JPS59161891A - 可干渉性放射線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、動作状態で電子注入により反転分布を得る少
なくとも１つの活性領域を有する可干渉性電磁放射線の
発生成いは増幅に好適な材料の少なくとも第１層を設け
た少なくとも１つの第１本体を具える可干渉性電磁放射
線発生又は増幅装置に関するものであろう 斯る装置は、例えば第１層が半導体材料を適切に選択し
た層である場合に半導体レーザとして用いることができ
る。次に活性領域を共振器内に配設する。この共振器は
、例えば半導体材料の第１層が属する結晶の２個の平行
な璧開面により構成される。しかし、前記装置は、反射
部材を利用しない場合にはコヒーレント元の選択増幅器
としても使用することができる。斯るレーザ或いは進行
波増幅器の動作には、反転分布が活性層に起こることが
必要である。この反転分布は、低いエネルギー準位より
高いエネルギー準位がより多く存在する場合に得られる
。半導体レーザにおいて、この反転分布を通常電子流に
より発生させる。特に半導体レーザはｐｎ接合に電流が
流れて必要な注入を行う注入型レーザとして形成される
場合が普通である。前記ｐｎ接合は、活性層の２部分間
或いは活性層とこれに隣接するパッシブ（不活性）層と
の間に延在する。斯る注入型レーザの活性層には、ガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ　）をドープした材料を用いる。斯
るレーザにより発生した光（電磁放射線）の波長は約９
０　ｏｎｍである。

種々の理由から、短波長の電磁放射線を放射する小型レ
ーザの製造が所望される。例えば画像及び音声搬送波（
ＶＬＰ、　ＤＯＲ，Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）　（７
）情報を記憶蓄積する場合、−情報ビットに必要な表面
区域は、波長の２乗に逆比例する。従って、波長を半分
にすると、４倍の情報密度を得る可能性がある。また波
長が短かければより単純な光学系を用い得る追加の長所
もある。

短波長の半導体レーザを製造できるようにするため、禁
止帯幅が前記ガリウム砒素より広い半導体材料を用いる
。この広い禁止帯幅を有する材料ば、例えば酸化亜鉛（
ｚｎｏ）　、硫化亜鉛カドミウム（ＧｄＺｎＳ）、硫化
亜鉛（ＺｎＳ）及びセレン亜鉛カドミウ゛ム（ＯｄＺｎ
Ｓｅ）　’４？　テアル。

前述した種類の装置は、「フィジカル・レビュー」誌第
４巻１２号４４５９〜Φ４６４ページ（１９７１年１２
月１５日号）に記載された１、Ｍ、　Ｋｖａｍ　ノ論文
「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−４ｎｄｕｃｅｄ　Ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈ　５ｈｉｆｔ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂ
ｅａｍ　Ｐｕｍｐｅｄ　Ｌａ５ｅｒｓ　ｆｒｏｍ　０ｄ
Ｓｅ、　（３ｄＳａｎｄ　ＺｎＯｊから既知である。こ
の論文には、■−■族化合物のレーザ特性を、電子銃か
らの電子を■−Ｍ族化合物に衝突させて調査する測定装
置が示されている。またこの論文においては、例えば酸
化亜鉛（ＺｎＯ）及び硫化カドミウム（Ｏｄｄ）で約４
ｏ。

ｎｍ及び約５００ｎｍの波長の誘導放出が夫々得られる
ことを証明した。これがため酸化亜鉛及び硫化カドミウ
ムは短波長の半導体レーザの製造に極めて好適である。

その理由は、活性層に電子流により注入及び反転分布を
得るようにするｐｎ接合をこれら材料から製造された半
導体本体に設けることが従来できなかったからである。

上記論文に記載された実験に使用する設備はＶＬＰシス
テム等・の具体化には当然かさ張り、費用のかかるもの
となる。

本発明の目的は、前記問題を生じない、或いはほぼ生じ
ない前述した種類のコヒーレント光の発生成いは増幅の
ための装置を提供せんとするにある。

また本発明の他の目的は、室温で青色光即ち紫外線まで
作用し得るレーザ或いは進行波増幅器を提供せんとする
にある。

また波長の長い長波電磁放射称で動作する斯る装置に対
して、本発明の装置を使用し得るようにする。

本発明の装置は、電子ビームを発生する少なくとも半導
体カソードを具える半導体装置を設けることを特徴とす
る。

本発明は、高い電流密度の電子流を半導体カソードによ
り活性層に簡単に注入できると云、う事芙を基として成
したものである。

本発明の装置は、種々な長所を有している。まず第】に
レーザ或いは進行波増幅器を製造でき、゛室温で短波長
（約４００〜５００ｎｍ）の電磁放射巌を放射し、画像
、音声及び情報記憶（ＶＬＰ、　ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓ
ｃ、　ＤＯＲ）のための装置に単純な光学系及び高い情
報密度で設は得るという長所を有している。

、さらに、斯る装置は、例えば、固体装置或いは半導体
カソードを有する小型真空管のように小型となるように
組立てることができ、この装置では、活性層を有する第
１本体をターゲット区域に配設し得るようにする。半導
体カソードの実施例では斯る真空管は、特に半導体カソ
ードを構成する電子ソースに対して「仮想」焦点を効果
的に選択できるため極めて小型とすることができる。こ
のことは、オランダ国特許願第７９０５４７０号に詳し
く説明しである。このオランダ国の特許明細書中には、
特に電子速度が均等分布しているため簡単な電子光学系
の管となり、熱電子カソードと比較して切換時間が短い
という半導体カソードの他の長所も記載されている。こ
の真空管は、記載された実験に通常用いられる電子銃よ
り大幅に小型となる０ 活性層には、例えば半導電型■−■族化合物のような種
々の材料を選定できるが、前記第１層には■−■族化合
物の単結晶半導体本体を具えるのが好適である。これら
化合物は普通広い披止帯幅を有し、これがため短波長の
電磁波を導出する。

ここに云うＭ［−Ｖ族化合物とは、ボロン（Ｂ）、アル
ミニウム（ＡｚＬガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ
）及びタリウム（Ｔりを具える（Ｉ［［Ｂ）族の少なく
とも一元素と、窒素＠）、リンの）、砒素（Ａｓ）、ア
ンチモン（ｓｂ）及びビスマス（Ｂｉ）を具える（ＶＢ
）族の少なくとも一元素との合金を意味するものとする
。

またここに云う…−■族化合物とは、亜鉛（Ｚｎ）。

カドミウム（Ｃｄ）及び水銀（ａｇ）を具える（ｆ［Ｂ
）族の少なくとも一元素と、酸累１０＋、硫黄（Ｓ）、
セレン（Ｓｅ）及びテルル（Ｔｅ）を具える（ＶｉＢ）
族の少なくとも一元素との合金を意味するものとする。

特定の波長を得るため、所望ならばこれら化合物をドー
プ剤でドーピングし得る。

コヒーレント電磁放射線を適切に発生成いは増幅するた
め第１本体には種々の材料層を設けるこ°とができる。

従って種々の増を適宜種々の材料から構成して、−個の
装置で異なる波長の電磁放射線を得ることができるよう
にする。このことは、例えば特定の波長の電磁波が搬送
波として作用し、電子注入の変調により異なる波長の他
の電磁波に信号を供給し、その後２つの電磁波を重畳す
る（電気）通信分野への応用に重要である。

さらに同一材料でできた１つの第１層は、例えば活性領
域の中間部分をイオン注入或いはエツチングにより不活
性とし得ると云う事実により数個の活性領域を具える。

十分なレーザ動作を得るためには、発生した電磁放射線
が著しい割合で活性層に閉じ込められたままとなるよう
にする必要がある。この目的のため、この活性層を低い
屈折率の２個のクラッド層間に配設するのが好適である
。

半導体カソードに対しては、種々のカソードを選択でき
、例えば負電子親和カソード或いはオランダ国特許願第
７８００９８７号に記載のカソード或いはイギリス国公
開特許願第２１０９１５９号記載のカソードがある。

しかし、半導体カソードは、半導体本体の表面に隣接す
るｐ型領域とｎ型領域との間に、半導体本体のｐｎ接合
の両端に逆方向の電圧を印加する際にアバランシェ増倍
により半導体本体から放出される電子を発生するｐｎ接
合を設けた半導体本体を具え、該ｐｎ接合は、少なくと
も前記表面にほぼ並行に局部的に延在すると共にその降
伏電■をｐｎ接合の残存部分より低くシ、該降伏を圧の
低い部分は、降伏電圧でｐｎ接合の空乏領域が表面まで
延在しないが発生した電子を通過するに十分な厚さの表
面層により表向から分離されたままとなるような厚さ及
びドーピング濃度を有するｎ型導電層により表面から分
離するようにするのが好適である。

特に真空管内の第１本体とこのカソードとを組み合せて
使用することにより、半導体カソードの半導体本体に、
少なくとも一個の開口を形成し、加速電極を絶縁層のそ
の端縁に沿って配設される絶縁層を設ける場合に特に前
記長所を得ることができる。

図面につき不グも明の実施例を詳細に説明する。

図面は線図的なものであり、各部の寸法は実際のも”の
に比例するものでなく、特に明瞭にするため、断面の厚
さを大幅に拡大しである。また、同一導電型の半導体領
域には、一般に同一方向の斜線を付して示す。また、各
図において対応する部！ 分には一般に同一符号を何した〇 第１図には、コヒーレントな電磁放射線を発生成いは増
幅する層を設けた第１本体２を具えた装置ｌｌを示して
いる。本発明により装置１にはざらに半導体カソード３
を具え、この半導体カソード８をこの例において密閉し
た真空管５の端壁４に装着し、また第１本体２を真空管
５の他方の端壁６に配設して、第１本体２の活性層に半
導体カソード３で発生した電子ビーム７を当て得るよう
にする。真空管５には電子ビーム７の偏向のためコイル
装置を設け、また電気的接続のため端壁４には引出し部
材９を設ける。使用する半導体カソード及び真空管の使
用による長所と同様に半導体カソード固有の長所を以下
に述べるＯ この例において端壁６に第１導体２１ｉ２．３図及び第
４ａ、４ｂ図参照）は、ガリウムヒ素１ノン化物の支持
本体ｌＯから構成し、その上に半導体構体ｉ１ａ、　ｌ
ｌｂを装着する。かかる構体１１は、２個の被覆層１４
及び１５間に配設きれるスト１ノツプ形状層１８を具え
る。室温で青色光を放出するレーザ構体を、例えば１０
０乃至８００ｎｍの肉厚を有するセレン化亜鉛（ＺｎＳ
ｅ　）の活性Ｎ１１と、約１００ｎｍ及び約５６ｎｍの
膜厚を夫々有する硫化セレン亜鉛（ＺｎＳｅｘＳ、ｘ）
の被覆層１４及び１５とから製造し得る。

ＧａＡｓＰの支持本体は、十分なグリッド適応を得られ
る比率でガリウム、砒素及びリンを含有する。

活性層で発生及び増幅された光波は、種々のモードで振
動し得る。ス）　ＩＪツブ形状活性層の長手方向に伝搬
する光波成分に対して″縦モード項を使用し、厚さ方向
に伝搬する光波成分に対して“°横モード（ｔｒａｓｖ
ｅｒｓａｌ）　”項を使用し、ストリップ形状領域の幅
方向に伝搬する光波成分に対して°°側方モード（ｌａ
ｔｅｒａｌ　）　”項を使用する。多数のル６用に対し
て、とり得る振動モード数を適宜最小に制限して、適切
なレーザ増幅が、単一振動モードの振動を維持するのに
十分なようにするのが所望である。

横モード及び側方モードに対して上述のことを達成する
多数の手段が既知である。本実施例において、適切に活
性層１　ａ　（ｔｏｏ〜３ｏｏｎｍ）を選択すると共に
適切に活性領域内及び活性領域近辺の厚さ方向の屈折率
を変化させることにより横モードに対する上述の振動モ
ードへの限定（最適化）を達成し得る。実際には、硫化
セレン亜鉛の被櫨ｊ曽１４．１５は、セレン化亜鉛より
禁止帯幅が広く且つ屈折率が低いため、電子を効果的に
活性層に閉じ込めておけると共に表面での再結合を防止
する。従って発生した電磁放射線を効果的に活性層内に
閉じ込めておける。側方モードに対しては、適切に活性
領域の幅を選択するか或いは適切に活性領域の幅方向に
屈折率を変化させることにより単一撮動モードへの限定
を達成し得る。ｍ４ａ図に示す配置において、半導体構
体の幅即ち活性領域の幅を、例えは１〜２０μｍに限定
する。

この構体は、例えばまず第１に種々の層１４，１８゜１
５を設け、次に構体１１を例えはエツチングによりパタ
ーン作成して得ることができる。

第４ｂ図の配置において、病体全てに硫化セレン亜鉛Ｊ
＠１５を供給して、活性層１３の側方までもこの被憧層
１５により包み込むようにする。

今、約５　ＫｅＶのエネルギーを有する電子が半導体１
１の表面１８に当たると、電子は、厚さ５０ｎｍの第１
層で約５ｏｏｅｖのエネルギーを損失し、また残存する
エネルギーを厚さ１５０ｎｍの次の構体１１で吸収され
る。従って注入された電子を電子−ホール対の発生のた
め活性層１８の反転分布に取り込んで、レーザ作動が行
なわれるようにする。真空管５には、発生した電磁波４
０を放出し得る窓１９を１個以上設ける。

２個の半導体構体１１ａ、　　ｌｌｂを全く同一の構体
とし得、電子ビーム７を選択的にこの構体に当てて１熱
制御を良好に行え得るようにする。従つ・て２個のレー
ザ発振器はパルスモードで動作するが、正確には、この
パルスモードは不必要である。

もちろん単一構体１１も例えば連続波モードで十分に動
作する。

２個の活性層１３ａ、　　ｌａｂを選択的に異なる材料
から構成し、それに被田層１４．１５を適合させる。斯
様にして例えば−構体１１ａが長波搬送波を放射し、他
方第２構体１１ｂの短波放射線を例えば第２半導体カソ
ードより放出した電子ビームにより強度変調する装置を
得る。次にこの変調した”放射線を図示してない手段に
より搬送波に重畳す着 る。

すでに述べたように、特に短波放射線に対して種々の■
−■族化合物を活性材料として用い得る。

またもし必要ならは、発生する放射線の波長を変化させ
るため、これら化合物をドーピングする。

１Ｊ能なる活性材料の数例として、 酸化亜鉛（これは室温で紫色光（紫外梅）を放射し、も
し必要ならば、例えば、リチウムをドーピングして赤色
光にし得る。） ・　硫化カドミウム（これは室温で数色光を放射する。

） ・　セレン化カドミウム（これは室温で赤色光を放射す
る。） がある。

半導体カソード３は、ドイツ国特許願第７９０５４７０
号記載の型であり、この半導体カソードにおいて、絶縁
層は、例えば、２個の線状の開口を有し、加速電極２０
は２個の副電極２ｏａ、　　２ｏｂを具え、この７１０
速電極はまた線状エミッタ領域を残しているＯ 半導体カソード３は附勢された電子を犬斐小さな広がり
で放出するため、例えば熱電子カソード或いは電子を放
出するｐｎ接合の空乏領域を表面に露田する半導体電極
が附勢された電子を大きな広がりで放出する半導体カソ
ードと比較して特に本発明の装置に使用するのに適して
いる。電子は、言わゆる「クロスオーバ」により集中で
きないため、狭い範囲のエネルギー分布状態を保持する
。

この例において、外部副電極２０ａに内部副電極２０１
）より高い正電圧を加えることにより、電子７を切頭表
面に沿うカソードから放出して、あたかも仮想ソース２
１から電子を放出したのと同じようになる。従ってより
短い管５を使用でき、他方において、当てる場所に応じ
て副電極２０ａｌ　　２０ｂでの電圧により仮想ソース
２工の位置を変化させることにより自動集束が可能とな
る。

電子を（切頭）表１ｉｎに沿ってカソードから十分に離
すこと、即ち電子を電子ビームの表面に沿って動かすこ
とは、前記西独国特許願書に詳細に記載されているよう
に電子−光学的利点を有する。

そのためこの願書の内容の不順に関連するものは、組み
入れている。

第５図には、この前記＠書の実施例のケイ素で形成する
半導体本体２２に設けた半導体カソード部分の構体の断
面図を示す。この例において、半導体本体は、その表面
２８に隣接する部分にｎ型領域２５とｐｎ接合２６を形
成するｎ型領域２．４を具える。ｐｎ接合に逆方向に電
圧を印加すると、アバランシェ増倍により電子を発生し
、この電子て矢印７で示す。表面２ａには、例えば酸化
ケイ素の電気的絶縁層２７を設け、この絶縁層により少
なくとも１個の開口２８を設ける。開口２８内にｐｎ接
合２６が表面２３にほぼ平行に延在する。

さらにこの例では多結晶ケイ素で作られた加速電極２［
１ａ、　　２０’ｂを開口２８の縁の絶縁層２７上（こ
設ける。局所的に開０２８内にあるｐｎ接合部分はその
他のｐｎ接合部分より降伏電圧が低い。この例において
、開口２８内の空乏領域８ｏをｐｎ接合の他の部分より
狭くすることで降伏電圧の局所的減少を得ることができ
る。降伏電圧を減少させたｐｎ接合部分２６をｎ型層ｚ
４により表向２３から離間する。このＪ＠２４は、降伏
電圧でｐｎ接合２６の空乏領域８ｏを表面２３までは延
在させないような厚さ及びドープ濃度を有する。この結
果、表面層は存在し続けてアバランシェ電流で電子を放
出しない部分の導通を確実にする。表面層３１を十分薄
くしてアバランシェ増倍により発生した電子量を伝送し
、半導体本体２２がら電子を・放出して゛電子ビーム７
を形成するようにする。

空乏Ｊ＠３０の幅を減少した部分、即ちｐｎ接合２６の
降伏電圧を局所的に減少させた部分を、本例では、開口
ｚＢ内により濃くドープしてｎ型領域２４とｐｎ接合を
形成するｎ型領域８２を設けることにより得る。

半導体装１隊には、接続電極（図示せず）をさらに設け
、この接続電極を接触ホールを通ってｎ型領域２４に接
続されるｎ型接触領域３３に接続する。本例においてｐ
型領域を下部の金属化層３４に接触させる。この接触は
、高い濃度でドーピングされたｎ型接触領域３５を経て
行なわれるのが、　　　　好適である。

第１図及び第２図に示す実施例において、ｎ型領域２４
のドナー濃度は、例えば、表面で５．１０１８原子／Ｃ
ｒｎ８であり、ところがｎ型領域２５のアクセプタ濃度
はかなり低く、例えは、１０　原子／ｃｍ’である。開
口２８内により高い濃度でドープしたｐ型領域８ｇは、
ｐｎ接合区域で例えばａ、ｉｏ１？原子／ｃｍ８のアク
セプタ濃度を有する。結果として、・この領域３２の区
域でｐｎ接合２６の空乏層８０、は幅を減少させ、これ
がため降伏電圧を減少する。

この結果この区域でまずアバランシェ増倍が起る。

ｎ型領域２４の厚さは、この例で０．０２μｍである。

前記ドナー濃度において、表１ＩｉＩＪ曽３１を維持し
つつ十分な数のドナーをイオン化してアバランシェ増倍
が起る電界の強さく約６．１０　Ｖ／ｃｍ　）に達する
と、−万ではｐｎ接合２６で導通が起こり、他方ではこ
の表面層が十分に薄くなって発生した電子に対応する量
を通すようになる。

表面２８には、仕事ポテンシャル（仕事関数）を減少さ
せるセシウム或いはバリウムのような物質層３６を所望
ならば設は得る。引用した半導体カソードの動作説明及
び製造方法のいくつかは、上述の西独国特許願第７９０
５４７０号に述べられている。

第６図には、完全に固体装置として組立てられる本発明
の装置１を示す。半導体力ンード部分２２は加速電極２
０及び層８６を省略したのを除いて第５図に示した装置
と同一であり、また所望ならは絶縁層２７は厚さをより
薄くし得る。

支持本体を具えてない第１本体２を層２ワ上に直接設け
る。これは、例えば分子ビーム成長法（ＭＢＥ　）或い
は有機金属気相成長法（ＮＯＶＰＥ　）のよつな先進の
技術により活性層１８及び被覆層を成長させることによ
り得られる。

この場合、半導体病体１１を第２図乃至第４図に示す実
施例の２個の被覆層１４及び１５間に活性層Ｉ３を具え
る三層構造として再び形成し得る。

けれども本例において、活性層１３を絶縁材料の層２７
上に直接配設し、これによりこの絶縁層２７及び７Ｊｌ
速電極を供給する電極）＠ｓｑが被覆層１５及び１４と
して或いは反射表面として機能するようにする。従って
絶縁層２ダ、１５は、−万では半導体カソード２２上の
、他方では第１本体２（この場合半導体構体１１である
）上の部分に形成する。平面図において、電極３７及び
領域８２は第６図に示す平面に直角な長手軸線方向に細
長形状を有する。この結果、反転分布が生じる領域を符
号３８で示す領域に限定する。このため電磁波が験 ・図面平面にほぼ直角な方向に放射される。

第６図の装置の変更例を第７図に示す。この場合、第５
図に示す半導体カソード２２の層３６を省略して用いて
いる。活性層１３及び被覆層１４゜１５を具える本体２
，１１を半導体カソードｚ２上に直接固着する。この固
着処理を真空の環境で行なって装置の動作に不利に作用
する残留ガスを空洞３９内に残さないようにするのが好
適である。

所望ならば発生した電磁波を透過する窓を設けるため、
電極２０を細長構体］■の端部近傍で遮断し得る。即ち
遮断物として放射線透過材料を充填する。

所望ならば、７１０速電極２０を支持本体として機能さ
せ得て、これにより支持本体１０を省略できる。従って
窓を酸化層２７に設は得る（第８図参照）。

第６図の半導体構体１１を必要ならば保護材料で被覆し
得る。単に半導体構体１１を用いる代わりに第３図及び
第４図に示すのと同様な第１本体２を選択的に適宜用い
て、装置に必要ならばヒートシンクとして機能し得る支
持本体ｉｏをさらに設は得るようにする。その龍笛６，
７及び８図の符号は、他の実施例においても同じ意味を
有する。

当業者においては、本発明の棹々な変更例を考え出すこ
とができる。

例えば、半導体技術自体から知られる範囲で、第１図及
び第３図に示されるような電磁放射線を半導体構体の一
端縁部からしか発射できないようにし得る。単−第１本
体ｚ上の２個の細条片１１を用いる代わりに、夫々少な
くとも１個の半導体構体を具える２個の本体を所望なら
ば利用できる。

さらに数個の活性領域１３は互いに平行に設ける必要は
ない。

半導体カソードを形成するクイ素本体には、例えば制御
用トランジスタのような他の半導体素子。

を半導体カソードの側に必要ならば設けてもよい。

ざらに第１図に示す装置において、半導体カソードの品
質低下を減らすため、西独国特許願第８１０４８９３号
に提案されたような手段を採ってもよい。

またレーザ構造のための材料の選択については、すでに
言及したように選択は、ｎ−■族化合物に限定されず、
ｍ−ｖ族化合物、また例えばクロムをドーピングしたル
ビーのような他の種々な材料も選び得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコヒーレント光発生装置の線図・ 第２図は、第１図の装置に用いられる第１杢体の平面図
、 第３図は、第２図の■−■線上の断面図、第４ａ、＋ｂ
図は、第２図のＩＶ−ＩＶ縁線上断面図、 第５図は、第１図の装置に用いられる半導体カソード部
分の断面図、 第６図は、単一本体で形成した本発明のコヒーレント光
発生装置の断面図、 第７図は、第６図の装置の変更例を示す断面図、第８図
は、第６図の装置のさらに他の変更例を示す断面図であ
る。 １・・・本装置　　　　　　２・・・第１本体３・・・
半導体カソード　　４，６・・・端壁５・・・真空管　
　　　　　７・・・電子ビーム８・・・コイル装置　　
　　９・・・引出し部材１０・・・支持本体 １３・・・ストリップ形状層 １４　、１５・・・被覆層　　　１９・・・窓２０　　
ｊ　　２ｏａ　　、　　　２ｏｂＱ＊ｕ　速　＊ｈ２１
・・・仮想ソース　　　２２・・・半導体本体２８・・
・表面　　　　　　　２４・・・ｎ型領域２５　・ｐ型
頭ｔｊｌＳ２６・ｐｎ接合２７・・・絶縁層　　　　　
２８・・・開口３０・・・空乏領域　　　　３１・・・
表面層８２・・・ｐ型頭域　　　　３Ｂ・・・ｎ型接触
領域３４・・・金属化層　　　　８５・・・ｐ微接触領
域２／２ Ｆ＋６．７ Ｆ＋６．Ｅｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　動作状態で電子注入により反転分布を得る少なくと
   も１つの活性領域を有する可干渉性電磁放射線の発生成
   いは増幅に好適な材料の少なくとも第１層を設けた少な
   くとも１つの第１本体を具える可干渉性電磁放射線発生
   又は増幅装置において、活性領域に注入を行なうための
   電子ビームを発生する半導体カソードを少なくとも具え
   る半導体装置を設けるようにしたことを特徴とする可干
   渉性電磁放射線を発生成いは増幅する装置。 区　前記第１層が■−■族化合物の単結晶半導体本体を
   具えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の可干渉性電磁放射線を発生成いは増幅する装置
   。 ＆　　Ｉｆ−Ｍ族化合物を、亜鉛或いはカドミウムの１
   個以上の元素と、酸素、硫黄、セレン或いはテルルの１
   個以上の元素との化合物から形成されるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の可干渉性電磁
   放射線を発生成いは増幅する装置。 弧　放射した電磁放射線の波長を調整するためのドープ
   剤を前記化合物が具えるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の可干渉性電磁放射線を発生成
   いは増幅する装置。 五　活性層をストリップ形状としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の可干渉
   性１を磁放射線を発生成いは増幅する装置。 Ｇ　活性層を低屈折率の２個の被覆層間に配設するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項の何れかに記載の可干渉性電磁放射線を発生成いは増
   幅する装置。 ７、　半導体カソードは、半導体本体の表面に隣接する
   ｐ型頭域とｎ型領域との間に、半導体本体のｐｎ接合の
   両端に逆方向の’ｇｆ、ＥＥを印加する際にアバランシ
   ェ増倍により半導体装置から放出される電子を発生する
   ｐｎ接合を設けた半導体本体を具え、該ｐｎ接合は、少
   なくとも前記表面にほぼ並行に局部的に延在すると共に
   その降伏′「ｄ圧をｐｎ接合の残存部分より低くし、該
   降伏電圧の低い部分は、降伏電圧でｐｎ接合の空乏領域
   が表面まで延在しないが発生した′電子を通過するに十
   分な厚さの表面層により表面から分離されたままとなる
   ような厚さ及びドーピング濃度を有するｎ型導電層によ
   り表面から分離するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の可干渉性！
   磁放射線を発生成いは増ＩＱする装置。 ８、　半導体本体の表面には、少なくとも１個の開口を
   設けた絶縁層を設け、該絶縁層上の開口の縁部に沿って
   少なくとも１個の加速電極を設け、少なくとも前記開口
   内に前記表面にほぼ並行にｐｎ接合を延在すると共に該
   ｐｎ接合の降伏電圧を局所的に低くするようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の可干渉性電磁
   放射線を発生成いは増幅する装置。 ９、　酸化絶縁層の前記開口が狭いギャップ形状を有す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の可干渉性電磁放射線を発生成いは増幅する装置。 １α　前記装置は排気エンベロープ内に第１本体及び半
   導体カソードを有する真空管を具え１第１本体を半導体
   カソードに対間する端壁の区域に配設するようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の何れ
   かに記載の可干渉性電磁放射線を発生成いは増幅する装
   置。 １１　　第１本体を半導体カソードの表面に設けるよう
   にしたことを特徴とする特許８Ｎ求の範囲第１項乃至第
   ９項の何れかに記載の可干渉性電磁放射線を発生成いは
   増幅する装置。