JP 29842392A JP 29842392 A JP29842392 A JP 29842392A JP H06152050 A JPH06152050 A JP H06152050A
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- barrier layer
- quantum
- band
- layer
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
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Abstract
(57)【要約】
【構成】半導体レーザの活性層や光変調器の光吸収層に
用いる量子井戸の障壁層に圧縮歪を用いた構造にする。
この時、伝導帯１の電子１１に対する障壁層の高さは無
歪の障壁層を用いた場合に比べ、ΔＥｃだけ高くなる。
価電子帯２の正孔１２に対する障壁層の高さはΔＥｖｈ
だけ低くなる。 【効果】本発明によれば電子の量子サイズ効果が高ま
り、正孔の注入および引き抜きが容易にできるため、レ
ーザの高速変調及び変調器の低電圧駆動を可能とする。
用いる量子井戸の障壁層に圧縮歪を用いた構造にする。
この時、伝導帯１の電子１１に対する障壁層の高さは無
歪の障壁層を用いた場合に比べ、ΔＥｃだけ高くなる。
価電子帯２の正孔１２に対する障壁層の高さはΔＥｖｈ
だけ低くなる。 【効果】本発明によれば電子の量子サイズ効果が高ま
り、正孔の注入および引き抜きが容易にできるため、レ
ーザの高速変調及び変調器の低電圧駆動を可能とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超格子構造を用いた半導
体素子に係り、特に、半導体レーザや電界光学変調器な
ど超高速の半導体光変調光素子、または高速応答する受
光素子等の光素子に関する。
体素子に係り、特に、半導体レーザや電界光学変調器な
ど超高速の半導体光変調光素子、または高速応答する受
光素子等の光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを高速で変調するには緩和
振動周波数を高めなければならない。緩和振動周波数Ｆ
ｒは数１のようになる。
振動周波数を高めなければならない。緩和振動周波数Ｆ
ｒは数１のようになる。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここでＩは光強度、ｄｇ／ｄＮは微分利
得、τｐは光子の寿命である。
得、τｐは光子の寿命である。
【０００５】特に半導体材料の構成で決まる項はｄｇ／
ｄＮであり、半導体レーザの活性層に多重量子井戸構造
を用いると、バルクの結晶に比べ量子効果によりこの微
分利得を大きくすることができる。この微分利得を大き
くするには利得を得る光と利得を与える注入キャリアの
重なる度合い、即ち、活性層への光の閉じ込め量が大き
いことが望ましく、量子井戸の数を増やす必要があっ
た。
ｄＮであり、半導体レーザの活性層に多重量子井戸構造
を用いると、バルクの結晶に比べ量子効果によりこの微
分利得を大きくすることができる。この微分利得を大き
くするには利得を得る光と利得を与える注入キャリアの
重なる度合い、即ち、活性層への光の閉じ込め量が大き
いことが望ましく、量子井戸の数を増やす必要があっ
た。
【０００６】従来の多重量子井戸を用いた半導体レーザ
は、（１）井戸層と障壁層共に基板と格子定数が等しい
量子井戸構造、（２）井戸層には基板の格子定数よりも
小さい半導体結晶を用い面内では引張り歪となる半導体
を用い、障壁層には基板に格子定数が整合する半導体層
を用いた量子井戸構造、（３）あるいは井戸層には基板
よりも格子定数の小さい半導体結晶を用い面内で圧縮歪
となる半導体を用い、障壁層には基板に格子定数が整合
する半導体層を用いた量子井戸構造、また、（４）
（３）のような圧縮歪の井戸層に引張り歪の障壁層を組
み合わせたものなどがある。
は、（１）井戸層と障壁層共に基板と格子定数が等しい
量子井戸構造、（２）井戸層には基板の格子定数よりも
小さい半導体結晶を用い面内では引張り歪となる半導体
を用い、障壁層には基板に格子定数が整合する半導体層
を用いた量子井戸構造、（３）あるいは井戸層には基板
よりも格子定数の小さい半導体結晶を用い面内で圧縮歪
となる半導体を用い、障壁層には基板に格子定数が整合
する半導体層を用いた量子井戸構造、また、（４）
（３）のような圧縮歪の井戸層に引張り歪の障壁層を組
み合わせたものなどがある。
【０００７】上記（２）のように井戸層に引張り歪を用
いた場合は、レーザ発振した光の偏光が構成層に垂直と
なることに特徴があるが微分利得の増大には関係はな
い。上記（３）または（４）のように井戸層に圧縮歪を
用いた場合には、上記（１）の無歪の井戸層に比べさら
に１井戸層あたりの利得が大きくなることが期待され
る。ところが歪層は総厚が臨界膜厚よりも厚くなると格
子欠陥を生じる。このため上記（４）では障壁層に歪量
を打ち消すように引張り歪をいれることにより圧縮歪の
井戸数を増やそうとするものである。これにより、微分
利得を大きくしようとするものであった。
いた場合は、レーザ発振した光の偏光が構成層に垂直と
なることに特徴があるが微分利得の増大には関係はな
い。上記（３）または（４）のように井戸層に圧縮歪を
用いた場合には、上記（１）の無歪の井戸層に比べさら
に１井戸層あたりの利得が大きくなることが期待され
る。ところが歪層は総厚が臨界膜厚よりも厚くなると格
子欠陥を生じる。このため上記（４）では障壁層に歪量
を打ち消すように引張り歪をいれることにより圧縮歪の
井戸数を増やそうとするものである。これにより、微分
利得を大きくしようとするものであった。
【０００８】また、電界印加による吸収を利用した変調
器や光を吸収して電流変換する受光器に超格子を用いる
素子構成がある。この場合には先のレーザの活性層に相
当する領域が光吸収層となる。電界吸収型の変調器では
電界印加に伴う井戸層のバンドギャップの減少を利用し
て光を吸収する。受光器では最初から井戸層のバンドギ
ャップ光を吸収する波長に設定されている。量子井戸構
造を変調器に用いると量子閉じ込めシュタルク効果によ
り、低い電圧でバンドギャップが変化する。
器や光を吸収して電流変換する受光器に超格子を用いる
素子構成がある。この場合には先のレーザの活性層に相
当する領域が光吸収層となる。電界吸収型の変調器では
電界印加に伴う井戸層のバンドギャップの減少を利用し
て光を吸収する。受光器では最初から井戸層のバンドギ
ャップ光を吸収する波長に設定されている。量子井戸構
造を変調器に用いると量子閉じ込めシュタルク効果によ
り、低い電圧でバンドギャップが変化する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の半導体レーザの
構成では伝導帯の電子に比べ価電子帯の正孔は一般に有
効質量が大きいこと、例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸構造などでは伝導帯の井戸層と障壁層の
エネルギ差、バンドオフセットΔＥｃが価電子帯のバン
ドオフセットΔＥｖに比べて小さいことなどがある。
構成では伝導帯の電子に比べ価電子帯の正孔は一般に有
効質量が大きいこと、例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸構造などでは伝導帯の井戸層と障壁層の
エネルギ差、バンドオフセットΔＥｃが価電子帯のバン
ドオフセットΔＥｖに比べて小さいことなどがある。
【００１０】従来の構成について図３を用いて説明す
る。図３は量子井戸数が八つの多重量子井戸の活性層に
キャリアを注入したときの概略図である。黒丸は伝導帯
の電子１１，白抜きの丸は正孔１２である。例えば、活
性層がＩｎＧａＡｓ結晶とし、障壁層がＩｎＧａＡｓＰ
とすると、バンドオフセットは伝導帯１と価電子帯２で
無歪の結晶系では価電子帯２のほうが１.５ 倍程度大き
い。圧縮歪ではさらにこの比が大きくなる。その上、電
子１１の有効質量は正孔１２の有効質量よりも大きいた
め、井戸層に注入された正孔１２は井戸層の価電子帯２
の上端に偏在し易い。その結果、注入された正孔１２は
注入側に近い量子井戸に偏る。このため、光学的な利得
をあたえるバンド間遷移を行える実効的な井戸層数が減
少し、期待ほどの微分利得の上昇が得られなかった。ま
た、伝導帯の電子１１は有効質量が小さいため移動し易
いが、逆に有効質量が小さいために井戸層内でエネルギ
の高いところに準位を形成し、さらにバンドオフセット
が小さいために障壁層へのオーバーフローを生じ、量子
効果が損なわれた。
る。図３は量子井戸数が八つの多重量子井戸の活性層に
キャリアを注入したときの概略図である。黒丸は伝導帯
の電子１１，白抜きの丸は正孔１２である。例えば、活
性層がＩｎＧａＡｓ結晶とし、障壁層がＩｎＧａＡｓＰ
とすると、バンドオフセットは伝導帯１と価電子帯２で
無歪の結晶系では価電子帯２のほうが１.５ 倍程度大き
い。圧縮歪ではさらにこの比が大きくなる。その上、電
子１１の有効質量は正孔１２の有効質量よりも大きいた
め、井戸層に注入された正孔１２は井戸層の価電子帯２
の上端に偏在し易い。その結果、注入された正孔１２は
注入側に近い量子井戸に偏る。このため、光学的な利得
をあたえるバンド間遷移を行える実効的な井戸層数が減
少し、期待ほどの微分利得の上昇が得られなかった。ま
た、伝導帯の電子１１は有効質量が小さいため移動し易
いが、逆に有効質量が小さいために井戸層内でエネルギ
の高いところに準位を形成し、さらにバンドオフセット
が小さいために障壁層へのオーバーフローを生じ、量子
効果が損なわれた。
【００１１】また、光変調器や受光器では光を吸収する
と電子と正孔が生成される。従来のように無歪の障壁層
を用いると井戸層からの正孔の抜けが悪く、いわゆる、
パイルアップを生じる。その結果、正孔が残るため、吸
収特性が劣化し余分な電圧が必要となったり、受光器の
応答速度が遅くなったりした。
と電子と正孔が生成される。従来のように無歪の障壁層
を用いると井戸層からの正孔の抜けが悪く、いわゆる、
パイルアップを生じる。その結果、正孔が残るため、吸
収特性が劣化し余分な電圧が必要となったり、受光器の
応答速度が遅くなったりした。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は量子井戸を構成する障壁層に基板の格子定
数よりも格子定数が大きく、エピタキシャル成長したと
きに面内で圧縮歪を生じる半導体結晶を用いる。
め、本発明は量子井戸を構成する障壁層に基板の格子定
数よりも格子定数が大きく、エピタキシャル成長したと
きに面内で圧縮歪を生じる半導体結晶を用いる。
【００１３】
【作用】半導体結晶の面内圧縮に伴う、エネルギバンド
の変化の様子を図１（ａ）に示す。無歪では左に示すよ
うに価電子帯Ｅｃは重い正孔の価電子帯Ｅｖｈと軽い正
孔の価電子帯Ｅｖｌは頂上で縮退し、伝導帯Ｅｃの底と
の差がバンドギャップＥｇｂとなる。（００１）面内で
圧縮歪εを加えると静水圧的項により伝導帯のエネルギ
が上昇する。これは次式で与えられる。
の変化の様子を図１（ａ）に示す。無歪では左に示すよ
うに価電子帯Ｅｃは重い正孔の価電子帯Ｅｖｈと軽い正
孔の価電子帯Ｅｖｌは頂上で縮退し、伝導帯Ｅｃの底と
の差がバンドギャップＥｇｂとなる。（００１）面内で
圧縮歪εを加えると静水圧的項により伝導帯のエネルギ
が上昇する。これは次式で与えられる。
【００１４】
【数２】 ΔＥｃｅ＝−２＊ａ＊（Ｃ１１−Ｃ１２）／Ｃ１１＊ε …（数２） ここでａは圧力係数Ｃ１１，Ｃ１２は弾性定数である。
ＩｎＧａ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ系の結晶ではａは
負であり、Ｃ１１＞Ｃ１２よりΔＥｃ正となる。伝導帯
については剪断応力に関係するエネルギシフトはない。
価電子帯については重い正孔に関係するエネルギ準位の
面内歪εに伴うエネルギの上方へのシフトは静水圧的な
項に剪断応力的な項が加わり、
ＩｎＧａ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ系の結晶ではａは
負であり、Ｃ１１＞Ｃ１２よりΔＥｃ正となる。伝導帯
については剪断応力に関係するエネルギシフトはない。
価電子帯については重い正孔に関係するエネルギ準位の
面内歪εに伴うエネルギの上方へのシフトは静水圧的な
項に剪断応力的な項が加わり、
【００１５】
【数３】 ΔＥｖｈ＝(２＊ａ′＊(Ｃ１１−Ｃ１２) ／Ｃ１１−ｂ＊(Ｃ１１＋２＊Ｃ１２)／Ｃ１１）＊ε …（数３） と表わされる。ａ′とｂは圧力係数である。ａ′もｂも
符号は負である。一般にΔＥｖｈは係数比較により正に
なる。
符号は負である。一般にΔＥｖｈは係数比較により正に
なる。
【００１６】このように圧縮歪を加えると伝導帯のエネ
ルギも価電子帯のエネルギも上昇する。次にこの圧縮歪
を量子井戸構造に適用した場合を説明する。無歪の結晶
を障壁層に用いた場合と圧縮歪を障壁層に用いた場合の
エネルギバンド図を図１(ｂ)に示す。無歪の場合には伝
導帯１の井戸の深さが浅く、価電子帯２の井戸の深さが
深くなる。伝導帯の電子１１の有効質量が軽いため、浅
い井戸のエネルギ準位の高いところに量子準位が形成さ
れ、さらに障壁層への電子のオーバーフローが起こり易
い。これに対して圧縮歪を障壁層に用いると井戸層のエ
ネルギレベルは変わらず、障壁層の伝導帯２のエネルギ
がΔＥｃｅ上昇し、その分井戸の深さが深くなり、有効
質量の軽い電子１１の閉じ込めがよくなり、障壁層への
オーバーフローが減る。これによりキャリヤの漏れが減
ると同時に量視サイズ効果が大きくなり、半導体レーザ
では発振閾値電流が減り、微分利得係数が高くなり変調
速度が大きくなる。
ルギも価電子帯のエネルギも上昇する。次にこの圧縮歪
を量子井戸構造に適用した場合を説明する。無歪の結晶
を障壁層に用いた場合と圧縮歪を障壁層に用いた場合の
エネルギバンド図を図１(ｂ)に示す。無歪の場合には伝
導帯１の井戸の深さが浅く、価電子帯２の井戸の深さが
深くなる。伝導帯の電子１１の有効質量が軽いため、浅
い井戸のエネルギ準位の高いところに量子準位が形成さ
れ、さらに障壁層への電子のオーバーフローが起こり易
い。これに対して圧縮歪を障壁層に用いると井戸層のエ
ネルギレベルは変わらず、障壁層の伝導帯２のエネルギ
がΔＥｃｅ上昇し、その分井戸の深さが深くなり、有効
質量の軽い電子１１の閉じ込めがよくなり、障壁層への
オーバーフローが減る。これによりキャリヤの漏れが減
ると同時に量視サイズ効果が大きくなり、半導体レーザ
では発振閾値電流が減り、微分利得係数が高くなり変調
速度が大きくなる。
【００１７】また、圧縮歪を障壁層に用いると価電子帯
のエネルギレベルがΔＥｖｈ上昇するため正孔１２の井
戸層内への閉じ込めが弱くなる。その結果、電流が流れ
易くなる。圧縮歪層を障壁層に用いた場合の井戸数が８
であるときの電子１１および正孔１２を注入したときの
エネルギバンド図を図２に示す。障壁層の価電子帯２の
エネルギレベルが上方へシフトして有効質量の重い正孔
１２に対する井戸の深さが浅くなるため、正孔１２が流
れ易く、多くの井戸に一様にキャリヤが分配される。量
子井戸数の増加を有効に特性に反映でき、微分利得を高
め、緩和振動周波数を高めることができる。
のエネルギレベルがΔＥｖｈ上昇するため正孔１２の井
戸層内への閉じ込めが弱くなる。その結果、電流が流れ
易くなる。圧縮歪層を障壁層に用いた場合の井戸数が８
であるときの電子１１および正孔１２を注入したときの
エネルギバンド図を図２に示す。障壁層の価電子帯２の
エネルギレベルが上方へシフトして有効質量の重い正孔
１２に対する井戸の深さが浅くなるため、正孔１２が流
れ易く、多くの井戸に一様にキャリヤが分配される。量
子井戸数の増加を有効に特性に反映でき、微分利得を高
め、緩和振動周波数を高めることができる。
【００１８】
〈実施例１〉ＩｎＰ基板に格子整合するバンドギャップ
波長が１.６７μｍ(バンドギャップエネルギ；０.７４
３ｅＶ)のＩｎＧａＡｓを井戸層に用いて、無歪状態で
バンドギャップ波長が１.３μｍ（バンドギャップエネ
ルギ；０.９５４ｅＶ）のＩｎＧａＡｓＰで格子不整合
量が０.７％ 大きい結晶を障壁層に用いる。通常、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ系結晶では伝導帯と価電子帯のバンドオフセ
ットのバンドギャップ差に対する配分は０.４対０.６で
与えられる。この関係を０.７％ の格子不整合系の障壁
層にあてはめると伝導帯の電子と価電子帯の正孔各々に
対する井戸層と障壁層のバンドオフセットは０.０８ｅ
Ｖと０.１２７ｅＶである。この障壁層に０.７％ の圧
縮歪を加えたとき、補間法による圧力係数と弾性定数を
あてはめるとバンドオフセットはそれぞれ０.１０７ｅ
Ｖと０.１１５ｅＶになる。室温近辺での温度によるエ
ネルギの拡がりは０.０２５ｅＶ 程度であるので障壁層
の井戸内の伝導帯の電子に対する高さは圧縮歪を加える
ことにより、無歪の場合の温度によるエネルギ拡がりの
３.２倍から、４.３倍になる。実際には量子井戸化に伴
い井戸内の伝導帯のエネルギレベルが高くなり、この比
率は変化するが、同様に障壁層が高くなり、伝導帯の電
子の閉じ込めは改善される。さらに価電子帯の正孔に注
目すると井戸層内の正孔に対する障壁層の高さは温度に
よるエネルギ拡がりの５.１倍から４.６倍に減少する。
障壁層を超えて正孔の拡散に寄与する熱正孔の量が１.
６ 倍に増加し、隣接する井戸層への正孔の拡散が改善
される。多重井戸構造におけるキャリヤ注入井戸の偏り
が減少し、微分利得が大きくなり、高速変調速度を制限
する緩和振動周波数を高めることができる。
波長が１.６７μｍ(バンドギャップエネルギ；０.７４
３ｅＶ)のＩｎＧａＡｓを井戸層に用いて、無歪状態で
バンドギャップ波長が１.３μｍ（バンドギャップエネ
ルギ；０.９５４ｅＶ）のＩｎＧａＡｓＰで格子不整合
量が０.７％ 大きい結晶を障壁層に用いる。通常、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ系結晶では伝導帯と価電子帯のバンドオフセ
ットのバンドギャップ差に対する配分は０.４対０.６で
与えられる。この関係を０.７％ の格子不整合系の障壁
層にあてはめると伝導帯の電子と価電子帯の正孔各々に
対する井戸層と障壁層のバンドオフセットは０.０８ｅ
Ｖと０.１２７ｅＶである。この障壁層に０.７％ の圧
縮歪を加えたとき、補間法による圧力係数と弾性定数を
あてはめるとバンドオフセットはそれぞれ０.１０７ｅ
Ｖと０.１１５ｅＶになる。室温近辺での温度によるエ
ネルギの拡がりは０.０２５ｅＶ 程度であるので障壁層
の井戸内の伝導帯の電子に対する高さは圧縮歪を加える
ことにより、無歪の場合の温度によるエネルギ拡がりの
３.２倍から、４.３倍になる。実際には量子井戸化に伴
い井戸内の伝導帯のエネルギレベルが高くなり、この比
率は変化するが、同様に障壁層が高くなり、伝導帯の電
子の閉じ込めは改善される。さらに価電子帯の正孔に注
目すると井戸層内の正孔に対する障壁層の高さは温度に
よるエネルギ拡がりの５.１倍から４.６倍に減少する。
障壁層を超えて正孔の拡散に寄与する熱正孔の量が１.
６ 倍に増加し、隣接する井戸層への正孔の拡散が改善
される。多重井戸構造におけるキャリヤ注入井戸の偏り
が減少し、微分利得が大きくなり、高速変調速度を制限
する緩和振動周波数を高めることができる。
【００１９】〈実施例２〉電界吸収変調器に歪障壁層を
適用する。電界吸収変調器に量子井戸構造を用いると量
子閉じ込めシュタルク効果が利用できるため、低い電圧
で大きな消光比が得られる。光が吸収されると価電子帯
の電子伝導帯に励起され、電子と正孔を生じる。井戸層
には１.６７μｍ のバンドギャップ波長を有するＩｎＧ
ａＡｓを用いる。障壁層にはバンドギャップ波長が１.
１５μｍｎ のＩｎＧａＡｓＰを用いる。実施例１に比
べて井戸層厚を薄くし、量子化したバンドギャップ波長
が1.45μｍにする。ここに１.５５μｍ の波長の光を入
射する。このとき変調器に電圧を印加すると吸収端が長
波長にシフトし１.５５μｍ の波長の光を吸収する。障
壁層に圧縮歪を用いると光の吸収により電子と正孔が生
じる。無歪のＩｎＧａＡｓＰ障壁層では正孔の有効質量
が大きくしかもバンドオフセットが大きいため熱による
拡散が起こりにくく、正孔が井戸に溜るいわゆるパイル
アップを生じた。パイルアップが印加電界を打ち消すた
めより大きな電界が必要になった。これに対し、０.７
％ の圧縮歪を障壁層に用いることにより、室温におい
て障壁層の高さは温度によるエネルギ広がりの５.１倍
から４.６倍に減少する。これによりパイルアップが減
少し、印加電圧の上昇を抑えることができる。
適用する。電界吸収変調器に量子井戸構造を用いると量
子閉じ込めシュタルク効果が利用できるため、低い電圧
で大きな消光比が得られる。光が吸収されると価電子帯
の電子伝導帯に励起され、電子と正孔を生じる。井戸層
には１.６７μｍ のバンドギャップ波長を有するＩｎＧ
ａＡｓを用いる。障壁層にはバンドギャップ波長が１.
１５μｍｎ のＩｎＧａＡｓＰを用いる。実施例１に比
べて井戸層厚を薄くし、量子化したバンドギャップ波長
が1.45μｍにする。ここに１.５５μｍ の波長の光を入
射する。このとき変調器に電圧を印加すると吸収端が長
波長にシフトし１.５５μｍ の波長の光を吸収する。障
壁層に圧縮歪を用いると光の吸収により電子と正孔が生
じる。無歪のＩｎＧａＡｓＰ障壁層では正孔の有効質量
が大きくしかもバンドオフセットが大きいため熱による
拡散が起こりにくく、正孔が井戸に溜るいわゆるパイル
アップを生じた。パイルアップが印加電界を打ち消すた
めより大きな電界が必要になった。これに対し、０.７
％ の圧縮歪を障壁層に用いることにより、室温におい
て障壁層の高さは温度によるエネルギ広がりの５.１倍
から４.６倍に減少する。これによりパイルアップが減
少し、印加電圧の上昇を抑えることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば量子サイズ効果が高まる
と共に正孔の注入および引き抜きが容易にできるため、
レーザの高速変調及び変調器の低電圧駆動を可能とす
る。
と共に正孔の注入および引き抜きが容易にできるため、
レーザの高速変調及び変調器の低電圧駆動を可能とす
る。
【図１】圧縮歪を障壁層に用いるときのエネルギシフト
の説明図。
の説明図。
【図２】圧縮歪を障壁層に用いたときの半導体レーザの
活性層へのキャリヤの注入の説明図。
活性層へのキャリヤの注入の説明図。
【図３】無歪障壁層を用いたときのキャリヤの偏在を示
す説明図。
す説明図。
１…伝導帯、２…価電子帯、１１…電子、１２…正孔。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に第１のバンドギャップエネ
ルギを持つ第１の半導体からなる井戸層とこれをはさむ
前記第１の半導体よりも前記バンドギャップエネルギの
大きな第２の半導体からなる障壁層を有する半導体装置
において、前記障壁層を構成している前記第２の半導体
が前記半導体基板の格子定数よりも大きな格子定数を有
する組成で、前記半導体基板上にエピタキシャル成長す
ることにより、面内方向に圧縮歪を受けていることを特
徴とする量子井戸光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29842392A JPH06152050A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 量子井戸光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29842392A JPH06152050A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 量子井戸光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152050A true JPH06152050A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17859519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29842392A Pending JPH06152050A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 量子井戸光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152050A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6574027B2 (en) | 2000-11-15 | 2003-06-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical modulator, and optical-modulator-intergrated laser diode |
| GB2556279A (en) * | 2018-02-07 | 2018-05-23 | Quantum Base Ltd | Determining a unique identifier for an optically read security element |
| GB2556278A (en) * | 2018-02-07 | 2018-05-23 | Quantum Base Ltd | Method of making an optically readable element |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP29842392A patent/JPH06152050A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6574027B2 (en) | 2000-11-15 | 2003-06-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical modulator, and optical-modulator-intergrated laser diode |
| GB2556279A (en) * | 2018-02-07 | 2018-05-23 | Quantum Base Ltd | Determining a unique identifier for an optically read security element |
| GB2556278A (en) * | 2018-02-07 | 2018-05-23 | Quantum Base Ltd | Method of making an optically readable element |
| GB2556279B (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-12 | Quantum Base Ltd | Determining a unique identifier for an optically read security element |
| GB2556278B (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-12 | Quantum Base Ltd | Method of making an optically readable element |
| US11347987B2 (en) | 2018-02-07 | 2022-05-31 | Quantum Base Limited | Method of making an optically readable element |
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