JPH06237042A - 半導体歪量子井戸構造 - Google Patents
半導体歪量子井戸構造Info
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- JPH06237042A JPH06237042A JP2404293A JP2404293A JPH06237042A JP H06237042 A JPH06237042 A JP H06237042A JP 2404293 A JP2404293 A JP 2404293A JP 2404293 A JP2404293 A JP 2404293A JP H06237042 A JPH06237042 A JP H06237042A
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Abstract
転位が少なく光学特性に優れた歪量子井戸構造を提供す
る。 【構成】 基板結晶1上に歪量子井戸層4とバリア層3
とを積層した量子井戸構造に於いて、格子定数a1 を持
つ歪量子井戸層4中に、格子定数a2 の単一または複数
の格子歪補償層5が挿入され、基板結晶の格子定数をa
0 とすると、a1<a0 <a2 またはa1 >a0 >a2
である。このような構造により、単一量子井戸あたりの
層厚が厚く、かつ結晶転位が少なく光学特性に優れた歪
量子井戸構造が実現できる。
Description
ーザの活性層に、また受光器や光変調器の光吸収層に用
いられ、様々なデバイスの特性向上に有効であることが
実証されている。さらに、近年では量子井戸層に圧縮性
歪または引張性歪を加えた歪量子井戸構造により一層の
特性向上を目指した研究が盛んに行われ、一部では既に
その効果が実証されつつある。本発明は、このような半
導体歪量子井戸構造に関するものである。
を積層したときに結晶内に生ずる応力を格子歪と呼ぶ。
量子井戸構造における量子井戸層に格子歪があるとき、
その量子井戸構造を歪量子井戸構造を呼ぶ。
である。この例はInGaAs/InGaAsP/In
P系の歪量子井戸構造であり、例えば、C.E.Zah
他Electron,Lett.27(16),141
5(1991)に示されている。
InPバッファ層2、InP基板1に格子整合しバンド
ギャップ波長は1.1μmで厚さ20nmのInGaA
sPバリア層3と、InP基板1より短い格子定数を持
つ厚さ12.5nmのIn0. 3 Ga0.7 As歪量子井戸
層14、InPキャップ層6を積層したものである。歪
量子井戸層14にはInP基板1に平行な方向に1.6
%の引張性歪が加えられている。
ては、量子井戸層を構成する結晶が基板結量とは格子定
数を異にするため結晶の内部を格子歪と呼ばれる応力が
発生し、量子井戸層の厚さが臨界膜厚と呼ばれるある一
定の膜厚以上になると、この格子歪を緩和しようとして
結晶内に格子欠陥が発生してしまう。例えば、図3の従
来の歪量子井戸構造では、1.6%歪の場合の臨界膜厚
である13nm以上に歪量子井戸層14の層厚を厚くす
ると格子欠陥が発生し、図4に示すように温度77Kで
のフォトルミネッセンススペクトルにはバンド端発光以
外に結晶欠陥に起因する深い準位からの発光が観測され
るようになる。そしてこのような格子欠陥はデバイスの
性能を著しく低下させてしまう。
厚が十分に厚く、かつ量子井戸の歪量が大きい領域でも
格子欠陥の少ない光学特性に優れた歪量子井戸構造を提
供することにある。
においては、格子定数a1 を持つ半導体層からなる量子
井戸層中に、格子定数a2 をもつ半導体層からなる単一
または複数の超薄膜格子歪補償層が挿入され、前記半導
体基板の格子定数をa0 とすると、a1 <a0≦a2 ま
たはa1 >a0 ≧a2 である。超薄膜格子歪補償層は電
子及び正孔がトンネルできる程度の極めて薄い厚さであ
ることが望ましい。
半導体基板の格子定数をa0 、歪量子井戸層の格子定数
をa1 としたとき、a1 <a0 ≦a2 またはa1 >a0
≧a2 である格子定数a2 を持つ格子歪補償層を歪量子
井戸層内に挿入している。このような本発明の構造によ
り、単一歪量子井戸層あたりの平均歪量を小さくし、ひ
いては前記臨界膜厚を増大させ、格子欠陥を発生させな
い単一量子井戸当たりの層厚を大きくしている。
子井戸構造の断面図である。ここではInGaAs/I
nGaAaP/InP系の歪量子井戸構造について説明
する。
Pバッファ層2、InP基板と同じ格子定数a0 を持つ
層厚20nmのバンドギャップ波長1.1μmのInG
aAsPバリア層3、InP基板より短い格子定数a1
を持つ層厚3nmのIn0.3Ga0.7 As層からなる歪
量子井戸層4の5組とInP基板よりも長い格子定数a
2 を持つ層厚0.6nmのInAsから成る格子歪補償
層5の4組とから成る合計層厚17.4nmの量子井戸
層10、InPキャップ層6から成っている。そしてI
n0.3 Ga0.7 As歪量子井戸層4には1.6%の引張
性歪、格子歪補償層5には3.2%の圧縮性歪がそれぞ
れ加わっており、量子井戸層10全体では平均で0.9
%の引張性歪が加わっていることになるが、このときの
臨界膜厚は25nmであるから量子井戸層10に格子欠
陥が発生することはない。
井戸構造の温度77Kでのフォトルミネッセンススペク
トルを示す。狭いスペクトル線幅のバンド端発光以外に
結晶欠陥に起因する深い準位からの発光は観測されず、
歪の緩和による結晶転位の発生が抑制されていることが
判る。このように本発明の構造を用いることにより、単
一量子井戸当たりの膜厚が大きくかつ格子欠陥のない光
学特性に優れた歪量子井戸構造を得ることができる。
aAsP/InP系の単一歪量子井戸構造を挙げて本発
明を説明したが、本発明が他の材料系に適用できること
や、多量歪量子井戸構造にも適用できることは言うまで
もない。
図である。
クトルを示す図である。
の断面図である。
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 格子定数a0 の半導体基板上に形成され
た、格子定数a1 の歪量子井戸層と該歪量子井戸層より
もバンドギャップの大きいバリア層とからなる半導体歪
量子井戸構造に於いて、前記歪量子井戸層中に、格子定
数a2 をもつ半導体層からなる単一または複数の超薄膜
格子歪補償層が挿入され、a1 <a0≦a2 またはa1
>a0 ≧a2 であることを特徴とする半導体歪量子井戸
構造。 - 【請求項2】 前記超薄膜格子歪補償層は電子および正
孔がトンネルできる程度の薄い厚さであることを特徴と
する請求項1に記載の半導体歪量子井戸構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5024042A JPH07118571B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 半導体歪量子井戸構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5024042A JPH07118571B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 半導体歪量子井戸構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06237042A true JPH06237042A (ja) | 1994-08-23 |
JPH07118571B2 JPH07118571B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=12127437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5024042A Expired - Lifetime JPH07118571B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 半導体歪量子井戸構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07118571B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1993-02-12 JP JP5024042A patent/JPH07118571B2/ja not_active Expired - Lifetime
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DE112019002037B4 (de) | 2018-04-19 | 2024-05-08 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | Lichtemittierende Halbleiterelemente und Verfahren zu deren Herstellung |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07118571B2 (ja) | 1995-12-18 |
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