JPS60160191A

JPS60160191A - 半導体構造

Info

Publication number: JPS60160191A
Application number: JP59282128A
Authority: JP
Inventors: ロバート　デイー．バーンハム
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1985-08-21
Also published as: JPH0516677B2

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】〔発明の背景〕本発明は半導体構造の数置に関するものであって、更に
詳細には結晶成長の後相互拡散ディスオーダ化（１ｎｔ
ｅｒｄｉｆｆｕａｉｏｎ　ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ　）
を受けるようになった量子井戸構造に関するものである
。

ＡＪＡｓ　−Ｇａ　ＡＩ　Ａｓ　−ＧａＡｓ　合金シス
テムにおい１−Ｘ　Ｘて、異なるヘテロ構造の型を形成することに関する興味
は、相互拡散法によって更に一欅進展してきた。特にＧ
ａ１−ｘＡｔ！１８合金において、ＧａＡｓとＡＩＡａ
の相互拡散によるディスオーダ化、またはＧａとＡＩの
相互拡散によるディスオーダ化が用いられてきた。相互
拡散ディスオーダ化法が興味をあつめる理由は、結晶成
長後にそれら合金システムに選択的に適用することによ
って、半導体レーザ、光導波路、光学的検出器、ｍ−ｖ
放光−電子集積回路を製作することを可能とするからで
ある。

相互拡散ディスオーダ化法は了ズグロウン（ｍｓ−ｇｒ
ｏｗｎ　）の量子井戸構造中の領域の選択的制御を行う
ことができ、合金組成量を混ぜ合せたり、不整列化する
ことによってエネルギーバンドのシフトアンプと屈折率
の減少をもたらし、従来のエピタキシャル法を用いて既
に成長されている整列結晶構造中に、活性領域あるいは
導波路領域を形成することができる。

Ｇａ　ＡＪＡａ合金システム中ＧａとＡＩの間の相１−
Ｘ　、！重拡散ディスオーダ化あるいは、ＧａＡａ　−ＡｊＡａ
超格子における相互拡散ディスオーダ化については、以
下６組の論文群に述べられている。

（１１Ｌ、Ｌ、チャン（Ｃｈａｎｇ　）他による「Ｇａ
ＡｓとＡＩＡａの間の相互拡散（工ｎｔｅｒｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎＧａＡｓ　ａｎｄ　ＡＪＡａ
　）Ｊ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ第２９巻第３号（１９７６年８月１日）第１６８頁
−＃Ｎ４１頁の論文中にはアニーリングによる相互拡散
ディスオーダ化について迷べられている。

（２）°米国特許第４，３７８．２５５号、Ａｐｐｌｉ
ｅａＰｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ第３８巻第１０号
（１９８１年５月１５日）第７７６頁−第７７８頁のＷ
、　Ｄ、ライディグ（Ｌａｉｄｉｇ　’）他による「不
純物拡散によるＡＩＡａ　−ＧａＡｓ超格子中の不整列
（ＤｉａｏｒｃＬｅｒ　ｏｆａｎ　ＡＩＡａ　−ＧａＡ
ａ　８ｕｐｅｒｌａｔｔ１ｃｅ　ｂｙ工ｍｐｕｒｉｔｙ
Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　）　Ｊ、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ第５３巻第１号（１９８２年１月）第７６６頁−第７
６８頁のり、　Ｗ、キルホーファ（Ｋｉｒｃｈｏｅｆｅ
ｒ　）他による［ＡｊＡｓ　−ＧａＡｓ超格子中の層に
そったＺｎの拡散と不整列（Ｚｎ　Ｄｉｆｆｕｓ１゛ｏ
ｎ　＆　Ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ａｎｈｔｈａ
−ａａｈａ　８ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ　Ａｌｏｎｇ　
１ｔｅ　Ｌａｙｅｒｓ）Ｊ、これらは例えば６００℃−
６５０℃の温度における亜鉛（Ｚｎ　）の拡散によって
引起こされる相互拡散ディスオーダ化について述べてい
る。

［３１１９８２年に米国Ｎｅｗ　Ｍｅｘｉｃｏ州ム１ｂ
ｕｑｕｅｒｑｕｅにおいて開催された［ＧａＡａ及び関
連化合物に関する国際シンポジウム（工ｎｔ６１ｒｎａ
ｔｉｏｎａ１８ｙｍｐｏｓ１ｕｍ　ｏｎ　ＧａＡｓ　ａ
ｎｄ　Ｒｅ１ａｔｅｄ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　）Ｊの報
告集第２３３頁−第２３９頁のＭ、　Ｄ、カムラス（Ｃ
ａｍｒａｓ　）他による［不純物注入と拡散によるｌ’
Ａｓ　／　ＧａＡｓ超格子の不整列（Ｄｉｓｏｒｄｅｒ
　ｏｆＡＡ’Ａｓ　／　ＧａＡｓθｕｐｅｒｌａｔｔｉ
ｃｅｓ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎａｎ
ｄ　Ｄｌｆｆｕｓｉｏｎ　ｏｆ工ｍｐｕｒｉｔｉｅｓ　
）Ｊ　Ｋはイオン注入による、すなわち例えば約６７５
℃の温度におけるＳｌあるいはＺｎイオン注入による相
互拡散ディスオーダ化について述べられている。

最近になって、相互拡散ディスオーダ化法は単−及び多
重量子井戸レーず構造へ適用され、活性層へテロ接合に
おける例えば８５０℃−１０００℃の高温におけるＧａ
とＡＩの相互拡散によって、それらの出力の波長変調の
ために利用されるようになってきている。アニーリング
の温度と時間を制御するととｋよって、このレーデ構造
の波長は、例えば８２００Ａから７２０ＯＡの範囲にお
いて、１００ＯＡ程度の範囲のシフトを起こすことがで
きる。この方法は本発明の譲受人に譲渡された１９８６
年２月２日付の米国特許出願第５２８．７６６号［熱処理による量子井戸レーずの波
長同調（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｔｕｎｉｎｇ　ｏｆ　
Ｑｕａ、ｎｔｕｍＷｅｌｌ　Ｌａ５ｅｒａ　ｂｙ　Ｔｈ
ｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ　）　Ｊに述べられて
いる。

単一または多重量子井戸構造すなわちヘテロ構造量子井
戸レーデに対して元素注入、元素拡散、または高温にお
ける熱処理を行うことによって相互拡散ディスオーダ化
を行う場合には、その井戸のエネルギーバンド形状は与
えられた相互拡散ディスオーダ化処理の程度に従って変
化する。

ＡＡｔＡｓ　−ＧａＡｓ界面、ＧａＡｓ　−ＧａＡＪＡ
ｓ界面、またはＧａ　ＡＩＡＪ−Ｇａ　ＡｌｌＡｓ　（
７＞！　）界面の場合Ｋｚ−ｘ　ｘ　１−３’　７は、この構造を横切るＡＪの温度勾配は、相互拡散ディ
スオーダ化処理以前のエピタキシャルなアズグロウン構
造におけるそれ程急峻でない。

第１Ａ図ないし第１Ｃ図は、当分針において知られてい
る、ＧａＡｓ　／　ＧａＡｓ界面系の各種量子井戸構造
を示している。第１Ａ図においては、エネルギ・−パン
Ｖ構造１０をもつ量子井戸構造はＧａ　ＡＩＡａの井戸
層１２を含んでいる。ここで１−Ｘ　ＸＸはおよそ０から０．６５の間の値であり、従って層１
２はＧａＡａ層であってもよ＜、ＡＡ’ｌｌ１度の低い
（）ａＡＡ’Ａθ層でもよい。量子サイズ効果を示すた
めに１層１２の厚さは１５Ａから５０ＯＡの範囲の値を
とる。クラッド層１５と１６は、ｘ′をおよそ０．１５
から１．００の値としたＧａ、　−ｘＪＡＡ！！、ＡＳ
を含んでいる。すなわち層１５と１６は高濃度Ａ！を含
むＧａＡｓ界面かＡＩＡａである。

相互拡散ディスオーダ化によって、量子井戸領域１２と
クラッド層１５．１６との間の界面においてＧａとＡＡ
ｔの相互拡散が起こる。第１Ａ図に示されたよ５に、単
一の量子井戸領域１２を形成しているもとのエネルギー
バンド分布１０は有限の矩形井戸を有している。相互拡
散ディスオーダ化によって最初有限の矩形であった井戸
はより放物線的な形状に変化し、井戸の深さも浅く変化
し、Ｇａ　−ＡＩの相互拡散のためＧａ　ＡｌＡｓの端
部は丸−ＸＸみをおびてくる。この変化後の形状は点線１３で示しで
ある。井戸１２のこの浅くなることによって、この井戸
中にとじこめられる電子及び正孔の状態は異なるエネル
ギーレベルヘシフトされる。

これら状態に関するより詳細な議論は上述の米国特許出
願第５２８．７６６号に見出されるであろう。

第１Ｂ図に示すエネルギーバンド分布２０は同様の量子
井戸構造を含んでいるが、更に別の外側層１７．１８を
含んでいる。それらはＸ＃をおよそ０．３０から１．０
０の間の値としたＧａ１−Ｘ、１ＡＩＩ！、／Ａ８層で
あり、すなわち層１７．１８は高濃度ＡＪを含むＧａＡ
ＪＡｓかｉＡｓかである。他方中間のクラッド層１５と
１６においてはＡＡｔの組成比はおよそ０．１５から０
．８５の間の値である、すなわち層１５と１６は中程度
のＡｊ　ｌｌｉ度のＧａＡＪＡｓの層である。十分な相
互拡散ディスオーダ化を行うと、最初有限な矩形形状で
あった井戸１２はより曲線的または放物線状に変化する
。変化後の形状を点線１４で示しである。注意すべき点
は、形状２０中の相互拡散ディスオーダ化は形状１０中
のそれとくらべてより本質的であって図示されたように
井戸１２の埋立てがより顕著に発生しているということ
である。

第１Ｃ図中のエネルギーバンド分布３０は第１Ｂ図の単
一井戸を用いた超格子をあられしており、Ｘをおよそ０
から０．６５までの間の値とした時のＧａ　ＡＪＡａの
４個の量子井戸１２Ａ、１２Ｂ。

１−Ｘ　Ｘ１２Ｃ，１２Ｄを含んでいる。これら井戸はＧａ、　、
、ＡＡｔ、、Ａｓ　（ｘ’　−０，１５〜０．８５　’
）の３つの障壁層１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃで区切られて
いる。

層１５Ａｔ　１５Ｂ、１５ＣはＡＪＡａであってもよい
ということに留意されたい。相互拡散ディスオーダ化に
よって、最初矩形形状であった井戸１２Ａ。

１２Ｂ、１２０．　１２Ｄは第１０図中に点線１９で示
されたように曲線的に変化する。

量子井戸構造を形成するためのエピタキシャル成長時に
、井戸の最上部における井戸幅を制御し、または広くな
りすぎないように保証することが必要な場合がある。ま
た製電収率の立場から、相互拡散ディスオーダ化の方法
をより長時間適用することは望ましくない。

〔発明の要約〕

本発明に従えば、すくなくとも１つの量子井戸層を有し
量子サイズ効果を示すことのできる半導体・構造に関■
−て、それのエネルギーバンド分布を変形させるための
手段が用いられる。そのような手段は量子井戸層の表面
に隣接するすくなくとも１つの薄いディスオーダ化され
る成分層を含んでおり、その中にはそれに隣接する層中
にもしあるとしても、それよりも高濃度のディスオーダ
成分ヲ含んでいる。このディスオ−ダ成分は、ＧａＡｓ
　／　ＧａＡＡ’Ａｓ系中ではＡＪと（）ａである。本
発明においては、ディスオーダ成分のＡＪは、活性領域
や導波路のような中間隣接層中にディスオーダ成分Ｇａ
が高濃度で含まれているのに対して、相互拡散用のＡＡ
Ｉ蓄積部を供給することが重要である。ディスオーダ成
分層は量子井戸層の相互拡散ディスオーダ化用の成分蓄
積部と１．て槻能する。

井戸層に隣接して設けられた薄いディスオーダ成分層“
中のより高濃度のディスオーダ成分はディスオーダ成分
用のすぐに間に合う供給源となる。すなわちＡＡｔは相
互拡散ディスオーダ化プロセスの適用時間をへらすと共
に、相互拡散プロセス間のＡＩＩの早い欠乏化をさける
。これ忙よって了ズグロウンの構成をそのようなプロセ
スに必要なより高い温度にさらす時間をへらすことがで
きる。この薄い成分層はまた同時に量子井戸の界面にお
いてキャリアの障壁を高くして光学的閉じ込め効果を高
める働きをする。このことは半導体レーず構造の形成な
どのようにキャリアや光学的閉じ込めが重要である領域
において特に望ましいことである。

このディスオーダ成分量は量子井戸層の片面あるいは両
面に隣接して設けられる。更に１デイスオ一ダ成分層は
多重量子井戸構造に関しても設けられる。

他の目的や特徴は、本発明のより完全な理解と共に、以
下の図面を参照した詳細な説明から明らかになるであろ
う。

〔好適実施例の説明〕

第２Ａ図を参照すると、本発明に関する「一般的な」エ
ネルギーバンド分布４０が示されている。

分布４０はＸを例えばおよそ０から０．３５の間の値と
した時のＧａｌ’Ａθの単一の量子井戸層４２１−Ｘ　
Ｘを表わしている。井戸４２の表面に隣接してすくなくと
も１つの薄いディスオーダ成分層４４がとりつけられて
いる。この層はＧａ１−アＡＪｙＡθであり、Ａｌｌカ
ブイスオーダ分であって、ｙは量子井戸７慢４２中のＡ
ＩＩＸとくらべてかなり大きくすなわちｙ＞ｘであるよ
うな層である。ディスオーダ成分層４４の次にクラッド
層４５がある。それはＸ′を例えばおよそ０．１５から
０．８５の間の値としたＧａ　、−、、Ａｔ工、Ａｓの
層である。しかし、層４４中のＡＩ、成分は層４５中の
ＡｔＸＩよりも、すくなくとも１５％はより大きいこと
が望ましい。量子井戸層４２の他の表面忙はＧａ、、、
ＡＡ！、、Ａｓの層４６が隣接している。ここでＸ′は
例えばおよそ０．１５から０．８５の間のイ直である。

量子井戸層４２のもう一方の表面に薄いディスオーダ成
分層４４Ａを隣接させてもよい。ＩＩ　４４Ａは第２Ａ
図中に点線の輪郭で示ｌ、である。通常は井戸層４２に
隣接して一対の薄いディスオーダ成分層４４と４４Ａを
設けることが望ましいが、本発明の効果と利点を得るた
めに単一７１１４４を設ける場合も本発明の範囲に含ま
れる。

上で述べたように、薄いディスオーダ成分層４４、また
は層４４と４４Ａはディスオーダ成分すなわちＡＩを、
層４２及びクラッド層４５．４６の中よりもより高濃度
に含んでいる。ＡＩの濃度は量子井戸層４２とクラッド
層４５．４６との間ですくな（とも１５チ以上異なって
いることが望ましく、更に層４４とクラッド層４５．４
６との間ですくなくとも１５％以上異なっていることが
望゛ましい。第２Ａ図中の層４４に関して、点線の輪郭
形４Ｔで、層４４中に含まれるＡｔの量の範囲を表わす
エネルギーバンドのレベルの例が示されており、層４４
と層４５との間ＫＡＪの量の差が存在するものとして、
１００俤すなわち完全にｊｋＪＡａまでの範囲を示１．
．ている。このように、例えば、もし層４５中のＸ′が
０．４０であれば、層４４中のｙは０．５５またはそれ
以上となる。別の例とｌ−て、Ｘ′が０．８５であれば
層４４中のｙは１．００すなわちｉＡｓとなる。

ディスオーダ成分層の目的は、半導体装置を設計する場
合に有用なキャＩＩアに対する背壁を増大させるための
みならず、相互拡散ディスオーダ化プロセスに役立てる
ためのディスオーダ成分Ａ！の蓄積部を供給するためで
もある。これらの付加的な高濃度ＡＪを含む薄い層は、
量子井戸エネルギーバンド分布、キャリア濃度、接合特
性のモデリングの制御を改善するための相互拡散ディス
オーダ化の間の井戸層界面へのＡｌの供給に対する積極
的な手法を供給する。更忙、ディスオーダ成分層の採用
によって井戸の最上部における井戸幅の増大という利点
が得られ、相互拡散ディスオーダ化プロセス中のＡＪの
早期の欠乏回避と共にキャリアのトラップと閉じ込めの
効果が得られる。

量子井戸層４２の厚さは１５Ａから５０ＯＡの間の値を
とるのが普通である。多くの応用においては、厚さはこ
の範囲の下限値にある、すなわちペテロ構造の量子井戸
レーザでは量子井戸層の厚さは６０ｋから８ｎＡの間の
値である。ディスオーダ成分層４４及び４４Ａの厚さは
１原子層すなわちおよそ３Ａから、３００Ａの厚いもの
まである。

第２Ｂ図から第２Ｈ図は、本発明のディスオーダ層を用
いた量子井戸構造の各種のエネルギーバンド分布を示し
ている。しかし、ここに示したもの以外の例も可能であ
ると考えられ、ここに示したものはそれらをも代表して
いるつもりである。

第２Ｂ図のエネルギーバンド分布５０は、Ｘを例えばお
よそ０から０．３５の間の値としたときのＧａＡＩＡａ
の量子井戸層５２、ｙを例えばおよ１−Ｘ　Ｘそ０．１５から０．８５の間の値としたときのＧａ　Ａ
ＩＡａの隣接するディスオーダ成分層５３１−７　ｖと５４、Ｘ′を量子井戸層５２、ディスオーダ成分層５
３．５４、外側層５７．５８中のＡＪの濃度に依存して
およそ０．１５から０．８５の間の値としたときのＧａ
、−、、Ａ１１ｘ、ＡＢの中間クラッド層５５と５６、
を含んでいる。外側層５７と５８はＸ“をおよそ０．３
５から１．００の間の値としたときのＧａ１−Ｘ、Ａ！
ｘ＃八〇でへる。

第２Ｃ図は、第２Ｂ図の井戸構造を用いた多重井戸構成
を表わしている。エネルギーバンド分布６０は４個の井
戸層５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ。

５２Ｄと隣接するディスオーダ成分層５３Ａ。

５３Ｂ、５３Ｃ，５３Ｄと５４　Ａ、５４Ｂ、　５４Ｃ
。

５４Ｄを示（７ている。これらのディスオーダ層は、ク
ラッド層５５．５６と同じ成分の中間層５９によって順
次分離されている。

第２Ｄ図のエネルギーバンド分布７０は、ディスオーダ
成分層５３と５４が、ｙを０．８５から１．００すなわ
ちＡＡ！ＡｌｌまでとしたＧａ　ＡｊｔＡｓであ１−７
　７るような高濃度のＡＪを含んでいる点を除いて、第２Ｂ
図の分布５０と同様である。ヘテロ構造レーデ中に用い
ると、それらの構造は、光学−的閉じ込め及び導波作用
のために中間層５５及び５６中へのビームの拡大を許容
しながらすぐれたキャリア閉じ込め効果を与えることが
できる。

第２Ｂ図は第２Ｄ図の井戸構造を用いた多重量子井戸構
成を示している。エネルギーバンド分布８０は４個の量
子井戸層５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ１５２Ｄを隣接するデ
ィスオーダ成分層５３Ａ。

５３Ｂ、５３Ｃ，５３Ｄ及び５４Ａ、５４Ｂ。

５４０．５４Ｄと共に示している。これらのディスオー
ダ層は、クラッド層５５及び５６と同一あるいは同様の
組成を有する中間層７９によって順次分離される。

第２Ａ図の一般的なエネルギーバンド分布に関して既に
述べたように１デイスオ一ダ成分層５３と５４中のｋｌ
ｙディスオーダ成分は、それぞれｙ＞ｘ’＞ｘ〉０とし
たときＧａ　ＡｌＡｔ５と］−Ｘ　ＸＧａ、−ｘＡｌｘ、Ａｓである隣接層５２と５５．５６
中のＡＪの濃度に依存して、例えば０．１５から１．０
０の間の値をとる。

第２Ｆ図、第２Ｇ図、第２Ｈ図は、中間クラッド層の領
域において空間的に変化するエネルギーバンド分布をも
つ単一量子井戸構造のエネルギーバンド分布の６つの例
を示している。第２ＩＩ′図は、中間クラッド層９５と
９６が直線的な空間変化をするＧａ□−、、ＡＪ、、Ａ
ｓの合金組成、すなわちＸ′が成長過程で約０．１５か
ら１．００の間を直線的に徐々に変化するようになった
点を除いて、第２Ｂ図の分布５０に示したのと同じ量子
井戸構造についてのエネルギーバンド分布９０を示して
いる。

第２Ｇ図は、中間クラッド層１０５．１０６が放物線状
または凹型に空間変化するＧａ、　−、、ＡＪ、、Ａｓ
の合金組成をもつ、すなわち例えばＸ′が成長過程にお
いて約０．１５から１．００の間で放物線状に除徐に変
化するようになっている点を除いて、分布５０と同じ分
布をもつ量子井戸構造に対するエネルギーバンド分布１
００を示している。

第２Ｈ図は、中間クランド層１１５．１１６が逆放物巌
状または凸型に空間変化するＧａ１−、ＪｌｘｔＡｅの
合金組成をもつ、すなわち例えばＸ′が成長過程におい
て約０．１５から１．００の間で放物線的に除徐に変化
するようになっている点を除いて、分布５０と同じ分布
をもつ量子井戸構造忙対するエネルギーバンド分布１１
０を示している。

第２ＩＩ′図、第２Ｇ図、第２Ｂ図のエネルギーバンド
分布によって表わし、た童子井戸構造を用いることの利
点は、各々の中間層９５．９６、または１０５．１０６
、または１１５．１１６中に勾配が存在することによっ
て、例えば半導体レーデ中におけるビーム出力のビーム
強度断面分布を望みどおりに設計できる点である。言い
かえると、レーデによって発生するビームの強度分布を
設計することが可能になる。例えば第２Ｇ図の放物線状
の分布を用いることによって、出力ビーム中の強度分布
ながウス分布形状にすることができる。

ビーム強度分布整形の利点と共に、半導体レーず構造中
にディスオーダ成分層５３．５４を用いることによって
、例えば上に述べた米国特許出願第５２８，７６６号に
述べられたような相互拡散ディスオーダ化の適用によっ
て、レーずの波長同調が可能となる。結果として、半導
体レーずを現状の技術を用いて、あらかじめ設計された
ビーム強度分布と、選ばれた波長特性を持った形で容易
に作製できることになる。

第６Ａ図から第３Ｃ図は、選ばれた量子井戸構造に対し
選ばれた相互拡散ディスオーダ化法を適用することによ
って、もとのエネルギーバンド分布がどのように変化す
るかを変化の段階に従って示し、たものである。選ばれ
た量子井戸構造は第２Ｂ図の分布５０に基づいている。

この分布は第３図に再現されており、相互拡散ディスオ
ーダ化によって変化するエネルギーバンド分布を点線で
表わす。もちろん、各図面においてディスオーダ成分は
保存される。

第６Ａ図は、量子井戸層５２、ディスオーダ成分層５３
，５４、及び中間層５５．５６の間で相互拡散ディスオ
ーダ化が開始されて、これらの層間でＧａとムｌの相互
拡散が始まった初期の段階を表わしている。ディスオー
ダ成分のムｌは有効に制御された相互拡散を可能とする
ために利用できる形で比較的多量に存在する層５３と５
４から相互拡散する。

第３Ａ図から明らかなように、井戸層５２の餉域への）
ｌの相互拡散のために層５３と５４のもとの分布が減衰
しはじめると共に、層５２の井戸が埋まりはじめる。点
線５１Ａはエネルギーバンド分布のこの初期の変化を示
す。

相互拡散ディスオーダ化が進行すると、層５３と５４の
分布が減衰すると共に、ＡＷ５２の井戸はより一層埋ま
る。このことは第３Ｂ図に点線分布５１Ｂで示されてお
り、更に進行した形のものを第３Ｃ図に点線分布５１Ｃ
で示ｌ−である。分布５１Ｃの場合、層５２の井戸は、
実際上、中間層５５と５６中とｉｒ同程度に１相互拡散
したＡｔｋよって埋められている。

エネルギーバンド分布に関して上に述べた議論では、電
流注入装置で必要なドーピングの型と濃度については考
慮していない。用いられるドーピング型と濃度に依存し
て、屈折率と等価エネルギーバンド分布のすこしの変化
が発生しうる。更に、例えば層４５．４６または５５．
５６、または５７．５８中の三元化合物ＧａＡ７Ａａの
組成比Ｘ′とＸ′の範囲は、ドーピングの型と濃度の差
を調節するため、正確には同一でなくなる。これらの因
子については当業者にとって知られているので、本発明
の議論においては取扱わない。

本発明に関して更Ｋｍ慮することは、２層あるいはそれ
以上の層間に１またはいくつかの連続的に堆積した層す
なわち超格子中に存在するＡノ量の大きな変化のために
発生したひずみを解放するための技法の適用についてで
ある。例えば、ＡＪＡｅ　／　ＧａＡｓの超格子を成長
させる替りに２を０．０４とした場合ＡＪＡａ　Ｐ　／
ＧａＡａの超格子を成−２ｇ長させることである。これによって、それら構造におい
て最適の格子整合が得られる。三元化合物ＧａＡｊＡａ
の格子なＧａＡθへ整合させるためＫは、三元化合物中
のＡＪの量に依存した適量のＰを加える必要がある。格
子整合の目的に用いられる他の元素としてはｓｂや工ｎ
がある。

本発明は、特定の実施例について述べてきたが、これま
での説明から当業者にとっては、多くの修正や変更が可
能であることが明らかであろう。従って、それらの変更
や修正は本発明の範囲に含まれると解釈されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、ｇＩＢ図、＃１ｃ図は、既知の単一または多
重量子井戸構造に対して相互拡散ディスオーダ化を施こ
す前、後でのエネルギーバンド分布を示している。第２Ａ図から第２Ｈ図は、本発明の薄いディスオーダ成
分層を含む、単一または多重量子井戸構造の各種のエネ
ルギーバンド分布を示している。第２Ａ図は、単−量子井戸構造中の単一の薄いディスオ
ーダ成分層に対するエネルギーバンド分布を示している
。第２Ｂ図は、一対の隣接した薄いディスオーダ成分層を
とりつけた単一の量子井戸構造についてのエネルギーバ
ンド分布を示している。第２Ｃ図は、多重量子井戸構造のエネルギーバンド分布
を示している。第２Ｄ図は、より高濃度のディスオーダ成分を含む薄い
ディスオーダ成分層である点を除いて、第２Ｂ図と同様
の多段のエネルギーバンド分布を有する量子井戸構造の
エネルギーバンド分布を示す。第２１ｃ図は、より高濃度のディスオーダ成分を含む薄
いディスオーダ成分層である点を除いて、第２Ｃ図と同
様のエネルギーバンド分布を有する多重量子井戸構造の
エネルギーバンド分布を示す。第２Ｐ図、第２Ｇ図１、第２Ｈ図は、中間クラッド層が
成分量の勾配をもったエネルギーバンド分布をもってい
るような、隣接する薄いディスオーダ成分層を備えた量
子井戸構造のエネルギーバンド分布を示している。第３Ａ図から第３Ｃ図は、第２Ｂ図の単一量子井戸構造
のエネルギーバンド分布に対する相互拡散ディスオーダ
化の効果の各種段階を示している。（参照符号）１０・・・エネルギーバンド分布、１２・・・量子井戸
層、１３、ＩＪ・・・変化後のエネルギーバンド分布、
１５．１６・・・クランド層、１７．１８・・・外側層
、１９・・・量子弁月形状、２０・・・エネルギーバン
ド分布、３０・・・エネルギーバンド分布、４０・・・
エネルギーバンド分布、４２・・・量子井戸層、４４・
・・ディスオーダ成分層、４５・・・クランド層、４６
・・・クラッド層、４７・・・エネルギーバンド分布、
５０・・・エネルギーバンド分布、５２・・・量子井戸
層、５３・・・ディスオーダ成分層、５４・・・ディス
オーダ成分層、５５．５６・・・クランド層、５７．５
８・・・外側層、５９・・・中間層、６０・・・エネル
ギーバンド分布、７０・・・エネルギーバンド分布、７
９・・・中間層、８０・・・エネルギーバンド分布、９
０・・・エネルギーバンド分布、９５．９６・・・クラ
ッド層、１００・・・エネルギーバンド分布、１０５．
１０６・・・クラッド層、１１０・・・エネルギーバン
ド分布、１１５゜１１６川クラッド層代理人　浅　村　皓Ｘ、　ｌ！１．９．、＋０・３６Ｆ／Ｇ、ｔｃＦＩＧ、２ＡＦＩＧ、２ＧＦＩＧ、２ＥＦＩＧ、３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）量子サイズ効果を示すことのできるすくなくとも
１層の量子井戸層を含む半導体構造であって、上記量子
井戸層のエネルギーバンド分布を変化させるために用い
られる手段であって、上記量子井戸層の１つの表面に隣
接した薄い層をすくなくとも１層含み、上記薄い層はそ
れに隣接する層中より４ｉ１６濃度にディスオーダ成分
量を含んでおり、上記薄い層が上記成分の蓄積部及び上
記量子井戸層ノ相互拡散ディスオーダ化のために機能す
るようになっているような手段を含む、半導体構造。