JPH09270567A - 量子井戸構造及びこれを備える半導体光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 量子井戸構造における光学利得の偏波依存性
を解消した半導体光素子を提供する。 【解決手段】 量子井戸構造において、障壁層１２及び
井戸層１１の格子定数が、量子井戸構造の下地を成す半
導体の格子定数とほぼ整合条件（格子定数の差が０．３
５％以下）にあり、障壁層１２及び井戸層１１の双方の
価電子帯エネルギーが相互にほぼ等しくなる（エネルギ
ー差が２５meV以下）ように構成する。価電子帯のエネ
ルギー構造がバルク構造のものと同様になり、有効質量
差に起因する光学利得の偏波依存性が生じない。また、
価電子帯のエネルギーを井戸層及び障壁層相互間で等し
くすることにより、井戸間のキャリア分布が均一にな
る。多数の井戸を有する多重量子井戸構造においても、
広い変調帯域幅及び良好な温度特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、量子井戸構造及び
これを備える半導体光素子に関し、更に詳しくは、偏光
依存性が改善された量子井戸構造及びその量子井戸構造
を備える半導体レーザ、増幅器、スイッチなどの半導体
光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信に用いられる半導体レーザには特
に高い性能が要求されており、その要求性能には、変調
帯域幅が大きいこと、及び、温度特性が良いことが含ま
れる。近年では、これら要求性能に応えるために活性層
に量子井戸構造を用いた半導体レーザが用いられてい
る。多重量子井戸構造においては、活性層を構成する量
子井戸層の層数を大きくすると、発振しきい値における
各量子井戸層のキャリア密度が小さくなり、微分利得が
向上して変調帯域幅が大きくなること、及び、等価的に
障壁層のエネルギー障壁が大きくなって温度特性が向上
することなどが理論的に指摘されている。

【０００３】しかし、多重量子井戸構造では、量子井戸
層の層数を増やしていくと、注入されたキャリアが各多
重量子井戸層に均一に分布しなくなり、かえって変調帯
域幅が小さくなり、或いは、温度特性が悪化する現象が
知られている。このような現象は、一般的に有効質量が
大きな正孔は障壁を乗り越えて隣の井戸に移動する速度
が遅いことに起因しており、特に井戸数が１０個程度以
上の多重量子井戸構造において顕著になる。従って、多
重量子構造で井戸数を増やすことには限界があった。

【０００４】ところで、量子井戸構造では、井戸層及び
障壁層が基板に格子整合した通常の構造では、ある特定
の偏波（ＴＥモード）に対する利得が、他の偏波（ＴＭ
モード）に対する利得よりも大きいことが知られてい
る。これは、おおよそ以下のような事情から生じてい
る。即ち、正孔には重い正孔と軽い正孔とがあり、重い
正孔が関与する遷移はＴＥモードのみに対して利得（強
度３／２）を生じさせ、他方、軽い正孔が関与する遷移
は、ＴＥモードに対しては強度１／２の利得を、ＴＭモ
ードに対しては強度２の利得を夫々生じさせる。更に、
正孔はその有効質量の違いによって量子化エネルギーが
異なる。量子化エネルギーは、およそ有効質量の逆数に
比例するので、重い正孔に対する量子化エネルギーは、
軽い正孔に対する量子化エネルギーよりも小さい。従っ
て、通常の量子井戸構造においては、電子と重い正孔と
の間で生じる遷移によって光学利得が生じ、電子と重い
正孔との間の遷移は、上述のようにＴＥモードのみに対
して利得を生じることから、通常構造の量子井戸の利得
に偏波依存性を与えることとなる。

【０００５】しかし、半導体素子からなる光増幅器を、
光ファイバをベースとした光学システム中で用いるため
には、その光増幅器の利得の偏波依存性を小さくするこ
とが求められている。

【０００６】利得の偏波依存性を解消するため、歪量子
井戸構造を用いる提案がなされている。このような歪量
子井戸構造は、例えば、特開平１−２５１６８５号公
報、特開平４−２７１８３号公報、及び、特開平４−２
３３７８３号公報などに記載されている。

【０００７】特開平１−２５１６８５号公報に記載の技
術は、わずかに伸張歪が導入された量子井戸層を用いる
ものである。井戸層に歪が導入されると、一般に、重い
正孔に対するエネルギーと、軽い正孔に対するエネルギ
ーとが分離する。伸張歪が導入される場合には、軽い正
孔に対するエネルギーがよりバンド端に近づくようにな
る。軽い正孔の量子化エネルギーは、重い正孔の量子化
エネルギーよりも大きいので、井戸層の伸長歪の量とそ
の膜厚とを適当に選ぶと、軽い正孔の量子準位が、重い
正孔の量子準位よりもバンド端に僅かに近く、且つ、軽
い正孔と重い正孔の量子準位の差を充分に小さくでき
る。このとき、光学遷移は、電子−重い正孔間及び電子
−軽い正孔間の双方でほぼ均一に生じ、ＴＥモードに対
する利得は３／２（重い正孔）＋１／２（軽い正孔）、
ＴＭモードに対する利得は２（軽い正孔）となり、これ
により、利得の偏波依存性が解消されるというものであ
る。

【０００８】また、特開平４−２７１８３号公報に記載
の技術は、大きな伸張歪が導入された障壁層及び格子整
合した井戸層を組み合わせた量子井戸構造を採用する。
大きな伸張歪が導入された障壁層は、電子及び重い正孔
に対しては実際にエネルギー障壁として作用するが、軽
い正孔に対しては、障壁層として作用せず、むしろ、井
戸層として作用する。この構造によると、量子井戸層内
で電子−重い正孔間の遷移が生じ、また、量子井戸層の
電子−障壁層の軽い正孔間の遷移も同時に生じる。これ
により、やはり利得の偏波依存性が解消されるというも
のである。

【０００９】特開平４−２３３７８３号公報に記載の技
術は、大きな伸張歪が導入された井戸層と大きな圧縮歪
が導入された井戸層とを組み合わせた量子井戸構造を採
用する。大きな伸張歪が導入された井戸層では、軽い正
孔がバンド端となり、電子−軽い正孔間の遷移のみが生
じる。また、大きな圧縮歪が導入された井戸層では、重
い正孔がバンド端となるので、電子−重い正孔間の遷移
のみが生じる。この遷移のエネルギーを、双方の井戸層
間で揃えることによって、ＴＥモードに対する利得を３
／２（圧縮歪井戸層）＋１／２（伸張歪井戸層）、ＴＭ
モードに対する利得を２（伸張歪井戸層）とすることが
でき、これにより、利得の偏波依存性が解消されるとい
うものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２５１６８
５号公報に記載の技術では、量子井戸層中に、重い正孔
の量子準位と軽い正孔の量子準位とがほぼ重なって存在
する。このような場合には、正孔に対する量子井戸面内
の運動量−エネルギーの関係、いわゆる、エネルギー分
散関係は、例えば図７に示すようになり、典型的には一
方の正孔（図７の例では軽い正孔）の量子井戸面内方向
のバンド構造が間接遷移型となってしまうため、注入さ
れた正孔が有効に光学利得に寄与しないという問題があ
る。

【００１１】特開平４−２７１８３号公報に記載の技術
では、障壁層の伸張歪の量を１．７％程度と大きくとる
ため、井戸の層数が大きな多重量子井戸構造の場合に
は、積層の際に歪が蓄積し、上層では容易に臨界膜厚を
越えてミスフィット転移が生じ、表面状態が劣化すると
いう問題がある。従って、この技術は、井戸の層数が大
きな多重量子井戸構造には適用し難い。

【００１２】特開平４−２３３７８３号公報に記載の技
術では、重い正孔と軽い正孔との間の干渉は生じない
が、大きな伸張歪を有する井戸層及び大きな圧縮歪を有
する井戸層の夫々で生じる遷移エネルギーを精度良く合
わせないと、意図したような光学利得の偏波依存性の改
善が得られないが、このように遷移エネルギーを精度よ
く合わせることは困難という問題がある。

【００１３】本発明は、上記に鑑み、光学利得の偏波依
存性が小さな量子井戸構造、及び、そのような量子井戸
構造を備える半導体光素子を提供することを目的とす
る。

【００１４】本発明は、更に、井戸の層数が大きな多重
量子井戸構造を採用した場合にも、均一なキャリア分布
が容易に得られる量子井戸構造、及び、これを備える半
導体光素子を提供することをも目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の量子井戸構造は、井戸層及び障壁層を備え
る量子井戸構造において、井戸層及び障壁層の双方の格
子定数が、量子井戸構造の下地を成す半導体の格子定数
とほぼ整合条件にあり、且つ、井戸層及び障壁層の双方
の価電子帯エネルギーが相互にほぼ等しいことを特徴と
する。

【００１６】ここで、本発明の量子井戸構造では、井戸
層及び障壁層の格子定数と下地を成す半導体の格子定数
との差の絶対値は例えば０．３５％以下とし、障壁層と
井戸層の双方の価電子帯のエネルギー差を２５meV以下
とすることが好ましい。その理由は、半導体中のキャリ
アが有する室温での熱エネルギーは約２５meVであり、
この程度の障壁は容易に越えることが出来るため、２５
meV以下のエネルギー差であればエネルギー障壁として
機能せず、実質上エネルギーがほぼ等しいとみなしてよ
いからである。

【００１７】上記障壁層を、ＩnＡlＡs又はＩnＡlＧaＡ
sから構成し、且つ、井戸層をＩnＧaＡsＰから構成する
ことが出来る。

【００１８】本発明の量子井戸構造では、電子に対する
量子準位のうち、２つ以上の準位からの遷移を同時に利
用する構成を採用することも出来る。

【００１９】本発明の量子井戸構造では、井戸層及び障
壁層の格子定数を共に下地の半導体の格子定数とほぼ整
合させ、且つ、井戸層及び障壁層の双方の価電子帯エネ
ルギーがほぼ等しくなるような組成を用いる。まず、格
子定数の絶対値を０．３５％以下としているので歪みに
よる正孔のエネルギー分離は２５meV以下となり、上述
のように、実質的にはエネルギー分離はないものとみな
せる。しかも、障壁層と井戸層の双方の価電子帯エネル
ギーがほぼ等しいことから、正孔に対しては量子化エネ
ルギーが実質的に存在しない。即ち、正孔に対するエネ
ルギーバンド構造はバルク構造と同様であり、バンド間
遷移による光学利得も、バルクにおけるバンド間遷移と
同様に、実質的に偏波依存性を有しない。

【００２０】正孔に対するエネルギーバンド構造がバル
クにおけるバンド構造と同様であることから、特開平１
−２５１６８５号公報に記載の技術で生じるような、重
い正孔と軽い正孔の間での干渉問題は生じない。また、
井戸層及び障壁層が下地の半導体とほぼ格子整合してい
るので、特開平４−２７１８３号公報に記載の技術で生
じるような、歪が蓄積するという問題も生じない。

【００２１】特開平４−２３３７８３号公報に記載の技
術では、少なくとも、１）障壁層の組成、２）伸張歪井
戸層の組成、３）伸張歪井戸層の厚さ、４）圧縮歪井戸
層の組成、５）圧縮歪井戸層の厚さ、の５つのパラメー
タを夫々高精度に制御する必要がある。しかし、本発明
の量子井戸構造によれば、１）障壁層の組成、２）井戸
層の組成、３）井戸層の厚さ、の３つのパラメータを制
御すれば足りる。この３つのパラメータは、特に利得の
偏波依存性の改善を要しない量子井戸構造においても一
般的に制御が必要なパラメータである。即ち、本発明の
量子井戸構造は、最も基本的な量子井戸構造と比較して
も、制御するパラメータ数が増加することはない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に説明
する。図１に、本発明の第１の実施形態例の量子井戸構
造におけるエネルギーバンド構造を示す。基板にはＩn
Ｐ基板を用い、井戸層１１は、その組成がＩn_0.72Ｇa
_0.28Ａs_0.61Ｐ_0.39、厚さが９．５nmであり、また、障
壁層１２の組成はＩn_0.52Ａl_0.45Ｇa_0.03Ａsである。こ
の組成を用いると、障壁層１２におけるバンドギャップ
λgが０．８３４μm、井戸層１１におけるバンドギャッ
プλgが１．３７μmとなり、且つ、井戸層１１と障壁層
１２間では、伝導帯にのみエネルギーギャップが生じ、
価電子帯にはエネルギーギャップが生じない。つまり、
伝導帯のエネルギー構造のみが通常の量子井戸構造とな
り、価電子帯のエネルギー構造はバルクのエネルギー構
造と同じになる。本実施形態例の量子井戸構造における
光学利得は、波長１．３１μm付近にピークを有し、実
質的に偏波依存性を有しない。

【００２３】図２に、本発明の第２の実施形態例の量子
井戸構造におけるエネルギーバンド構造を示す。基板に
はＩnＰ基板を用い、井戸層１３は、その組成がＩn_0.59
Ｇa_0.4₁Ａs_0.87Ｐ_0.13、厚さが９．５nmであり、障壁層
１４の組成はＩn_0.53Ａl_0.14Ｇa_0.33Ａsである。この組
成を用いると、障壁層１４のバンドギャップλgが１．
３４μm、井戸層１３のバンドギャップλgが１．６２μ
mとなり、且つ、井戸層１３と障壁層１４間では、伝導
帯にのみエネルギーギャップが生じ、価電子帯にはエネ
ルギーギャップが生じない。つまり、伝導帯のエネルギ
ー構造のみが通常の量子井戸構造になり、価電子帯のエ
ネルギー構造はバルクのエネルギー構造と同様になる。
本実施形態例の量子井戸構造における光学利得は、波長
１．５５μm付近にピークを有し、実質的に偏波依存性
を有しない。

【００２４】図３に、本発明の第３の実施形態例の量子
井戸構造におけるエネルギーハンド構造を示す。基板に
はＩnＰ基板を用い、該基板上に充分に厚いＩnＡs_0.28
Ｐ_0.72バッファ層を成長形成し、更にその上にＩnＡs
_0.28Ｐ_0.72クラッド層１５を成長する。ＩnＡs_0.28Ｐ
_0.72はＩnＰよりも格子定数が大きく、その格子不整合
量は０．９％である。このため、厚いバッファ層を成長
すると、臨界膜厚を越えてＩnＡs_0.28Ｐ_0.72本来の格子
定数を有する結晶が得られる。この上に、更に、Ｉn
_0.67Ａl_0.31Ｇa_0.03Ａs障壁層１６、Ｉn_0.80Ｇa_0.20Ａs
_0.72Ｐ_0.28井戸層１７、Ｉn_0.67Ａl_0.31Ｇa_0.03Ａs障壁
層１８、及び、ＩnＡs_0.28Ｐ_0.72クラッド層１９を積層
することにより、図３に示したバンド構造の単一量子井
戸が得られる。例えば、井戸層１７の厚みは８．５nm、
障壁層１６、１８の厚みは約０．０５μｍ程度とする。

【００２５】井戸層１７を挟む障壁層１６、１８は、合
計で約０．１μｍの厚みを有しており、この大きな厚み
により、ＩnＡs_0.28Ｐ_0.72クラッド層１６、１８で挟ま
れることによる正孔のエネルギーの量子化は実質的にな
いものと見なせる。本実施形態例の量子井戸構造におけ
る光学利得は、電子の第１量子準位からの遷移が波長
１．５５μm付近にピークを有し、電子の第２量子準位
からの遷移が波長１．３１μm付近にピークを有し、２
つの波長帯で光学利得を有する。また、価電子帯のエネ
ルギー構造はバルクと同様であるから、何れの波長にお
いても偏波依存性は生じない。

【００２６】図４は、本発明の第４の実施形態例の半導
体光増幅器の構造を示す斜視図である。本実施形態例
は、図２に示したバンド構造の量子井戸を、埋め込み構
造の半導体光増幅器に適用した例である。本実施形態例
の光増幅器は、ｎ−ＩnＰ基板２１上に、ｎ−ＩnＰクラ
ッド２２層、多重量子井戸構造のストライプ活性層２
３、ｐ−Ｉnクラッド層２４を順次に成長形成し、その
上下を電極２７、２８で挟んだ構造を有する。ストライ
プ活性層２３の両側には、ｐ−ＩnＰ埋込み層２５及び
ｎ−ＩnＰ埋込み層２６から成る埋込み成長層が形成さ
れている。

【００２７】量子井戸構造は、図２に示したバンド構造
を有し、量子井戸層を１０層含んでいる。ストライプ活
性層２３の両側の周囲領域では、ＩnＰの導電型が上部
電極２７側から下部電極２８側に向かってｐ−ｎ−ｐ−
ｎ構造を成しており、この周囲領域を流れる電流が有効
に阻止される。なお、ｎ型基板に代えてｐ型基板を用い
る場合には、上部電極側から見てｎ−ｐ−ｎ−ｐ導電型
から成るＩnＰ積層を形成して周囲領域の電流を阻止す
る。また、これら周囲領域の構造に代えて、活性層の両
側に光閉じ込め層を有する、いわゆるＳＣＨ層構造を採
用してもよい。

【００２８】半導体光増幅器として用いるために、スト
ライプ状の活性層２３及び上部電極２７を、劈開面２９
に垂直方向な面から基板面と平行方向に約７度傾け、ま
た双方の劈開面２９には無反射コーティング（ＡＲ）を
施している。本実施形態例の光増幅器を作製し、波長
１．５５μｍにおける増幅率を測定した。増幅率は、注
入電流が２００mAのときに、ＴＥモードで２５．２dB、
ＴＭモードで２４．７dBを示し、利得の偏波依存性は僅
かに０．５ｄＢであった。

【００２９】比較例として、厚みが９．５nmのＩn_0.58
Ｇa_0.42Ａs_0.90Ｐ_0.10量子井戸層（バンドギャップ１．
６５μm）と、Ｉn_0.84Ｇa_0.16Ａs_0.35Ｐ_0.65障壁層（バ
ンドギャップ１．１５μm）とを組み合わせた量子井戸
構造を有し、上記実施形態例と同様な埋込み構造で井戸
数が１０個の半導体光増幅器を作製した。この比較例の
半導体光増幅器では、注入電流が２００mAのときの利得
は、ＴＥモードで２７ｄＢ、ＴＭモードでは９ｄＢ程度
であり、大きな偏波依存性を示した。

【００３０】図５は、本発明の第５の実施形態例の半導
体光増幅器の構造を示す斜視図である。量子井戸からな
る活性層には、図３に示した構造の単一量子井戸を採用
した。本実施形態例の半導体光増幅器は、ｎ−ＩnＰ基
板３１上に、ｎ−ＩnＡs_0.28Ｐ_0.7₁バッファ層３２及び
ｎ−ＩnＡs_0.28Ｐ_0.71クラッド層３３を成長形成し、そ
の上に、Ｉn_0.80Ｇ_a0.20Ａs_0.72Ｐ_0.28井戸層及びＩn
_0.67Ａ_l0.31Ｇ_a0.03Ａs障壁層からなる単一量子井戸構
造の活性層３４を形成し、更にその上に、ｐ−ＩnＡs0
_.28Ｐ_0.71クラッド層を形成し、これらを上部電極３８
及び下部電極３９で挟んだ構造を有する。ストライプ状
の活性層３４及び上部電極３８は、先の例と同様に約７
度の傾きを持たしてある。ストライプ活性層３４の側部
には、ｐ−ＩnＡsＰ埋込み層３６及びｎ−ＩnＡsＰ埋込
み層３７が成長形成されている。

【００３１】上記実施形態例の半導体光増幅器を試作し
た。利得を測定したところ、電子の第１量子準位からの
遷移は波長１．５５μｍ付近に利得のピークがあり、電
子の第２量子準位からの遷移は波長１．３１μｍ付近に
利得のピークがあった。この光増幅器は、波長１．３１
μｍ附近及び１．５５μｍ附近で１０ｄＢ以上の増幅率
を有しており、偏波依存性はどちらの波長においても１
ｄＢ以下であった。

【００３２】図６は、本発明の第６の実施形態例の半導
体レーザの斜視図である。本実施形態例は、図１に示し
たバンド構造を有する量子井戸構造を半導体レーザに適
用した例である。本実施形態例の半導体レーザは、ｎ−
ＩnＰ基板４１上に、ｎ−ＩnＰクラッド４２を介して、
Ｉn_0.52Ａl_0.45Ｇa_0.03Ａs障壁層及びＩn_0.72Ｇa_0.28Ａ
s_0.61Ｐ_0.39活性層を含む多重量子井戸活性層４３を形
成し、更にその上にｐ−ＩnＰクラッド層４４を形成
し、これらを上部電極４７及び下部電極４８で挟んだ構
造である。活性層４３及び上部電極４７は先の実施形態
例と同様に約７度の傾きを有し、また、ストライプ活性
層４３の両側にｐ−ＩnＰ埋込み層４５及びｎ−ＩnＰ埋
込み層４６が成長形成されている。活性層４３における
井戸の層数は２０である。本実施形態例の半導体レーザ
は、１．３１μmの波長で発振する。

【００３３】上記実施形態例の半導体レーザを試作する
と共に、比較例として、厚さ９．５ｎｍのＩn_0.72Ｇ a
_0.28Ａs_0.61Ｐ_0.39井戸層（バンドギャップ１．３７μ
m）とＩn_0.91Ｇa_0.09Ａs_0.21Ｐ_0.79障壁層（バンドギャ
ップ１．０５μm）とから成り、同様に２０個の量子井
戸層を有する量子井戸構造を備えた、発振波長が１．３
１μmの埋込み型レーザを試作した。

【００３４】上記比較例では、変調度が３ｄＢ低下する
変調帯域幅は約１０ＧＨzであったが、第５の実施形態
例では、同様な変調帯域幅は１５ＧＨzであった。ま
た、特性温度は、比較例では５０Ｋであったが、本実施
形態例では１００Ｋであり、温度特性にかなりの向上が
見られた。本実施形態例によると、井戸数が２０ときわ
めて多数の井戸層を有する多重量子井戸構造において
も、キャリアの不均一分布に起因した影響は観測されな
かった。

【００３５】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明をしたが、本発明の量子井戸構造及び半導体
光素子は、上記実施例の構成にのみ限定されるものでは
なく、上記実施例の構成から種々の修正及び変更を施し
た量子井戸構造及び半導体光素子も、本発明の範囲に含
まれる。

【００３６】例えば、上記実施形態例では、素子構造と
して埋込み構造型の半導体光素子を有する例を挙げて説
明したが、本発明の量子井戸構造は、かかる素子構造に
限らず、リッジ構造など他の素子構造を有する半導体光
素子にも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の量子井戸
構造によると、正孔のエネルギー準位が量子化されない
ので、光ファイバを含む光学系に好適に利用できる、偏
波依存性が小さな半導体光素子を容易に作製することが
出来る。また、正孔の注入効率低下に起因するキャリア
の不均一分布も改善されるため、多重量子井戸レーザに
おける井戸数を増加させることができ、変調帯域幅の増
大及び温度特性の向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例の量子井戸構造のバ
ンド構造を示す線図。

【図２】本発明の第２の実施形態例の量子井戸構造のバ
ンド構造を示す線図。

【図３】本発明の第３の実施形態例の量子井戸構造のバ
ンド構造を示す線図。

【図４】本発明の第４の実施形態例の多重量子井戸活性
層を有する半導体光増幅器の斜視図。

【図５】本発明の第５の実施形態例の単一量子井戸活性
層を有する半導体光増幅器の斜視図。

【図６】本発明の第６の実施形態例の多重量子井戸活性
層を有する埋め込み型レーザの斜視図。

【図７】従来技術における電子及び正孔のエネルギー準
位を示す模式図。

【符号の説明】

１１、１３、１７ 量子井戸層 １２、１４、１６、１８ 障壁層 １５、１９ クラッド層 ２１、３１、４１ ｎ−ＩnＰ基板 ２２、４２ ＩnＰクラッド層 ２３、３４、４３ 量子井戸層 ３２ ｎ−ＩnＡsＰバッファ層 ３３ ｎ−ＩnＡsＰクラッド層 ２４、４４ ｐ−ＩnＰクラッド層 ２５、４５ ｐ−ＩnＰ埋込み層 ２６、４６ ｎ−ＩnＰ埋込み層 ２７、３８、４７ 上部電極 ２８、３９、４８ 下部電極 ２９ 劈開面 ３５ ｐ−ＩnＡsＰクラッド層 ３６ ｐ−ＩnＡsＰ埋込み層 ３７ ｎ−ＩnＡsＰ埋込み層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 井戸層及び障壁層を備える量子井戸構造
   において、 井戸層及び障壁層の双方の格子定数が、量子井戸構造の
   下地を成す半導体の格子定数とほぼ整合条件にあり、且
   つ、井戸層及び障壁層の双方の価電子帯エネルギーが相
   互にほぼ等しいことを特徴とする量子井戸構造。
2. 【請求項２】 井戸層及び障壁層の格子定数と下地を成
   す半導体の格子定数との差の絶対値が０．３５％以下で
   あり、障壁層と井戸層の双方の価電子帯のエネルギー差
   が２５meV以下である、請求項１に記載の量子井戸構
   造。
3. 【請求項３】 障壁層がＩnＡlＡs又はＩnＡlＧaＡsか
   ら成り、井戸層がＩnＧaＡsＰから成る、請求項１又は
   ２に記載の量子井戸構造。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の量子井戸構造を有
   する半導体光素子。
5. 【請求項５】 電子に対する量子準位のうち、２つ以上
   の準位からの遷移を同時に利用する、請求項４に記載の
   半導体光素子。