JPS6114788A - ２次元量子井戸構造の作製方法 - Google Patents
２次元量子井戸構造の作製方法Info
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- JPS6114788A JPS6114788A JP13430984A JP13430984A JPS6114788A JP S6114788 A JPS6114788 A JP S6114788A JP 13430984 A JP13430984 A JP 13430984A JP 13430984 A JP13430984 A JP 13430984A JP S6114788 A JPS6114788 A JP S6114788A
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- Japan
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- layer
- quantum well
- well structure
- inp
- dimensional quantum
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—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
- H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、２次元量子井戸構造の作製方法に関するもの
である。
である。
（従来技術）
近年、量子井戸構造は種々の半導体素子に応用されつつ
あるユ半導体レーザにおいては、量子井戸効果は、電子
のエネルギーレベルの離散化、状態密度関数の変化によ
り、発振しきい値の温度依存性の低減、効率の改善など
に対して有効である。
あるユ半導体レーザにおいては、量子井戸効果は、電子
のエネルギーレベルの離散化、状態密度関数の変化によ
り、発振しきい値の温度依存性の低減、効率の改善など
に対して有効である。
この量子井戸効果を半導体レーザで得るために、現在で
は薄膜を結晶成長させ、層と垂直な１次元方向にのみ量
子井戸が形成された構造を製造する方法が用いられてい
る。これは、分子線結晶成長方法（ＭＢＥ）、気相成長
方法（ＶＰＥ） 、有機金属化合物気相成長方法（ＭＯ
ＣＶＤ）、などの１００Ｘから２００Ｘ程度の薄膜成長
が可能な結晶成長技術で行われている口 しかしながら、前述したように、従来の量子井戸半導体
レーザは１次元方向のみにしか童子井戸構造を持たず、
状態密度の変化も、量子井戸構造金持たない通常のＤＨ
構造に比べて大きな変化は生じない。それゆえに、現実
には、量子井戸効果として期待されている。温度依存性
の低減、量子効率の改善などが十分に得られなかった〇
そのため、２次元の方向に量子井戸が形成された２次元
量子井戸構造や、３次元の方向に量子井戸が形成された
３次元量子井戸構造が荒用氏等によって、提案されてい
る（アプライド・フィジックス・レターズ、４０巻、１
号、１９８２年１頁９３９〜頁９４１）ｏＬかしながら
、このような構造を実際に製造する方法については、２
次元量子井戸構造を実現する方法が画成によって提案さ
れているに過ぎない（特願昭５８−２２０９４７）。
は薄膜を結晶成長させ、層と垂直な１次元方向にのみ量
子井戸が形成された構造を製造する方法が用いられてい
る。これは、分子線結晶成長方法（ＭＢＥ）、気相成長
方法（ＶＰＥ） 、有機金属化合物気相成長方法（ＭＯ
ＣＶＤ）、などの１００Ｘから２００Ｘ程度の薄膜成長
が可能な結晶成長技術で行われている口 しかしながら、前述したように、従来の量子井戸半導体
レーザは１次元方向のみにしか童子井戸構造を持たず、
状態密度の変化も、量子井戸構造金持たない通常のＤＨ
構造に比べて大きな変化は生じない。それゆえに、現実
には、量子井戸効果として期待されている。温度依存性
の低減、量子効率の改善などが十分に得られなかった〇
そのため、２次元の方向に量子井戸が形成された２次元
量子井戸構造や、３次元の方向に量子井戸が形成された
３次元量子井戸構造が荒用氏等によって、提案されてい
る（アプライド・フィジックス・レターズ、４０巻、１
号、１９８２年１頁９３９〜頁９４１）ｏＬかしながら
、このような構造を実際に製造する方法については、２
次元量子井戸構造を実現する方法が画成によって提案さ
れているに過ぎない（特願昭５８−２２０９４７）。
従来の２次元量子井戸構造の作製方法は、半導体結晶上
に互いＫｍ成が異な）、かつ１次元量子効果が現われる
厚さの層を交互に多層積層する工程と、この多層積層構
造を形成する層のうち、一方の組成の層を、積層構造が
露出している端部よシ部分的に選択エツチングする工程
と、そのエツチングによシ生じた溝部に、第３の組成の
層を形成する工程とからなっている。
に互いＫｍ成が異な）、かつ１次元量子効果が現われる
厚さの層を交互に多層積層する工程と、この多層積層構
造を形成する層のうち、一方の組成の層を、積層構造が
露出している端部よシ部分的に選択エツチングする工程
と、そのエツチングによシ生じた溝部に、第３の組成の
層を形成する工程とからなっている。
（従来技術の問題点）
従来の作製方法では、量子効果が現われる程度、すなわ
ち３００Ｘ程度以下の幅のストライプ状の溝を埋め込み
成長する仁とによシ、２次元量子井戸構造を有する量子
細＠全形成している０しかし、このように狭い領域を選
択的かつ均一に、膜厚制御して埋め込む技術は極めて難
しい０又従来の作製方法では１子細線が半導体結晶端面
に形成されるため、量産に不向きである。このように、
従来の作製方法は作製の難しさに加え、再現性及び量産
性に問題がある。
ち３００Ｘ程度以下の幅のストライプ状の溝を埋め込み
成長する仁とによシ、２次元量子井戸構造を有する量子
細＠全形成している０しかし、このように狭い領域を選
択的かつ均一に、膜厚制御して埋め込む技術は極めて難
しい０又従来の作製方法では１子細線が半導体結晶端面
に形成されるため、量産に不向きである。このように、
従来の作製方法は作製の難しさに加え、再現性及び量産
性に問題がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、２次元量子サイズ効果を有する２次元
量子井戸構造素子が結晶面内に均一に、再現性良く、容
易に得られ、かつ量産性に優れた作製方法を提供する事
にある。
量子井戸構造素子が結晶面内に均一に、再現性良く、容
易に得られ、かつ量産性に優れた作製方法を提供する事
にある。
（発明の構成）
本発明の素子の作製方法は、半導体結晶上にバンドギャ
ップが隣接する半導体層よシ小さく、かつ層厚方向の量
子井戸効果が現われる厚さの単層或いは多層の半導体層
を有する１次元量子井戸構造を形成する第１のエピタキ
シャル成長工程と、前記エピタキシャル成長された層を
含む結晶を部分的かつ、量子井戸効果が現われる幅のメ
サ部を形成するよう選択エツチングする工程と、前記エ
ツチングされた半導体結晶上にエピタキシャル成長する
第２のエピタキシャル成長工程とを含む製造工程よシ構
成される。
ップが隣接する半導体層よシ小さく、かつ層厚方向の量
子井戸効果が現われる厚さの単層或いは多層の半導体層
を有する１次元量子井戸構造を形成する第１のエピタキ
シャル成長工程と、前記エピタキシャル成長された層を
含む結晶を部分的かつ、量子井戸効果が現われる幅のメ
サ部を形成するよう選択エツチングする工程と、前記エ
ツチングされた半導体結晶上にエピタキシャル成長する
第２のエピタキシャル成長工程とを含む製造工程よシ構
成される。
（実施例）
本発明の一実施例について、図面を参照して詳細に説明
する０第１図、第２図および第３図は。
する０第１図、第２図および第３図は。
それぞれ本発明の第１の工程、第２の工程および第３の
工程の一実施例を説明するための図である〇試みられた
条件として５本実施例の第１の工程では、ＩｎＰ基板１
１上にＩｎ、、）、ｊＧａ７．４ｆ７ Ａｓ層１２、Ｉ
ｎＰ層１３、Ｉｎ ６．ｇ６０ｇ ｇ、、ｙｙ Ａｓ層
１４、ＩｎＰ層１５を気相成長法を用い順次エピタキシ
ャル成長させたう得られた半導体層の層厚は、Ｉｎｔ、
。
工程の一実施例を説明するための図である〇試みられた
条件として５本実施例の第１の工程では、ＩｎＰ基板１
１上にＩｎ、、）、ｊＧａ７．４ｆ７ Ａｓ層１２、Ｉ
ｎＰ層１３、Ｉｎ ６．ｇ６０ｇ ｇ、、ｙｙ Ａｓ層
１４、ＩｎＰ層１５を気相成長法を用い順次エピタキシ
ャル成長させたう得られた半導体層の層厚は、Ｉｎｔ、
。
Ｇａ ９．．４２！ Ａｓ層１２，１４、共に１５０Ｘ
ＩｎＰ層１３．１５が共に１００Ｘで６ｚた（第１図）
０次に得られた半導体層の表面に７オトレジスト（ＡＺ
−１３５０）を塗布し、電子ビーム露光法によ）、幅２
００Ｘのストライプを周期、的に形成するり よＩ露光し、選択エツチング用マスクとした。ストライ
プ状マスクが形成された基板全エッチャント液（ブロム
、水、臭化水素の混合液）？Ｉ−用い、溝の深さがエピ
タキシャル成長したＩｎ、お ４４２行った。どの後
、マスクは除去した。この時の溝の周期は１５００Ｘと
なった（第２図）。第３の工程では、溝の形成された基
板１１上に、気相成長法を用いｌｎＰ層３１をエピタキ
シャル成長し、溝を完全に埋めた（第３図）。以上にょ
シ、幅が各々１５０ＸＸ２００．Ｊの２次元量子サイズ
効果を有するＩｎｆ、、ＮＧａ７，７ン、Ａｓ量子細線
が得られた。
ＩｎＰ層１３．１５が共に１００Ｘで６ｚた（第１図）
０次に得られた半導体層の表面に７オトレジスト（ＡＺ
−１３５０）を塗布し、電子ビーム露光法によ）、幅２
００Ｘのストライプを周期、的に形成するり よＩ露光し、選択エツチング用マスクとした。ストライ
プ状マスクが形成された基板全エッチャント液（ブロム
、水、臭化水素の混合液）？Ｉ−用い、溝の深さがエピ
タキシャル成長したＩｎ、お ４４２行った。どの後
、マスクは除去した。この時の溝の周期は１５００Ｘと
なった（第２図）。第３の工程では、溝の形成された基
板１１上に、気相成長法を用いｌｎＰ層３１をエピタキ
シャル成長し、溝を完全に埋めた（第３図）。以上にょ
シ、幅が各々１５０ＸＸ２００．Ｊの２次元量子サイズ
効果を有するＩｎｆ、、ＮＧａ７，７ン、Ａｓ量子細線
が得られた。
本実施例では、半導体結晶をＩｎＰ基板とし、ＩｎＰ基
板上にＩｎシ、ＰＪＧす１．４２人Ｓ層、ＩｎＰ層を積
層し、さらにストライプ状の溝を形成した基板上にＩｎ
Ｐ層をエピタキシャル成長したが、本発明は、半導体結
晶およびエピタキシャル層としてＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
系を用いることに限定されず、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系、Ａ／ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系等他の材料系を用いても
良いのは明らかである。
板上にＩｎシ、ＰＪＧす１．４２人Ｓ層、ＩｎＰ層を積
層し、さらにストライプ状の溝を形成した基板上にＩｎ
Ｐ層をエピタキシャル成長したが、本発明は、半導体結
晶およびエピタキシャル層としてＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ
系を用いることに限定されず、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系、Ａ／ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系等他の材料系を用いても
良いのは明らかである。
グには液体エツチング方法を用いたが、これらに限定す
る必要はなく、ＭＯ−ＣＶＤ、ＭＢＥ等、レーザによる
干渉露光法等、又反応性ガスを用いたガスエツチング法
等でも良く、又、これらを異なった組み合わせで行って
も良い。
る必要はなく、ＭＯ−ＣＶＤ、ＭＢＥ等、レーザによる
干渉露光法等、又反応性ガスを用いたガスエツチング法
等でも良く、又、これらを異なった組み合わせで行って
も良い。
本実施例では、量子細線を一つのメサ部に上下に２本、
かつ基板面内で周期的に複数形成したが、これに限定さ
れないのは明らかである。
かつ基板面内で周期的に複数形成したが、これに限定さ
れないのは明らかである。
（発明の効果）
以上詳細に述べたように、本発明によれば、２次元量子
細線の作製において、従来技術の問題点である極めて微
細な領域への選択的な埋め込み技術を必要とせず、よシ
簡便な結晶成長技術°を用いることができる〇 このため本発明は、従来技術では出来なかった基板表面
内に均一で、高歩留シに、２次元量子井戸構造素子と作
製できる。また、結晶面内に均一に再現性よく２次元量
子細線が得られることから、本発明の作製方法は、作製
された素子の特性がばらつくことなく、量産性に優れて
いる。本発明の一実施例においても、Ｉｎ０．６”ｔ３
０ａ Ｏ：ｆ７ Ａ箇の量子細線が再板面内で均一に、
容易に作製でき、本発明の効果が充分に確認できた口
細線の作製において、従来技術の問題点である極めて微
細な領域への選択的な埋め込み技術を必要とせず、よシ
簡便な結晶成長技術°を用いることができる〇 このため本発明は、従来技術では出来なかった基板表面
内に均一で、高歩留シに、２次元量子井戸構造素子と作
製できる。また、結晶面内に均一に再現性よく２次元量
子細線が得られることから、本発明の作製方法は、作製
された素子の特性がばらつくことなく、量産性に優れて
いる。本発明の一実施例においても、Ｉｎ０．６”ｔ３
０ａ Ｏ：ｆ７ Ａ箇の量子細線が再板面内で均一に、
容易に作製でき、本発明の効果が充分に確認できた口
第１図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の第１の
工程、第２の工程および第３の工程の一実施例を説明す
るための図である。 １１− ＩｎＰ基板、１２および１４−１ｎｔｙ、、ｔ
−ａＧａ６４７ Ａｓ層、１３および１５ ・” Ｉｎ
Ｐ層、３１・・・ＩｎＰ層。 代理人弁理士 肉腫 書 ′ｊ７１−１ 図 ７３ 図
工程、第２の工程および第３の工程の一実施例を説明す
るための図である。 １１− ＩｎＰ基板、１２および１４−１ｎｔｙ、、ｔ
−ａＧａ６４７ Ａｓ層、１３および１５ ・” Ｉｎ
Ｐ層、３１・・・ＩｎＰ層。 代理人弁理士 肉腫 書 ′ｊ７１−１ 図 ７３ 図
Claims (1)
- 半導体結晶上に隣接する半導体層よりもバンドギャップ
が小さく、かつ層厚方向の量子井戸効果が現われる厚さ
の単層或いは多層の半導体層から構成された半導体層を
有する１次元量子井戸構造を形成する第１のエピタキシ
ャル成長工程と、前記エピタキシャル成長された層を含
む結晶を部分的かつ、量子井戸効果が現われる幅のメサ
部を形成するよう選択エッチングする工程と、前記エッ
チングされた半導体結晶上にエピタキシャル成長する第
２エピタキシャル成長工程とを有することを特徴とする
２次元量子井戸構造の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13430984A JPS6114788A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ２次元量子井戸構造の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13430984A JPS6114788A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ２次元量子井戸構造の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114788A true JPS6114788A (ja) | 1986-01-22 |
Family
ID=15125279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13430984A Pending JPS6114788A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ２次元量子井戸構造の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6114788A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6394696A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH07202349A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-08-04 | Korea Electron Telecommun | Ｍｂｅ材結晶成長の分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオードの製造方法 |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP13430984A patent/JPS6114788A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPL.PHYS.LOTT=1982 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6394696A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH07202349A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-08-04 | Korea Electron Telecommun | Ｍｂｅ材結晶成長の分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオードの製造方法 |
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