TW525306B - Technique using multi-layer quantum well of different widths for increasing the light emitting bandwidth of semiconductor photoelectric device - Google Patents

Technique using multi-layer quantum well of different widths for increasing the light emitting bandwidth of semiconductor photoelectric device Download PDF

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Description

525306 案號 90109399 年 月 曰 修正 五、發明說明（1) 本發明係有關一種半導體光電元件之發光頻寬技術， 尤指一種利用不同分離侷限異質結構區域的長度，可製作 出由電洞或電子控制二維載子分佈不同寬度的多層量子井 結構，使半導體光電元件，具有較佳的溫度特性與較好的 調變特性者。
隨著網路時代的興起，有關於光纖網路中不可或缺的 部分，如傳送端、接收端、交換端等，都成為現今研究的 重點。而且半導體之相關元件，由於其積體相當輕薄短小 、能發出高功率、高調變速率和高穩定度（包括對溫度及 操作時間的穩定度）的光訊號，及高可靠度使其在光纖通 訊中成為必須的成員。半導體光放大器（Semiconductur Optical Amplifier，下稱S〇A )/高功率二極體 (superluminescent diode，下稱 S L D )在中繼光訊號 放大及光開關方面的功能也被採用，但傳統的半導體光放 大器只有約4 0 nm的頻寬，對寬頻的光纖通訊而言並不合 乎需求。
另一方面而言，雖然摻铒光纖放大器（E r — d 〇 p e d fiber amplifier，下稱E D F A )目前普遍應用在光通 訊系統中，做為中繼光訊號放大的用途，但因其可用的頻 寬仍然有限，在C—band和L—band之間（1 5 25〜1 6 0 5 nm )，使得光纖的另一重要頻帶在1 3 0 0 nm附近 完全無法藉由換斜光纖放大器放大，使未來光通訊系統無 法繼續依賴摻铒光纖放大器。由於目前光纖研製的技術日 益精進，使光通訊的可用頻帶涵蓋1 2 0 Onm〜1 6 0 0 nm，所以極需要一種具有更大頻寬的中繼光訊號放大器。
第4頁 525306 案號 90109399 曰 修正 五、發明說明（2) 而半導體量子井 流密度低、溫度敏感 導體雷射元件好。因 用或研究用的半導體 有機氣相蟲晶（Meta 下稱MOCVD)或 Epitaxy)成長的半導 Well)加以半導體製 但就目前的研究 ，在多層量子井中分 放大器的增益頻寬（ 均勻的特性加以考慮 稱多層量子井的技術 均勻的特性，所以成 有鑑於上述中繼 積極著手研究，本著 製半導體雷射及半導 技術，即利用不同寬 恰好能銜接，再利用 ，將其應用在不同寬 到超寬的發光頻寬， 0 〇nm 〜1 5 5 0 nm ，而且使用某特定長 域，可使量子井内控 電洞，以達到更寬的 雷射相關元 性低、增益 為量子井的 雷射，亦不 1 Organic 分子束蠢晶 體量子井（ 程之製造而 報告指出， 佈的並不均 亦即發光頻 。在此之前 來增加頻寬 果都相當的 光訊號放大 精益求精之 體光放大器 度的多層量 多層量子井 度多層量子 使半導體光 ，是目前此 度的分離侷 制載子二維 增益頻寬或 件之特性， 頻寬較寬等 蠢晶層極溥 論波長之範 Chemical D (Molecular Semi conduc 成。 由電流注入 勻，故若要 寬），必須 ，也曾有人 ，但從未考 有限。 器之缺失， 精神，且應 的多年經驗 子井，使其 内載子分佈 井的設計中 放大器的頻 類光放大器 限異質結構 分佈的優勢 更好的溫度 係包含臨界電 ，都較實體半 ，現今不論商 圍，皆以金屬 epos i t i on， Beam tor Quantum 所激發的載子 增加半導體光 將載子分佈不 研究使用非對 慮載子分佈不 故本 用在 ，開 量子 不均 ，如 帶可 中頻 (S 載子 特性 發明 實驗 發此 井的 勻的 此就 涵蓋 寬最 C Η 為電 者。 人乃 室研 寬頻 能階 特性 能得13 寬的 ) 區 子或
第5頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正_r 五、發明說明（3) 緣是本發明之主要目的，乃在於提供一種利用不同寬 度多層量子井增加半導體光電元件之發光頻寬技術，可使 量子井内控制載子二維分佈的優勢載子為電子或電洞，以 達到更寬的增益頻寬或更好的溫度特性者。 為達上述目的，本發明所提出之新技術是這樣完成的 :一種利用不同寬度半導體多層量子井的成長，並利用半 導體多層量子井内載子分佈的特性，與分離侷限異質結構 區域長度的不同，可以研製出一具有可涵蓋1 3 00 nm〜 1 5 5 Onm增益範圍的半導體不同寬度多層量子井結構 ，利用此一磊晶的材料，可製作可調式半導體雷射/雷射 放大器元件，並使各波長在範圍内都有合理且一致的增益 與溫度特性。藉由此研發的技術，亦可使半導體光放大器 之頻寬大幅增加，而且具有較實體（Bu 1 k )結構高的增 益、較寬的發光頻寬及較快的調變速度。 為使 貴審查委員瞭解本發明之目的、特徵及功效， 茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明 做一詳細說明，說明如后： 請參閱第一圖係為現今光纖之吸收頻譜圖。如圖所示 ••在該吸收頻譜圖上，其較低的實線，係為在光纖核心 (core )摻雜 4 % 二氧化鍺（Ge02) single Mode 的單模 光纖1 1 ，而上方虛線係為Multi Mode多模光纖1 2 ，另 在1 4 0 0 nm附近的峰值1 3 ，係因水分子存在光纖玻璃 中所造成的，而其氬氧鍵結的共振波長在1 3 8 5nm。 由於現今光纖製作技術的精進，可供通訊之波長範圍 越來越寬，除1 400nm附近之外，幾乎從1 3 OOnm〜
525306 案號 90109399 修正 五、發明說明（4) 1 6 Ο Ο n m都可以利用 光纖放大器雖然與光纖 作為光纖通訊的頻道之用。而摻铒 的耦合效率較高，但是其增益頻寬 有限 的增 焉， 缺點 D F 好其 有良 0 nm 用在 分佈 的不 ，故 益頻 被視 之一 A元 以半 頻寬 好且 的頻 而且 光通 相當 同而 在C—band和L —band的波長範圍内，即需不同 寬之 為一 ， 而 件。 導體 在光 接近 寬， 就相 訊系 不均 產生 E D F A 項在波長 且在1 3 光放大器 通訊波長 的增益。 對頻寬的 關的研究 統中的相 勻，且會 極大的差 元件，其所需的庫存與製作成本皆 區段多工（W D Μ )系統中的主要 Ο Ο n m附近的頻帶根本無法使用Ε 作為光纖通訊系統中的中繼器，最 範圍1 3 0 Onm〜1 6 0 Onm内皆 但習用的半導體光放大器只有約4 光纖通訊而言並不合乎需求。 結果可明顯得知，在目前被廣泛應 關元件，其載子在多層量子井内的 隨量子井的結構、排列順序及材料 異，使得設計時需多考慮此項變數 而欲設計超寬頻的不同寬度多層量子井結構，可由以 下各點加以綜合考慮： 一 ·不同寬度量子井的能階：係可將欲發光之波長，利用 不同寬度的多層量子井的堆疊，而達到設計寬頻結構 的目的。但須將下列情況列入考慮之中： a ·若這些不同寬度量子井的井底及位障材料相同（如第 二圖所示），由量子力學之計算得知較寬的量子井， 其量子化能階較低、發光波長較長；而較窄之量子井 其量子化能階較高、發光波長較短。由增益頻譜的詳
第7頁 525306 案號 90109399 年 月 曰 修正 五、發明說明（5) 細計算中指出，欲達到相同的增益，其較寬的量子井 所需的載子濃度較低，但這是會影響最終的發光頻譜 〇
b ·若使用不同材料組成的量子井底或位障，則設計的自 由度增加，係可利用不同材料組成的不同寬度多層量 子井，設計其發光波長不同但是其量子化能階相近（ 請參閱第三圖，係為材料及量子寬度井都不同之多層 量子井設計示意圖。如圖所示），頻寬可有效增寬， 且在增益大於零之處，其增益值相當一致。 c ·考慮較高能階的量子井所發出之光能量較高，會被較 低能階的量子井再度吸收，故設計多層不同寬度量子 井的數目時，較高能量的量子井數目應該較多，但詳 細的情況必須經由增益頻譜的計算確切的量子井數目 後才能決定。
二·分離侷限異質結構的長度：在半導體量子井結構中， 電流注入所激發的電子電洞對，分別由P接點與N接 點注入，經由分離侷限異質結構進入主動區並結合發 光，所以載子在S CH區域中移動的速度決定了其控 制量子井内二維載子分佈的能力。 a ·若電子較快進入量子井内，則電子為控制量子井内二 維載子的優勢載子。最終的二維載子分佈將依據電子 的空間分佈（電子由N端注入，必然在靠N端處的電 子濃度會較高）根據電荷中性的原則做出對應的分佈 ，電洞為優勢載子的情況亦然。利用以下簡單的模型 可以判斷何種載子為優勢載子
第8頁 525306 _案號 901Q9399_年月日___ 五、發明說明（6) 式子中d ρ ( d η )代表電洞（電子）要擴散到量子井所需 移動的距離（即S C Η區域的長度），Dp與Dn為材料 的擴散係數，W是量子井的寬度，dp rep和dnrcn是 根據量子力學所得到之捕捉時間，故等號右邊的四項 時間分別係為：電洞在S C Η區域中之擴散時間、電 子在S C Η區域中之擴散時間、電洞被量子井捕捉的 等效時間以及電子被量子井捕捉的等效時間，在此為 了考慮未被量子井捕捉的載子堆積在S C Η區域中， 使得擴散時間加長，我們必須注意載子的等效捕捉時 間為：量子力學所計算出的捕捉時間乘上一體積比 dp(dn)/W 〇 b ·我們將上式中的電洞部份時間（電洞擴散+電洞等效 捕捉時間）定義為電洞由注入S C Η區域到被量子井 捕捉進入二維能階的時間r p，t 〇 t a 1 = 7： p，d i f f u s i ο η + reap, p，與電子由注入S C H區域到被量子井捕 捉進入二維能階的時間r η，t o t a 1 = τ η，d i f f u s i ο η + r cap, p (電子擴散+電子等效捕捉時間）相比較。 我們判斷的依據是：若r p，t 〇 t a 1 > τ η，t 〇 t a 1，則電 子會較快進入量子井二維能階，而形成靠N - s i d e處 較高的電子濃度，而後進入量子井二維能階的電洞， 會大致照電子的分佈而做出類似的分佈，故二維載子 濃度在靠N-side的量子井較高；相反的若τη，total
525306 _案號90109399_年月日 修正 五、發明說明（7) > r p, total 而形成靠P - s 井二維能階的 的分佈，故二 ;在兩者相較 質量使得其對 若電子為優勢 勻，故其頻寬 c ·載子在量子井 的速率，也就 維能階密度有 捉載子的能力 就會影響載子 若欲得到更寬 在所設計的多 一些此類元件 d ·有下列因素會 1 ·量子井底 不同寬度 經由二維 載子的能 優勢載子 井的二維 分佈的均 子井，便 ，子 階量 能入 維進 二後 井而 子， 量度 入濃 進洞 快電 較的 會高 洞較 電處 TUJ. Θ 貝 i 夂高^ 類較等U井的 做，重 子 而Μ較 量 佈々其 分e， 的id子 洞-S載 電P勢 照靠優 致在為 大度洞 會濃電 ，子若 子載， 電維下 •，均 好較 較會 性佈 特分 度的 溫内 故井 ， 子 低量 較在 性子 感載 敏其 的， 度子 溫載 捉 捕 井 子 量 被 子 載 即 度 勻 均 。之 寬佈 更分 會内 二捕 的其 井， 子高 量越 與度 力密 能階 bb 白 A月 子維 載二 捉的 捕井 井子 子量 量； 是關 定形 決情 的佈 子分 β ^ -ρ5· /θ^ 勢内 優井 述子 上量 合層 配多 再度 ，寬 強同 越不 就在 中 井 子 ， 量 譜度 頻寬 光同 發不 的層 佈 分 的 勻 均 能 子 載 使 要 就 牲 犧 會 卻 此 如 但 度 勻 均 。的 率佈 效分 光内 發井 如子 ， 量 性在 特子 七β 發響 的影 層會 多成 與組 度料 寬材 井， 子析 量分 ，據 成根 組； 料序 材順 的之 障井 位子 及量 限括 侷包 井C 子佈 量分 響的 影子 ，β JVJ— 係維 關二 度終 密最 階響 能影 維而 三 ， 與力 子子 量載 響及 影佈 會分 度子 寬載 的其 井響 子影 量而 而進 ο 5 }度 擇密 選階 匕匕 /9^月 量配 的再 度， 寬序 同順 不的 、井 料子 材量 同度 不寬 有同 若不 且層 •， 性以 勻可
第10頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正__ 五、發明說明（8) 合優勢載子的決定來影響量子井捕捉載子的能力 ，進而影響載子分佈的均勻性。 請參閱第四圖，係為量子井之能量與能階密度關 係圖。如圖所示：不同的拋物線代表不同的材料 _ ，也就是不同的三維能階密度，量子井之能階成 步階函數的形狀，但要注意在量子井能階能量時 · ，二維能階密度與三維能階密度幾乎重合；3 D 與3D>為不同材料，而E1與E1 /為不同量 子井寬度，若設計的量子井量化能階差不多，則 二維能階密度的差別主要來自實體材料組成時之 差異；且能階密度會影響量子井捕捉載子的能力馨 ，所以會影響二維載子分佈的均勻性，由此可和 ，二維能階密度與量子井寬度、量子井之材料組 成有極大的關係，在設計時需詳加考慮。 2 ·位障的寬度及高度：根據研究，在其所設計的多 層量子井結構内，量子井間的位障越寬，其多層 量子井間的載子分佈越均勻，而量子井位障的高 度越低，其量子井内的二維載子分佈也就越均勻 〇 三·利用上述原則設計出代號為0 4 2 9 1雷射二極體的 磊晶結構示意圖一、二，即第五圖、第六圖所示：係 以兩種不同材料、不同寬度量子井的設計，而兩量子· 井材料分別為·
InO. 67GaO. 33AsO. 72P0. 28 及 I η 0· 53Ga 0· 47 As， 其位障材料為： ^
第11頁 525306 _案號 90109399_年月日____ 五、發明說明（9)
InO· 86GaO·14As0· 3P0.7 ， 且預計其發光分別在1 . 3微米及1 . 5 5微米。 而04 2 9 1雷射二極體在不同的電流導通下，透過 發光頻譜可以看到1. 3微米及1. 5 5微米的逐漸發光（ 、 如第七圖所示），其範圍涵蓋了從1. 3微米及1. 5 5微 米之區域，甚至跨越了該範圍，而其頻寬更達2 8 5. 5 ' nm (請參閱第八圖，係為發光頻譜對電流之關係圖。 如圖所示），該頻寬是目前所知發光頻寬最寬的。 而經設計後S C Η區域，其結構中的優勢載子係為電 子，且就上所述，因優勢載子係為電子及靠近Nside 的111〇.53〇3〇.47人3量子井，其捕捉載子能力較111〇.67_ GaO. 33AsO. 7 2P0. 28量子井差的特性，我們即可得知 載子在此一多層量子井内的分佈是頗均勻的。 若設計以電洞為優勢載子之不同寬度的多層量子井， 則電洞在分離侷限異質結構内擴散的時間必須小於電子被 量子井捕捉的等效時間，由（1 )式中可以看出這和分離 異質侷限結構的材料組成與長度有關，經由適當的調整材 料組成與長度，就可以設計出以電洞控制二維載子分佈的 不同寬度多層量子井結構。 若我們仍採用04 2 9 1即第五圖所示的量子井寬度 與材料組成，僅改變分離侷限異質結構長度，則若靠N -s i d e處之分離侷限異質結構的長度不變，而僅改變靠P ♦ -side處之分離侷限異質結構長度時，其長度需小於65nm ;若兩側之分離侷限異質結構的長度均改變時，其長度需 小於4 Onm，如此的結構是由電洞控制二維載子之分佈，具 /
第12頁 525306 _案號 90109399_年月日___ 五、發明說明（10) 有較佳的溫度特性與調變頻寬，但也由於載子的分佈均勻 性較差，故其發光頻譜可能較差。 綜上所述，誠可見本發明針對半導體光電元件之發光 頻寬技術，係可利用不同寬度多層量子井以及適當的排列 順序和控制分離侷限異質結構（SC Η )長度而達到，並能充 分發揮其預期之功效，且其製作步驟之運用亦係出於率先 首創，故已符合發明技術思想之高度創作要屬無疑，惟依 法申請發明，並請 鈞局惠予詳審賜予專利，實感德便。
雖本發明以一較佳實施例揭露如上，但並非用以限定 本發明實施之範圍。任何熟習此項技藝者，在不脫離本發 明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，即凡依本 發明所做的均等變化與修飾，應為本發明專利範圍所涵蓋 ，其界定應以申請專利範圍為準。
第13頁 525306 _案號 90109399_年月日_iMz__„_ 圖式簡單說明 圖式簡單說明： 第一圖係為現今光纖之吸收頻譜圖。 第二圖係為量子井底與位障材料相同，而量子井寬度不同 之多層量子井，其量化能階示意圖。 第三圖係為材料及量子井寬度都不同的多層量子井設計之 不意圖。 第四圖係為量子井之能量與能階密度關係圖。 第五圖係為0 4 2 9 1雷射二極體的磊晶結構示意圖一。 第六圖係為0 4 2 9 1雷射二極體的磊晶結構示意圖二。 第七圖係為在不同電流下0 4 2 9 1雷射放大器發光頻譜
〇 第八圖係為發光頻譜對電流之關係圖。
第14頁

Claims (1)

  1. 525306 _案號90109399 年月日 修正_ 六、申請專利範圍 1 · 一種利用不同寬度多層量子井增加半導體光電元件發 光頻寬之方法，其主特徵係在於： 以不同分離侷限異質結構區域的長度，製作出由電洞 或電子控制二維載子分佈不同寬度的多層量子井結構
    藉由上述技術，可製作出半導體光放大器/高功 率二極體/雷射等同一元件，且包含具有寬頻、較佳 的溫度及較好的調變等特性，並可將雷射可調變的波 長幅度擴充的非常寬，對於光通訊系統的測試極為方 便，也可直接應用於系統中，用以取代其他多樣性的 元件，降低系統整合所需的成本者。 2 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子井 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，利用不 同寬度量子井的能階，係可將欲發光之波長，以不同 寬度的多層量子井的堆疊，而達到設計寬頻結構的目 的。 3 ·如申請專利範圍第2項所述利用不同寬度多層量子井 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，這些不 同寬度量子井的井底及位障材料係為相同者，該較寬 的量子井，其量子化能階較低、發光波長較長，而較 窄之量子井其量子化能階較高、發光波長較短。
    4 ·如申請專利範圍第3項所述利用不同寬度多層量子井 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，量子井 欲達到相同的增益時，其較寬的量子井所需的載子濃
    第15頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 度較低。 5 ·如申請專利範圍第2項所述利用不同寬度多層量子井 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，係可利 用不同材料組成的不同寬度多層量子井，設計其發光 波長不同，但是其量子化能階相近頻寬可大幅增寬， 且在增益大於零之處，使其增益值相當一致者。 6 ·如申請專利範圍第2項所述利用不同寬度多層量子井
    增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，較高能 階的量子井所發出之光能量較高，會被較低能階的量 子井再度吸收，故設計多層不同寬度量子井的數目時 ，較高能量的量子井數目應該較多。 7 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子井 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，該分離 侷限異質結構的長度，係由在半導體量子井結構中， 以電流分別由P接點與N接點注入，用以激發量子井 結構中的電子電洞對，並經由分離侷限異質結構進入 主動區並結合發光，所以載子在分離侷限異質結構區 域中移動的速度，決定其控制量子井内二維載子的能 力。 8 ·如申請專利範圍第7項所述利用不同寬度多層量子井
    增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，若電子 較快進入量子井内，則電子為控制量子井内二維載子 的優勢載子。 9 ·如申請專利範圍第7項所述利用不同寬度多層量子井
    第16頁 525306 _案號90109399_年月日_魅_ 六、申請專利範圍 增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，最終的 二維載子分佈將依據電子的空間分佈，並根據電荷中 性的原則做出對應的分佈，電洞為優勢載子的情況亦 缺 〇 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，係 利用以下簡單的模型可以判斷何種載子為優勢載子 τπ = τρ㈣洫 + + τ哪，ρ + = + (1)
    式子中dp(dn)代表電洞（電子）要擴散到量子井所 需移動的距離（即分離侷限異質結構區域的長度）
    ，D p與D η為材料的擴散係數，W是量子井的寬度， d ρ I* c ρ和d η I* c η是根據量子力學所得到之捕捉時間 ，故等號右邊的四項時間分別係為：電洞在分離侷 限異質結構區域中之擴散時間、電子在分離侷限異 質結構區域中之擴散時間、電洞被量子井捕捉的等 效時間以及電子被量子井捕捉的等效時間，在此 為了考慮未被量子井捕捉的載子堆積在分離侷限異 質結構區域中，使得擴散時間加長，必須注意載子 的等效捕捉時間為：量子力學所計算出的捕捉時間 乘上一體積比dp(dn)/W。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，
    第17頁 525306 案號 90109399 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 係將上式中的電洞部份時間（電洞擴散+電洞等效 捕捉時間）係設為電洞由注入分離偈限異質結構區 域到被量子井捕捉進入二維能階的時間I* p，t 〇 t a 1 =rp，diffusion + rcap，p，與電子由注入分離侷 限異質結構區域到被量子井捕捉進入二維能階的時 間 z*n，total = rn, diffusion + r cap, p (電子 擴散+電子等效捕捉時間）相比較。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量
    子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 若rp，total > rn，total，則電子會較快進入量 子井二維能階，而形成靠N - s i d e處較高的電子濃 度，而後進入量子井二維能階的電洞，會大致照電 子的分佈而做出類似的分佈，故二維載子濃度在靠 N-side的量子井較高。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 若τ η，t 〇 t a 1 > r p，t 〇 t a 1 ，貝1J電洞會較快進入量 子井二維能階，而形成靠P - s i d e處較高的電洞濃 度，而後進入量子井二維能階的電子，會大致照電 洞的分佈而做出類似的分佈，故二維載子濃度在靠 P-side的量子井較高。
    1 4 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 若電洞為優勢載子，其較重的等效質量使得其對溫
    第18頁 525306 _案號90109399_年月日_魅_ ♦ 六、申請專利範圍 度的敏感性較低，故溫度特性較好。 1 5 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 若電子為優勢載子，其載子在量子井内的分佈會較 β 均勻，故其頻寬會更寬。 1 6 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 · 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 載子在量子井内分佈之均勾度，即載子被量子井捕 捉的速率，量子井的二維能階密度越高，其捕捉載 子的能力就越強，再配合上述優勢載子的決定，就 會影響載子在不同寬度多層量子井内的分佈情形。 1 7 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 係利用材料之組成且經由二維與三維能階密度關係 ，來影響量子井侷限載子的能力，而影響最終二維 載子的分佈，包括優勢載子的選擇。 1 8 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 係以量子井的寬度，來影響量子井的二維能階密度 ，進而影響其載子分佈及載子分佈的均勻性者。 1 9 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，· 係以不同材料、不同寬度的量子井，來形成多層不 同寬度量子井的順序，再配合優勢載子的決定來影
    第19頁 525306 案號 90109399 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 響量子井捕捉載子的能力，進而影響載子分佈的均 勻性。 2 0 ·如申請專利範圍第1 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 二維能階密度與量子井寬度、量子井之材料組成有 極大的關係，若以不同材料、不同量子井寬度來設 計量子井，其量化能階差不多時，則二維能階密度 的差別主要來自實體材料組成時之差異，且能階密 度會影響量子井捕捉載子的能力，且會影響二維載 子分佈的均勻性，
    2 1 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，在 其所設計的多層量子井結構内，量子井間的位障越 寬，其多層量子井間的載子分佈越均勻，而量子井 位障的高度越低，其量子井内的二維載子分佈也就 越均勻。 2 2 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，該 半導體光電元件係為半導體光放大器/向功率二極 體/雷射等，適用於光通訊系統發光頻寬之三五族 者。
    2 3 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，所 設計之不同寬度多層量子井，係由半導體元素成份
    第20頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正_ ^ 六、申請專利範圍 組成的量子井種類或寬度包含有兩種及以上者。 2 4 ·如申請專利範圍第2項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，該 量子井種類或寬度的特性，是可以有兩種以上的基 β 態能階，而此兩種以上基態能階又分別對應不同的 發光波長者。 · 2 5 ·如申請專利範圍第2 4項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 不同種類的量子井，其基態能階差以不超過70meV 為限者。 2 6 ·如申請專利範圍第1 1項所述利用不同寬度多層量 φ 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 每一類量子井，其量子化之能階可以有一個以上， 致使所有多層量子井對應之整體發光波長涵蓋從1 .3微米到1 . 5 5微米者。 2 7 ·如申請專利範圍第2 0項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 在以載子分佈的均勾性為主時，其之優勢載子注入 側的量子井能階密度，應較背離優勢載子注入側的 量子井能階密度小者。 2 8 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，每· 一類量子井的數目多寡，係由該類量子井的淨總體 增益值決定，所有不同寬度多層量子井之總數以不
    第21頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 超過1 0個為限者。 2 9 ·如申請專利範圍第2 6項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 該發光波長約為1. 3微米，其使用的量子井材料係 包含有三五族二元及四元半導體者。 3 0 ·如申請專利範圍第2 6項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 該發光波長約為1. 5 5微米，其使用的量子井材料 係包含有三五族三元及四元半導體者。 3 1 ·如申請專利範圍第1項所述利用不同寬度多層量子
    井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中所提 設計之每一類量子井，其數目可以是一個或多個， 其數目的多寡除由該類量子井的淨總體增益值決定 ，目的是使得在某注入電流下，其對應波長之增益 值和其他類量子井之增益值大小相當。 3 2 ·如申請專利範圍第3 1項所述利用不同寬度多層量 子井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中， 當發光波長最長之量子井之數目為N時，若發光 波長較短之量子井與發光波長較長之量子井的發光 能量差在2 0 0 m e V以下’則發光波長較短之量子井 之數目應比發光較長之量子井的數目多1個，為（
    N + 1 )個。 3 3 ·如申請專利範圍第7項所述利用不同寬度多層量子 井增加半導體光電元件發光頻寬之方法，其中，該
    第22頁 525306 _案號90109399_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 多層量子井結構内控制二維載子分佈的優勢載子， 係經由分離侷限異質結構的長度與材料組成及量子 井寬度與材料來決定電洞或電子。
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