JPH1084164A - 半導体量子ドット光変調装置 - Google Patents
半導体量子ドット光変調装置Info
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- JPH1084164A JPH1084164A JP23607396A JP23607396A JPH1084164A JP H1084164 A JPH1084164 A JP H1084164A JP 23607396 A JP23607396 A JP 23607396A JP 23607396 A JP23607396 A JP 23607396A JP H1084164 A JPH1084164 A JP H1084164A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体量子ドット光変調装置に関し、他の半
導体素子と集積化が可能であって、量子ドットを用いる
ことに依り、サイズが小さく、低容量且つ低駆動電圧で
高速動作する光変調装置を実現する。 【解決手段】 半絶縁性基板１上に順に積層形成されて
逆バイアス電圧が印加されるクラッド層２、ＭＱＷ変調
層３、クラッド層４を備えてなり、ＭＱＷ変調層３は、
Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１８８、ｙ＝
０．４００）を材料とする量子井戸層と、ＩｎＰを材料
とする障壁層とを交互に繰り返し積層して構成され、量
子井戸層は、それを構成する材料のエネルギ・バンド・
ギャップに比較し小さいエネルギ・バンド・ギャップを
もつ材料であるＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる量子ドッ
トを含んでいる。
導体素子と集積化が可能であって、量子ドットを用いる
ことに依り、サイズが小さく、低容量且つ低駆動電圧で
高速動作する光変調装置を実現する。 【解決手段】 半絶縁性基板１上に順に積層形成されて
逆バイアス電圧が印加されるクラッド層２、ＭＱＷ変調
層３、クラッド層４を備えてなり、ＭＱＷ変調層３は、
Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１８８、ｙ＝
０．４００）を材料とする量子井戸層と、ＩｎＰを材料
とする障壁層とを交互に繰り返し積層して構成され、量
子井戸層は、それを構成する材料のエネルギ・バンド・
ギャップに比較し小さいエネルギ・バンド・ギャップを
もつ材料であるＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる量子ドッ
トを含んでいる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光回路を構成する
のに有用な光スイッチとして作用する半導体量子ドット
光変調装置に関する。
のに有用な光スイッチとして作用する半導体量子ドット
光変調装置に関する。
【０００２】現在、情報処理分野に於いて、光コンピュ
ータや光インターコネクションなど光を利用する情報処
理に関心がもたれていて、なかでも、光演算回路の開発
が急務とされ、この要求に応える為には、半導体レー
ザ、光ダイオードなど半導体発光素子や受光素子と集積
化が可能な小型の光演算素子の実現が必要である。
ータや光インターコネクションなど光を利用する情報処
理に関心がもたれていて、なかでも、光演算回路の開発
が急務とされ、この要求に応える為には、半導体レー
ザ、光ダイオードなど半導体発光素子や受光素子と集積
化が可能な小型の光演算素子の実現が必要である。
【０００３】また、光通信の分野に於いては、通信の大
容量化に伴って、高速の光変調を行うことができる装置
の実現がまたれているところであり、本発明に依れば、
前記のような要求に応える一手段を提供することができ
る。
容量化に伴って、高速の光変調を行うことができる装置
の実現がまたれているところであり、本発明に依れば、
前記のような要求に応える一手段を提供することができ
る。
【０００４】
【従来の技術】光スイッチは、例えば光演算素子などを
構成するのに用いられ、現在、広く用いられているもの
は、ＬｉＮｂＯ3 結晶からなる光スイッチである。
構成するのに用いられ、現在、広く用いられているもの
は、ＬｉＮｂＯ3 結晶からなる光スイッチである。
【０００５】然しながら、この光スイッチは、半導体を
用いたものに比較すると大型であって、しかも、半導体
レーザと集積化することができず、従って、小型にまと
めることが困難であり、また、同じく集積化できないこ
とから、半導体レーザとの光軸合わせが面倒であるなど
種々な問題を抱えている。
用いたものに比較すると大型であって、しかも、半導体
レーザと集積化することができず、従って、小型にまと
めることが困難であり、また、同じく集積化できないこ
とから、半導体レーザとの光軸合わせが面倒であるなど
種々な問題を抱えている。
【０００６】前記したように、集積化不可能であれば、
光電子集積回路（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＯＥＩＣ）を構
成することができず、従って、光コンピュータを作るこ
ともできない。
光電子集積回路（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＯＥＩＣ）を構
成することができず、従って、光コンピュータを作るこ
ともできない。
【０００７】高速動作可能な光コンピュータを実現する
為には、高速スイッチング動作可能な素子が不可欠であ
り、その為には、特に、 （１） 光演算素子、即ち、光スイッチ素子の容量低
減。 （２） 駆動電圧の低減。 が必要となる。
為には、高速スイッチング動作可能な素子が不可欠であ
り、その為には、特に、 （１） 光演算素子、即ち、光スイッチ素子の容量低
減。 （２） 駆動電圧の低減。 が必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】光スイッチ素子のサイ
ズが大きいという問題と発光素子及び受光素子の集積化
が困難である旨の問題を解決する為、半導体を用いて光
スイッチ素子を作ることが考えられる。
ズが大きいという問題と発光素子及び受光素子の集積化
が困難である旨の問題を解決する為、半導体を用いて光
スイッチ素子を作ることが考えられる。
【０００９】ところが、半導体のバルクを用いた光スイ
ッチ素子は、ＬｉＮｂＯ3 結晶を用いたものに比較し、
電圧に対する屈折率の変化が劣っているので、充分な効
果を得る為には、駆動電圧を高くするか、或いは、長さ
（光導波路長）を長くしなければならない。
ッチ素子は、ＬｉＮｂＯ3 結晶を用いたものに比較し、
電圧に対する屈折率の変化が劣っているので、充分な効
果を得る為には、駆動電圧を高くするか、或いは、長さ
（光導波路長）を長くしなければならない。
【００１０】然しながら、前記したような対応は、高速
の光スイッチ（光交換）、従って、光演算動作を困難に
し、また、光の損失が大きくなったりして、光スイッチ
素子を小型にまとめることが困難になるなどの問題を生
ずる。
の光スイッチ（光交換）、従って、光演算動作を困難に
し、また、光の損失が大きくなったりして、光スイッチ
素子を小型にまとめることが困難になるなどの問題を生
ずる。
【００１１】また、電流注入型の光スイッチ素子も実現
されているが、これは、高速変調を行う場合、注入した
キャリヤが変調に追随できず、電圧を利用するものに比
べ、高速応答の点で劣る旨の問題がある。
されているが、これは、高速変調を行う場合、注入した
キャリヤが変調に追随できず、電圧を利用するものに比
べ、高速応答の点で劣る旨の問題がある。
【００１２】本発明は、他の半導体素子との集積化が可
能であって、量子ドットを用いることに依り、サイズが
小さく、低容量且つ低駆動電圧で高速で動作する光変調
装置を実現する。
能であって、量子ドットを用いることに依り、サイズが
小さく、低容量且つ低駆動電圧で高速で動作する光変調
装置を実現する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
為、従来のものとは、別の原理に基づく光変調装置を実
現させる。
為、従来のものとは、別の原理に基づく光変調装置を実
現させる。
【００１４】図１は本発明の原理を解説する為の光変調
装置を表す要部切断側面図である。図に於いて、１は半
絶縁性基板、２はクラッド層、３はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ
ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）変調層、４はクラッド層、
５はｐ型不純物含有クラッド層、６はキャップ層、７は
電流閉じ込め用絶縁層、８は絶縁膜、９はｐ側電極、１
０はｎ側電極をそれぞれ示している。
装置を表す要部切断側面図である。図に於いて、１は半
絶縁性基板、２はクラッド層、３はＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ
ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）変調層、４はクラッド層、
５はｐ型不純物含有クラッド層、６はキャップ層、７は
電流閉じ込め用絶縁層、８は絶縁膜、９はｐ側電極、１
０はｎ側電極をそれぞれ示している。
【００１５】図示の光変調装置に於いて、ＭＱＷ変調層
３は、量子井戸層、及び、その量子井戸層に比較してエ
ネルギ・バンド・ギャップが大きい障壁層を所要周期を
もって繰り返し積層して構成されていて、この構成だけ
では、通常の量子閉じ込めシュタルク効果（ｑｕａｎｔ
ｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ ｅｆｆｅｃｔ：
ＱＣＳＥ）を利用したＭＱＷ光変調器と同じであるが、
本発明に依る光変調装置では、量子井戸層中に量子井戸
に比較してエネルギ・バンド・ギャップが小さい多数の
量子ドットが埋め込まれた構成になっている。
３は、量子井戸層、及び、その量子井戸層に比較してエ
ネルギ・バンド・ギャップが大きい障壁層を所要周期を
もって繰り返し積層して構成されていて、この構成だけ
では、通常の量子閉じ込めシュタルク効果（ｑｕａｎｔ
ｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ ｅｆｆｅｃｔ：
ＱＣＳＥ）を利用したＭＱＷ光変調器と同じであるが、
本発明に依る光変調装置では、量子井戸層中に量子井戸
に比較してエネルギ・バンド・ギャップが小さい多数の
量子ドットが埋め込まれた構成になっている。
【００１６】ここで、クラッド層２、ＭＱＷ変調層３、
クラッド層４は、ドーピングせずに真性半導体とするこ
とで、電圧が加わるようにする。
クラッド層４は、ドーピングせずに真性半導体とするこ
とで、電圧が加わるようにする。
【００１７】図２は量子ドット内の電子・正孔の第一準
位及びそれ等から生成される励起子のエネルギ準位を模
式的に表す説明図である。
位及びそれ等から生成される励起子のエネルギ準位を模
式的に表す説明図である。
【００１８】図に於いて、ｈはプランク定数、ωは入射
光の角振動数をそれぞれ示し、そして、（Ａ）は電圧非
印加状態、（Ｂ）は電圧印加状態であり、そして、 ｈ／２π・ω1 ：正孔の第一準位から電子の第一準位へ
の遷移エネルギ（各第一準位間の吸収エネルギとなる） ｈ／２π・ωop：変調器の動作周波数（ωop）に対応す
るエネルギ ｈ／２π・ωex：励起子の吸収エネルギ ｈ／２π・ω1 （Ｆ）：電界が印加された時の正孔の第
一準位から電子の第一準位への遷移エネルギ ｈ／２π・ωex（Ｆ）：電界が印加された時の励起子の
吸収エネルギ である。
光の角振動数をそれぞれ示し、そして、（Ａ）は電圧非
印加状態、（Ｂ）は電圧印加状態であり、そして、 ｈ／２π・ω1 ：正孔の第一準位から電子の第一準位へ
の遷移エネルギ（各第一準位間の吸収エネルギとなる） ｈ／２π・ωop：変調器の動作周波数（ωop）に対応す
るエネルギ ｈ／２π・ωex：励起子の吸収エネルギ ｈ／２π・ω1 （Ｆ）：電界が印加された時の正孔の第
一準位から電子の第一準位への遷移エネルギ ｈ／２π・ωex（Ｆ）：電界が印加された時の励起子の
吸収エネルギ である。
【００１９】図３は量子ドットに於ける光吸収の変化を
説明する為の線図であり、図２に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、
図に於いて、λは光の波長、λopは光変調装置の動作波
長をそれぞれ示している。
説明する為の線図であり、図２に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、
図に於いて、λは光の波長、λopは光変調装置の動作波
長をそれぞれ示している。
【００２０】図４は量子ドットに於ける屈折率の変化を
説明する為の線図であり、図２及び図３に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとし、図４（Ａ）に於いて、破線は弱い光が入射して
いる場合の屈折率、実線は強い光が入射している場合の
屈折率をそれぞれ示している。
説明する為の線図であり、図２及び図３に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとし、図４（Ａ）に於いて、破線は弱い光が入射して
いる場合の屈折率、実線は強い光が入射している場合の
屈折率をそれぞれ示している。
【００２１】さて、図１に見られる光変調装置に於ける
ＭＱＷ変調層３の量子井戸層中に含まれる量子ドット内
の電子、正孔、励起子のエネルギ準位が図２（Ａ）に見
られる状態に在るとき、光の吸収スペクトルは図３
（Ａ）に見られるようになる。
ＭＱＷ変調層３の量子井戸層中に含まれる量子ドット内
の電子、正孔、励起子のエネルギ準位が図２（Ａ）に見
られる状態に在るとき、光の吸収スペクトルは図３
（Ａ）に見られるようになる。
【００２２】図３（Ａ）に於ける光吸収スペクトルの高
波長側のピークｈ／２π・ωexは励起子に依るものであ
り、また、低波長側のピークｈ／２π・ω1 が電子・正
孔間の遷移に依るものである。
波長側のピークｈ／２π・ωexは励起子に依るものであ
り、また、低波長側のピークｈ／２π・ω1 が電子・正
孔間の遷移に依るものである。
【００２３】ここで、量子ドットに電子・正孔間の遷移
エネルギをもつ強い光が入射された場合、吸収の飽和が
起こり、前記した高波長側のピークｈ／２π・ωexで光
の吸収は起こらない。
エネルギをもつ強い光が入射された場合、吸収の飽和が
起こり、前記した高波長側のピークｈ／２π・ωexで光
の吸収は起こらない。
【００２４】然しながら、この光変調装置に電界を印加
すれば、シュタルク効果に依って、電子・正孔間の遷移
エネルギはｈ／２π・ω1 よりも小さくなり、光吸収の
飽和は起こらない。
すれば、シュタルク効果に依って、電子・正孔間の遷移
エネルギはｈ／２π・ω1 よりも小さくなり、光吸収の
飽和は起こらない。
【００２５】このように、電界を印加することでシュタ
ルク効果が現れた場合には、電界非印加時の図３（Ａ）
に見られる光吸収スペクトルに於ける高波長側のピーク
ｈ／２π・ωexは、図３（Ｂ）に見られるように、更に
高波長側にシフトし、ピークｈ／２π・ωex（Ｆ）とし
て現れる。
ルク効果が現れた場合には、電界非印加時の図３（Ａ）
に見られる光吸収スペクトルに於ける高波長側のピーク
ｈ／２π・ωexは、図３（Ｂ）に見られるように、更に
高波長側にシフトし、ピークｈ／２π・ωex（Ｆ）とし
て現れる。
【００２６】この場合、屈折率スペクトルは、図４
（Ｂ）に見られようになり、波長λopのところにピーク
をもったものとなる。
（Ｂ）に見られようになり、波長λopのところにピーク
をもったものとなる。
【００２７】そこで、この光変調装置に波長λopの光を
入射すれば、屈折率スペクトルは、電界非印加時には図
４（Ａ）に見られるパターンであったものが、図４
（Ｂ）のパターンとなってΔｎの屈折率変化が現れる。
従って、この光変調装置は、屈折率変調装置として作用
させることができる。
入射すれば、屈折率スペクトルは、電界非印加時には図
４（Ａ）に見られるパターンであったものが、図４
（Ｂ）のパターンとなってΔｎの屈折率変化が現れる。
従って、この光変調装置は、屈折率変調装置として作用
させることができる。
【００２８】前記したところから、本発明に依る半導体
量子ドット光変調装置に於いては、半絶縁性半導体基板
（例えば半絶縁性基板１）上に順に積層形成され逆バイ
アス電圧が印加されるｎ側アンドープ・クラッド層（例
えばクラッド層２）及びアンドープ多重量子井戸変調層
（例えばＭＱＷ変調層３）及びｐ側アンドープ・クラッ
ド層（例えばクラッド層４）を備え、アンドープ多重量
子井戸変調層は交互に繰り返し積層された量子井戸層
（例えばＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１８
８、ｙ＝０．４００）を材料として構成）と障壁層（例
えばＩｎＰを材料として構成）とからなり、量子井戸層
は該量子井戸層を構成する材料のエネルギ・バンド・ギ
ャップに比較して小さいエネルギ・バンド・ギャップの
材料からなる量子ドット（例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
を材料として構成）を含んでなることを特徴とする。
量子ドット光変調装置に於いては、半絶縁性半導体基板
（例えば半絶縁性基板１）上に順に積層形成され逆バイ
アス電圧が印加されるｎ側アンドープ・クラッド層（例
えばクラッド層２）及びアンドープ多重量子井戸変調層
（例えばＭＱＷ変調層３）及びｐ側アンドープ・クラッ
ド層（例えばクラッド層４）を備え、アンドープ多重量
子井戸変調層は交互に繰り返し積層された量子井戸層
（例えばＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１８
８、ｙ＝０．４００）を材料として構成）と障壁層（例
えばＩｎＰを材料として構成）とからなり、量子井戸層
は該量子井戸層を構成する材料のエネルギ・バンド・ギ
ャップに比較して小さいエネルギ・バンド・ギャップの
材料からなる量子ドット（例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
を材料として構成）を含んでなることを特徴とする。
【００２９】前記手段を採ることに依って、光変調装置
は半導体を材料として実現され、半導体レーザや他の半
導体装置などと集積化することができるから、光スイッ
チ、即ち、光演算素子として光回路を構成したり、或い
は、通信用光半導体装置に組み込むことが可能であり、
また、量子ドットを用いることで、サイズを小さく、且
つ、高速動作させることができる。
は半導体を材料として実現され、半導体レーザや他の半
導体装置などと集積化することができるから、光スイッ
チ、即ち、光演算素子として光回路を構成したり、或い
は、通信用光半導体装置に組み込むことが可能であり、
また、量子ドットを用いることで、サイズを小さく、且
つ、高速動作させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１に見られる半導体量子ドット
光変調装置を本発明の実施の形態として具体的に説明す
る。
光変調装置を本発明の実施の形態として具体的に説明す
る。
【００３１】（１） 半絶縁性基板１について 材料：ＳｎドープＩｎＰ
【００３２】（２） クラッド層２について 材料：アンドープＩｎＰ 厚さ：３０〔ｎｍ〕
【００３３】（３） ＭＱＷ変調層３について ○ 井戸層（量子ドット埋め込み） 材料：Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１８８、
ｙ＝０．４００） 厚さ：２００〔Å〕 層数：１０ ○ 量子ドット 材料：Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ 直径：約１００〔Å〕 ○ 障壁層 材料：ＩｎＰ 厚さ：１００〔Å〕 層数：９
ｙ＝０．４００） 厚さ：２００〔Å〕 層数：１０ ○ 量子ドット 材料：Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ 直径：約１００〔Å〕 ○ 障壁層 材料：ＩｎＰ 厚さ：１００〔Å〕 層数：９
【００３４】（４） クラッド層４について 材料：アンドープＩｎＰ 厚さ：１００〔ｎｍ〕
【００３５】（５） ｐ型不純物含有クラッド層５につ
いて 材料：ｐ型ＩｎＰ 不純物濃度：３×１０17〔cm-3〕 厚さ：１．２〔μｍ〕
いて 材料：ｐ型ＩｎＰ 不純物濃度：３×１０17〔cm-3〕 厚さ：１．２〔μｍ〕
【００３６】（６） キャップ層６について 材料：ｐ型ＩｎＧａＡｓ 不純物濃度：７×１０17〔cm-3〕 厚さ：０．３〔μｍ〕
【００３７】（７） 電流閉じ込め用絶縁層７について ストライプのマスクを形成してから、熱拡散法を適用し
て、温度５５０〔℃〕としてＺｎを拡散して形成する。
て、温度５５０〔℃〕としてＺｎを拡散して形成する。
【００３８】（８） 絶縁膜８について 材料：ＳｉＯ2 厚さ：３０００〔Å〕
【００３９】（９） ｐ側電極９について 材料：Ｔｉ／Ｐｔ 厚さ：１０００〔Å〕／３０００〔Å〕
【００４０】（１０） ｎ側電極１０について 材料：ＡｕＧｅ／Ａｕ 厚さ：５００〔Å〕／２５００〔Å〕
【００４１】前記実施の形態の光変調装置は、次に説明
する工程を経て製造される。 （１）ＭＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐ
ｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法を適用すること
に依り、ＳｎドープＩｎＰからなる半絶縁性基板１上に
アンドープＩｎＰクラッド層２を成長させる。
する工程を経て製造される。 （１）ＭＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐ
ｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法を適用すること
に依り、ＳｎドープＩｎＰからなる半絶縁性基板１上に
アンドープＩｎＰクラッド層２を成長させる。
【００４２】（２）ＭＯＶＰＥで原料を交互に供給する
ＡＬＥ（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ）
法を適用することに依り、ＩｎＧａＡｓ量子ドットを含
むＩｎＧａＡｓＰ井戸層及びＩｎＰ障壁層を成長してＭ
ＱＷ変調層３を形成する。
ＡＬＥ（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ）
法を適用することに依り、ＩｎＧａＡｓ量子ドットを含
むＩｎＧａＡｓＰ井戸層及びＩｎＰ障壁層を成長してＭ
ＱＷ変調層３を形成する。
【００４３】（３）ＭＯＶＰＥ法を適用することに依
り、ＭＱＷ変調層３上にアンドープＩｎＰクラッド層
４、ｐ型不純物含有ＩｎＰクラッド層５、ｐ型キャップ
層６を成長させる。
り、ＭＱＷ変調層３上にアンドープＩｎＰクラッド層
４、ｐ型不純物含有ＩｎＰクラッド層５、ｐ型キャップ
層６を成長させる。
【００４４】（４）リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセスを適用することに依り、ストライプのレジス
ト膜を形成する。
・プロセスを適用することに依り、ストライプのレジス
ト膜を形成する。
【００４５】（５）熱拡散法を適用することに依り、ス
トライプのレジスト膜をマスクとしてＺｎを拡散して電
流閉じ込め用絶縁層７を形成する。
トライプのレジスト膜をマスクとしてＺｎを拡散して電
流閉じ込め用絶縁層７を形成する。
【００４６】（６）ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐ
ｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依
り、上表面にＳｉＯ2 からなる絶縁膜８を形成する。
ｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依
り、上表面にＳｉＯ2 からなる絶縁膜８を形成する。
【００４７】（７）リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセスを適用することに依り、絶縁膜８上にストラ
イプの開口をもったレジスト膜を形成する。
・プロセスを適用することに依り、絶縁膜８上にストラ
イプの開口をもったレジスト膜を形成する。
【００４８】（８）エッチング・ガスをエタン（Ｃ2 Ｈ
6 ）系ガスとするＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ
ｅｔｃｈｉｎｇ）法を適用することに依り、レジスト膜
をマスクとして絶縁膜８のエッチングを行って、ストラ
イプの開口を形成し、該開口内にキャップ層６を表出さ
せる。
6 ）系ガスとするＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ
ｅｔｃｈｉｎｇ）法を適用することに依り、レジスト膜
をマスクとして絶縁膜８のエッチングを行って、ストラ
イプの開口を形成し、該開口内にキャップ層６を表出さ
せる。
【００４９】（９）絶縁膜８をエッチングする際のマス
クとして用いたレジスト膜を残した状態でスパッタリン
グ法を適用することに依り、レジスト膜の開口内、従っ
て、絶縁膜８の開口内も含めた全面にＴｉ／Ｐｔ膜を形
成する。
クとして用いたレジスト膜を残した状態でスパッタリン
グ法を適用することに依り、レジスト膜の開口内、従っ
て、絶縁膜８の開口内も含めた全面にＴｉ／Ｐｔ膜を形
成する。
【００５０】（１０）レジスト膜を溶解除去するリフト
・オフ法を適用することに依り、Ｔｉ／Ｐｔ膜のパター
ニングを行ってｐ側電極９を形成する。
・オフ法を適用することに依り、Ｔｉ／Ｐｔ膜のパター
ニングを行ってｐ側電極９を形成する。
【００５１】（１１）スパッタリング法を適用すること
に依り、半絶縁性基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ａｕからな
るｎ側電極１０を形成する。
に依り、半絶縁性基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ａｕからな
るｎ側電極１０を形成する。
【００５２】前記のようにして得られた半導体量子ドッ
ト光変調装置の場合、電界を印加していない状態で、電
子・正孔間の遷移波長は１．５７〔μｍ〕であるから、
この波長の光を入射した状態に於いて、５０〔ｋＶ／ｃ
ｍ〕の電界を印加すると、図４（Ｂ）に見られる動作波
長λopは１．６０〔μｍ〕程度になり、この波長で動作
可能な屈折率変調装置となる。
ト光変調装置の場合、電界を印加していない状態で、電
子・正孔間の遷移波長は１．５７〔μｍ〕であるから、
この波長の光を入射した状態に於いて、５０〔ｋＶ／ｃ
ｍ〕の電界を印加すると、図４（Ｂ）に見られる動作波
長λopは１．６０〔μｍ〕程度になり、この波長で動作
可能な屈折率変調装置となる。
【００５３】前記動作波長は、量子ドットの組成やサイ
ズを変化させたり、量子井戸層の組成や層厚を変化させ
ることで任意に変えることができるので、前記本発明の
実施の形態に限定されるものではない。
ズを変化させたり、量子井戸層の組成や層厚を変化させ
ることで任意に変えることができるので、前記本発明の
実施の形態に限定されるものではない。
【００５４】
【発明の効果】本発明に依る半導体量子ドット光変調装
置に於いては、半絶縁性半導体基板上に順に積層形成さ
れ逆バイアス電圧が印加されるｎ側アンドープ・クラッ
ド層及びアンドープ多重量子井戸変調層及びｐ側アンド
ープ・クラッド層を備え、アンドープ多重量子井戸変調
層は交互に繰り返し積層された量子井戸層と障壁層とか
らなり、量子井戸層は該量子井戸層を構成する材料のエ
ネルギ・バンド・ギャップに比較して小さいエネルギ・
バンド・ギャップの材料からなる量子ドットを含んでな
る。
置に於いては、半絶縁性半導体基板上に順に積層形成さ
れ逆バイアス電圧が印加されるｎ側アンドープ・クラッ
ド層及びアンドープ多重量子井戸変調層及びｐ側アンド
ープ・クラッド層を備え、アンドープ多重量子井戸変調
層は交互に繰り返し積層された量子井戸層と障壁層とか
らなり、量子井戸層は該量子井戸層を構成する材料のエ
ネルギ・バンド・ギャップに比較して小さいエネルギ・
バンド・ギャップの材料からなる量子ドットを含んでな
る。
【００５５】前記構成を採ることに依って、光変調装置
は半導体を材料として実現され、量子井戸層中に量子ド
ットを含んでいることを除いては、従来の量子井戸光変
調装置や半導体レーザと殆ど同じ構造をもっているの
で、半導体レーザや他の半導体装置などと集積化するこ
とが容易であり、従って、光スイッチ、即ち、光演算素
子として光回路を構成したり、或いは、通信用光半導体
装置に組み込むことは、何らの困難もなく可能である。
また、吸収飽和を起こす為に入射光の発生装置として半
導体レーザを用いた場合、これを集積化して一つの素子
とすることが可能である。更にまた、量子ドットを用い
たことで、サイズを小さくすることが可能になり、且
つ、高速動作させることができる。
は半導体を材料として実現され、量子井戸層中に量子ド
ットを含んでいることを除いては、従来の量子井戸光変
調装置や半導体レーザと殆ど同じ構造をもっているの
で、半導体レーザや他の半導体装置などと集積化するこ
とが容易であり、従って、光スイッチ、即ち、光演算素
子として光回路を構成したり、或いは、通信用光半導体
装置に組み込むことは、何らの困難もなく可能である。
また、吸収飽和を起こす為に入射光の発生装置として半
導体レーザを用いた場合、これを集積化して一つの素子
とすることが可能である。更にまた、量子ドットを用い
たことで、サイズを小さくすることが可能になり、且
つ、高速動作させることができる。
【図１】本発明の原理を解説する為の光変調装置を表す
要部切断側面図である。
要部切断側面図である。
【図２】量子ドット内の電子・正孔の第一準位及びそれ
等から生成される励起子のエネルギ準位を模式的に表す
説明図である。
等から生成される励起子のエネルギ準位を模式的に表す
説明図である。
【図３】量子ドットに於ける光吸収の変化を説明する為
の線図である。
の線図である。
【図４】量子ドットに於ける屈折率の変化を説明する為
の線図である。
の線図である。
１ 半絶縁性基板 ２ クラッド層 ３ ＭＱＷ変調層 ４ クラッド層 ５ ｐ型不純物含有クラッド層 ６ キャップ層 ７ 電流閉じ込め用絶縁層 ８ 絶縁膜 ９ ｐ側電極 １０ ｎ側電極
Claims (1)
- 【請求項１】半絶縁性半導体基板上に順に積層形成され
逆バイアス電圧が印加されるｎ側アンドープ・クラッド
層及びアンドープ多重量子井戸変調層及びｐ側アンドー
プ・クラッド層を備え、 アンドープ多重量子井戸変調層は交互に繰り返し積層さ
れた量子井戸層と障壁層とからなり、 量子井戸層は該量子井戸層を構成する材料のエネルギ・
バンド・ギャップに比較して小さいエネルギ・バンド・
ギャップの材料からなる量子ドットを含んでなることを
特徴とする半導体量子ドット光変調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23607396A JPH1084164A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 半導体量子ドット光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23607396A JPH1084164A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 半導体量子ドット光変調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084164A true JPH1084164A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=16995324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23607396A Pending JPH1084164A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 半導体量子ドット光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1084164A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6625337B2 (en) * | 2000-03-10 | 2003-09-23 | Fujitsu Limited | Wavelength-division multiplex optical signal processor and a method of regenerating a wavelength-division multiplexed optical signal |
| DE10227168A1 (de) * | 2002-06-18 | 2004-01-15 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung zur optischen Signalübertragung, Verfahren zur optischen Signalübertragung und optischer Modulator |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23607396A patent/JPH1084164A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6625337B2 (en) * | 2000-03-10 | 2003-09-23 | Fujitsu Limited | Wavelength-division multiplex optical signal processor and a method of regenerating a wavelength-division multiplexed optical signal |
| DE10227168A1 (de) * | 2002-06-18 | 2004-01-15 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung zur optischen Signalübertragung, Verfahren zur optischen Signalübertragung und optischer Modulator |
| WO2003107493A3 (de) * | 2002-06-18 | 2004-07-29 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung zur optischen signalübertragung, verfahren zur optischen signalübertragung und optischer modulator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050920 |