JPH1074977A - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
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- JPH1074977A JPH1074977A JP24697796A JP24697796A JPH1074977A JP H1074977 A JPH1074977 A JP H1074977A JP 24697796 A JP24697796 A JP 24697796A JP 24697796 A JP24697796 A JP 24697796A JP H1074977 A JPH1074977 A JP H1074977A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/34306—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
Abstract
(57)【要約】
【課題】温度特性が良好でしきい値電流が低く、発振波
長の温度依存性が小さい半導体素子を得ることは困難で
あった。 【解決手段】Ｖ族元素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌ
を同時に含んだ混晶を用いた半導体レ−ザ素子１は、Ｔ
ｌＡｓはバンドギャップエネルギが負の値を持つ半金属
であることから、ＴｌＡｓを含む混晶は、従来の混晶で
あるＩｎＧａＡｓよりバンドギャップエネルギが小さく
なり、さらに、その温度依存性を小さくすることができ
る。
長の温度依存性が小さい半導体素子を得ることは困難で
あった。 【解決手段】Ｖ族元素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌ
を同時に含んだ混晶を用いた半導体レ−ザ素子１は、Ｔ
ｌＡｓはバンドギャップエネルギが負の値を持つ半金属
であることから、ＴｌＡｓを含む混晶は、従来の混晶で
あるＩｎＧａＡｓよりバンドギャップエネルギが小さく
なり、さらに、その温度依存性を小さくすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通信用半導体レ
−ザ光源やフォトダイオ−ド，高速電子デバイスなどの
半導体素子、特にШ−Ｖ族化合物の半導体素子の特性の
改善に関するものである。
−ザ光源やフォトダイオ−ド，高速電子デバイスなどの
半導体素子、特にШ−Ｖ族化合物の半導体素子の特性の
改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバを用いた光通信システ
ムは主に幹線系で用いられている。現在、石英系光ファ
イバ通信用の1.3μｍ帯及び1.5μｍ帯の半導体レ−ザに
はＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y活性層とｎおよびｐ−ＩｎＰ
クラット層で構成したＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ接合
レ−ザ素子が用いられ、Ｇａ組成比ｘとＡｓ組成比ｙを
変えて波長を変えている。このＩｎＧａＡｓＰ半導体レ
−ザ素子は材料的に伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）が
小さく電子のオ−バ−フロ−が多いことが主たる原因で
発振を開始するしきい値電流は大きく、温度特性は悪
く、光出力が環境温度によって大きく変化する。また、
バンドギャプエネルギは温度依存性を有しており高温ほ
どバンドギャップエネルギは小さくなり波長が長波長側
にシフトしてしまう。これは波長多重通信を行なう場合
には大きな問題となる。このため温度制御する必要があ
りペルチェ素子を用いていた。
ムは主に幹線系で用いられている。現在、石英系光ファ
イバ通信用の1.3μｍ帯及び1.5μｍ帯の半導体レ−ザに
はＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y活性層とｎおよびｐ−ＩｎＰ
クラット層で構成したＩｎＧａＡｓＰダブルヘテロ接合
レ−ザ素子が用いられ、Ｇａ組成比ｘとＡｓ組成比ｙを
変えて波長を変えている。このＩｎＧａＡｓＰ半導体レ
−ザ素子は材料的に伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）が
小さく電子のオ−バ−フロ−が多いことが主たる原因で
発振を開始するしきい値電流は大きく、温度特性は悪
く、光出力が環境温度によって大きく変化する。また、
バンドギャプエネルギは温度依存性を有しており高温ほ
どバンドギャップエネルギは小さくなり波長が長波長側
にシフトしてしまう。これは波長多重通信を行なう場合
には大きな問題となる。このため温度制御する必要があ
りペルチェ素子を用いていた。
【０００３】この光通信システムは、将来は各家庭を含
めた加入者系での利用が考えられている。これを実現す
るためにはシステムの小型化、低消費電力化、低コスト
化が必要である。このためには半導体レ−ザ素子の低し
きい値動作と温度制御系を持たないペルチェフリ−のシ
ステムが必要である。このような要望を上記ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いて改善することは困難である
ため、伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）が大きくなるよ
うにＧａＡｓ基板上に形成することが試みられている。
ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓはＩｎ組成が大きくなる
ほどバンドギャップエネルギＥｇは小さくなるが、格子
定数はＧａＡｓよりも大きくなっていく。この材料は圧
縮歪量の増大により長波長化されるが1.1μｍ程度が限
界である。
めた加入者系での利用が考えられている。これを実現す
るためにはシステムの小型化、低消費電力化、低コスト
化が必要である。このためには半導体レ−ザ素子の低し
きい値動作と温度制御系を持たないペルチェフリ−のシ
ステムが必要である。このような要望を上記ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いて改善することは困難である
ため、伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）が大きくなるよ
うにＧａＡｓ基板上に形成することが試みられている。
ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓはＩｎ組成が大きくなる
ほどバンドギャップエネルギＥｇは小さくなるが、格子
定数はＧａＡｓよりも大きくなっていく。この材料は圧
縮歪量の増大により長波長化されるが1.1μｍ程度が限
界である。
【０００４】そこで特開平７−193327号公報に、1.3μ
ｍ帯または1.5μｍ帯の波長を与えるＩｎＧａＡｓ活性
層と、この活性層をはさんで形成され、かつＧａＡｓの
格子定数に近い格子定数を与える組成とすることより活
性層に歪を与える半導体層とを有し、伝導帯のバンド不
連続（ΔＥｃ）を大きくした素子が提案されている。
ｍ帯または1.5μｍ帯の波長を与えるＩｎＧａＡｓ活性
層と、この活性層をはさんで形成され、かつＧａＡｓの
格子定数に近い格子定数を与える組成とすることより活
性層に歪を与える半導体層とを有し、伝導帯のバンド不
連続（ΔＥｃ）を大きくした素子が提案されている。
【０００５】また、特開平６−37355号公報に、ＧａＡ
ｓ基板上にＩｎＧａＮＡｓ系の合金半導体膜を形成した
材料が提案されている。これはＧａＡｓより格子定数が
大きいＩｎＧａＡｓにＮを添加することで格子定数をＧ
ａＡｓに格子整合することが可能であり、さらにバンド
ギャップエネルギが小さくなり1.3μｍ帯または1.5μｍ
帯の波長が可能となる材料系である。ＧａＡｓ格子整合
系なのでＡｌＧａＡｓをクラッド層に用いることで伝導
帯のバンド不連続（ΔＥｃ）を大きくすることができ
る。
ｓ基板上にＩｎＧａＮＡｓ系の合金半導体膜を形成した
材料が提案されている。これはＧａＡｓより格子定数が
大きいＩｎＧａＡｓにＮを添加することで格子定数をＧ
ａＡｓに格子整合することが可能であり、さらにバンド
ギャップエネルギが小さくなり1.3μｍ帯または1.5μｍ
帯の波長が可能となる材料系である。ＧａＡｓ格子整合
系なのでＡｌＧａＡｓをクラッド層に用いることで伝導
帯のバンド不連続（ΔＥｃ）を大きくすることができ
る。
【０００６】また、波長の温度依存性改善については、
１９９６年春季応用物理学会（２６ｐ−ＺＣ−１０）に
おいてＩｎＰ基板上のＴｌＩｎＧａＰ系材料が提案され
ている。ＴｌＰは格子定数が0.6ｎｍ程度でＩｎＰより
３％程度大きい。また、ＴｌＰはバンドギャップエネル
ギが負の値を持つ半金属でありバンドギャップエネルギ
は高温ほど大きくなる。この特性はＩｎＰなどの半導体
とは逆である。したがって例えばＩｎＰとＴｌＰの混晶
であるＴａＩｎＰはＴｌの組成が大きくなるほどバンド
ギャップエネルギの温度依存性が小さくなり温度に依存
しない組成が存在する。つまり発振波長を安定化させる
ことが可能となる。またＧａを添加すると格子定数が小
さくなるのでＩｎＰ基板に格子整合させることも可能な
材料系である。
１９９６年春季応用物理学会（２６ｐ−ＺＣ−１０）に
おいてＩｎＰ基板上のＴｌＩｎＧａＰ系材料が提案され
ている。ＴｌＰは格子定数が0.6ｎｍ程度でＩｎＰより
３％程度大きい。また、ＴｌＰはバンドギャップエネル
ギが負の値を持つ半金属でありバンドギャップエネルギ
は高温ほど大きくなる。この特性はＩｎＰなどの半導体
とは逆である。したがって例えばＩｎＰとＴｌＰの混晶
であるＴａＩｎＰはＴｌの組成が大きくなるほどバンド
ギャップエネルギの温度依存性が小さくなり温度に依存
しない組成が存在する。つまり発振波長を安定化させる
ことが可能となる。またＧａを添加すると格子定数が小
さくなるのでＩｎＰ基板に格子整合させることも可能な
材料系である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平７
−193327号公報に示された素子は、1.3μｍまたは1.5μ
ｍ帯の波長を与えるためＧａＡｓより格子定数の大きい
ＩｎＧａＡｓ活性層を用いているため緩和バッファ層を
用いたり、基板にＩｎＧａＡｓを用いているが、緩和バ
ッファ層を用いても基本的には格子不整合系なので素子
の寿命の点で問題がある。さらに、ＩｎＧａＡｓのよう
な多元材料基板は現実には作成が困難である。
−193327号公報に示された素子は、1.3μｍまたは1.5μ
ｍ帯の波長を与えるためＧａＡｓより格子定数の大きい
ＩｎＧａＡｓ活性層を用いているため緩和バッファ層を
用いたり、基板にＩｎＧａＡｓを用いているが、緩和バ
ッファ層を用いても基本的には格子不整合系なので素子
の寿命の点で問題がある。さらに、ＩｎＧａＡｓのよう
な多元材料基板は現実には作成が困難である。
【０００８】また、特開平６−37355公報に示されたＩ
ｎＧａＮＡｓ系材料はミシビリティギャップが広く、通
常の成長方法ではＮ組成を大きくするほど、すなわち波
長が長くなるほど結晶性が低下し形成が困難であるとい
う問題がある。また、１９９６年春期応用物理学会（２
６ｐ−ＺＣ−１０）で提案されたＩｎＰ基板上のＴｌＩ
ｎＧａＰ系材料系はＩｎＰ基板上に形成される材料であ
るので、従来の材料系であるＩｎＧａＡｓｐ／ＩｎＰ系
材料と同様にクラッド層には主にＩｎＰが用いられるた
め伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）は小さく、しきい値
電流の温度依存性を小さくすることはできないという問
題があった。
ｎＧａＮＡｓ系材料はミシビリティギャップが広く、通
常の成長方法ではＮ組成を大きくするほど、すなわち波
長が長くなるほど結晶性が低下し形成が困難であるとい
う問題がある。また、１９９６年春期応用物理学会（２
６ｐ−ＺＣ−１０）で提案されたＩｎＰ基板上のＴｌＩ
ｎＧａＰ系材料系はＩｎＰ基板上に形成される材料であ
るので、従来の材料系であるＩｎＧａＡｓｐ／ＩｎＰ系
材料と同様にクラッド層には主にＩｎＰが用いられるた
め伝導帯のバンド不連続（ΔＥｃ）は小さく、しきい値
電流の温度依存性を小さくすることはできないという問
題があった。
【０００９】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、温度特性が良好でしきい値電流が低
く、発振波長の温度依存性が小さい半導体素子を得るこ
とを目的とするものである。
されたものであり、温度特性が良好でしきい値電流が低
く、発振波長の温度依存性が小さい半導体素子を得るこ
とを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体素
子は、Ш−Ｖ族混晶半導体であってＶ族元素としてＡ
ｓ、Ш族元素としてＴｌ（タリウム）を同時に含んだШ
−Ｖ族混晶半導体層を、少なくとも一層含んだことを特
徴とする。
子は、Ш−Ｖ族混晶半導体であってＶ族元素としてＡ
ｓ、Ш族元素としてＴｌ（タリウム）を同時に含んだШ
−Ｖ族混晶半導体層を、少なくとも一層含んだことを特
徴とする。
【００１１】上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族混
晶半導体層はＧａＡｓ基板上に形成されていることを特
徴とする。
晶半導体層はＧａＡｓ基板上に形成されていることを特
徴とする。
【００１２】また、上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−
Ｖ族混晶半導体層はＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）で
あることを特徴とする。
Ｖ族混晶半導体層はＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）で
あることを特徴とする。
【００１３】さらに、上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ
−Ｖ族混晶半導体層にＶ族元素としてＮを添加すること
を特徴とする。
−Ｖ族混晶半導体層にＶ族元素としてＮを添加すること
を特徴とする。
【００１４】上記半導体素子はＡｓとＴｌを同時に含ん
だШ−Ｖ族混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に
格子整合するＡｌＧａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰまた
はＩｎＧａＰをクラッド層とした直接遷移形の半導体レ
−ザ素子であることを特徴とする。
だШ−Ｖ族混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に
格子整合するＡｌＧａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰまた
はＩｎＧａＰをクラッド層とした直接遷移形の半導体レ
−ザ素子であることを特徴とする。
【００１５】上記半導体レ−ザ素子が面発光型であるこ
とを特徴とする。
とを特徴とする。
【００１６】また、上記半導体素子はＡｓとＴｌを同時
に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層としたフォト
ダイオ−ドであることを特徴とする。
に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層としたフォト
ダイオ−ドであることを特徴とする。
【００１７】さらに、上記半導体素子はＡｓとＴｌを同
時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層とした高
速電子素子であることを特徴とする。
時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層とした高
速電子素子であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】この発明の半導体素子は、Ｖ族元
素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌを同時に含んだ混晶
を用い、ＴｌＡｓはバンドギャップエネルギが負の値を
持つ半金属であることから、ＴｌＡｓを含む混晶は、例
えば従来の混晶であるＩｎＧａＡｓよりバンドギャップ
エネルギが小さくなり、さらに、その温度依存性を小さ
くすることができる。
素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌを同時に含んだ混晶
を用い、ＴｌＡｓはバンドギャップエネルギが負の値を
持つ半金属であることから、ＴｌＡｓを含む混晶は、例
えば従来の混晶であるＩｎＧａＡｓよりバンドギャップ
エネルギが小さくなり、さらに、その温度依存性を小さ
くすることができる。
【００１９】また、ＴｌＡｓを含む混晶をＧａＡｓ基板
上に形成することにより、従来なかったＴｌＡｓを含む
混晶の層とバンドギャップエネルギがＧａＡｓより大き
い従来のＧａＡｓ基板格子整合系材料の層とを組み合わ
せることができ、従来の材料系では困難であった素子性
能を得ることができる。
上に形成することにより、従来なかったＴｌＡｓを含む
混晶の層とバンドギャップエネルギがＧａＡｓより大き
い従来のＧａＡｓ基板格子整合系材料の層とを組み合わ
せることができ、従来の材料系では困難であった素子性
能を得ることができる。
【００２０】また、上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−
Ｖ族混晶半導体層をＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）と
することにより、同じ格子定数のＩｎＧａＡｓ系材料よ
りバンドギャップエネルギ−が小さく、ＩｎＧａＡｓよ
りバンドギャップエネルギが小さい膜をＧａＡｓ基板上
に圧縮歪を有して形成することができる。
Ｖ族混晶半導体層をＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）と
することにより、同じ格子定数のＩｎＧａＡｓ系材料よ
りバンドギャップエネルギ−が小さく、ＩｎＧａＡｓよ
りバンドギャップエネルギが小さい膜をＧａＡｓ基板上
に圧縮歪を有して形成することができる。
【００２１】さらに、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素と
してＮを添加することにより、格子定数を小さくするこ
とができ、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させることが
できる。Ｎ組成の増加は結晶の高品質化を困難にする
が、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素としてＮを添加する
ことにより、従来のＩｎＧａＮＡｓ系材料よりも小さい
Ｎ組成で同じバンドギャップエネルギの混晶を形成で
き、高品質のＮ系Ｖ族混晶半導体を従来よりも容易に得
ることができる。
してＮを添加することにより、格子定数を小さくするこ
とができ、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させることが
できる。Ｎ組成の増加は結晶の高品質化を困難にする
が、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素としてＮを添加する
ことにより、従来のＩｎＧａＮＡｓ系材料よりも小さい
Ｎ組成で同じバンドギャップエネルギの混晶を形成で
き、高品質のＮ系Ｖ族混晶半導体を従来よりも容易に得
ることができる。
【００２２】また、ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に格子整合す
るＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＰをクラ
ッド層とすることにより、伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きく、レ−ザ発振を開始するしきい値電流の温
度依存性が小さい1.3μｍ等の長波長半導体レ−ザ素子
を得ることができる。さらに、活性層を半金属であるＴ
ｌＡｓを含んだ混晶で構成するから、バンドギャップエ
ネルギの温度依存性を小さくして発振波長の温度依存性
を小さくすることができる。
混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に格子整合す
るＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＰをクラ
ッド層とすることにより、伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きく、レ−ザ発振を開始するしきい値電流の温
度依存性が小さい1.3μｍ等の長波長半導体レ−ザ素子
を得ることができる。さらに、活性層を半金属であるＴ
ｌＡｓを含んだ混晶で構成するから、バンドギャップエ
ネルギの温度依存性を小さくして発振波長の温度依存性
を小さくすることができる。
【００２３】さらに、上記半導体レ−ザ素子を面発光型
レ−ザ素子とすることにより、従来のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系材料では困難であった高温でのレ−ザ動作を容
易にする。さらにＧａＡｓ基板上に形成できるので屈折
率差の大きいＡｌＧａＡｓ系多層膜ミラ−を用いること
ができるので、少ないペア−数で高反射率が得られるミ
ラ−を容易に作成することができる。
レ−ザ素子とすることにより、従来のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系材料では困難であった高温でのレ−ザ動作を容
易にする。さらにＧａＡｓ基板上に形成できるので屈折
率差の大きいＡｌＧａＡｓ系多層膜ミラ−を用いること
ができるので、少ないペア−数で高反射率が得られるミ
ラ−を容易に作成することができる。
【００２４】また、フォトダイオ−ドでは、ＡｓとＴｌ
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層に用い
ることにより、1.5μｍ帯等の長波長の光に感度を有す
る構造を安価なＧａＡｓ基板上に形成できる。
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層に用い
ることにより、1.5μｍ帯等の長波長の光に感度を有す
る構造を安価なＧａＡｓ基板上に形成できる。
【００２５】さらに、高速電子素子では、ＡｓとＴｌを
同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層に用い
ることにより、格子定数が同じ材料ではＴｌＧａＡｓの
方がＩｎＧａＡｓに比べてバンドギャップエネルギ−が
小さく、臨界膜厚以下の膜厚でＧａＡｓ基板上にＩｎＧ
ａＡｓよりも小さいバンドギャップエネルギ−の材料を
形成できる。そしてＴｌＧａＡｓとＧａＡｓ間に充分大
きな伝導帯バンドオフセットがあるため電子供給層にＧ
ａＡｓ層を用いることが可能となる。また、ＧａＡｓは
従来のＡｌＧａＡｓより高品質の結晶を得やすく、かつ
ＴｌＧａＡｓの移動度は大きいので、良好な素子特性を
得ることができる。
同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層に用い
ることにより、格子定数が同じ材料ではＴｌＧａＡｓの
方がＩｎＧａＡｓに比べてバンドギャップエネルギ−が
小さく、臨界膜厚以下の膜厚でＧａＡｓ基板上にＩｎＧ
ａＡｓよりも小さいバンドギャップエネルギ−の材料を
形成できる。そしてＴｌＧａＡｓとＧａＡｓ間に充分大
きな伝導帯バンドオフセットがあるため電子供給層にＧ
ａＡｓ層を用いることが可能となる。また、ＧａＡｓは
従来のＡｌＧａＡｓより高品質の結晶を得やすく、かつ
ＴｌＧａＡｓの移動度は大きいので、良好な素子特性を
得ることができる。
【００２６】
〔実施例１〕図１はこの発明の一実施例の半導体素子の
構造を示す断面図である。図に示すように、半導体レ−
ザ素子１は活性層構造としてはＳＣＨ−ＳＱＷ（Separa
te Confinement Heterostructure-Single Quantum Wel
l)構造（分離閉じ込め型−単一量子井戸構造）、デバイ
ス構造としてはリッジストライプ型である。そして、Ｍ
ＢＥ（分子線エピタキシ）法によりｎ−ＧａＡｓ基板１
１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１４、ＡｓとＴｌ
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶であるＴｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ＜１）の圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５、Ｇａ
Ａｓ光ガイド層１６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
７、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が形成されている。
さらに、ウエットエッチング等により電流注入部となる
リッジ部を形成し、絶縁性誘電体膜であるＳｉ０2層１
９を用いて電流狭窄を行なっている。そして、ＡｕＺｎ
／Ａｕでｐ側電極２０を形成し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
で裏面にｎ側電極２１を形成している。半導体層の成長
ではШ族の原料には金属を、Ａｓの原料にはＡｓＨ3を
用いた。
構造を示す断面図である。図に示すように、半導体レ−
ザ素子１は活性層構造としてはＳＣＨ−ＳＱＷ（Separa
te Confinement Heterostructure-Single Quantum Wel
l)構造（分離閉じ込め型−単一量子井戸構造）、デバイ
ス構造としてはリッジストライプ型である。そして、Ｍ
ＢＥ（分子線エピタキシ）法によりｎ−ＧａＡｓ基板１
１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１４、ＡｓとＴｌ
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶であるＴｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ＜１）の圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５、Ｇａ
Ａｓ光ガイド層１６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
７、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が形成されている。
さらに、ウエットエッチング等により電流注入部となる
リッジ部を形成し、絶縁性誘電体膜であるＳｉ０2層１
９を用いて電流狭窄を行なっている。そして、ＡｕＺｎ
／Ａｕでｐ側電極２０を形成し、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
で裏面にｎ側電極２１を形成している。半導体層の成長
ではШ族の原料には金属を、Ａｓの原料にはＡｓＨ3を
用いた。
【００２７】この半導体レ−ザ素子１を構成するＧａＡ
ｓは半導体であり、ＴｌＡｓはバンドギャップエネルギ
が負の値を持つ半金属である。その混晶であるＴｌxＧ
ａ1-xＡｓ（０＜ｘ＜１）は、同じ格子定数の材料で比
較すると、ＧａＡｓとＩｎＡｓの混晶であるＩｎＧａＡ
ｓよりもバンドギャップエネルギが小さくなる。このた
めＧａＡｓ基板上の圧縮歪ＩｎＧａＡｓ活性層では歪量
を大きくしても波長は1.1μｍ程度が限界であったが、
圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５ではＧａＡｓ基板上に更
に長波長となる材料を形成することができる。その結
果、圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５を設けた半導体レ−
ザ素子１の発振波長は1.3μｍであった。
ｓは半導体であり、ＴｌＡｓはバンドギャップエネルギ
が負の値を持つ半金属である。その混晶であるＴｌxＧ
ａ1-xＡｓ（０＜ｘ＜１）は、同じ格子定数の材料で比
較すると、ＧａＡｓとＩｎＡｓの混晶であるＩｎＧａＡ
ｓよりもバンドギャップエネルギが小さくなる。このた
めＧａＡｓ基板上の圧縮歪ＩｎＧａＡｓ活性層では歪量
を大きくしても波長は1.1μｍ程度が限界であったが、
圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５ではＧａＡｓ基板上に更
に長波長となる材料を形成することができる。その結
果、圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層１５を設けた半導体レ−
ザ素子１の発振波長は1.3μｍであった。
【００２８】また、ＧａＡｓ基板上に形成できるのでバ
ンドギャップエネルギが大きいＡｌＧａＡｓをクラッド
層１３に用いることができる。このため伝導帯のバンド
不連続（ΔＥｃ）が大きくなり、注入キャリアのオ−バ
−フロ−を減らすことができ、しきい値電流の温度依存
性を減少することができた。したがって温度制御する必
要がなく、ペルチェ素子などの冷却素子を省略すること
ができた。このクラッド層１３としてはＡｌＧａＡｓだ
けではなく、ＧａＡｓ基板に格子整合するＩｎＧａＰ等
のＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＰ等の材料を用いることも
できる。
ンドギャップエネルギが大きいＡｌＧａＡｓをクラッド
層１３に用いることができる。このため伝導帯のバンド
不連続（ΔＥｃ）が大きくなり、注入キャリアのオ−バ
−フロ−を減らすことができ、しきい値電流の温度依存
性を減少することができた。したがって温度制御する必
要がなく、ペルチェ素子などの冷却素子を省略すること
ができた。このクラッド層１３としてはＡｌＧａＡｓだ
けではなく、ＧａＡｓ基板に格子整合するＩｎＧａＰ等
のＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＰ等の材料を用いることも
できる。
【００２９】なお、この実施例ではＴｌとＡｓを含んだ
層としてＴｌＧａＡｓについて説明したが、Ｇａの他に
Ш族にＩｎ，Ａｌ，Ｖ族にＰを含んだ混晶でも良い。ま
た、層構造はクラッド層と活性層とクラッド層が直接接
したダブルヘテロ構造や、シングロヘテロ接合、ホモ接
合でもかまわない。
層としてＴｌＧａＡｓについて説明したが、Ｇａの他に
Ш族にＩｎ，Ａｌ，Ｖ族にＰを含んだ混晶でも良い。ま
た、層構造はクラッド層と活性層とクラッド層が直接接
したダブルヘテロ構造や、シングロヘテロ接合、ホモ接
合でもかまわない。
【００３０】また、この実施例では半導体レ−ザ素子１
について説明したが、発光ダイオ−ドであっても温度特
性の良好な素子を形成することができる。
について説明したが、発光ダイオ−ドであっても温度特
性の良好な素子を形成することができる。
【００３１】〔実施例２〕図２はこの発明の第２の半導
体レ−ザ素子の構造を示す断面図である。図２に示した
半導体レ−ザ素子１ａはＴｌＧａＡｓにＶ族元素Ｎを数
％添加したＴｌＧａＮＡｓを活性層２２とした点が図１
に示した半導体レ−ザ素子１と異なる。結晶成長はＭＢ
Ｅ法により行った。Ш族の原料には金属を、Ａｓの原料
にはＡｓＨ3を、Ｎの原料には高周波プラズマにより活
性化したＮを用いた。このようにＴｌＧａＡｓにＮを数
％添加すると格子定数が小さくなり、バンドギャップエ
ネルギが小さくなる。その結果、ＧａＡｓ基板に格子整
合する1.5μｍ等の長波長に対応する結晶が形成でき
た。また、ＴｌＧａＮＡｓの活性層２２はＧａＡｓ基板
に格子整合している。このため量子井戸活性層以外にも
活性層の厚い通常のダブルヘテロ構造も形成できる。ま
た、従来のＩｎＧａＮＡｓ系と違うところは同じバンド
ギャップエネルギの混晶をＴｌＧａＮＡｓの方が少ない
Ｎ組成で形成できる点である。すなわちＶ族にＮを含ん
だＮ系Ｖ族混晶半導体はＮ組成が大きいほど高品質の結
晶が得られにくくなりＮ組成が小さい方が好ましい。こ
の観点からＴｌＧａＮＡｓの方が容易に高品質の結晶が
得られるという長所がある。
体レ−ザ素子の構造を示す断面図である。図２に示した
半導体レ−ザ素子１ａはＴｌＧａＡｓにＶ族元素Ｎを数
％添加したＴｌＧａＮＡｓを活性層２２とした点が図１
に示した半導体レ−ザ素子１と異なる。結晶成長はＭＢ
Ｅ法により行った。Ш族の原料には金属を、Ａｓの原料
にはＡｓＨ3を、Ｎの原料には高周波プラズマにより活
性化したＮを用いた。このようにＴｌＧａＡｓにＮを数
％添加すると格子定数が小さくなり、バンドギャップエ
ネルギが小さくなる。その結果、ＧａＡｓ基板に格子整
合する1.5μｍ等の長波長に対応する結晶が形成でき
た。また、ＴｌＧａＮＡｓの活性層２２はＧａＡｓ基板
に格子整合している。このため量子井戸活性層以外にも
活性層の厚い通常のダブルヘテロ構造も形成できる。ま
た、従来のＩｎＧａＮＡｓ系と違うところは同じバンド
ギャップエネルギの混晶をＴｌＧａＮＡｓの方が少ない
Ｎ組成で形成できる点である。すなわちＶ族にＮを含ん
だＮ系Ｖ族混晶半導体はＮ組成が大きいほど高品質の結
晶が得られにくくなりＮ組成が小さい方が好ましい。こ
の観点からＴｌＧａＮＡｓの方が容易に高品質の結晶が
得られるという長所がある。
【００３２】〔実施例３〕図３は半導体レ−ザ素子とし
て面発光型レ−ザ素子の構造を示す断面図である。面発
光型レ−ザ素子２は、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上にｎ−Ａ
ｌＡｓ／ＧａＡｓの第一の多層膜ミラ−３２、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３３、ＧａＡｓ光ガイド層３４、圧
縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層３５、ＧａＡｓ光ガイド層３
６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３７、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層３８、ｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの第二の多層
膜ミラ−３９が形成されている。さらにドライエッチン
グ等により第一の多層膜ミラ−３２の上面までと、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層３８上面まで除去して、ｎ側電極
６１であるＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕとｐ側電極６２である
Ｃｒ／Ａｕを形成している。
て面発光型レ−ザ素子の構造を示す断面図である。面発
光型レ−ザ素子２は、ｎ−ＧａＡｓ基板３１上にｎ−Ａ
ｌＡｓ／ＧａＡｓの第一の多層膜ミラ−３２、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３３、ＧａＡｓ光ガイド層３４、圧
縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層３５、ＧａＡｓ光ガイド層３
６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３７、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層３８、ｐ−ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの第二の多層
膜ミラ−３９が形成されている。さらにドライエッチン
グ等により第一の多層膜ミラ−３２の上面までと、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層３８上面まで除去して、ｎ側電極
６１であるＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕとｐ側電極６２である
Ｃｒ／Ａｕを形成している。
【００３３】第一の多層膜ミラ−３２と第二の多層膜ミ
ラ−３９には屈折率差の大きいＡｌＡｓ／ＧａＡｓを用
いている。従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料の素子
では半導体多層膜ミラ−の材料は屈折率差が小さく、例
えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（1.3μｍに対応する組
成）の屈折率差は0.25程度であり、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
系の半分以下である。このため高反射率を得るためにペ
ア−数を多くする必要があったが、ＴｌＧａＡｓ材料系
ではＧａＡｓ基板上に形成できるため、多層膜ミラ−に
は屈折率差の大きいＡｌＡｓ／ＧａＡｓ等のＡｌＧａＡ
ｓ系材料を用いることができるのでペア−数を少なくで
きる。このため成長時間は短くなり、厚みも薄くなるの
で段差が小さくなり製造プロセスも容易になる。
ラ−３９には屈折率差の大きいＡｌＡｓ／ＧａＡｓを用
いている。従来のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料の素子
では半導体多層膜ミラ−の材料は屈折率差が小さく、例
えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（1.3μｍに対応する組
成）の屈折率差は0.25程度であり、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
系の半分以下である。このため高反射率を得るためにペ
ア−数を多くする必要があったが、ＴｌＧａＡｓ材料系
ではＧａＡｓ基板上に形成できるため、多層膜ミラ−に
は屈折率差の大きいＡｌＡｓ／ＧａＡｓ等のＡｌＧａＡ
ｓ系材料を用いることができるのでペア−数を少なくで
きる。このため成長時間は短くなり、厚みも薄くなるの
で段差が小さくなり製造プロセスも容易になる。
【００３４】また、長波長帯面発光型レ−ザは、従来、
高温では良好なレ−ザ特性が得られなかったがＴｌＧａ
Ａｓ材料系の素子によれば伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きいので、注入キャリアのオ−バ−フロ−を減
らすことができ、しきい値電流の温度依存性が減少し、
高温でも良好なレ−ザ特性を得ることができる。
高温では良好なレ−ザ特性が得られなかったがＴｌＧａ
Ａｓ材料系の素子によれば伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きいので、注入キャリアのオ−バ−フロ−を減
らすことができ、しきい値電流の温度依存性が減少し、
高温でも良好なレ−ザ特性を得ることができる。
【００３５】〔実施例４〕図４はこの発明の実施例の受
光素子の構成を示す断面図である。図４に示す受光素子
３はｐｉｎフォトダイオ−ドの例を示し、ＴｌＧａＮＡ
ｓを光吸収層４３としている。ｎ型ＧａＡｓ基板４１上
にｎ型ＧａＡｓバッファ−層４２、アンド−プＴｌＧａ
ＮＡｓ光吸収層４３、ｐ型ＴｌＧａＮＡｓ層４４、ｐ型
ＧａＡｓキャップ層４５が形成され、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層４５の上面にｐ側電極４６が形成され、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１の下端部にｎ側電極４７が形成されてい
る。
光素子の構成を示す断面図である。図４に示す受光素子
３はｐｉｎフォトダイオ−ドの例を示し、ＴｌＧａＮＡ
ｓを光吸収層４３としている。ｎ型ＧａＡｓ基板４１上
にｎ型ＧａＡｓバッファ−層４２、アンド−プＴｌＧａ
ＮＡｓ光吸収層４３、ｐ型ＴｌＧａＮＡｓ層４４、ｐ型
ＧａＡｓキャップ層４５が形成され、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層４５の上面にｐ側電極４６が形成され、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板４１の下端部にｎ側電極４７が形成されてい
る。
【００３６】この受光素子３に入射した光は、約0.9μ
ｍ以上の光に対して透明なＧａＡｓ基板４１を通してＴ
ｌＧａＮＡｓ光吸収層４３に導入される。このＴｌＧａ
ＮＡｓ光吸収層４３のＴｌおよびＮはともにバンドギャ
ップエネルギを小さくする効果があるので受光できる波
長を1.5μｍ帯等の長波長に設定できる。したがって、
ＩｎＰ基板よりも安価なＧａＡｓ基板上に長波長の受光
素子を形成できる。
ｍ以上の光に対して透明なＧａＡｓ基板４１を通してＴ
ｌＧａＮＡｓ光吸収層４３に導入される。このＴｌＧａ
ＮＡｓ光吸収層４３のＴｌおよびＮはともにバンドギャ
ップエネルギを小さくする効果があるので受光できる波
長を1.5μｍ帯等の長波長に設定できる。したがって、
ＩｎＰ基板よりも安価なＧａＡｓ基板上に長波長の受光
素子を形成できる。
【００３７】〔実施例５〕図５はこの発明の実施例の高
速電子素子の構造を示す断面図である。図５の高速電子
素子４はＨＥＭＴ素子の例を示す。図に示すように、高
速電子素子４は半絶縁性ＧａＡｓ基板５１上にｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ−層５２、アンド−プＴｌＧａＡｓチャネ
ル層５３、アンド−プＧａＡｓスペ−サ−層５４、ｎ型
ＧａＡｓ電子供給層５５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５６
が形成されている。さらにソ−ス電極５７、ドレイン電
極５９、ゲ−ト電極５８がそれぞれ形成されている。従
来と違うところはチャネル層５３にはＴｌＧａＡｓ、電
子供給層５５にはＧａＡｓ層を用いているところであ
る。格子定数が同じ材料ではＴｌＧａＡｓの方が従来チ
ャネル層５３に用いられていたＩｎＧａＡｓに比べてバ
ンドギャップエネルギが小さく、臨界膜厚以下の膜厚で
ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャ
ップエネルギの材料を形成できる。このためＴｌＧａＡ
ｓとＧａＡｓ間に充分大きな伝導帯バンドオフセットを
とることができ、電子供給層５５にＧａＡｓ層を用いる
ことができる。すなわち、従来、ＧａＡｓ基板上でＧａ
ＡｓやＩｎＧａＡｓをチャネル層５３に用いる場合、電
子供給層５５にはＡｌＧａＡｓが用いられていたが、Ｇ
ａＡｓの方が高品質の結晶を得やすく、さらに、ＴｌＧ
ａＡｓの移動度は大きいので、良好な素子特性を得るこ
とができる。
速電子素子の構造を示す断面図である。図５の高速電子
素子４はＨＥＭＴ素子の例を示す。図に示すように、高
速電子素子４は半絶縁性ＧａＡｓ基板５１上にｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ−層５２、アンド−プＴｌＧａＡｓチャネ
ル層５３、アンド−プＧａＡｓスペ−サ−層５４、ｎ型
ＧａＡｓ電子供給層５５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５６
が形成されている。さらにソ−ス電極５７、ドレイン電
極５９、ゲ−ト電極５８がそれぞれ形成されている。従
来と違うところはチャネル層５３にはＴｌＧａＡｓ、電
子供給層５５にはＧａＡｓ層を用いているところであ
る。格子定数が同じ材料ではＴｌＧａＡｓの方が従来チ
ャネル層５３に用いられていたＩｎＧａＡｓに比べてバ
ンドギャップエネルギが小さく、臨界膜厚以下の膜厚で
ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャ
ップエネルギの材料を形成できる。このためＴｌＧａＡ
ｓとＧａＡｓ間に充分大きな伝導帯バンドオフセットを
とることができ、電子供給層５５にＧａＡｓ層を用いる
ことができる。すなわち、従来、ＧａＡｓ基板上でＧａ
ＡｓやＩｎＧａＡｓをチャネル層５３に用いる場合、電
子供給層５５にはＡｌＧａＡｓが用いられていたが、Ｇ
ａＡｓの方が高品質の結晶を得やすく、さらに、ＴｌＧ
ａＡｓの移動度は大きいので、良好な素子特性を得るこ
とができる。
【００３８】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、Ｖ族元
素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌを同時に含んだ混晶
を用い、バンドギャップエネルギを小さくするとともに
温度依存性を小さくするようにしたから、低価格で低消
費電力で小型の素子を提供することができる。
素としてＡｓ、Ш族元素としてＴｌを同時に含んだ混晶
を用い、バンドギャップエネルギを小さくするとともに
温度依存性を小さくするようにしたから、低価格で低消
費電力で小型の素子を提供することができる。
【００３９】また、ＴｌＡｓを含む混晶をＧａＡｓ基板
上に形成することにより、従来なかったＴｌＡｓを含む
混晶の層とバンドギャップエネルギがＧａＡｓより大き
い従来のＧａＡｓ基板格子整合系材料の層とを組み合わ
せることができ、従来の材料系では困難であった素子性
能を得ることができる。
上に形成することにより、従来なかったＴｌＡｓを含む
混晶の層とバンドギャップエネルギがＧａＡｓより大き
い従来のＧａＡｓ基板格子整合系材料の層とを組み合わ
せることができ、従来の材料系では困難であった素子性
能を得ることができる。
【００４０】また、上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−
Ｖ族混晶半導体層をＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）と
することにより、同じ格子定数のＩｎＧａＡｓ系材料よ
りバンドギャップエネルギ−が小さく、ＩｎＧａＡｓよ
りバンドギャップエネルギが小さい膜をＧａＡｓ基板上
に圧縮歪を有して形成することができる。
Ｖ族混晶半導体層をＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）と
することにより、同じ格子定数のＩｎＧａＡｓ系材料よ
りバンドギャップエネルギ−が小さく、ＩｎＧａＡｓよ
りバンドギャップエネルギが小さい膜をＧａＡｓ基板上
に圧縮歪を有して形成することができる。
【００４１】さらに、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素と
してＮを添加することにより、格子定数を小さくするこ
とができ、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させることが
できる。また、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素としてＮ
を添加することにより、従来のＩｎＧａＮＡｓ系材料よ
りも小さいＮ組成で同じバンドギャップエネルギの混晶
を形成でき、高品質のＮ系Ｖ族混晶半導体を従来よりも
容易に得ることができる。
してＮを添加することにより、格子定数を小さくするこ
とができ、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させることが
できる。また、ＴｌＡｓを含む混晶にＶ族元素としてＮ
を添加することにより、従来のＩｎＧａＮＡｓ系材料よ
りも小さいＮ組成で同じバンドギャップエネルギの混晶
を形成でき、高品質のＮ系Ｖ族混晶半導体を従来よりも
容易に得ることができる。
【００４２】また、ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に格子整合す
るＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＰをクラ
ッド層とすることにより、伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きく、しきい値電流の温度依存性が小さい1.3
μｍまたは1.5μｍ帯の半導体レ−ザ素子を形成できる
ので、ペルチェフリ−が実現でき、低価格、低消費電
力、小型の光通信システムを提供することができる。
混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に格子整合す
るＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＰをクラ
ッド層とすることにより、伝導帯のバンド不連続（ΔＥ
ｃ）が大きく、しきい値電流の温度依存性が小さい1.3
μｍまたは1.5μｍ帯の半導体レ−ザ素子を形成できる
ので、ペルチェフリ−が実現でき、低価格、低消費電
力、小型の光通信システムを提供することができる。
【００４３】さらに、上記半導体レ−ザ素子を面発光型
レ−ザ素子とすることにより、従来のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系材料では困難であった高温でのレ−ザ動作を容
易にすることができる。さらにＧａＡｓ基板上に形成で
きるので屈折率差の大きいＡｌＧａＡｓ系多層膜ミラ−
を用いることができ、少ないペア−数で高反射率が得ら
れるミラ−を容易に作成することができる。
レ−ザ素子とすることにより、従来のＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系材料では困難であった高温でのレ−ザ動作を容
易にすることができる。さらにＧａＡｓ基板上に形成で
きるので屈折率差の大きいＡｌＧａＡｓ系多層膜ミラ−
を用いることができ、少ないペア−数で高反射率が得ら
れるミラ−を容易に作成することができる。
【００４４】また、フォトダイオ−ドでは、ＡｓとＴｌ
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層に用い
ることにより、1.5μｍ帯等の長波長の光に感度を有す
る構造を安価なＧａＡｓ基板上に形成できる。
を同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層を光吸収層に用い
ることにより、1.5μｍ帯等の長波長の光に感度を有す
る構造を安価なＧａＡｓ基板上に形成できる。
【００４５】さらに、高速電子素子では、ＡｓとＴｌを
同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層に用い
ることにより、臨界膜厚以下の膜厚でＧａＡｓ基板上に
ＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャップエネルギの材
料を形成でき、ＴｌＧａＡｓとＧａＡｓ間に充分大きな
伝導帯バンドオフセットをとることができ、電子供給層
にＧａＡｓ層を用いることができるから、良好な素子特
性を得ることができる。
同時に含んだШ−Ｖ族混晶半導体層をチャネル層に用い
ることにより、臨界膜厚以下の膜厚でＧａＡｓ基板上に
ＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャップエネルギの材
料を形成でき、ＴｌＧａＡｓとＧａＡｓ間に充分大きな
伝導帯バンドオフセットをとることができ、電子供給層
にＧａＡｓ層を用いることができるから、良好な素子特
性を得ることができる。
【図１】この発明の実施例の半導体レ−ザ素子の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】第２の実施例の半導体レ−ザ素子の構成を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】第３の実施例の面発光型レ−ザ素子の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】第４の実施例の受光素子の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】第５の実施例の高速電子素子の構成を示す断面
図である。
図である。
１ 半導体レ−ザ素子 １１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １３ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １４ ＧａＡｓ光ガイド層 １５ 圧縮歪ＴｌＧａＡｓ活性層 １６ ＧａＡｓ光ガイド層 １７ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １９ Ｓｉ０2層 ２０ ｐ側電極 ２１ ｎ側電極
Claims (8)
- 【請求項１】 Ш−Ｖ族混晶半導体であってＶ族元素と
してＡｓ、Ш族元素としてＴｌ（タリウム）を同時に含
んだШ−Ｖ族混晶半導体層を、少なくとも一層含んだこ
とを特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層はＧａＡｓ基板上に形成されている請求項
１記載の半導体素子。 - 【請求項３】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層はＴｌxＧａ1-xＡＳ（０＜ｘ＜１）である
請求項２記載の半導体素子。 - 【請求項４】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層にＶ族元素としてＮが添加されている請求
項１記載の半導体素子。 - 【請求項５】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層を活性層とし、ＧａＡｓ基板に格子整合す
るＡｌＧａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａ
Ｐをクラッド層とした直接遷移形の半導体レ−ザ素子で
ある請求項１，２，３，又は４記載の半導体素子。 - 【請求項６】 上記半導体レ−ザ素子は面発光型である
請求項５記載の半導体素子。 - 【請求項７】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層を光吸収層としたフォトダイオ−ドである
請求項１，２，３，又は４記載の半導体素子。 - 【請求項８】 上記ＡｓとＴｌを同時に含んだШ−Ｖ族
混晶半導体層をチャネル層とした高速電子素子である請
求項１，２，３，又は４記載の半導体素子。
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|---|---|---|---|
| JP24697796A JP3467153B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体素子 |
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| JP24697796A JP3467153B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体素子 |
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| JP3467153B2 JP3467153B2 (ja) | 2003-11-17 |
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ID=17156541
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| JP24697796A Expired - Fee Related JP3467153B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体素子 |
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| AU2001252071A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-26 | Mcmaster University | A method for locally modifying the effective bandgap energy in indium gallium arsenide phosphide (ingaasp) quantum well structures |
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| US6803604B2 (en) * | 2001-03-13 | 2004-10-12 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor optical modulator, an optical amplifier and an integrated semiconductor light-emitting device |
| JP3849758B2 (ja) * | 2001-04-12 | 2006-11-22 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子 |
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| US20060011129A1 (en) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Atomic Energy Council - Institute Of Nuclear Energy Research | Method for fabricating a compound semiconductor epitaxial wafer |
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| CN101346858B (zh) | 2006-04-28 | 2014-08-27 | 株式会社理光 | 面发光激光阵列、光学扫描装置和成像装置 |
| US20080232761A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-09-25 | Raveen Kumaran | Methods of making optical waveguide structures by way of molecular beam epitaxy |
| WO2008047240A2 (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-24 | Zecotek Medical Systems Inc. | Methods of making optical waveguide structures by way of molecular beam epitaxy |
| US20080083431A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | Mark Schwarze | Device and method for clearing debris from the front of a hood in a mechanized sweepers |
| TW200929759A (en) * | 2007-11-14 | 2009-07-01 | Ricoh Co Ltd | Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, image forming apparatus, optical transmission module and optical transmission system |
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| JP2012209534A (ja) | 2011-03-17 | 2012-10-25 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザ素子、原子発振器及び面発光レーザ素子の検査方法 |
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| JP2014123712A (ja) | 2012-11-26 | 2014-07-03 | Ricoh Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| US10141465B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-11-27 | The Regents Of The University Of Michigan | Epitaxial lift-off processed GaAs thin-film solar cells integrated with non-tracking mini-compound parabolic concentrators |
| CN107624197A (zh) | 2015-03-18 | 2018-01-23 | 密歇根大学董事会 | 通过预图案化台面进行的减轻应变的外延剥离 |
| GB201703196D0 (en) * | 2017-02-28 | 2017-04-12 | Univ Of Sussex | X-ray and gammay-ray photodiode |
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| US4512638A (en) * | 1982-08-31 | 1985-04-23 | Westinghouse Electric Corp. | Wire grid polarizer |
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| US5483088A (en) * | 1994-08-12 | 1996-01-09 | S.R.I. International | Compounds and infrared devices including In1-x Tlx Q, where Q is As1-y Py and 0≦y≦1 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP24697796A patent/JP3467153B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-29 US US08/920,054 patent/US5939733A/en not_active Expired - Lifetime
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