JPS6289383A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6289383A JPS6289383A JP60230126A JP23012685A JPS6289383A JP S6289383 A JPS6289383 A JP S6289383A JP 60230126 A JP60230126 A JP 60230126A JP 23012685 A JP23012685 A JP 23012685A JP S6289383 A JPS6289383 A JP S6289383A
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- Japan
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- quantum well
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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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
-
- 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
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
-
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- 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
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- 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
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- H01S5/3428—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 layer orientation perpendicular to the substrate
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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、光通信、光情報処理、光記録、光計測等に利
用される半導体レーザに関するものであり、特に光活性
領域を量子井戸細線構造酸は量子井戸箱構造にする事に
より、発振周波数の単一(1゜安定化及び発振閾値の低
減化並びに温度依存性の低減化を企り、高性能な半導体
レーザを提供する3 ぺ−/ ものである。
用される半導体レーザに関するものであり、特に光活性
領域を量子井戸細線構造酸は量子井戸箱構造にする事に
より、発振周波数の単一(1゜安定化及び発振閾値の低
減化並びに温度依存性の低減化を企り、高性能な半導体
レーザを提供する3 ぺ−/ ものである。
従来の技術
従来、上記に示した様に、半導体レーザの発振周波数の
単一化、安定化9発振閾値の低減化、或は温度依存性の
低減化を企るために、半導体レーザの光活性層を、10
0オングストローム程度の層で構成し、単一量子井戸構
造にするか、或はバンドギャップの異なる二種類の半導
体層を交互に、上記の厚さ程度づつ形成したいわゆる多
重量子井戸構造にする方式が採用されている。この様に
光活性層を量子井戸構造にする事により、活性層内での
キャリアを2次元平面内に局在させる事により、キャリ
アのエネルギーを量子化させ、その結果、前記の目標を
達成しようとするものである。
単一化、安定化9発振閾値の低減化、或は温度依存性の
低減化を企るために、半導体レーザの光活性層を、10
0オングストローム程度の層で構成し、単一量子井戸構
造にするか、或はバンドギャップの異なる二種類の半導
体層を交互に、上記の厚さ程度づつ形成したいわゆる多
重量子井戸構造にする方式が採用されている。この様に
光活性層を量子井戸構造にする事により、活性層内での
キャリアを2次元平面内に局在させる事により、キャリ
アのエネルギーを量子化させ、その結果、前記の目標を
達成しようとするものである。
ところが、上記の様な量子井戸構造では、キャリアが2
次元方向に運動し得るために、気体レーザ等に比較にす
ると性能は不充分であり、更にキャリアを1次元に局在
させる量子細線構造や、全く3次元的にキャリアを閉じ
こめる量子井戸箱構造が優れている事が予言されている
。
次元方向に運動し得るために、気体レーザ等に比較にす
ると性能は不充分であり、更にキャリアを1次元に局在
させる量子細線構造や、全く3次元的にキャリアを閉じ
こめる量子井戸箱構造が優れている事が予言されている
。
量子井戸細線を実現する方法としては、(1) H,
5akaki:ジャパン、ジャーナルオプアプライドフ
ィジックス(Jpn、J、Appl、Phys、)19
.94(2) W、J、5kokpoletal:フ
ィジックスレビューレター(Phys、Rev、Let
t、)49,951 (1982)(3) P、M、
Petroffetalニアブライド フィジックスレ
ター (Appl−PbyS、 Lett、)41,
635(1982)(4) G、Ba5tard:フ
ィジックスレビュー(Phys、Rev、)B25,7
584 (1982) 等に既に示されている。ところが上記の第1〜第3の参
考文献は、量子井戸細線における電子の高移動度性を利
用した電子デバイスに関するものであり、また第4の参
考文献では、発光に関する量子井戸細線効果が確認され
ているが、いずれも、半導体レーザに適用できるもので
は々がった。何故なら、これらの方法では、光活性領域
として高密度に量子井戸細線を形成する事が困難で、そ
のため光の閉じこめ係数が小さく、通常のレーザ程度の
閾値電流を得る事も困難であるためである。
5akaki:ジャパン、ジャーナルオプアプライドフ
ィジックス(Jpn、J、Appl、Phys、)19
.94(2) W、J、5kokpoletal:フ
ィジックスレビューレター(Phys、Rev、Let
t、)49,951 (1982)(3) P、M、
Petroffetalニアブライド フィジックスレ
ター (Appl−PbyS、 Lett、)41,
635(1982)(4) G、Ba5tard:フ
ィジックスレビュー(Phys、Rev、)B25,7
584 (1982) 等に既に示されている。ところが上記の第1〜第3の参
考文献は、量子井戸細線における電子の高移動度性を利
用した電子デバイスに関するものであり、また第4の参
考文献では、発光に関する量子井戸細線効果が確認され
ているが、いずれも、半導体レーザに適用できるもので
は々がった。何故なら、これらの方法では、光活性領域
として高密度に量子井戸細線を形成する事が困難で、そ
のため光の閉じこめ係数が小さく、通常のレーザ程度の
閾値電流を得る事も困難であるためである。
6ベーン
即ち、今まで、量子井戸細線半導体レーザに関する構造
、並びに製造方法に関する提案はなされていなかった。
、並びに製造方法に関する提案はなされていなかった。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、前記の様な問題点を克服し、高密度な量子井
戸細線を半導体基板上に形成し、量子井戸細線半導体レ
ーザを提供するものである。
戸細線を半導体基板上に形成し、量子井戸細線半導体レ
ーザを提供するものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、表面に電子のド・ブロイ波長以下の空間周期
の凹凸を有する半導体基板上に、電子のド・ブロイ波長
以下の厚さを有するキャリアのバリア層と、前記凹凸の
一部に電子のド・ブロイ波長以下の厚さを有する活性層
が、交互に形成された超格子層を有する事を特徴とする
半導体レーザである。
の凹凸を有する半導体基板上に、電子のド・ブロイ波長
以下の厚さを有するキャリアのバリア層と、前記凹凸の
一部に電子のド・ブロイ波長以下の厚さを有する活性層
が、交互に形成された超格子層を有する事を特徴とする
半導体レーザである。
作用
本発明は、ド・ブロイ波長以下の超微小な空間周期の表
面構造の陰影効果を応用し、超薄膜を形成する事により
、量子井戸細線の超格子を形成する事に基くものである
。
面構造の陰影効果を応用し、超薄膜を形成する事により
、量子井戸細線の超格子を形成する事に基くものである
。
6 ペー/゛
実施例
本発明の第1の実施例の概略構成図を第1図に示す。1
はn型のGaAs基板、2は基板上に形成されたn型の
A55 Ga(1,7As層−、3はA143Ga(、
、、As層2の表面に形成された空間周期約250Aの
コラゲーション、4はコラゲーション3の表面に形成さ
れた厚さ50AのAl(1,2Ga(1,BAs R2
そして5はコラゲーションの側面に形成された厚さ1o
○AのGaAs層、6は膜41層5で形成される超格子
層の上に形成されたp型Alo、3Ga O,7As層
、そして7はp型GaAs層である。寸だ、8,9は金
属電極である。
はn型のGaAs基板、2は基板上に形成されたn型の
A55 Ga(1,7As層−、3はA143Ga(、
、、As層2の表面に形成された空間周期約250Aの
コラゲーション、4はコラゲーション3の表面に形成さ
れた厚さ50AのAl(1,2Ga(1,BAs R2
そして5はコラゲーションの側面に形成された厚さ1o
○AのGaAs層、6は膜41層5で形成される超格子
層の上に形成されたp型Alo、3Ga O,7As層
、そして7はp型GaAs層である。寸だ、8,9は金
属電極である。
本実施例における空間周期約25OAのコラゲーション
3は、電子ビームリソグラフィーと化学エツチング法に
より作製され、その深さは約120人である。また膜4
及び層5の超格子層の作製には、MBE法(分子線エピ
タキシャル法)を用い、Al 、 、4a 0.8As
層4の形成の際には、第2図に示す様に、基板11を分
子線の入射方向に対してほぼ垂直に設置し、コラゲーシ
ョンの全表面に、7 ベーン AlO,2caQ、8 As 4が形成される様にされ
た。11は表面にコラゲーションを有する基板、12は
Ga 、 Al 、 Asの分子線セルである。13は
分子線の方向、4は形成されるAlGaAs層である。
3は、電子ビームリソグラフィーと化学エツチング法に
より作製され、その深さは約120人である。また膜4
及び層5の超格子層の作製には、MBE法(分子線エピ
タキシャル法)を用い、Al 、 、4a 0.8As
層4の形成の際には、第2図に示す様に、基板11を分
子線の入射方向に対してほぼ垂直に設置し、コラゲーシ
ョンの全表面に、7 ベーン AlO,2caQ、8 As 4が形成される様にされ
た。11は表面にコラゲーションを有する基板、12は
Ga 、 Al 、 Asの分子線セルである。13は
分子線の方向、4は形成されるAlGaAs層である。
まだGaAs層6の量子井戸層の形成の際には、第3図
に示す様に、基板の斜め方向から分子線が到達しコラゲ
ーションの側面にのみ、量子井戸層が形成される様に設
定された。6はコラゲーションの側面に形成されるGa
As層を示している。
に示す様に、基板の斜め方向から分子線が到達しコラゲ
ーションの側面にのみ、量子井戸層が形成される様に設
定された。6はコラゲーションの側面に形成されるGa
As層を示している。
本実施例における半導体レーザは、従来の多重量子井戸
レーザに比較して、閾値電流では約8割に低減され、寸
た、特性温度は、従来の約100Kから約400Kに改
善されていた。
レーザに比較して、閾値電流では約8割に低減され、寸
た、特性温度は、従来の約100Kから約400Kに改
善されていた。
コラゲーションの作製方法としては、上の実施例の方法
の他に、次の方法も考えられる。第4図にその作製工程
を示す。(a)は、半導体基板2oの表面(100)面
に、通常の紫外線のホログラフィック露光で形成された
空間周期約200OAのグレーティング20を示すもの
である。(b)では、(a)の基板2oの表面にフォト
レジスト22を塗布する。(0)では、CF4等による
ドライエツチング法によりグレーティングの四部の奥部
にのみレジストが残る状態になる壕で、その表面近傍の
レジストを除去する。((i)では、その基板に対し、
もう一度化学エッチングを施す。(el)では、再度ド
ライエツチング法等によりレジストを除去し、(a)の
半分の空間周期(約1000A)のコラゲーション3を
表面に有する基板が形成される。以上の(a)から(e
)までの工程を3回繰り返す事により、空間周期約25
OAのコラゲーションを形成する事が出来る。
の他に、次の方法も考えられる。第4図にその作製工程
を示す。(a)は、半導体基板2oの表面(100)面
に、通常の紫外線のホログラフィック露光で形成された
空間周期約200OAのグレーティング20を示すもの
である。(b)では、(a)の基板2oの表面にフォト
レジスト22を塗布する。(0)では、CF4等による
ドライエツチング法によりグレーティングの四部の奥部
にのみレジストが残る状態になる壕で、その表面近傍の
レジストを除去する。((i)では、その基板に対し、
もう一度化学エッチングを施す。(el)では、再度ド
ライエツチング法等によりレジストを除去し、(a)の
半分の空間周期(約1000A)のコラゲーション3を
表面に有する基板が形成される。以上の(a)から(e
)までの工程を3回繰り返す事により、空間周期約25
OAのコラゲーションを形成する事が出来る。
第6図に、超格子の選択エツチングによりコラゲーショ
ンを形成する方法を示す。(a)は、AlGaAs層3
1の付着したGaAs基板(100)32上に、厚さ3
0 A (D AlAs層33と20OAのGaAs層
34が交互に形成されているところを示している。
ンを形成する方法を示す。(a)は、AlGaAs層3
1の付着したGaAs基板(100)32上に、厚さ3
0 A (D AlAs層33と20OAのGaAs層
34が交互に形成されているところを示している。
■)は、クエン酸系(クエン酸:過酸化水素水=10=
1)のエツチング液で異方性エツチングが行われたとき
の断面を示している。(C)は、その後、アンモニア、
過酸化水素混合溶液でGaAs層のみが9ベー/′ 選択エツチングされた時の断面図である。
1)のエツチング液で異方性エツチングが行われたとき
の断面を示している。(C)は、その後、アンモニア、
過酸化水素混合溶液でGaAs層のみが9ベー/′ 選択エツチングされた時の断面図である。
以上の様にして、微細な空間周期を有するコラゲーショ
ン3が形成される。量子井戸細線レーザの形成の際には
、35の方向からバリア層を形成する分子ビームを照射
し、また36の方向から量子井戸層を形成する分子ビー
ムを照射すればよい。
ン3が形成される。量子井戸細線レーザの形成の際には
、35の方向からバリア層を形成する分子ビームを照射
し、また36の方向から量子井戸層を形成する分子ビー
ムを照射すればよい。
発明の効果
以上のように本発明の半導体レーザは、従来の多重量子
井戸レーザに比較しても秀れた特性を有し、本発明の効
果は非常に太きい。
井戸レーザに比較しても秀れた特性を有し、本発明の効
果は非常に太きい。
第1図は本発明の一実施例における半導体レーザの斜視
図、第2図は同レーザのバリア層の作製方法を説明する
だめの説明図、第3図は同量子井戸層の作製方法を説明
するための説明図、第4図。 第5図はコラゲーションを表面に有する基板の作製方法
を説明するだめの工程図である。 1.11.20・・・・・・基板、3・・・・・・コラ
ーゲン、4−−−−−− AlGaAs膜、5−・−−
−−GaAs層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 !デ 城 侶 ℃
図、第2図は同レーザのバリア層の作製方法を説明する
だめの説明図、第3図は同量子井戸層の作製方法を説明
するための説明図、第4図。 第5図はコラゲーションを表面に有する基板の作製方法
を説明するだめの工程図である。 1.11.20・・・・・・基板、3・・・・・・コラ
ーゲン、4−−−−−− AlGaAs膜、5−・−−
−−GaAs層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 !デ 城 侶 ℃
Claims (5)
- (1)表面に、電子のド・ブロイ波長以下の空間周期の
凹凸を有する半導体基板上に、電子のド・ブロイ波長以
下の厚さを有するキャリアのバリア層と、前記凹凸の一
部に電子のド・ブロイ波長以下の厚さを有する活性層が
、交互に形成された超格子層を有する半導体レーザ。 - (2)電子のド・ブロイ波長以下の厚さを有するキャリ
アのバリア層と活性層が、分子線エピタキシャル法によ
り形成されている特許請求の範囲第1項記載の半導体レ
ーザ。 - (3)表面に電子のド・ブロイ波長以下の空間周期の凹
凸を1次元もしくは2次元方向に有する半導体基板が、
電子ビーム露光法並びに化学エッチング法により形成さ
れている特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。 - (4)表面に電子のド・ブロイ波長以下の空間周期の凹
凸を1次元もしくは2次元方向に有する半導体基板が、
ホログラフィック紫外線露光法と化学エッチング法によ
るグレーティング作製の後、フォトレジスト塗布、ドラ
イエッチング、化学エッチングの工程を繰り返す事によ
り形成されている特許請求の範囲第1項記載の半導体レ
ーザ。 - (5)表面に電子のド・ブロイ波長以下の空間周期の凹
凸を1次元もしくは2次元方向に有する半導体基板が平
坦な基板上に形成された超格子層の選択エッチングによ
り形成されている特許請求の範囲第1項記載の半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60230126A JPS6289383A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60230126A JPS6289383A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6289383A true JPS6289383A (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=16902976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60230126A Pending JPS6289383A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6289383A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63136591A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
JPH02122682A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超格子素子の製造方法 |
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EP0533475A2 (en) * | 1991-09-17 | 1993-03-24 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device, method of producing the optical semiconductor device, and laser device using optical semiconductor devices |
JPH0536390U (ja) * | 1991-10-23 | 1993-05-18 | リコーエレメツクス株式会社 | 時計の部材押え構造 |
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-
1985
- 1985-10-16 JP JP60230126A patent/JPS6289383A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63136591A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
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JPH0536390U (ja) * | 1991-10-23 | 1993-05-18 | リコーエレメツクス株式会社 | 時計の部材押え構造 |
EP0582986A2 (en) * | 1992-08-10 | 1994-02-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
EP0582986A3 (en) * | 1992-08-10 | 1994-03-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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