JPS62128522A - 液相成長方法 - Google Patents
液相成長方法Info
- Publication number
- JPS62128522A JPS62128522A JP26971385A JP26971385A JPS62128522A JP S62128522 A JPS62128522 A JP S62128522A JP 26971385 A JP26971385 A JP 26971385A JP 26971385 A JP26971385 A JP 26971385A JP S62128522 A JPS62128522 A JP S62128522A
- Authority
- JP
- Japan
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- solution
- substrate
- layer
- barrier layer
- well layer
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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
本発明は量子井戸型エピタキシャル層の形成に用いる液
相成長方法に関するものである。
相成長方法に関するものである。
従来の技術
従来、量子井戸型エピタキシャル層の形成は、分子線エ
ピタキシャル法や有機金属気相成長方法等が主として用
いられ、液相エピタキシャル法による量子井戸型エピタ
キシャル層の形成は極薄膜(く300人)の制御性が極
めて困難なため、殆んど実施されていなかった。
ピタキシャル法や有機金属気相成長方法等が主として用
いられ、液相エピタキシャル法による量子井戸型エピタ
キシャル層の形成は極薄膜(く300人)の制御性が極
めて困難なため、殆んど実施されていなかった。
ところがエピタキシャル層の成長装置の簡便さ、価格あ
るいは成長層自体の結晶性等において、現在のところ液
相エピタキシャル法が最も優れていることは広く衆知の
事実であり、液相エピタキシャル法によって制御性良く
量子井戸型のエピタキシャル層ヲ形成することは実用上
極めて重要である。
るいは成長層自体の結晶性等において、現在のところ液
相エピタキシャル法が最も優れていることは広く衆知の
事実であり、液相エピタキシャル法によって制御性良く
量子井戸型のエピタキシャル層ヲ形成することは実用上
極めて重要である。
従来の液相エピタキシャル法による量子井戸型、とシわ
け多重量子井戸型エピタキシャル層の形成は、通常、縦
型電気炉を用いた回転方式により順次エピタキシャル層
ト積層していく方法がとられていた。
け多重量子井戸型エピタキシャル層の形成は、通常、縦
型電気炉を用いた回転方式により順次エピタキシャル層
ト積層していく方法がとられていた。
しかし、縦型電気炉は一般的にいって成長管内への成長
ボートの出し入れがめんどうであり、また基板の大きさ
も制限されるため、一般的には横型電気炉が広く用いら
れているのが現状である。
ボートの出し入れがめんどうであり、また基板の大きさ
も制限されるため、一般的には横型電気炉が広く用いら
れているのが現状である。
したがってここでは広く利用されている横型電気炉によ
る液相エピタキシャル量子井戸型層の形成に関する従来
例について説明する。
る液相エピタキシャル量子井戸型層の形成に関する従来
例について説明する。
実際上、液相エピタキシャル法によシ量子井戸型構造の
作製方法については、特願昭59−2166154号で
出願されている。この特許の概要について以下に簡単に
説明する。
作製方法については、特願昭59−2166154号で
出願されている。この特許の概要について以下に簡単に
説明する。
液相成長法で極薄膜(くSOO人)のエピタキシャル層
を形成する場合、通常1秒以下の非常に短い成長時間で
成長する必要がある。そのため、基板を摺動させて溶液
と完全に接触させるまでの時間t、と基板を摺動させて
溶液を完全にワイプオフさせるまでの時間t3の和(1
,+15)が、基板と溶液とが停止して保持される時間
t2と同程度か艮い場合、成長時間が規定出来ず成長層
厚を制御出来ないため、溶液と接触させる間は基板を停
止することなく基板を摺動した状態で成長?行なう「摺
動成長」の方法をとっている。従来例の前記特許出願で
用いられている装置系の概略図を第5図に示す。1は基
板、2,3.4は成長溶液、5は摺動可能な基板を収納
するスライダー、6は成長溶液を収納する溶液ホルダー
、7はボート台である。しかしながら多重量子井戸構造
を作製する場合、成長層ti、2.4をバリア層溶液、
3を極薄膜の井戸層溶液とすると、基板1をバリア層溶
液2と4間で往復摺動させて成長することになるが(Y
・ササイ他、ジャーナルオプアプライド7(ジクス(Y
−5asai atal J、J、A、P、)v
ol、24.1985 P、L 137− L 139
)この場合、井戸層の禁止帯幅がわずかずつずれてし
まい、多重量子層の自然放出光の半値幅が、バルク層の
ものに比べかえって広がってしまう組成変動の現象が発
生する。その原因としては、基板1を往復摺動させる際
、井戸層溶液3がスライダー6と接触しているため、井
戸層溶液3の底表面がゆすられ溶液中の溶質の対流が加
速されて、溶質濃度の変動が起きるためと考えられる。
を形成する場合、通常1秒以下の非常に短い成長時間で
成長する必要がある。そのため、基板を摺動させて溶液
と完全に接触させるまでの時間t、と基板を摺動させて
溶液を完全にワイプオフさせるまでの時間t3の和(1
,+15)が、基板と溶液とが停止して保持される時間
t2と同程度か艮い場合、成長時間が規定出来ず成長層
厚を制御出来ないため、溶液と接触させる間は基板を停
止することなく基板を摺動した状態で成長?行なう「摺
動成長」の方法をとっている。従来例の前記特許出願で
用いられている装置系の概略図を第5図に示す。1は基
板、2,3.4は成長溶液、5は摺動可能な基板を収納
するスライダー、6は成長溶液を収納する溶液ホルダー
、7はボート台である。しかしながら多重量子井戸構造
を作製する場合、成長層ti、2.4をバリア層溶液、
3を極薄膜の井戸層溶液とすると、基板1をバリア層溶
液2と4間で往復摺動させて成長することになるが(Y
・ササイ他、ジャーナルオプアプライド7(ジクス(Y
−5asai atal J、J、A、P、)v
ol、24.1985 P、L 137− L 139
)この場合、井戸層の禁止帯幅がわずかずつずれてし
まい、多重量子層の自然放出光の半値幅が、バルク層の
ものに比べかえって広がってしまう組成変動の現象が発
生する。その原因としては、基板1を往復摺動させる際
、井戸層溶液3がスライダー6と接触しているため、井
戸層溶液3の底表面がゆすられ溶液中の溶質の対流が加
速されて、溶質濃度の変動が起きるためと考えられる。
発明が解決しようとする問題点
上記の如〈従来の方法では、液相成長法による多重量子
井戸構造の作製の際、各井戸層の組成が僅かずつ異なる
という欠点があった。従って本発明では、各井戸層の組
成を均一化し、かつ各井戸層共に充分に薄層化するため
の手法を提供するものである。
井戸構造の作製の際、各井戸層の組成が僅かずつ異なる
という欠点があった。従って本発明では、各井戸層の組
成を均一化し、かつ各井戸層共に充分に薄層化するため
の手法を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記の問題点を解決するため、溶液ホルダー内の溶液穴
の側壁が前記溶液穴の底面部の穴の方が上面部の穴よシ
小さくなるように傾斜状にすることによって、溶液の底
部の溶質濃度の対流を防ぎ、多重量子井戸層の作製の際
、各井戸層の組成の均一化を図るものである。
の側壁が前記溶液穴の底面部の穴の方が上面部の穴よシ
小さくなるように傾斜状にすることによって、溶液の底
部の溶質濃度の対流を防ぎ、多重量子井戸層の作製の際
、各井戸層の組成の均一化を図るものである。
作用
上記手段に基ずく作用は以下の通りである。即ち、溶液
穴の側壁の形状を上記のような傾斜状にすることによシ
、溶液が底部の方向に溶液の自重が加重され、とシわけ
前記溶液底部の側壁近傍の圧力が大きくなり、前記溶液
底部はスライダーの摺動に対して流動がかなり緩和され
、前記溶液の底部における溶質濃度はほとんど変化しな
くなり、再現性良く組成の均一化を図ることができる。
穴の側壁の形状を上記のような傾斜状にすることによシ
、溶液が底部の方向に溶液の自重が加重され、とシわけ
前記溶液底部の側壁近傍の圧力が大きくなり、前記溶液
底部はスライダーの摺動に対して流動がかなり緩和され
、前記溶液の底部における溶質濃度はほとんど変化しな
くなり、再現性良く組成の均一化を図ることができる。
実施例
以下に、本発明の実施例を第1図を用いて説明する。な
お、第1図中、第6図と同一構成部分には同一番号を付
して説明を省略する。また以下では説明全簡単にかつ具
体化するために、 InGaムsP。
お、第1図中、第6図と同一構成部分には同一番号を付
して説明を省略する。また以下では説明全簡単にかつ具
体化するために、 InGaムsP。
InPの多重量子井戸型エピタキシャル層の形成例につ
いて示す。
いて示す。
ここで本実施例におけるボート構造と従来のものとの差
異は、第1.6図を地絞して見てわかるように、井戸層
溶液用の溶液穴の側壁8が、溶液穴の上面で広く、底面
で狭くなった傾斜状になっている点にある。
異は、第1.6図を地絞して見てわかるように、井戸層
溶液用の溶液穴の側壁8が、溶液穴の上面で広く、底面
で狭くなった傾斜状になっている点にある。
成長条件は溶液リーク620℃1時間、冷却速度0.7
℃/分で温度を降下させて、590℃から水素ガス雰囲
気中で成長を行なった。成長の開始は、まずInP基板
1を摺動させてInPバリア層溶液2に停止して基板1
上にInPバリアn上79長を行なった後、一定速度(
20mx/ sec )で基板1企−挙にInPバリア
層溶液4まで摺動させ、その摺動の間にInP基板1は
工nGaAsp井戸層3と接触するため、極薄膜(〜1
00人)のInGaAsP井戸層が形成され、次にIn
Pバリア層が成長する。バリア層溶液4によるInP
バリア層成長後、再び基板1を一挙にInP バリア
層溶液2まで摺動させ、上記のように順次InGaAs
P井戸層およびInPバリア層を成長する。なお井戸層
溶液3の溶液穴の底面の幅は6Hである。以上のように
、基板1をバリア層溶液2と4の間を往復摺動させるこ
とによって多重量子井戸層を形成する。このようにして
作製したInGaAsP (λg:1.26 pm、
Lz 〜200人)/InP5層ペアの多重量子井戸層
の77Kにおけるフォトルミネッセンススペクトル金第
2図に示す。なお比較のため、従来の方法によって作製
した多重量子井戸層のものおよび同組成InG&A!I
Pの厚膜層(厚み〜1μm)についても比較のため添付
した。励起光源に波長6146人の人rレーザを使用し
た。
℃/分で温度を降下させて、590℃から水素ガス雰囲
気中で成長を行なった。成長の開始は、まずInP基板
1を摺動させてInPバリア層溶液2に停止して基板1
上にInPバリアn上79長を行なった後、一定速度(
20mx/ sec )で基板1企−挙にInPバリア
層溶液4まで摺動させ、その摺動の間にInP基板1は
工nGaAsp井戸層3と接触するため、極薄膜(〜1
00人)のInGaAsP井戸層が形成され、次にIn
Pバリア層が成長する。バリア層溶液4によるInP
バリア層成長後、再び基板1を一挙にInP バリア
層溶液2まで摺動させ、上記のように順次InGaAs
P井戸層およびInPバリア層を成長する。なお井戸層
溶液3の溶液穴の底面の幅は6Hである。以上のように
、基板1をバリア層溶液2と4の間を往復摺動させるこ
とによって多重量子井戸層を形成する。このようにして
作製したInGaAsP (λg:1.26 pm、
Lz 〜200人)/InP5層ペアの多重量子井戸層
の77Kにおけるフォトルミネッセンススペクトル金第
2図に示す。なお比較のため、従来の方法によって作製
した多重量子井戸層のものおよび同組成InG&A!I
Pの厚膜層(厚み〜1μm)についても比較のため添付
した。励起光源に波長6146人の人rレーザを使用し
た。
第2図中の縦軸の発光#1度は任意単位である。第2図
について注目すべき点はスペクトル半値幅に関して、従
来例の方法によるものは約esomevに対して、実施
例による方法で作製したものは約16 meV と厚膜
層と同程度の半値幅が得られ、各井戸層間の組成バラツ
キ変動がかなり抑えられていることがわかる。実際、従
来の製法によるものは、発光スペクトルのピークが矢印
で示されているように3ケ所存在し、同じ成長井戸層溶
液を用いているにもかかわらず6層ある井戸層の組成が
分裂していることを明確にあられしている。
について注目すべき点はスペクトル半値幅に関して、従
来例の方法によるものは約esomevに対して、実施
例による方法で作製したものは約16 meV と厚膜
層と同程度の半値幅が得られ、各井戸層間の組成バラツ
キ変動がかなり抑えられていることがわかる。実際、従
来の製法によるものは、発光スペクトルのピークが矢印
で示されているように3ケ所存在し、同じ成長井戸層溶
液を用いているにもかかわらず6層ある井戸層の組成が
分裂していることを明確にあられしている。
以上のように本実施例の方法によれば、多重量子井戸層
の作製において、各井戸層の組成を均一化することがで
きることは明らかである。一方、バリア層がInGaA
sPのように多元系混晶の場合も同様に組成の均一化が
要求される。このような場合も第3図のように、バリア
層溶液穴の形状を傾斜状の側壁にしてやれば組成の均一
化がはかられ、特性上役れた多重量子井戸層が形成でき
る。
の作製において、各井戸層の組成を均一化することがで
きることは明らかである。一方、バリア層がInGaA
sPのように多元系混晶の場合も同様に組成の均一化が
要求される。このような場合も第3図のように、バリア
層溶液穴の形状を傾斜状の側壁にしてやれば組成の均一
化がはかられ、特性上役れた多重量子井戸層が形成でき
る。
次に上記作製方法を用いた応用として1.3μm帯多重
景子井戸型半導体レーザのエビウニ/S−の作製方法の
実施例を第4図を用いて以下に示す。
景子井戸型半導体レーザのエビウニ/S−の作製方法の
実施例を第4図を用いて以下に示す。
なお第4図中、第5図と同一構成部分には同一番号を付
して説明を省略する。10は基板10表面をエツチング
するメルトバック溶液、11はn型rnPバッファ一層
溶液、12はp型1nPクラッド層溶液、13はp型I
nGaムsPコンタクト層溶液であるう成長条件は、ま
ず620℃1時間溶液の溶かし込みを行なった後0.7
℃/分の冷却速度で温度を降下させて、596℃から基
板1を摺動させてメルトバック溶液と数秒間接触させて
メルトバックを行なう。次に基板1全摺動させてn型1
nPバツフア一層溶液11と数100秒接触させてn型
InPバッファ一層を成長する。
して説明を省略する。10は基板10表面をエツチング
するメルトバック溶液、11はn型rnPバッファ一層
溶液、12はp型1nPクラッド層溶液、13はp型I
nGaムsPコンタクト層溶液であるう成長条件は、ま
ず620℃1時間溶液の溶かし込みを行なった後0.7
℃/分の冷却速度で温度を降下させて、596℃から基
板1を摺動させてメルトバック溶液と数秒間接触させて
メルトバックを行なう。次に基板1全摺動させてn型1
nPバツフア一層溶液11と数100秒接触させてn型
InPバッファ一層を成長する。
次に、多重量子井戸層の作製であるが、上記のn型In
Pバッファ一層の成長後直ちに基板1を溶液4と12の
間にある基板1が溶液4,12と接触しないだけの十分
の広さ?もった溶液量壁14まで一挙に一定速度(たと
えば20H/秒)で摺動し、 λg = 1−05 μ
m InGaAsPバリア層(厚み200人)、λg
= 1.3 pm InGaAsP井戸層(52〜20
0人)、およびλg=1.ospm InGaAsPバ
リア層(厚み200人)の3層を順次、摺動成長で成長
を行なう。そして、基板1を前記溶液量壁14と同様の
主旨で作製した溶液量壁150所まで一挙に一定速度(
20ff/sec ) で摺動させて、順次、λg=
1.Q5μ1llInGaAsPバリア層(厚み200
人)、λg=L3 μm InGaAsP井戸層(52
〜200人)、λg = 1.05 pmInGaAg
Pバリア層(厚み200人)を成長する。このように多
重量子井戸層は、基板1を溶液量壁14と16の間で往
復摺動させて成長2行ない、多重量子井戸層の成長後、
順次基板1を摺動させて、p型InPクラッド層および
p型InGaAsPコンタクト層の成長を行なって21
.3μm帯多重量子井戸型半導体レーザのエビウェハー
の作製が完了する。
Pバッファ一層の成長後直ちに基板1を溶液4と12の
間にある基板1が溶液4,12と接触しないだけの十分
の広さ?もった溶液量壁14まで一挙に一定速度(たと
えば20H/秒)で摺動し、 λg = 1−05 μ
m InGaAsPバリア層(厚み200人)、λg
= 1.3 pm InGaAsP井戸層(52〜20
0人)、およびλg=1.ospm InGaAsPバ
リア層(厚み200人)の3層を順次、摺動成長で成長
を行なう。そして、基板1を前記溶液量壁14と同様の
主旨で作製した溶液量壁150所まで一挙に一定速度(
20ff/sec ) で摺動させて、順次、λg=
1.Q5μ1llInGaAsPバリア層(厚み200
人)、λg=L3 μm InGaAsP井戸層(52
〜200人)、λg = 1.05 pmInGaAg
Pバリア層(厚み200人)を成長する。このように多
重量子井戸層は、基板1を溶液量壁14と16の間で往
復摺動させて成長2行ない、多重量子井戸層の成長後、
順次基板1を摺動させて、p型InPクラッド層および
p型InGaAsPコンタクト層の成長を行なって21
.3μm帯多重量子井戸型半導体レーザのエビウェハー
の作製が完了する。
なお、実施例において、エピタキシャル層の構成に多重
量子井戸構造を用いて説明したが、単一量子井戸型層は
もちろんのこと、厚膜の多層構造のエピタキシャル層の
成長に対しても有効であることはいうまでもない。また
傾斜状の側壁を有する溶液穴に関して、傾斜角は60°
〜800の範囲のものが比較的良好な結果が得られた。
量子井戸構造を用いて説明したが、単一量子井戸型層は
もちろんのこと、厚膜の多層構造のエピタキシャル層の
成長に対しても有効であることはいうまでもない。また
傾斜状の側壁を有する溶液穴に関して、傾斜角は60°
〜800の範囲のものが比較的良好な結果が得られた。
また、傾斜状の側壁を有する溶液穴に収納する溶液上に
適度の重しをのせてやればより一層の効果が期待できる
。
適度の重しをのせてやればより一層の効果が期待できる
。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、摺動成長において傾斜
状の側壁を持つ溶液穴を用いて成長してやれば、非常に
各層の組成の均一で再現性のあるくシ返し多層構造、た
とえば多重量子井戸構造のようなものが良好に作製でき
る。
状の側壁を持つ溶液穴を用いて成長してやれば、非常に
各層の組成の均一で再現性のあるくシ返し多層構造、た
とえば多重量子井戸構造のようなものが良好に作製でき
る。
第1図は本発明の一実施例における液相成長方法を説明
するための成長ボードの断面図、第2図は本実施例の液
相成長方法で作製した試料と従来方法で作製した試料の
77K[おけるフォトルミネッセンスによる特性比較図
、第3図は、本発明の他の実施例における液相成長方法
を説明するための成長ポートの断面図、第4図は同実施
例の方法を用いた多重量子井戸型半導体レーザのエピタ
キシャル層作製のための成長ポートの断面図、第6図は
、従来の液相成長方法を説明するための成長ポートの断
面図である。 2.4・・・・・・バリア層溶液、3・・・・・・井戸
層溶液、8・・・・・・傾斜状側壁、14.15・・・
・・・基板待機用空間。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 會 :L表(μ%) 第3図 N4図 第5図
するための成長ボードの断面図、第2図は本実施例の液
相成長方法で作製した試料と従来方法で作製した試料の
77K[おけるフォトルミネッセンスによる特性比較図
、第3図は、本発明の他の実施例における液相成長方法
を説明するための成長ポートの断面図、第4図は同実施
例の方法を用いた多重量子井戸型半導体レーザのエピタ
キシャル層作製のための成長ポートの断面図、第6図は
、従来の液相成長方法を説明するための成長ポートの断
面図である。 2.4・・・・・・バリア層溶液、3・・・・・・井戸
層溶液、8・・・・・・傾斜状側壁、14.15・・・
・・・基板待機用空間。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 會 :L表(μ%) 第3図 N4図 第5図
Claims (3)
- (1)基板を収納する基板ホルダーと溶液を収納する溶
液ホルダーを有し、前記基板ホルダーと前記溶液ホルダ
ーが相対的に摺動可能な成長ボートを用い、薄膜のエピ
タキシャル成長膜を成長するに際し、前記溶液ホルダー
内の溶液穴の側壁が底面部の方が上面部より小さくなる
ような傾斜状になっていることを特徴とする液相成長方
法。 - (2)極薄膜エピタキシャル成長を行なう際、基板ホル
ダーと溶液ホルダーとが相対的に停止することなく摺動
状態で成長を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の液相成長方法。 - (3)溶液穴の側壁において、摺動方向と対向する面が
傾斜状になっていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の液相成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26971385A JPS62128522A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26971385A JPS62128522A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液相成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62128522A true JPS62128522A (ja) | 1987-06-10 |
JPH0334848B2 JPH0334848B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=17476134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26971385A Granted JPS62128522A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液相成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62128522A (ja) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
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JPH02253613A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-12 | Univ Nagoya | 半導体多層薄膜の作成方法 |
JPH04137779A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
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JPS52106673A (en) * | 1976-03-04 | 1977-09-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Crystal growing method and device thereof |
JPS5384457A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Fujitsu Ltd | Liquid-phase epitaxial growth method |
JPS54115062A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid phase epitaxial growth unit |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP26971385A patent/JPS62128522A/ja active Granted
Patent Citations (4)
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