JPH08264895A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH08264895A
JPH08264895A JP6142095A JP6142095A JPH08264895A JP H08264895 A JPH08264895 A JP H08264895A JP 6142095 A JP6142095 A JP 6142095A JP 6142095 A JP6142095 A JP 6142095A JP H08264895 A JPH08264895 A JP H08264895A
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JP
Japan
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semiconductor layer
quantum well
layer
level
semiconductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6142095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Richiyaado Sawara
リチャード 佐原
Manabu Matsuda
松田  学
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain large change of an absorption coefficient by applying a small electric field by making deeper the quantum well at the inner quantum well layer side of a quantum well formed at a valence band than other quantum wells and locating the energy level of the lowest hole nearly at the center of the quantum well. CONSTITUTION: One quantum well for an electron is formed by a quantum well layer 12 at a conduction band and two quantum wells for a hole are formed by quantum well layers 12 and 16 at a valence band, where the quantum well at the side of the quantum well layer 16 out of the quantum wells formed at the valence band is deeper than other quantum wells and the energy level of the lowest hole is located nearly at the center of the quantum well. Also, a barrier due to a quantum barrier layer 14 is formed between the quantum well layer 12 and the quantum well layer 16 at the valence band. While no electric field is applied, the peak of the wave function of an electron should be located at the center of the quantum well layer 12 and that of the wave function of a hole should be located at the quantum well layer 16.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に量子井
戸構造を有する半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a quantum well structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】量子井戸構造は、レーザダイオードや光
変調器等への応用のもとに研究がなされている。従来の
タイプIの量子井戸構造を図18乃至図21を用いて説
明する。図18はタイプIの量子井戸構造におけるバン
ド図、図19はタイプIの量子井戸構造に電界を印加し
た際の電子と正孔の波動関数を示すグラフ、図20はタ
イプIの量子井戸構造に電界を印加した際の遷移波長の
変化を示すグラフ、図21はタイプIの量子井戸構造に
電界を印加した際の波動関数のオーバーラップを示すグ
ラフである。なお、タイプIとは異種半導体間を接合し
た際に形成されるバンド構造の一つであって、禁制帯幅
の大きい半導体の禁制帯中に禁制帯幅の小さい半導体の
禁制帯が包含されている状態をいう。
2. Description of the Related Art Quantum well structures have been studied under application to laser diodes, optical modulators and the like. A conventional type I quantum well structure will be described with reference to FIGS. 18 is a band diagram of a type I quantum well structure, FIG. 19 is a graph showing wave functions of electrons and holes when an electric field is applied to the type I quantum well structure, and FIG. 20 is a type I quantum well structure. FIG. 21 is a graph showing changes in transition wavelength when an electric field is applied, and FIG. 21 is a graph showing overlap of wave functions when an electric field is applied to a type I quantum well structure. The type I is one of band structures formed when bonding different kinds of semiconductors, and a forbidden band of a semiconductor having a small forbidden band width is included in a forbidden band of a semiconductor having a large forbidden band width. The state of being.

【0003】タイプIの量子井戸は、狭いバンドギャッ
プを有する材料により形成された量子井戸層12と、広
いバンドギャップを有する材料により形成され、キャリ
アを量子井戸層12に閉じこめる量子障壁層10、14
とにより構成されている。タイプIの量子井戸に電界が
印加されない状態では、電子と正孔の波動関数は井戸層
12の中央に位置している。電界が印加されると、その
電界に応じて電子と正孔の波動関数はシフトする。例え
ば、図18に示す構造に負の電界が印加されると、電子
の波動関数は右側にシフトし、正孔の波動関数は左側に
シフトする(図19)。
The type I quantum well layer is formed of a material having a narrow bandgap and a quantum well layer 12 having a wide bandgap, and quantum barrier layers 10 and 14 for confining carriers in the quantum well layer 12.
It is composed of In the state where no electric field is applied to the type I quantum well, the wave functions of electrons and holes are located in the center of the well layer 12. When an electric field is applied, the wave functions of electrons and holes shift according to the electric field. For example, when a negative electric field is applied to the structure shown in FIG. 18, the wave function of electrons shifts to the right and the wave function of holes shifts to the left (FIG. 19).

【0004】従って、タイプIの量子井戸では、電界を
印加しない状態では電子の波動関数とホールの波動関数
とのオーバーラップは最大となり、電界の印加とともに
小さくなる(図21)。これにより、タイプIの量子井
戸構造に電界が印加されると光学遷移波長は長波長側、
即ち赤側にシフトする(図20)。次に、従来の結合型
の量子井戸構造を図22乃至図25を用いて説明する。
Therefore, in the type I quantum well, the overlap between the electron wave function and the hole wave function becomes maximum when no electric field is applied, and becomes smaller as the electric field is applied (FIG. 21). As a result, when an electric field is applied to the type I quantum well structure, the optical transition wavelength is on the long wavelength side,
That is, it shifts to the red side (FIG. 20). Next, a conventional coupled quantum well structure will be described with reference to FIGS.

【0005】図22は結合型の量子井戸構造におけるバ
ンド図、図23は結合型の量子井戸構造に電界を印加し
た際の電子と正孔の波動関数を示すグラフ、図24は結
合型の量子井戸構造に電界を印加した際の遷移波長の変
化を示すグラフ、図25は結合型の量子井戸構造に電界
を印加した際の波動関数のオーバーラップを示すグラフ
である。
FIG. 22 is a band diagram of a coupled quantum well structure, FIG. 23 is a graph showing wave functions of electrons and holes when an electric field is applied to the coupled quantum well structure, and FIG. 24 is a coupled quantum well. FIG. 25 is a graph showing changes in transition wavelength when an electric field is applied to the well structure, and FIG. 25 is a graph showing overlap of wave functions when an electric field is applied to the coupled quantum well structure.

【0006】結合型の量子井戸構造は、図22に示すよ
うに、二つのタイプIの量子井戸が薄い量子障壁層14
によって隔てられた構造を有している。量子障壁層14
によって隔てられた2つの量子井戸層12、16は、量
子井戸層12、16間の量子障壁層14を介しての電子
と正孔のトンネリングによって結合されている。結合型
の量子井戸構造に電界が印加されると、電子と正孔は異
なる量子井戸層に移動する。例えば、図22に示す構造
に負の電界が印加されると、電子の波動関数は量子井戸
層16にシフトし、正孔の波動関数は量子井戸層12に
シフトする(図23)。
As shown in FIG. 22, the coupled quantum well structure has a quantum barrier layer 14 in which two type I quantum wells are thin.
It has a structure separated by. Quantum barrier layer 14
The two quantum well layers 12 and 16 separated by are coupled by tunneling of electrons and holes through the quantum barrier layer 14 between the quantum well layers 12 and 16. When an electric field is applied to the coupled quantum well structure, electrons and holes move to different quantum well layers. For example, when a negative electric field is applied to the structure shown in FIG. 22, the electron wave function shifts to the quantum well layer 16 and the hole wave function shifts to the quantum well layer 12 (FIG. 23).

【0007】このため、タイプIの量子井戸と同様に光
学遷移波長は長波長側、即ち赤にシフトする(図2
4)。加えて、波動関数のオーバーラップの変化はタイ
プIの量子井戸構造より大きくなるので、タイプIの量
子井戸より大きなエネルギーシフトを得ることができる
(図25)。上記の量子井戸構造の他に、傾斜型の非対
称量子井戸構造が提案されている。
Therefore, like the type I quantum well, the optical transition wavelength shifts to the long wavelength side, that is, red (FIG. 2).
4). In addition, since the change in the wave function overlap is larger than that in the type I quantum well structure, a larger energy shift can be obtained than in the type I quantum well structure (FIG. 25). In addition to the above quantum well structure, a graded asymmetric quantum well structure has been proposed.

【0008】通常の傾斜型の量子井戸構造では、電界を
印加しないときの電子と正孔の波動関数のピーク位置が
一致していない。また、電子の波動関数と正孔の波動関
数の位置と形状により、量子井戸が予めバイアスされた
状態にある。従って、傾斜型の量子井戸構造では、この
バイアスを打ち消すような電界が印加されたときに振動
子強度のピークを生ずる。
In an ordinary graded quantum well structure, the peak positions of the wave function of electrons and holes when no electric field is applied do not match. The quantum well is pre-biased depending on the positions and shapes of the electron wave function and the hole wave function. Therefore, in the graded quantum well structure, a peak of the oscillator strength occurs when an electric field that cancels this bias is applied.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタイプIの量子井戸構造を有する半導体装置では、
電界を印加しない状態で波動関数のオーバーラップにピ
ークが生ずるので、電界の印加によって波動関数のオー
バーラップ、吸収振動子強度が低下するといった問題が
あった。
However, in the conventional semiconductor device having the type I quantum well structure described above,
Since the peak of the wave function overlap occurs when the electric field is not applied, there are problems that the wave function overlaps and the absorption oscillator strength decreases due to the application of the electric field.

【0010】また、エネルギーシフトの量は量子井戸層
の幅の4乗に比例するので、エネルギーシフト量を増加
するためには量子井戸層の幅を厚くすることが望ましい
が、量子井戸層の幅を厚くすると高電界を印加したとき
に電子と正孔の波動関数のピークが分離するため、波動
関数のオーバーラップ、振動子強度、吸収ピークが低下
するといった問題があった。
Since the amount of energy shift is proportional to the fourth power of the width of the quantum well layer, it is desirable to increase the width of the quantum well layer in order to increase the amount of energy shift. If the thickness is increased, the peaks of the wave function of the electron and the hole are separated when a high electric field is applied, and there are problems that the wave function overlaps, the oscillator strength, and the absorption peak are reduced.

【0011】また、従来の結合型の量子井戸構造を有す
る半導体装置では、電界が印加されると電子と正孔の波
動関数は異なる量子井戸の方向に移動するので、波動関
数のオーバーラップと振動子強度が低下するといった問
題があった。また、傾斜型の量子井戸構造を有する半導
体装置では、電界を印加しない状態でも電子と正孔の波
動関数のピークが分離できるが、それらの変位量はバリ
ア層の距離に限定されるといった問題があった。
In a conventional semiconductor device having a coupled quantum well structure, when an electric field is applied, the wave functions of electrons and holes move in different quantum well directions, so that the wave functions overlap and vibrate. There was a problem that the child strength decreased. In addition, in a semiconductor device having a graded quantum well structure, the peaks of the wavefunctions of electrons and holes can be separated even when no electric field is applied, but the amount of displacement thereof is limited to the distance of the barrier layer. there were.

【0012】本発明の目的は、電界を印加しない状態で
は電子と正孔の波動関数が分離されており、電界の印加
とともに波動関数のオーバーラップが増加し、振動子強
度と吸収の大きな変化を得ることができる半導体装置を
提供することにある。
The object of the present invention is that the wave functions of electrons and holes are separated in the state where no electric field is applied, and the overlap of wave functions increases with the application of an electric field, resulting in large changes in oscillator strength and absorption. It is to provide a semiconductor device that can be obtained.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的は、第1の半導
体層と、前記第1の半導体層上に形成され、伝導帯下端
の準位が前記第1の半導体層の伝導帯下端の準位より低
く、価電子帯上端の準位が前記第1の半導体層の価電子
帯上端の準位より高く、電子及び正孔に対して量子井戸
となる第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成
され、伝導帯下端の準位が前記第2の半導体層の伝導帯
下端の準位より高く、価電子帯上端の準位が前記第2の
半導体層の価電子帯上端の準位より高く、正孔に対して
量子井戸となる第3の半導体層と、前記第3の半導体層
上に形成され、伝導帯下端の準位が前記第3の半導体層
の伝導帯下端の準位とほぼ等しいか又は低く、価電子帯
上端の準位が前記第3の半導体層の価電子帯上端の準位
より低くい第4の半導体層と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。
The above object is to form a first semiconductor layer and a level of the conduction band lower end on the first semiconductor layer, the conduction band lower end level being lower than the conduction band lower end level. A second semiconductor layer which is lower than the first valence band and is higher than the valence band upper level of the first semiconductor layer and which is a quantum well for electrons and holes; Formed on the semiconductor layer, the lower level of the conduction band is higher than the lower level of the conduction band of the second semiconductor layer, and the upper level of the valence band is higher than the valence band of the second semiconductor layer. Of the third semiconductor layer, which is higher than the level of the third semiconductor layer and becomes a quantum well for holes, and the level of the bottom of the conduction band is formed on the third semiconductor layer and the bottom of the conduction band of the third semiconductor layer. The level of the valence band upper end is lower than the level of the valence band upper end of the third semiconductor layer. It is achieved by a semiconductor device characterized by having a conductor layer.

【0014】また、上記の半導体装置において、前記第
2の半導体層と前記第3の半導体層との間に、伝導帯下
端の準位が、前記第2の半導体層の伝導帯下端の準位よ
り高く且つ前記第3の半導体層の伝導帯下端の準位とほ
ぼ等しいか又は低く、価電子帯上端の準位が、前記第2
の半導体層の価電子帯上端の準位及び前記第3の半導体
層の価電子帯上端の準位より低い第5の半導体層を更に
有することが望ましい。
In the above semiconductor device, the level of the bottom of the conduction band between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer is the level of the bottom of the conduction band of the second semiconductor layer. The level higher and higher than or equal to or lower than the conduction band lower end level of the third semiconductor layer, and the valence band upper end level is higher than the second band.
It is desirable to further include a fifth semiconductor layer having a level lower than the valence band upper end level of the semiconductor layer and the valence band upper end level of the third semiconductor layer.

【0015】また、上記の半導体装置において、前記第
2の半導体層が、前記第3の半導体層より厚いことが望
ましい。また、上記の半導体装置を用いた光変調器であ
って、前記第1の半導体層と前記第4の半導体層との間
に印加する電界によって入射する光を変調することを特
徴とする半導体装置によっても達成される。
In the above semiconductor device, it is desirable that the second semiconductor layer be thicker than the third semiconductor layer. An optical modulator using the above semiconductor device, characterized in that incident light is modulated by an electric field applied between the first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer. Also achieved by.

【0016】また、上記の半導体装置において、前記第
1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導体
層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体層は、
InGaAsP系の半導体材料により構成されているこ
とが望ましい。また、上記の半導体装置において、前記
第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導
体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体層
は、InAlAsP系の半導体材料により構成されてい
ることが望ましい。
Further, in the above semiconductor device, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer,
It is desirable to be composed of an InGaAsP-based semiconductor material. In the above semiconductor device, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer is an InAlAsP-based semiconductor material. It is desirable to be composed by.

【0017】また、上記の半導体装置において、前記第
1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導体
層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体層は、
InGaAlP系の半導体材料により構成されているこ
とが望ましい。また、上記の半導体装置において、前記
第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の半導
体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体層
は、InSbAsP系の半導体材料により構成されてい
ることが望ましい。
Further, in the above semiconductor device, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer,
It is desirable to be composed of an InGaAlP-based semiconductor material. In the above semiconductor device, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer is an InSbAsP-based semiconductor material. It is desirable to be composed by.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、第1の半導体層と、第1の半
導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が第1の半導体
層の伝導帯下端の準位より低く、価電子帯上端の準位が
第1の半導体層の価電子帯上端の準位より高く、電子及
び正孔に対して量子井戸となる第2の半導体層と、第2
の半導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が第2の半
導体層の伝導帯下端の準位より高く、価電子帯上端の準
位が第2の半導体層の価電子帯上端の準位より高く、正
孔に対して量子井戸となる第3の半導体層と、第3の半
導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が第3の半導体
層の伝導帯下端の準位とほぼ等しいか又は低く、価電子
帯上端の準位が第3の半導体層の価電子帯上端の準位よ
り低くい第4の半導体層とにより量子井戸構造を構成し
たので、僅かな電界印加により大きな吸収係数の変化を
得ることができる。
According to the present invention, the first semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer, and the lower level of the conduction band is lower than the lower level of the conduction band of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer whose level at the top of the band is higher than the level at the top of the valence band of the first semiconductor layer and serves as a quantum well for electrons and holes;
On the semiconductor layer, the lower level of the conduction band is higher than the lower level of the conduction band of the second semiconductor layer, and the upper level of the valence band is higher than the upper level of the valence band of the second semiconductor layer. Higher than the second semiconductor layer and forming a quantum well with respect to holes, and a level at the bottom of the conduction band formed on the third semiconductor layer and a level at the bottom of the conduction band of the third semiconductor layer. Since the quantum well structure is constituted by the fourth semiconductor layer which is substantially equal to or lower than the valence band upper end level of the third semiconductor layer, the quantum well structure is formed by applying a slight electric field. A large change in absorption coefficient can be obtained.

【0019】また、振動子強度の変化により変調が可能
であるので、負のαパラメータをもつ変調器を構成する
ことができる。また、非対称の量子井戸構造をもつため
にバイアスを印加することなく非線形χ2パラメータを
調整することができるので、大きな非線形光学効果を得
ることができる。
Further, since modulation is possible by changing the strength of the oscillator, it is possible to construct a modulator having a negative α parameter. Moreover, since the nonlinear χ 2 parameter can be adjusted without applying a bias due to the asymmetric quantum well structure, a large nonlinear optical effect can be obtained.

【0020】また、第2の半導体層と第3の半導体層と
の間に、伝導帯下端の準位が、第2の半導体層の伝導帯
下端の準位より高く且つ第3の半導体層の伝導帯下端の
準位とほぼ等しいか又は低く、価電子帯上端の準位が、
第2の半導体層の価電子帯上端の準位及び第3の半導体
層の価電子帯上端の準位より低い第5の半導体層を更に
有する半導体装置においても上記の効果を得ることがで
きる。
Further, between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, the level of the bottom of the conduction band is higher than the level of the bottom of the conduction band of the second semiconductor layer and the level of the third semiconductor layer. The level at the top of the valence band is approximately equal to or lower than the level at the bottom of the conduction band,
The above effect can be obtained also in a semiconductor device further including a fifth semiconductor layer having a level lower than the valence band upper end level of the second semiconductor layer and a valence band upper end level of the third semiconductor layer.

【0021】また、上記の半導体装置において、第2の
半導体層の厚さが、第3の半導体層の幅より厚ければ、
軽い正孔による吸収を小さく抑えることができる。ま
た、上記の半導体装置により光変調器を構成すれば、低
い印加電界により高い変調効果を得ることができる。ま
た、第1の半導体層、第2の半導体層、第3の半導体
層、第4の半導体層、又は第5の半導体層には、InG
aAsP系の半導体材料を適用することができる。
In the above semiconductor device, if the thickness of the second semiconductor layer is larger than the width of the third semiconductor layer,
Absorption by light holes can be suppressed to a small level. Further, if the optical modulator is configured by the above semiconductor device, a high modulation effect can be obtained with a low applied electric field. In addition, InG is used for the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.
An aAsP-based semiconductor material can be applied.

【0022】また、第1の半導体層、第2の半導体層、
第3の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層
には、InAlAsP系の半導体材料を適用することが
できる。また、第1の半導体層、第2の半導体層、第3
の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層に
は、InGaAlP系の半導体材料を適用することがで
きる。
In addition, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer,
An InAlAsP-based semiconductor material can be applied to the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer. In addition, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third
An InGaAlP-based semiconductor material can be applied to the semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.

【0023】また、第1の半導体層、第2の半導体層、
第3の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層
には、InSbAsP系の半導体材料を適用することが
できる。
In addition, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer,
An InSbAsP-based semiconductor material can be used for the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の第1の実施例による半導体装置の構
造を図1乃至図4を用いて説明する。図1は本実施例に
よる半導体装置の構造を示す断面図及びバンド図、図2
は本実施例による半導体装置における電界の印加による
波動関数の変化を示す図、図3は本実施例による半導体
装置における電界の印加による遷移波長の変化を示す
図、図4は本実施例による半導体装置における電界の印
加による波動関数のオーバーラップの変化を示す図であ
る。
EXAMPLE A structure of a semiconductor device according to a first example of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view and a band diagram showing the structure of a semiconductor device according to this embodiment,
FIG. 3 is a diagram showing a change of a wave function by applying an electric field in the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 3 is a diagram showing a change of a transition wavelength by applying an electric field in the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 4 is a semiconductor according to the present embodiment. It is a figure which shows the change of the overlap of a wave function by the application of the electric field in an apparatus.

【0025】本実施例による半導体装置は、量子障壁層
10と、量子井戸層12と、障壁層14と、量子井戸層
16と、障壁層18とが積層して形成されている(図1
(a))。伝導帯には量子井戸層12により電子に対す
る一つの量子井戸が形成され、価電子帯には量子井戸層
12、16により正孔に対する二つの量子井戸が形成さ
れている。ここで、価電子帯に形成された量子井戸のう
ち量子井戸層16側の量子井戸は他方の量子井戸よりも
深く、最も低い正孔のエネルギーレベルは量子井戸のほ
ぼ中央に位置している。また、価電子帯における量子井
戸層12と量子井戸層16との間には量子障壁層14に
よるバリアが形成されている(図1(b))。
The semiconductor device according to the present embodiment is formed by stacking a quantum barrier layer 10, a quantum well layer 12, a barrier layer 14, a quantum well layer 16 and a barrier layer 18 (FIG. 1).
(A)). The quantum well layer 12 forms one quantum well for electrons in the conduction band, and the quantum well layers 12 and 16 form two quantum wells for holes in the valence band. Here, among the quantum wells formed in the valence band, the quantum well on the side of the quantum well layer 16 is deeper than the other quantum well, and the lowest hole energy level is located almost at the center of the quantum well. Further, a barrier is formed by the quantum barrier layer 14 between the quantum well layer 12 and the quantum well layer 16 in the valence band (FIG. 1 (b)).

【0026】本実施例による半導体装置の構造は、タイ
プIの量子井戸構造とタイプIIの量子井戸構造との中間
的な構造であり、いわばタイプ1.5の量子井戸構造で
ある。このような量子井戸構造を形成するためには、例
えば、表1に示すGaxIn1 -xAsy1-y系の材料をI
nP基板上に順次積層することにより実現することがで
きる。
The structure of the semiconductor device according to this embodiment is an intermediate structure between the type I quantum well structure and the type II quantum well structure, that is, it is a type 1.5 quantum well structure. In order to form such a quantum well structure, for example, a Ga x In 1 -x As y P 1-y- based material shown in Table 1 is used.
It can be realized by sequentially stacking on an nP substrate.

【0027】[0027]

【表1】 次に、このような量子井戸構造に電界を印加した場合の
効果について説明する。図1に示す量子井戸構造では、
電界を印加しない状態では、電子の波動関数のピークは
量子井戸層12の中央に位置し、正孔の波動関数のピー
クは量子井戸層16に位置している。
[Table 1] Next, the effect of applying an electric field to such a quantum well structure will be described. In the quantum well structure shown in FIG.
In the state where no electric field is applied, the peak of the electron wave function is located in the center of the quantum well layer 12, and the peak of the hole wave function is located in the quantum well layer 16.

【0028】この状態で正の電界を印加すると、電子は
量子井戸層12の左側に移動し、正孔は量子井戸層16
の右側に移動する(図2)。このように電子と正孔が移
動することにより、遷移波長は大きく赤側にシフトし
(図3)、キャリアのオーバーラップは減少する(図
4)。負の電界を印加した場合には、電子は量子井戸層
12の右側に移動する。一方、正孔は量子井戸層16の
左側に移動し、キャリアの波動関数のオーバーラップが
増加する(図2、図4)。これにより遷移エネルギーは
僅かに青側にシフトする(図3)。
When a positive electric field is applied in this state, electrons move to the left side of the quantum well layer 12 and holes move to the quantum well layer 16.
To the right of (Fig. 2). As the electrons and holes move in this way, the transition wavelength largely shifts to the red side (FIG. 3), and the carrier overlap is reduced (FIG. 4). When a negative electric field is applied, the electrons move to the right side of the quantum well layer 12. On the other hand, the holes move to the left side of the quantum well layer 16 and the overlap of carrier wave functions increases (FIGS. 2 and 4). This causes the transition energy to shift slightly to the blue side (Fig. 3).

【0029】印加する電界を増加すると、最もエネルギ
ーの低い重い正孔の波動関数は量子障壁層14を突き抜
けて量子井戸層12の中央付近に位置するようになる。
これにより急激に立ち上がる振動子強度のピークを低電
界側に形成することができる(図4)。更に電界を増加
すると、ホールの波動関数は量子井戸層12の左側に移
動して波動関数のオーバーラップが減少する(図4)。
これにより、最も低いエネルギー遷移(e0−hh0
移)では赤側のシフトが生ずる(図3)。
When the applied electric field is increased, the wave function of the heavy hole having the lowest energy penetrates through the quantum barrier layer 14 and is located near the center of the quantum well layer 12.
This makes it possible to form a sharply rising oscillator strength peak on the low electric field side (FIG. 4). When the electric field is further increased, the hole wave function moves to the left side of the quantum well layer 12 and the overlap of the wave function decreases (FIG. 4).
This causes a red-side shift at the lowest energy transition (e 0 -hh 0 transition) (Fig. 3).

【0030】このように、本実施例により形成した量子
井戸構造を用いて半導体装置を構成すれば、印加電界を
僅かに変化することにより非常に大きな吸収の変化を得
ることができる。従って、このような量子井戸は電子吸
収変調器として望ましい構造を有するものである。例え
ば、−3dBのバックグラウンド損失と、12dBの減
衰比をもつ変調器の場合には、吸収係数が4倍程度変化
することが必要であるが、図4に示す通り、十分な吸収
係数の変化を得ることが可能である。
As described above, when the semiconductor device is formed by using the quantum well structure formed according to this embodiment, a very large change in absorption can be obtained by slightly changing the applied electric field. Therefore, such a quantum well has a desirable structure as an electron absorption modulator. For example, in the case of a modulator having a background loss of -3 dB and an attenuation ratio of 12 dB, it is necessary for the absorption coefficient to change about four times, but as shown in FIG. It is possible to obtain

【0031】なお、吸収係数の変化は遷移波長の赤側へ
のシフトよりはむしろ振動子強度の変化によって生ずる
ので、変調すべき入力光には吸収バンド端の青側の波長
の光を用いることができる。これにより、吸収係数の増
加とともに屈折率が減少してαパラメータが負の値とな
る。αパラメータが負の場合には、長距離かつ高いビッ
トレートのパルスによる伝達性能を、光ファイバー以上
に高めることが可能となる。
Since the change of the absorption coefficient is caused by the change of the oscillator strength rather than the shift of the transition wavelength to the red side, the light of the wavelength on the blue side of the absorption band edge should be used as the input light to be modulated. You can As a result, the refractive index decreases as the absorption coefficient increases, and the α parameter becomes a negative value. When the α parameter is negative, it is possible to improve the transmission performance by a pulse of a long distance and a high bit rate more than that of an optical fiber.

【0032】また、二番目に重い正孔のエネルギーレベ
ルから電子のエネルギーレベルへの遷移は通常はみられ
ないが、吸収や、波動関数のオーバーラップに比例する
振動子強度は、構造の非対称性の為に大きくなる(図
3、図4)。従って、もし、二つの吸収ピークの波長分
離が小さければ、二番目に低い遷移の吸収によって低い
エネルギーでの遷移による変調効果が不明確になる。従
って本実施例による量子井戸構造を形成する場合にはこ
の点に注意する必要がある。
Although the transition from the energy level of the second-highest hole to the energy level of electrons is not usually observed, the absorption and the oscillator strength proportional to the overlap of the wave functions are asymmetrical in structure. Therefore, it becomes large (Figs. 3 and 4). Therefore, if the wavelength separation of the two absorption peaks is small, the absorption effect of the second lowest transition obscures the modulation effect of the transition at low energy. Therefore, it is necessary to pay attention to this point when forming the quantum well structure according to the present embodiment.

【0033】次に、本発明の第2の実施例による半導体
装置の構造を図5乃至図9を用いて説明する。図5は本
実施例による半導体装置の構造を示す断面図及びバンド
図、図6は本実施例による半導体装置における電界の印
加による波動関数の変化を示す図、図7は本実施例によ
る半導体装置における電界の印加による遷移波長の変化
を示す図、図8は本実施例による半導体装置における電
界の印加による波動関数のオーバーラップの変化を示す
図、図9は本実施例による半導体装置に電界を印加した
際のバンド構造の変化を示す図、図10は本実施例によ
る半導体装置の動作を説明する図である。
Next, the structure of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is a cross-sectional view and a band diagram showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 6 is a diagram showing changes in the wave function due to the application of an electric field in the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing a change in transition wavelength due to application of an electric field in FIG. 8, FIG. 8 is a diagram showing a change in overlap of wave functions due to application of an electric field in the semiconductor device according to this embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing an electric field in the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 10 is a diagram showing a change in band structure when applied, and FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the present embodiment.

【0034】本実施例による半導体装置は、量子障壁層
10と、量子井戸層12と、量子井戸層16と、障壁層
18とが積層して形成されている(図5(a))。本実
施例による半導体装置の構造は第1の実施例による半導
体装置とほぼ等しいが、量子障壁層14が形成されてい
ないところに特徴がある。即ち、伝導帯には量子井戸層
12による電子に対する一つの量子井戸が形成され、価
電子帯には量子井戸12、16が段差をもって併合さ
れ、正孔に対する量子井戸が形成されている。ここで、
正孔に対して量子井戸層16は量子井戸層12よりも深
く、最も低い正孔のエネルギーレベルは量子井戸層16
のほぼ中央に位置している(図5(b))。
The semiconductor device according to the present embodiment is formed by stacking a quantum barrier layer 10, a quantum well layer 12, a quantum well layer 16 and a barrier layer 18 (FIG. 5A). The structure of the semiconductor device according to the present embodiment is almost the same as that of the semiconductor device according to the first embodiment, but is characterized in that the quantum barrier layer 14 is not formed. That is, one quantum well for electrons due to the quantum well layer 12 is formed in the conduction band, and quantum wells 12 and 16 are merged with a step in the valence band to form a quantum well for holes. here,
The quantum well layer 16 is deeper than the quantum well layer 12 with respect to holes, and the lowest hole energy level is the quantum well layer 16.
It is located almost in the center (Fig. 5 (b)).

【0035】このような量子井戸構造を形成するために
は、例えば、表2に示すGaxIn1 -xAsy1-y系の材
料をInP基板上に順次積層することにより実現するこ
とができる。
In order to form such a quantum well structure, for example, it is realized by sequentially laminating the Ga x In 1 -x As y P 1 -y type materials shown in Table 2 on an InP substrate. You can

【0036】[0036]

【表2】 次に、このような量子井戸構造に電界を印加した場合の
効果について説明する。図5に示す量子井戸構造では、
電界を印加しない状態では、電子の波動関数のピークは
量子井戸層12の中央に位置し、正孔の波動関数のピー
クは量子井戸層16に位置している。なお、図2に示す
第1の実施例と比較すると正孔の波動関数の裾が広がる
が、電子の波動関数とは十分に分離されている。
[Table 2] Next, the effect of applying an electric field to such a quantum well structure will be described. In the quantum well structure shown in FIG. 5,
In the state where no electric field is applied, the peak of the electron wave function is located in the center of the quantum well layer 12, and the peak of the hole wave function is located in the quantum well layer 16. It should be noted that compared with the first embodiment shown in FIG. 2, the tail of the hole wave function is widened, but it is sufficiently separated from the electron wave function.

【0037】この状態で正の電界を印加すると量子井戸
のバンド構造は図9(a)に示すように傾斜する。これ
とともに、電子は量子井戸層12の左側に移動し、正孔
は量子井戸層16の右側に移動する(図6)。電子と正
孔が移動することにより、遷移波長は大きく赤側にシフ
トし(図7)、キャリアの波動関数のオーバーラップは
減少する(図8)。
When a positive electric field is applied in this state, the band structure of the quantum well is tilted as shown in FIG. 9 (a). At the same time, the electrons move to the left side of the quantum well layer 12 and the holes move to the right side of the quantum well layer 16 (FIG. 6). Due to the movement of electrons and holes, the transition wavelength largely shifts to the red side (FIG. 7), and the overlap of carrier wave functions is reduced (FIG. 8).

【0038】負の電界を印加した場合には量子井戸のバ
ンド構造は図9(b)に示すように傾斜し、電子は量子
井戸層12の右側に移動する。一方、正孔は量子井戸層
16の左側に移動し、キャリアの波動関数のオーバーラ
ップが増加する(図6、図8)。これにより遷移エネル
ギーは僅かに青側にシフトする(図7)。印加する電界
を増加すると、最もエネルギーの低い重い正孔の波動関
数は量子井戸12の中央付近に位置するようになる。こ
れにより急激に立ち上がる振動子強度のピークを低電界
側に形成することができる(図8)。
When a negative electric field is applied, the band structure of the quantum well tilts as shown in FIG. 9B, and the electrons move to the right side of the quantum well layer 12. On the other hand, the holes move to the left side of the quantum well layer 16 and the overlap of carrier wave functions increases (FIGS. 6 and 8). This causes the transition energy to shift slightly to the blue side (Fig. 7). As the applied electric field is increased, the wave function of the heavy hole having the lowest energy comes to be located near the center of the quantum well 12. This makes it possible to form a sharply rising oscillator strength peak on the low electric field side (FIG. 8).

【0039】更に電界を増加すると、ホールの波動関数
は量子井戸12の左側に移動して波動関数のオーバーラ
ップが減少する(図8)。これにより、最も低いエネル
ギー遷移(e0−hh0遷移)では赤側のシフトが生ずる
(図7)。次に、本実施例による半導体装置の動作につ
いて、吸収スペクトルを用いて説明する。
When the electric field is further increased, the Hall wavefunction moves to the left side of the quantum well 12 and the overlap of the wavefunctions decreases (FIG. 8). This causes a red-side shift at the lowest energy transition (e 0 -hh 0 transition) (FIG. 7). Next, the operation of the semiconductor device according to the present embodiment will be described using the absorption spectrum.

【0040】図10(a)は電界を印加しない状態での
0−hh0遷移の吸収スペクトルを、図10(c)は電
界を印加しない状態でのe0−hh1遷移の吸収スペクト
ルを示している。図10(e)は電界を印加しない状態
で、e0−hh0遷移とe0−hh1遷移とを両方考慮した
場合の吸収スペクトルを示している。また、図10
(b)は−50kV/cmの電界を印加した状態でのe
0−hh0遷移の吸収スペクトルを、図10(d)は−5
0kV/cmの電界を印加した状態でのe0−hh1遷移
の吸収スペクトルを示している。図10(f)は−50
kV/cmの電界を印加した状態で、e0−hh0遷移と
0−hh1遷移との両方考慮した場合の吸収スペクトル
を示している。
FIG. 10A shows the absorption spectrum of the e 0 -hh 0 transition in the state where no electric field is applied, and FIG. 10C shows the absorption spectrum of the e 0 -hh 1 transition in the state where no electric field is applied. Shows. FIG. 10E shows an absorption spectrum in the case where both the e 0 -hh 0 transition and the e 0 -hh 1 transition are taken into consideration in the state where no electric field is applied. FIG.
(B) is e in the state where an electric field of −50 kV / cm is applied
The absorption spectrum of the 0- hh 0 transition is -5 in FIG.
Shows the absorption spectrum of e 0 -hh 1 transition while applying an electric field of 0 kV / cm. -50 in FIG.
The absorption spectrum is shown in the case where both the e 0 -hh 0 transition and the e 0 -hh 1 transition are taken into consideration in the state where an electric field of kV / cm is applied.

【0041】図10(a)と図10(b)を比較する
と、電界の印加により振動子強度が増加するために吸収
が増加し、e0−hh0遷移が僅かに青側にシフトするこ
とが判る。図10(c)と図10(d)を比較すると、
電界を印加した際のe0−hh1遷移において、遷移波長
の赤側へのシフトと吸収の減少が生じていることが判
る。
Comparing FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b), it is found that the absorption increases due to the increase of the oscillator strength due to the application of the electric field, and the e 0 -hh 0 transition is slightly shifted to the blue side. I understand. Comparing FIG. 10C and FIG. 10D,
It can be seen that in the e 0 -hh 1 transition when an electric field is applied, the transition wavelength shifts to the red side and the absorption decreases.

【0042】従って、これらの遷移を両方考慮すると、
電界を印加しない状態では、変調信号はe0−hh0遷移
よりも短波長側であるが、e0−hh1遷移よりも長波長
側である。この波長帯では、e0−hh0遷移の吸収スペ
クトルが残存しているが、電界を印加しない状態での振
動子強度は小さく、吸収は大きくはない(図10
(e))。
Therefore, considering both of these transitions,
In the state where no electric field is applied, the modulation signal is on the shorter wavelength side than the e 0 -hh 0 transition, but on the longer wavelength side than the e 0 -hh 1 transition. In this wavelength band, the absorption spectrum of the e 0 -hh 0 transition remains, but the oscillator strength is small and the absorption is not large when no electric field is applied (FIG. 10).
(E)).

【0043】この状態で電界を印加すると、変調信号波
長の吸収とともにe0−hh0遷移の振動子強度は増加す
る。さらに、e0−hh1遷移の赤側へのシフトによる変
調波長における吸収の増加がみられ、吸収は電界印加前
のα0からα0+Δαに増加する(図10(f))。この
ように、電界の印加により大きな吸収の増加を得ること
ができる。
When an electric field is applied in this state, the oscillator strength of the e 0 -hh 0 transition increases with the absorption of the modulation signal wavelength. Furthermore, e 0 -hh increased absorption in the modulation wavelength due 1 shift to the red side of the transition was observed, the absorption increases from alpha 0 before the electric field applied to α 0 + Δα (FIG 10 (f)). Thus, a large increase in absorption can be obtained by applying an electric field.

【0044】次に、量子井戸の幅の影響について示す。
図11乃至図14は、表3に示す構造により量子井戸を
構成した場合の特性図である。図5乃至図8に示す量子
井戸構造との違いは、量子井戸層12の幅を9nmにま
で厚くしたことにある。
Next, the influence of the width of the quantum well will be shown.
11 to 14 are characteristic diagrams when the quantum well is configured by the structure shown in Table 3. The difference from the quantum well structure shown in FIGS. 5 to 8 is that the width of the quantum well layer 12 is increased to 9 nm.

【0045】[0045]

【表3】 図示するように、量子井戸層12を厚くすることによ
り、e0−hh0遷移の振動子強度のピークが鋭くなる。
また、電子の波動関数がより幅広く分布するので、電界
を印加しない状態での波動関数のオーバーラップを小さ
くすることが可能となる。
[Table 3] As shown, thickening the quantum well layer 12 sharpens the peak of the oscillator strength of the e 0 -hh 0 transition.
Further, since the wave function of the electrons is distributed more widely, it is possible to reduce the overlap of the wave function without applying the electric field.

【0046】負の電界を印加すると、電子と正孔の波動
関数のシフトは大きくなり、低い電界における振動子強
度のピークが鋭くなると同時に、遷移波長のシフトも大
きくなる。一方、量子井戸層12の幅が厚くなるとe0
−hh0遷移のエネルギーとe0−hh1遷移のエネルギ
ーとの差が小さくなり、ゼロバイアスの状態でのe0
hh 1遷移からの予期せぬ吸収が許容できなくなる。ま
た、格子歪のある材料で幅の厚い量子井戸を形成する際
に、製造工程上で困難があるという問題もある。
When a negative electric field is applied, the wave motion of electrons and holes
The shift of the function becomes large and the oscillator strength
The sharpness of the peak of the degree and the large shift of the transition wavelength
I hear On the other hand, if the width of the quantum well layer 12 becomes thick, e0
-Hh0Transition energy and e0-Hh1Energy of transition
The difference between the0
hh 1Unexpected absorption from the transition becomes unacceptable. Well
In addition, when forming a thick quantum well with a material with lattice strain
In addition, there is a problem that the manufacturing process is difficult.

【0047】なお、量子井戸層12と量子井戸層16と
の幅の関係はは、量子井戸層16の幅よりも量子井戸層
12の幅を厚くすることが望ましい。これにより、軽い
正孔による吸収を小さく抑えることができるからであ
る。次に、本実施例による量子井戸構造に固有の双極子
モーメントについて説明する。双極子モーメントは、材
料の非線形効果を高めるものである。
Regarding the width relationship between the quantum well layer 12 and the quantum well layer 16, it is desirable that the width of the quantum well layer 12 be larger than the width of the quantum well layer 16. This is because absorption by light holes can be suppressed to a small level. Next, the dipole moment unique to the quantum well structure according to this example will be described. The dipole moment enhances the nonlinear effect of the material.

【0048】従来のタイプIの量子井戸では電子と正孔
の波動関数は対称であるため双極子モーメントは存在し
ない。また、従来のタイプIIの量子井戸では電子と正孔
の波動関数にオフセットが設けられるが、隣あう井戸間
に対称性があるため、双極子モーメントは打ち消され
る。これに対し、本実施例による量子井戸構造は、外部
電界が印加されていない状態では、図15に示すように
電子と正孔の波動関数が一致しない。このような非対象
のオフセットをもつ場合には、双極子モーメントが材料
中に誘起され、電界や光と相互反応を生ずるようにな
る。
In the conventional type I quantum well, dipole moment does not exist because the wave functions of electrons and holes are symmetric. Further, in the conventional type II quantum well, an offset is provided in the wave function of the electron and the hole, but the dipole moment is canceled out because of the symmetry between the adjacent wells. On the other hand, in the quantum well structure according to the present example, the wave functions of electrons and holes do not match as shown in FIG. 15 in the state where no external electric field is applied. With such an asymmetrical offset, a dipole moment is induced in the material and causes an interaction with the electric field or light.

【0049】双極子モーメントが電界や光と相互反応す
ると、χ2非線形効果が生ずる。従って、非線形の周波
数転換を用いたアプリケーションを構成することができ
る。なお、非線形の周波数転換を行うためには、非線形
効果を高める材料を使用するのに加えて、ポンプとプロ
ーブビームとの位相整合を行わなければならない。この
ように、本実施例により形成した量子井戸構造は、量子
障壁層14を形成した第1の実施例による量子井戸構造
と同様に、印加電界を僅かに変化することにより非常に
大きな吸収の変化を得ることができる。
When the dipole moment interacts with an electric field or light, a χ 2 nonlinear effect occurs. Therefore, an application using nonlinear frequency conversion can be constructed. In addition, in order to perform the nonlinear frequency conversion, in addition to using a material that enhances the nonlinear effect, it is necessary to perform phase matching between the pump and the probe beam. As described above, the quantum well structure formed according to the present embodiment, like the quantum well structure according to the first embodiment where the quantum barrier layer 14 is formed, has a very large change in absorption by slightly changing the applied electric field. Can be obtained.

【0050】従って、このような量子井戸は電子吸収変
調器として望ましい構造を有するものである。なお、吸
収係数の変化は遷移波長の赤側へのシフトよりはむしろ
振動子強度の変化によって生ずるので、変調すべき入力
光には吸収バンド端の青側の波長の光を用いることがで
きる。これにより、吸収係数の増加とともに屈折率が減
少してαパラメータが負の値となる。αパラメータが負
の場合には、長距離かつ高いビットレートのパルスによ
る伝達性能を、光ファイバー以上に高めることが可能と
なる。
Therefore, such a quantum well has a desirable structure as an electron absorption modulator. Since the change of the absorption coefficient is caused by the change of the oscillator strength rather than the shift of the transition wavelength to the red side, the light of the wavelength on the blue side of the absorption band edge can be used as the input light to be modulated. As a result, the refractive index decreases as the absorption coefficient increases, and the α parameter becomes a negative value. When the α parameter is negative, it is possible to improve the transmission performance by a pulse of a long distance and a high bit rate more than that of an optical fiber.

【0051】また、本実施例による半導体装置では、薄
い量子障壁層14を形成せずに上記の効果を得られた。
従って、本発明による量子井戸構造は、その特性が量子
障壁層14には大きく依存しない。この点で、量子障壁
層が特性に大きく影響する従来の結合型の量子井戸構造
と比較した利点がある。また、薄い量子障壁層14を形
成する為には、製造工程上で精密な制御が必要である
が、本実施例による量子井戸構造では薄い量子障壁層1
4を必要としないので製造工程を大幅に簡略化できる。
Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, the above effect can be obtained without forming the thin quantum barrier layer 14.
Therefore, the quantum well structure according to the present invention does not largely depend on the quantum barrier layer 14 in its characteristics. In this respect, there is an advantage over the conventional coupled quantum well structure in which the quantum barrier layer greatly affects the characteristics. Further, in order to form the thin quantum barrier layer 14, precise control is required in the manufacturing process, but in the quantum well structure according to this embodiment, the thin quantum barrier layer 1 is formed.
4, the manufacturing process can be greatly simplified.

【0052】また、本実施例による半導体装置では双極
子モーメントが材料中に誘起され、χ2非線形効果が生
ずるので、非線形の周波数転換を用いたアプリケーショ
ンを構成することができる。なお、上記第1の実施例及
び第2の実施例による半導体装置では、電子と正孔のエ
スケープ時間の制御を独立して行うことができる。キャ
リアのエスケープ時間を早めるには、飽和の問題と、電
界のスクリーニング効果による変調器の周波数応答の問
題を避ける必要がある。しかし、キャリアのエスケープ
時間は、吸収端の急峻性を減少させ、変調器の減衰比を
低下させる励起子の広がり効果を避けるために、励起子
寿命より長くなければならない。正孔に対しては、バリ
ア層は単に電界の印加によって閉じこめるものであるの
が、電子に対しては、正孔側の井戸層と同様のバリア層
がバリアを形成する。従って、電子は、正孔のエスケー
プ時間と比較してエスケープ時間を減少する実効バリア
的な領域を有している。より早い電子のエスケープ時間
は、価電子帯のオフセットが一般に伝導帯のオフセット
より大きく、電子質量が正孔質量より大きいInGaA
sP系材料において非常に有利である。
Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, a dipole moment is induced in the material and a χ 2 non-linear effect occurs, so that an application using non-linear frequency conversion can be constructed. In the semiconductor device according to the first and second embodiments, the escape time of electrons and holes can be controlled independently. In order to shorten the carrier escape time, it is necessary to avoid the problem of saturation and the frequency response of the modulator due to the screening effect of the electric field. However, the carrier escape time must be longer than the exciton lifetime in order to reduce the sharpness of the absorption edge and to avoid the exciton spreading effect which reduces the modulator damping ratio. For holes, the barrier layer is simply confined by applying an electric field, but for electrons, a barrier layer similar to the well layer on the hole side forms a barrier. Therefore, the electrons have an effective barrier region that reduces the escape time as compared with the escape time of holes. The faster electron escape time is InGaA where the valence band offset is generally larger than the conduction band offset and the electron mass is larger than the hole mass.
It is very advantageous for sP-based materials.

【0053】また、上記の実施例ではInGaAsP系
の材料により量子井戸構造を形成したが、図1(b)又
は図5(b)に示すバンド構造を形成することにより上
記の効果を得られれば良いので、これに限定されるもの
ではない。例えば、InP基板上に、InAlAsP系
の材料、InGaAlP系の材料、InSbAsP系の
材料等を成長することによっても上記と同様の結果を得
ることができる。
Although the quantum well structure is formed of the InGaAsP-based material in the above-mentioned embodiment, the above effect can be obtained by forming the band structure shown in FIG. 1B or 5B. It is good and is not limited to this. For example, the same results as above can be obtained by growing an InAlAsP-based material, an InGaAlP-based material, an InSbAsP-based material, or the like on an InP substrate.

【0054】次に、本発明の第3の実施例による半導体
装置の構造を図16を用いて説明する。図16は本発明
の第3の実施例による半導体装置の構造を示す図であ
る。本実施例による半導体装置は、第1の実施例又は第
2の実施例による量子井戸を用いた光変調器がDFB
(分布帰還形:Distributed Feedback)レーザダイオー
ドと一体にして形成されている。
Next, the structure of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a diagram showing the structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the semiconductor device according to the present embodiment, the optical modulator using the quantum well according to the first embodiment or the second embodiment is a DFB.
(Distributed Feedback Type) Distributed feedback is formed integrally with a laser diode.

【0055】N形のInP基板20上には、N形のクラ
ッド層22と、アンドープの分離閉じこめヘテロ構造層
24と、第1の実施例又は第2の実施例記載の量子井戸
26と、アンドープの分離閉じこめヘテロ構造層28
と、P形のクラッド層30と、P形のコンタクト層32
とが積層して堆積され、光変調器が構成されている。こ
のようにして構成された光変調器には、DFBレーザ3
4が接続されている。
On the N-type InP substrate 20, an N-type cladding layer 22, an undoped isolation / confinement heterostructure layer 24, the quantum well 26 described in the first or second embodiment, and an undoped layer. Isolation confinement heterostructure layer 28
, P-type cladding layer 30, and P-type contact layer 32
And are stacked and deposited to form an optical modulator. The optical modulator configured in this way includes the DFB laser 3
4 are connected.

【0056】なお、様々な材料を用いて屈折率を変化す
ることにより導波型の光変調器に垂直方向に光を閉じこ
めることができるが、各層へのドーピングにより、電子
吸収変調を導くために電界を印加するアプリケーション
を可能となる。また、第1の実施例又は第2の実施例に
記載の量子井戸は非対称な構造であるので、吸収を増加
するために強い電界を印加できるようにP形及びN形の
ドーピングがなされている。
It is possible to confine light in the direction perpendicular to the waveguide type optical modulator by changing the refractive index using various materials. However, in order to guide the electron absorption modulation by doping each layer. It enables an application of applying an electric field. In addition, since the quantum well described in the first or second embodiment has an asymmetric structure, P-type and N-type doping is performed so that a strong electric field can be applied to increase absorption. .

【0057】このようにして形成された積層体は、幅1
〜3μmでストライプ状にパターニングされている。パ
ターニングされたストライプ状の活性量子材料の間に
は、半絶縁性のInP埋め込みヘテロ構造層36が形成
されている。また、高い周波数での変調が可能なために
デバイス容量を減少するポリイミド膜38が形成されて
いる。
The laminate thus formed has a width of 1
It is patterned in a stripe shape with a thickness of up to 3 μm. A semi-insulating InP buried heterostructure layer 36 is formed between the patterned stripe-shaped active quantum materials. Further, a polyimide film 38 is formed to reduce the device capacitance because modulation at a high frequency is possible.

【0058】また、InP基板20は、簡単に劈開で
き、N形のコンタクトを容易に形成できるように薄くさ
れている。次に、変調器の動作について説明する。変調
する入力信号としては、例えば1.31μmのTE偏光
を用いる。光導波型の変調器として用いる場合には、重
い正孔に対しては大きな相互反応を生じさせ、軽い正孔
に対しては小さな相互反応を生じさせるために、入力信
号にTE偏光を用いることが望ましい。
Further, the InP substrate 20 is thin so that it can be easily cleaved and an N-type contact can be easily formed. Next, the operation of the modulator will be described. As the input signal to be modulated, for example, 1.31 μm TE polarized light is used. When used as an optical waveguide type modulator, use TE polarized light as an input signal in order to cause a large interaction with heavy holes and a small interaction with light holes. Is desirable.

【0059】入力信号の波長が電界を印加しない状態で
のe0−hh0遷移波長より短いと、入力信号のバックグ
ラウンドにおいて望ましくない吸収が生じる。しかし、
吸収量が相対的に小さければ、振動子強度は0kV/c
mの印加電界下で相対的に小さくなる。負の電界が印加
されると、e0−hh0遷移が僅かに青側にシフトする
(図7)。しかし、図8に示すように青側へのシフト
は、振動子強度の急激な増加によって生じるものであ
る。このような振動子強度の変化は、50kV/cmの
電界を印加した際の通常のタイプIの量子井戸と比較し
て非常に急激である。
If the wavelength of the input signal is shorter than the e 0 -hh 0 transition wavelength in the absence of an applied electric field, unwanted absorption will occur in the background of the input signal. But,
If the absorption amount is relatively small, the oscillator strength is 0 kV / c
It becomes relatively small under an applied electric field of m. When a negative electric field is applied, e 0 -hh 0 transition is slightly shifted to the blue side (FIG. 7). However, as shown in FIG. 8, the shift to the blue side is caused by a sharp increase in the oscillator strength. Such a change in the oscillator strength is extremely rapid as compared with a normal type I quantum well when an electric field of 50 kV / cm is applied.

【0060】振動子強度の急激な増加は材料における吸
収を増加するものであり、振動子強度の急激な増加を得
るために小さな電界が必要であるということは、その材
料を低電界下で使用できることを示している。低バイア
ス動作は、低電圧、高速動作の電子デバイスに適合でき
るため、光変調器を設計する上で望ましいものである。
A rapid increase in oscillator strength increases absorption in the material, and a small electric field is needed to obtain a rapid increase in oscillator strength, which means that the material is used under a low electric field. It shows that you can do it. Low bias operation is desirable in the design of optical modulators because it can be adapted to low voltage, high speed electronic devices.

【0061】本実施例による変調器では、振動子強度は
印加電界とともに増加するので、材料の吸収ピークは、
電界の印加とともに振動子強度が減少して吸収ピークが
減少する従来のタイプIの量子井戸よりも大きくなる。
大きな吸収ピークをもつ量子井戸構造は、短く、容量が
小さく設計することを可能とし、それ故高速の光変調器
を構成することができる。
In the modulator according to the present embodiment, the oscillator strength increases with the applied electric field, so the absorption peak of the material is
It becomes larger than that of the conventional type I quantum well in which the oscillator strength decreases and the absorption peak decreases with the application of an electric field.
The quantum well structure having a large absorption peak enables the design with a short length and a small capacitance, so that a high-speed optical modulator can be constructed.

【0062】e0−hh0遷移のエネルギーレベルを用い
た場合には、e0−hh0遷移からのバックグラウンドの
吸収に関してだけでなく、e0−hh1遷移からのバック
グラウンドの吸収も生じる。通常のタイプIの量子井戸
では、e0−hh1遷移は波動関数のオーバーラップが小
さいために生じない。しかし、非対称の構造では、e 0
−hh1遷移が生じ、ゼロバイアスの状態でもe0−hh
0遷移よりも大きな振動子強度をもっている。
E0-Hh0Using the energy level of the transition
If e0-Hh0Of the background from the transition
E not only for absorption0-Hh1Back from transition
Ground absorption also occurs. Normal type I quantum well
Then e0-Hh1The transition has a small overlap of wave functions
It does not happen for the sake of safety. However, in the asymmetric structure, e 0
-Hh1A transition occurs, and e0-Hh
0It has a larger oscillator strength than the transition.

【0063】これらのことは、遷移波長と信号波長との
差が非常に小さい状態で光変調器を動作させた場合に
は、マイナスのαパラメータを得ることができることを
示している。このように、本実施例によれば、第1の実
施例又は第2の実施例による量子井戸構造を用いること
により、光変調器を構成することができる。
These facts show that a negative α parameter can be obtained when the optical modulator is operated in a state where the difference between the transition wavelength and the signal wavelength is very small. As described above, according to the present embodiment, the optical modulator can be configured by using the quantum well structure according to the first embodiment or the second embodiment.

【0064】なお、上記実施例では、DFBレーザダイ
オードと光変調器を一体形成したが、光変調器を単体と
して構成してもよい。また、第1の実施例又は第2の実
施例では、一サイクルのみの量子井戸構造について示し
たが、図17に示すように多重サイクルの量子井戸を構
成してもよい。
Although the DFB laser diode and the optical modulator are integrally formed in the above embodiment, the optical modulator may be formed as a single unit. In addition, although the quantum well structure of only one cycle is shown in the first and second embodiments, a multi-cycle quantum well may be configured as shown in FIG.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、第1の半
導体層と、第1の半導体層上に形成され、伝導帯下端の
準位が第1の半導体層の伝導帯下端の準位より低く、価
電子帯上端の準位が第1の半導体層の価電子帯上端の準
位より高く、電子及び正孔に対して量子井戸となる第2
の半導体層と、第2の半導体層上に形成され、伝導帯下
端の準位が第2の半導体層の伝導帯下端の準位より高
く、価電子帯上端の準位が第2の半導体層の価電子帯上
端の準位より高く、正孔に対して量子井戸となる第3の
半導体層と、第3の半導体層上に形成され、伝導帯下端
の準位が第3の半導体層の伝導帯下端の準位とほぼ等し
いか又は低く、価電子帯上端の準位が第3の半導体層の
価電子帯上端の準位より低くい第4の半導体層とにより
量子井戸構造を構成したので、僅かな電界印加により大
きな吸収係数の変化を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the first semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer, and the lower level of the conduction band is lower than the lower level of the conduction band of the first semiconductor layer. Second level which is lower than the upper level of the valence band of the first semiconductor layer and is higher than the upper level of the valence band of the first semiconductor layer to form a quantum well for electrons and holes.
And the second semiconductor layer, the lower level of the conduction band is higher than the lower level of the conduction band of the second semiconductor layer, and the upper level of the valence band is the second semiconductor layer. Of the third semiconductor layer, which is formed on the third semiconductor layer and a third semiconductor layer which is higher than the upper level of the valence band of and which serves as a quantum well for holes. A quantum well structure is constituted by a fourth semiconductor layer which is almost equal to or lower than the lower level of the conduction band and whose upper level of the valence band is lower than the upper level of the valence band of the third semiconductor layer. Therefore, a large change in absorption coefficient can be obtained by applying a slight electric field.

【0066】また、振動子強度の変化により変調が可能
であるので、負のαパラメータをもつ変調器を構成する
ことができる。また、非対称の量子井戸構造をもつため
にバイアスを印加することなく非線形χ2パラメータを
調整することができるので、大きな非線形光学効果を得
ることができる。
Further, since modulation is possible by changing the oscillator strength, it is possible to construct a modulator having a negative α parameter. Moreover, since the nonlinear χ 2 parameter can be adjusted without applying a bias due to the asymmetric quantum well structure, a large nonlinear optical effect can be obtained.

【0067】また、第2の半導体層と第3の半導体層と
の間に、伝導帯下端の準位が、第2の半導体層の伝導帯
下端の準位より高く且つ第3の半導体層の伝導帯下端の
準位とほぼ等しいか又は低く、価電子帯上端の準位が、
第2の半導体層の価電子帯上端の準位及び第3の半導体
層の価電子帯上端の準位より低い第5の半導体層を更に
有する半導体装置においても上記の効果を得ることがで
きる。
In addition, between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, the level at the bottom of the conduction band is higher than the level at the bottom of the conduction band of the second semiconductor layer and the level of the third semiconductor layer. The level at the top of the valence band is approximately equal to or lower than the level at the bottom of the conduction band,
The above effect can be obtained also in a semiconductor device further including a fifth semiconductor layer having a level lower than the valence band upper end level of the second semiconductor layer and a valence band upper end level of the third semiconductor layer.

【0068】また、上記の半導体装置において、第2の
半導体層の厚さが、第3の半導体層の幅より厚ければ、
軽い正孔による吸収を小さく抑えることができる。ま
た、上記の半導体装置により光変調器を構成すれば、低
い印加電界により高い変調効果を得ることができる。ま
た、第1の半導体層、第2の半導体層、第3の半導体
層、第4の半導体層、又は第5の半導体層には、InG
aAsP系の半導体材料を適用することができる。
In the above semiconductor device, if the thickness of the second semiconductor layer is larger than the width of the third semiconductor layer,
Absorption by light holes can be suppressed to a small level. Further, if the optical modulator is configured by the above semiconductor device, a high modulation effect can be obtained with a low applied electric field. In addition, InG is used for the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.
An aAsP-based semiconductor material can be applied.

【0069】また、第1の半導体層、第2の半導体層、
第3の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層
には、InAlAsP系の半導体材料を適用することが
できる。また、第1の半導体層、第2の半導体層、第3
の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層に
は、InGaAlP系の半導体材料を適用することがで
きる。
Further, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer,
An InAlAsP-based semiconductor material can be applied to the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer. In addition, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third
An InGaAlP-based semiconductor material can be applied to the semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.

【0070】また、第1の半導体層、第2の半導体層、
第3の半導体層、第4の半導体層、又は第5の半導体層
には、InSbAsP系の半導体材料を適用することが
できる。
In addition, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer,
An InSbAsP-based semiconductor material can be used for the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the fifth semiconductor layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置の構造
を示す断面図及びバンド図である。
FIG. 1 is a sectional view and a band diagram showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による波動関数の変化を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing changes in wave function due to application of an electric field in the semiconductor device according to the first example of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による遷移波長の変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing changes in transition wavelength due to application of an electric field in the semiconductor device according to the first example of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による波動関数のオーバーラップの変化を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in overlap of wave functions due to application of an electric field in the semiconductor device according to the first example of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例による半導体装置の構造
を示す断面図及びバンド図である。
FIG. 5 is a sectional view and a band diagram showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による波動関数の変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in wave function due to application of an electric field in a semiconductor device according to a second example of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による遷移波長の変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in transition wavelength due to application of an electric field in a semiconductor device according to a second example of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例による半導体装置におけ
る電界の印加による波動関数のオーバーラップの変化を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in overlap of wave functions due to application of an electric field in a semiconductor device according to a second example of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例による半導体装置に電界
を印加した際のバンド構造の変化を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a change in band structure when an electric field is applied to the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例による半導体装置の動
作を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】第2の実施例の変形例による半導体装置の構
造を示すバンド図である。
FIG. 11 is a band diagram showing a structure of a semiconductor device according to a modification of the second embodiment.

【図12】第2の実施例の変形例による半導体装置にお
ける電界の印加による波動関数の変化を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing changes in wave function due to application of an electric field in a semiconductor device according to a modification of the second embodiment.

【図13】第2の実施例の変形例による半導体装置にお
ける電界の印加による遷移波長の変化を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a change in transition wavelength due to application of an electric field in a semiconductor device according to a modification of the second embodiment.

【図14】第2の実施例の変形例による半導体装置にお
ける電界の印加による波動関数のオーバーラップの変化
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a change in overlap of wave functions due to application of an electric field in a semiconductor device according to a modification of the second embodiment.

【図15】本発明の第2の実施例による半導体装置にお
ける双極子モーメントを説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a dipole moment in the semiconductor device according to the second example of the present invention.

【図16】本発明の第3の実施例による半導体装置の構
造を示す概略図である
FIG. 16 is a schematic diagram showing the structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第3の実施例による半導体装置にお
ける量子井戸の変形例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a modification of the quantum well in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図18】従来のタイプIの量子井戸構造を示すバンド
図である。
FIG. 18 is a band diagram showing a conventional type I quantum well structure.

【図19】従来のタイプIの量子井戸構造における電界
の印加による波動関数の変化を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing changes in wave function due to application of an electric field in a conventional type I quantum well structure.

【図20】従来のタイプIの量子井戸構造における電界
の印加による遷移波長の変化を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing changes in transition wavelength due to application of an electric field in a conventional type I quantum well structure.

【図21】従来のタイプIの量子井戸構造における電界
の印加による波動関数のオーバーラップの変化を示す図
である。
FIG. 21 is a diagram showing a change in overlap of wave functions due to application of an electric field in a conventional type I quantum well structure.

【図22】従来の結合型の量子井戸構造を示すバンド図
である。
FIG. 22 is a band diagram showing a conventional coupled quantum well structure.

【図23】従来の結合型の量子井戸構造における電界の
印加による波動関数の変化を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a change in wave function due to application of an electric field in a conventional coupled quantum well structure.

【図24】従来の結合型の量子井戸構造における電界の
印加による遷移波長の変化を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing changes in transition wavelength due to application of an electric field in a conventional coupled quantum well structure.

【図25】従来の結合型の量子井戸構造における電界の
印加による波動関数のオーバーラップの変化を示す図で
ある。
FIG. 25 is a diagram showing a change in overlap of wave functions due to application of an electric field in a conventional coupled quantum well structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…量子障壁層 12…量子井戸層 14…量子障壁層 16…量子井戸層 18…量子障壁層 20…InP基板 22…クラッド層 24…分離閉じこめヘテロ構造層 26…量子井戸 28…分離閉じこめヘテロ構造層 30…クラッド層 32…コンタクト層 34…DFBレーザ 36…InP埋め込みヘテロ構造層 38…ポリイミド膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Quantum barrier layer 12 ... Quantum well layer 14 ... Quantum barrier layer 16 ... Quantum well layer 18 ... Quantum barrier layer 20 ... InP substrate 22 ... Clad layer 24 ... Separation and confinement heterostructure layer 26 ... Quantum well 28 ... Separation and confinement heterostructure Layer 30 ... Clad layer 32 ... Contact layer 34 ... DFB laser 36 ... InP buried heterostructure layer 38 ... Polyimide film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の半導体層と、 前記第1の半導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が
前記第1の半導体層の伝導帯下端の準位より低く、価電
子帯上端の準位が前記第1の半導体層の価電子帯上端の
準位より高く、電子及び正孔に対して量子井戸となる第
2の半導体層と、 前記第2の半導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が
前記第2の半導体層の伝導帯下端の準位より高く、価電
子帯上端の準位が前記第2の半導体層の価電子帯上端の
準位より高く、正孔に対して量子井戸となる第3の半導
体層と、 前記第3の半導体層上に形成され、伝導帯下端の準位が
前記第3の半導体層の伝導帯下端の準位とほぼ等しいか
又は低く、価電子帯上端の準位が前記第3の半導体層の
価電子帯上端の準位より低くい第4の半導体層とを有す
ることを特徴とする半導体装置。
1. A first semiconductor layer and a valence band upper end formed on the first semiconductor layer, wherein a conduction band lower end level is lower than a conduction band lower end level of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer whose level is higher than the level of the upper end of the valence band of the first semiconductor layer and serves as a quantum well for electrons and holes, and is formed on the second semiconductor layer, The lower level of the conduction band is higher than the lower level of the conduction band of the second semiconductor layer, the upper level of the valence band is higher than the upper level of the valence band of the second semiconductor layer, and holes A third semiconductor layer to be a quantum well, and the level of the bottom of the conduction band is substantially equal to the level of the bottom of the conduction band of the third semiconductor layer formed on the third semiconductor layer. A fourth semiconductor layer having a low valence band top level lower than a valence band top level of the third semiconductor layer. Semiconductor device to collect.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第2の半導体層と前記第3の半導体層との間に、伝
導帯下端の準位が、前記第2の半導体層の伝導帯下端の
準位より高く且つ前記第3の半導体層の伝導帯下端の準
位とほぼ等しいか又は低く、価電子帯上端の準位が、前
記第2の半導体層の価電子帯上端の準位及び前記第3の
半導体層の価電子帯上端の準位より低い第5の半導体層
を更に有することを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer, the level of the conduction band lower end is the conduction band lower end of the second semiconductor layer. Of the valence band of the second semiconductor layer and the level of the top of the valence band of the second semiconductor layer is higher than or equal to or lower than the level of the bottom of the conduction band of the third semiconductor layer. A semiconductor device further comprising a fifth semiconductor layer lower than the level of the upper end of the valence band of the third semiconductor layer.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置におい
て、 前記第2の半導体層が、前記第3の半導体層より厚いこ
とを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is thicker than the third semiconductor layer.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体装置を用いた光変調器であって、 前記第1の半導体層と前記第4の半導体層との間に印加
する電界によって入射する光を変調することを特徴とす
る半導体装置。
4. An optical modulator using the semiconductor device according to claim 1, wherein the light is incident by an electric field applied between the first semiconductor layer and the fourth semiconductor layer. A semiconductor device characterized by modulating light that is emitted.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の
半導体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体
層は、InGaAsP系の半導体材料により構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the semiconductor layer. The fifth semiconductor layer is composed of an InGaAsP-based semiconductor material, and is a semiconductor device.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の
半導体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体
層は、InAlAsP系の半導体材料により構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the semiconductor layer. The fifth semiconductor layer is composed of an InAlAsP-based semiconductor material, and is a semiconductor device.
【請求項7】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の
半導体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体
層は、InGaAlP系の半導体材料により構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the semiconductor layer. The fifth semiconductor layer is composed of an InGaAlP-based semiconductor material, and is a semiconductor device.
【請求項8】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記第1の半導体層、前記第2の半導体層、前記第3の
半導体層、前記第4の半導体層、又は前記第5の半導体
層は、InSbAsP系の半導体材料により構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer, or the semiconductor layer. The fifth semiconductor layer is composed of an InSbAsP-based semiconductor material, and is a semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196484A (en) * 2005-01-11 2006-07-27 Hitachi Ltd Optical semiconductor device

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JP2006196484A (en) * 2005-01-11 2006-07-27 Hitachi Ltd Optical semiconductor device

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