JPH0752782B2 - 半導体超格子 - Google Patents
半導体超格子Info
- Publication number
- JPH0752782B2 JPH0752782B2 JP61283284A JP28328486A JPH0752782B2 JP H0752782 B2 JPH0752782 B2 JP H0752782B2 JP 61283284 A JP61283284 A JP 61283284A JP 28328486 A JP28328486 A JP 28328486A JP H0752782 B2 JPH0752782 B2 JP H0752782B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantum well
- plane
- quantum
- layer
- potential energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003362 semiconductor superlattice Substances 0.000 title description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 19
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- 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
- H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体レーザ等に用いられる半導体超格子
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術） 従来提案された半導体超格子として第２図に示すような
量子井戸細線構造が広く知られている。
量子井戸細線構造が広く知られている。
線状の量子井戸領域21と、これをとり囲む量子障壁領域
22とから構成されており、量子井戸領域21に閉じ込めら
れた電子、または正孔は擬１次元状態となり、高性能な
半導体レーザなどへの応用が考えられる（アブライド・
フィジックス・レターズ［Appl.Phys.Lett.］41，（198
2）635）。
22とから構成されており、量子井戸領域21に閉じ込めら
れた電子、または正孔は擬１次元状態となり、高性能な
半導体レーザなどへの応用が考えられる（アブライド・
フィジックス・レターズ［Appl.Phys.Lett.］41，（198
2）635）。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような量子井戸細線構造では、量子
井戸領域21に電子及び正孔を効率的に注入することがで
きず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことが
できないという欠点を有していた。
井戸領域21に電子及び正孔を効率的に注入することがで
きず、電流注入による半導体レーザ発振を行なうことが
できないという欠点を有していた。
本発明の目的は、この問題点を解決した半導体レーザ等
に応用可能な半導体超格子を提供することにある。
に応用可能な半導体超格子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、層厚が電子のドブロイ波長（数10nm）程度である平
面状の半導体からなる量子井戸平面と、前記量子井戸平
面上に隣接する太さが電子のドブロイ波長程度の線状の
半導体からなる少なくとも１つ以上の量子井戸線からな
る量子井戸と、前記量子井戸をはさむ量子障壁層とから
構成される量子井戸構造を少なくとも１つ以上有し、前
記量子井戸線のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
平面のポテンシャルエネルギーよりも低く、かつ前記量
子井戸平面のポテンシャルエネルギーが前記量子障壁の
ポテンシャルエネルギーよりも低いことを特徴とする。
は、層厚が電子のドブロイ波長（数10nm）程度である平
面状の半導体からなる量子井戸平面と、前記量子井戸平
面上に隣接する太さが電子のドブロイ波長程度の線状の
半導体からなる少なくとも１つ以上の量子井戸線からな
る量子井戸と、前記量子井戸をはさむ量子障壁層とから
構成される量子井戸構造を少なくとも１つ以上有し、前
記量子井戸線のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
平面のポテンシャルエネルギーよりも低く、かつ前記量
子井戸平面のポテンシャルエネルギーが前記量子障壁の
ポテンシャルエネルギーよりも低いことを特徴とする。
（作用） 上述の構造の超格子では、量子井戸平面に垂直な方向か
ら注入されたキャリアは必ず、量子井戸平面か、量子井
戸線のいずれかに到達する。量子井戸平面のポテンシャ
ルエネルギーは、量子井戸平面のポテンシャルエネルギ
ーより低いために、量子井戸平面に注入されたキャリア
はバンド内緩和によりエネルギーを失い、量子井戸線内
の準位に落ちていく。このため、超格子部外から注入さ
れたキャリアは有効に量子井戸線に注入されていく。
ら注入されたキャリアは必ず、量子井戸平面か、量子井
戸線のいずれかに到達する。量子井戸平面のポテンシャ
ルエネルギーは、量子井戸平面のポテンシャルエネルギ
ーより低いために、量子井戸平面に注入されたキャリア
はバンド内緩和によりエネルギーを失い、量子井戸線内
の準位に落ちていく。このため、超格子部外から注入さ
れたキャリアは有効に量子井戸線に注入されていく。
（実施例） 次に図面を参照して本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の一実施例を活性層として用いた半導体
レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、ｎ形
GaAsからなる半導体基板10上にｎ形GaAsからなるバッフ
ァー層11,n形Al0.7Ga0.3Asからなるｎ形クラッド層（厚
さ１μｍ）12,Al0.4Ga0.6Asからなる量子障壁層（厚さ
0.1μｍ）13a,13b,Al0.25Ga0.75Asからなる量子井戸平
面（厚さ10nm）14,GaAsからなる量子井戸線（厚さ10nm,
幅30nm）15,p形Al0.7Ga0.3Asからなるｐ形クラッド層
（厚さ１μｍ）16,p形GaAsからなるキャップ層17,及び
ｐ電極18,n電極19を形成した構造となっている。
レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、ｎ形
GaAsからなる半導体基板10上にｎ形GaAsからなるバッフ
ァー層11,n形Al0.7Ga0.3Asからなるｎ形クラッド層（厚
さ１μｍ）12,Al0.4Ga0.6Asからなる量子障壁層（厚さ
0.1μｍ）13a,13b,Al0.25Ga0.75Asからなる量子井戸平
面（厚さ10nm）14,GaAsからなる量子井戸線（厚さ10nm,
幅30nm）15,p形Al0.7Ga0.3Asからなるｐ形クラッド層
（厚さ１μｍ）16,p形GaAsからなるキャップ層17,及び
ｐ電極18,n電極19を形成した構造となっている。
半導体結晶成長は、分子線結晶成長法により行なった。
半導体基板10上に、バッファー層11,n形クラッド層12,
量子障壁層13a,量子井戸平面14及び厚さ10nmのGaAs層を
結晶成長し、次に電子ビームろ光法及びイオンビームエ
ッチング法によりGaAs層をストライプ状にエッチング
し、量子井戸線15を形成した。再び分子線結晶成長法に
より、量子障壁層13b,p形クラッド層16,キャップ層17を
結晶成長し、最後にｐ電極18及びｎ電極19を形成した。
半導体基板10上に、バッファー層11,n形クラッド層12,
量子障壁層13a,量子井戸平面14及び厚さ10nmのGaAs層を
結晶成長し、次に電子ビームろ光法及びイオンビームエ
ッチング法によりGaAs層をストライプ状にエッチング
し、量子井戸線15を形成した。再び分子線結晶成長法に
より、量子障壁層13b,p形クラッド層16,キャップ層17を
結晶成長し、最後にｐ電極18及びｎ電極19を形成した。
ｐ電極18,n電極19からそれぞれ注入された正孔及び電子
の多くは、量子井戸平面14に注入されるが、隣接する量
子井戸線15のポテンシャルエネルギーが低いから、量子
井戸線15に流れ込む。量子井戸線15では正孔及び電子と
も２次元的に閉じ込められ、擬１次元状態となっている
ため、それぞれの状態密度は、狭いエネルギー領域に集
中しており、その再結合スペクトルは非常に狭い。この
ため全てのキャリアがレーザ発振に有効に寄与し、発振
閾値電流の非常に小さな半導体レーザが得られる。
の多くは、量子井戸平面14に注入されるが、隣接する量
子井戸線15のポテンシャルエネルギーが低いから、量子
井戸線15に流れ込む。量子井戸線15では正孔及び電子と
も２次元的に閉じ込められ、擬１次元状態となっている
ため、それぞれの状態密度は、狭いエネルギー領域に集
中しており、その再結合スペクトルは非常に狭い。この
ため全てのキャリアがレーザ発振に有効に寄与し、発振
閾値電流の非常に小さな半導体レーザが得られる。
なお、本実施例ではAlGaAs系混晶を用いたが、これに限
らず他の半導体混晶を用いてもよい。
らず他の半導体混晶を用いてもよい。
また上述の実施例では単層の量子井戸平面を用いたがこ
れに限らず多層構造の量子井戸構造としてもよい。
れに限らず多層構造の量子井戸構造としてもよい。
また上述の実施例では半導体レーザの活性層として本発
明の超格子を用いたが、これに限らず、共鳴トンネルト
ランジスタ等他のデバイスに用いてもよい。
明の超格子を用いたが、これに限らず、共鳴トンネルト
ランジスタ等他のデバイスに用いてもよい。
（発明の効果） このように本発明によれば、量子井戸細線にキャリアを
有効に注入でき、高性能な半導体レーザや電子デバイス
を得ることができる。
有効に注入でき、高性能な半導体レーザや電子デバイス
を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を活性層として用いた半導体
レーザを示す断面図、第２図は従来の量子井戸細線を示
す断面図である。 10……半導体基板、11……バッファー層、12……ｎ形ク
ラッド層、13a,13b……量子障壁層、14……量子井戸平
面、15……量子井戸線、16……ｐ形クラッド層、17……
キャップ層、18……ｐ電極、19……ｎ電極、21……量子
井戸領域。
レーザを示す断面図、第２図は従来の量子井戸細線を示
す断面図である。 10……半導体基板、11……バッファー層、12……ｎ形ク
ラッド層、13a,13b……量子障壁層、14……量子井戸平
面、15……量子井戸線、16……ｐ形クラッド層、17……
キャップ層、18……ｐ電極、19……ｎ電極、21……量子
井戸領域。
Claims (1)
- 【請求項１】層厚が電子のドブロイ波長程度である平面
状の半導体からなる量子井戸平面と、前記量子井戸平面
上に隣接する太さが電子のドブロイ波長程度の線状の半
導体からなる少なくとも１つ以上の量子井戸線とからな
る量子井戸と、前記量子井戸をはさむ量子障壁層とから
構成される量子井戸構造を少なくとも１つ以上有し、前
記量子井戸線のポテンシャルエネルギーが前記量子井戸
平面のポテンシャルエネルギーよりも低く、かつ前記量
子井戸平面のポテンシャルエネルギーが前記量子障壁層
のポテンシャルエネルギーよりも低いことを特徴とする
半導体超格子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283284A JPH0752782B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体超格子 |
| US07/127,015 US4802181A (en) | 1986-11-27 | 1987-11-27 | Semiconductor superlattice light emitting sevice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283284A JPH0752782B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体超格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136590A JPS63136590A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0752782B2 true JPH0752782B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17663450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283284A Expired - Lifetime JPH0752782B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 半導体超格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752782B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010158458A (ja) | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Brother Ind Ltd | 針板及びミシン |
| JP2011251083A (ja) | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Brother Ind Ltd | 針板及びミシン |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60250684A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Nec Corp | ３次元量子井戸半導体レ−ザの作製方法 |
| JPS61222190A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Nec Corp | ２次元量子井戸構造半導体レ−ザ及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61283284A patent/JPH0752782B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63136590A (ja) | 1988-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4839307A (en) | Method of manufacturing a stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement | |
| US6751243B2 (en) | Semiconductor device with quantum dots having high carrier injection efficiency, its manufacture method, and semiconductor laser device | |
| JP2531655B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP3206555B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 | |
| US4802181A (en) | Semiconductor superlattice light emitting sevice | |
| JPH07202312A (ja) | 半導体レーザ埋め込み構造 | |
| JP3304903B2 (ja) | 半導体量子ドット素子とその製造方法 | |
| JPH0752782B2 (ja) | 半導体超格子 | |
| JP2947199B2 (ja) | 半導体量子ドット素子および該半導体量子ドット素子の製造方法 | |
| US5022037A (en) | Semiconductor laser device | |
| JPH0632343B2 (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JP3801410B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH0665237B2 (ja) | 二次元量子化素子の製造方法 | |
| JP2624881B2 (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JPH0680865B2 (ja) | 半導体超格子 | |
| JPH0693529B2 (ja) | 半導体超格子 | |
| GB2137812A (en) | Semiconductor Device for Producing Electromagnetic Radiation | |
| JP3777027B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH07107945B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH0693531B2 (ja) | 半導体超格子 | |
| JPH0693528B2 (ja) | 半導体超格子 | |
| JP2876642B2 (ja) | 量子井戸レーザ | |
| JPH0760892B2 (ja) | ｐｎｐｎ光サイリスタ | |
| JP2697589B2 (ja) | 超格子構造体 | |
| JP3217461B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 |