JP2003309322A - 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子 - Google Patents
自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子
に関し、設計自由度を高く保ったまま、優れた素子特性
と高い信頼性を得る。 【解決手段】 半導体中に光を伝搬させる導波構造と伝
搬光を増幅する活性層３が複数の量子ドット４，５を含
み、且つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数
の異なる複数の材料が周期的に繰返し併設されていると
ともに、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬
光の媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記
量子ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方
を、前記繰返し周期をもって周期的に変化させる。
に関し、設計自由度を高く保ったまま、優れた素子特性
と高い信頼性を得る。 【解決手段】 半導体中に光を伝搬させる導波構造と伝
搬光を増幅する活性層３が複数の量子ドット４，５を含
み、且つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数
の異なる複数の材料が周期的に繰返し併設されていると
ともに、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬
光の媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記
量子ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方
を、前記繰返し周期をもって周期的に変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自己形成量子ドット
を用いた半導体発光素子に関するものであり、特に、光
通信システムの光源として用いている半導体レーザや半
導体光増幅器（ＳＯＡ）等の半導体発光素子における外
部反射や戻り光に対して安定に動作させるための活性領
域の構成に特徴のある自己形成量子ドットを用いた半導
体発光素子に関するものである。
を用いた半導体発光素子に関するものであり、特に、光
通信システムの光源として用いている半導体レーザや半
導体光増幅器（ＳＯＡ）等の半導体発光素子における外
部反射や戻り光に対して安定に動作させるための活性領
域の構成に特徴のある自己形成量子ドットを用いた半導
体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の光通信システムの高速化、高機能
化にともない、その光源として、波長安定性に優れた半
導体レーザや半導体光増幅器等の半導体発光素子が必要
とされており、特に、高出力動作のため後端面に高反射
膜を施した場合や外部反射による戻り光が生じた場合に
も波長飛びが生じないことが求められている。
化にともない、その光源として、波長安定性に優れた半
導体レーザや半導体光増幅器等の半導体発光素子が必要
とされており、特に、高出力動作のため後端面に高反射
膜を施した場合や外部反射による戻り光が生じた場合に
も波長飛びが生じないことが求められている。
【０００３】従来、光通信システムに用いる光源として
は、モード安定性の良い単一波長レーザとして共振器方
向に周期的な利得変調を設けた利得結合型ＤＦＢ（分布
帰還型）レーザが提案されている。なお、本明細書にお
ける利得結合型ＤＦＢレーザには、屈折率結合特性と利
得結合特性の双方を合わせ持つ複素結合型ＤＦＢレーザ
も含まれるものである。
は、モード安定性の良い単一波長レーザとして共振器方
向に周期的な利得変調を設けた利得結合型ＤＦＢ（分布
帰還型）レーザが提案されている。なお、本明細書にお
ける利得結合型ＤＦＢレーザには、屈折率結合特性と利
得結合特性の双方を合わせ持つ複素結合型ＤＦＢレーザ
も含まれるものである。
【０００４】この様な利得結合型ＤＦＢレーザにおける
利得変調の実現方法には幾つかの方法があるが、なかで
も多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層の一部を周期的にエッ
チング除去した構造は、他の方法に比べて比較的大きな
利得結合係数を確保できること、利得結合と屈折率結合
の位相が合致すること、及び、余計な吸収が発生しない
ことと言った利点を備えている（必要ならば、特願２０
０１−３３８４０７号参照）。
利得変調の実現方法には幾つかの方法があるが、なかで
も多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層の一部を周期的にエッ
チング除去した構造は、他の方法に比べて比較的大きな
利得結合係数を確保できること、利得結合と屈折率結合
の位相が合致すること、及び、余計な吸収が発生しない
ことと言った利点を備えている（必要ならば、特願２０
０１−３３８４０７号参照）。
【０００５】また、この様な多重量子井戸活性層の代わ
りに、電子の状態が３次元全方向に量子化された構造で
ある量子ドットを活性層に用いた利得結合型ＤＦＢレー
ザも提案されている（必要ならば、特開２００１−３２
６４２１号公報参照）。
りに、電子の状態が３次元全方向に量子化された構造で
ある量子ドットを活性層に用いた利得結合型ＤＦＢレー
ザも提案されている（必要ならば、特開２００１−３２
６４２１号公報参照）。
【０００６】このような量子ドットを活性層に用いた利
得結合型ＤＦＢレーザにおいては、格子不整合系材料を
特定の条件で気相エピタキシャル成長することで自己形
成される量子ドットを用いている。この格子不整合材料
を用いた自己形成量子ドットの形成過程は、所謂Ｓｔｒ
ａｎｓｋｉ−Ｋｒａｓｔａｎｏｖモードでの３次元成長
である（必要ならば、上述の特開２００１−３２６４２
１号公報、或いは、特開平９−３２６５０６号公報参
照）。
得結合型ＤＦＢレーザにおいては、格子不整合系材料を
特定の条件で気相エピタキシャル成長することで自己形
成される量子ドットを用いている。この格子不整合材料
を用いた自己形成量子ドットの形成過程は、所謂Ｓｔｒ
ａｎｓｋｉ−Ｋｒａｓｔａｎｏｖモードでの３次元成長
である（必要ならば、上述の特開２００１−３２６４２
１号公報、或いは、特開平９−３２６５０６号公報参
照）。
【０００７】即ち、格子不整合による歪エネルギーが弾
性限界を超えない成長初期には平坦な薄いエピタキシャ
ル層( 濡れ層) が形成されるが，成長層厚が増すにつれ
て３次元的な成長が起こり，格子不整合材料が島状に結
集する。これは、平坦なエピタキシャル層を形成する場
合の歪エネルギーに対して、３次元成長した場合の平均
的な歪エネルギーが小さく、結晶学的により安定な状態
であるためと考えられている。
性限界を超えない成長初期には平坦な薄いエピタキシャ
ル層( 濡れ層) が形成されるが，成長層厚が増すにつれ
て３次元的な成長が起こり，格子不整合材料が島状に結
集する。これは、平坦なエピタキシャル層を形成する場
合の歪エネルギーに対して、３次元成長した場合の平均
的な歪エネルギーが小さく、結晶学的により安定な状態
であるためと考えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の利得結合型ＤＦＢレーザにおいては、一様に形成
した活性層の一部を周期的にエッチング除去した後、新
たに半導体材料で埋め込む必要があるため、活性層と半
導体層との界面にはエッチングおよび埋め込み再成長に
よるダメージが入りやすく、初期特性や長期信頼性の悪
化につながるという問題点がある。
従来の利得結合型ＤＦＢレーザにおいては、一様に形成
した活性層の一部を周期的にエッチング除去した後、新
たに半導体材料で埋め込む必要があるため、活性層と半
導体層との界面にはエッチングおよび埋め込み再成長に
よるダメージが入りやすく、初期特性や長期信頼性の悪
化につながるという問題点がある。
【０００９】また、上述の特開２００１−３２６４２１
号公報における第２の実施の形態のように、ウェットエ
ッチングによって周期的に凹凸を設けた構造の上に選択
的に活性層を形成することも可能である。
号公報における第２の実施の形態のように、ウェットエ
ッチングによって周期的に凹凸を設けた構造の上に選択
的に活性層を形成することも可能である。
【００１０】この場合、活性層を直接エッチングする必
要がないため比較的ダメージが入りにくいが、ウェット
エッチングによる凹凸形状の形成において特定の結晶面
方位を出す必要があるため、基板の面方位や共振器の方
向が制限され、これにより、他の素子と集積する場合の
設計自由度が低いという問題点がある。
要がないため比較的ダメージが入りにくいが、ウェット
エッチングによる凹凸形状の形成において特定の結晶面
方位を出す必要があるため、基板の面方位や共振器の方
向が制限され、これにより、他の素子と集積する場合の
設計自由度が低いという問題点がある。
【００１１】したがって、本発明は、設計自由度を高く
保ったまま、優れた素子特性と高い信頼性を得ることを
目的とする。
保ったまま、優れた素子特性と高い信頼性を得ることを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明にお
ける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、半導体中に光
を伝搬させる導波構造と伝搬光を増幅する活性層３を有
する自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子におい
て、前記活性層３が複数の量子ドット４，５を含み、且
つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数の異な
る複数の材料が周期的に繰返し併設されているととも
に、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬光の
媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記量子
ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方が、
前記繰返し周期をもって周期的に変化することを特徴と
する。
成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明にお
ける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、半導体中に光
を伝搬させる導波構造と伝搬光を増幅する活性層３を有
する自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子におい
て、前記活性層３が複数の量子ドット４，５を含み、且
つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数の異な
る複数の材料が周期的に繰返し併設されているととも
に、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬光の
媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記量子
ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方が、
前記繰返し周期をもって周期的に変化することを特徴と
する。
【００１３】この様な格子定数の異なる複数の材料によ
る周期的構造を設けることによって、量子ドット４，５
の密度または大きさの少なくとも一方を同じ繰返し周期
をもって周期的に変化させることができるので、活性層
３の成長後に、活性層３を周期的に直接エッチングする
ことなく、利得分布を形成することができる。
る周期的構造を設けることによって、量子ドット４，５
の密度または大きさの少なくとも一方を同じ繰返し周期
をもって周期的に変化させることができるので、活性層
３の成長後に、活性層３を周期的に直接エッチングする
ことなく、利得分布を形成することができる。
【００１４】また、それによって、活性層３にエッチン
グに伴うダメージが導入されることがないので初期特性
や信頼性の低下を招くことがなく、また、他の素子と集
積する場合の設計自由度を高く保つことができる。
グに伴うダメージが導入されることがないので初期特性
や信頼性の低下を招くことがなく、また、他の素子と集
積する場合の設計自由度を高く保つことができる。
【００１５】なお、この様な格子定数の異なる複数の材
料を適当に選ぶことによって、屈折率の大きな材料の上
に形成された量子ドット層の利得を、屈折率の小さな材
料の上に形成された量子ドット層の利得よりも大きくす
ることができ、この場合には、ＤＦＢモードのうちスト
ップバンドの長波長側のモードで発振するので、温度上
昇などによるモード飛びが発生することがなく、安定な
単一波長動作が得られる。
料を適当に選ぶことによって、屈折率の大きな材料の上
に形成された量子ドット層の利得を、屈折率の小さな材
料の上に形成された量子ドット層の利得よりも大きくす
ることができ、この場合には、ＤＦＢモードのうちスト
ップバンドの長波長側のモードで発振するので、温度上
昇などによるモード飛びが発生することがなく、安定な
単一波長動作が得られる。
【００１６】同様に、格子定数の異なる複数の材料を適
当に選ぶことによって、屈折率の大きな材料の上に形成
された量子ドット層の屈折率が、屈折率の小さな材料の
上に形成された量子ドット層の屈折率よりも小さくなる
ようにすることも可能であり、この場合には、格子定数
の異なる複数の材料による周期的な屈折率分布が量子ド
ット４，５による屈折率分布を相殺するので、より利得
結合型として動作させることができる。
当に選ぶことによって、屈折率の大きな材料の上に形成
された量子ドット層の屈折率が、屈折率の小さな材料の
上に形成された量子ドット層の屈折率よりも小さくなる
ようにすることも可能であり、この場合には、格子定数
の異なる複数の材料による周期的な屈折率分布が量子ド
ット４，５による屈折率分布を相殺するので、より利得
結合型として動作させることができる。
【００１７】また、量子ドット４，５のサイズが周期的
に変化する場合において、格子定数の異なる複数の材料
からなる周期的構造の周期を、サイズの大きな量子ドッ
ト４の共鳴光の媒質内半波長の自然数倍と合致させるこ
とによって、小さな量子ドット５は発振波長に対して透
明になるため、大きな利得変調を得ることができる。
に変化する場合において、格子定数の異なる複数の材料
からなる周期的構造の周期を、サイズの大きな量子ドッ
ト４の共鳴光の媒質内半波長の自然数倍と合致させるこ
とによって、小さな量子ドット５は発振波長に対して透
明になるため、大きな利得変調を得ることができる。
【００１８】また、この様な基板と格子定数の異なる半
導体層２は超格子構造層によって構成しても良く、それ
によって、ミスフィット転位等を発生することなく、基
板との間の歪みを大きな範囲で任意に設定することが可
能になる。
導体層２は超格子構造層によって構成しても良く、それ
によって、ミスフィット転位等を発生することなく、基
板との間の歪みを大きな範囲で任意に設定することが可
能になる。
【００１９】また、上述の半導体発光素子は、半導体光
増幅器として用いても良いが、典型的な形態としては、
活性層３の利得が上記繰返し周期で周期的に変化し、前
記周期的利得変化によって伝搬光が分布帰還を受ける利
得結合分布帰還型レーザである。
増幅器として用いても良いが、典型的な形態としては、
活性層３の利得が上記繰返し周期で周期的に変化し、前
記周期的利得変化によって伝搬光が分布帰還を受ける利
得結合分布帰還型レーザである。
【００２０】また、量子ドット４，５は、利得を稼ぐた
めに複数積層させることが望ましく、例えば、現在の成
長技術においては、４〜５層積層させることが望まし
い。
めに複数積層させることが望ましく、例えば、現在の成
長技術においては、４〜５層積層させることが望まし
い。
【００２１】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢレー
ザを説明する。なお、図２（ａ）乃至図３（ｅ）は共振
器方向に平行な面で切った鉛直断面図であり、また、図
３（ｆ）乃至図４（ｉ）は共振器方向に垂直な面で切っ
た断面図である。 図２（ａ）参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金
属気相成長法）を用いて、厚さが、例えば、５０ｎｍの
ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ層１２を成長させる。このｎ型Ｇａ
ＩｎＡｓＰ層１２は組成波長は１．１μｍであり、Ｉｎ
Ｐより格子定数が小さく、例えば、−０．５％の歪量と
する。
て、本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢレー
ザを説明する。なお、図２（ａ）乃至図３（ｅ）は共振
器方向に平行な面で切った鉛直断面図であり、また、図
３（ｆ）乃至図４（ｉ）は共振器方向に垂直な面で切っ
た断面図である。 図２（ａ）参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金
属気相成長法）を用いて、厚さが、例えば、５０ｎｍの
ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ層１２を成長させる。このｎ型Ｇａ
ＩｎＡｓＰ層１２は組成波長は１．１μｍであり、Ｉｎ
Ｐより格子定数が小さく、例えば、−０．５％の歪量と
する。
【００２２】図２（ｂ）参照
次いで、レジストを塗布したのち干渉露光法或いは電子
ビーム露光法を用いて露光し、現像することによって、
所望の周期の回折格子状のレジストパターン１３を形成
する。この場合の回折格子状のレジストパターン１３の
繰返し周期は発振光の媒質内波長の半波長である２００
ｎｍとする。
ビーム露光法を用いて露光し、現像することによって、
所望の周期の回折格子状のレジストパターン１３を形成
する。この場合の回折格子状のレジストパターン１３の
繰返し周期は発振光の媒質内波長の半波長である２００
ｎｍとする。
【００２３】図２（ｃ）参照
次いで、レジストパターン１３をマスクとして、ｎ型Ｇ
ａＩｎＡｓＰ層１２の露出部をエッチング除去してｎ型
ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４を形成する。
ａＩｎＡｓＰ層１２の露出部をエッチング除去してｎ型
ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４を形成する。
【００２４】図２（ｄ）参照
次いで、レジストパターン１３を除去したのち、再びＭ
ＯＣＶＤ法を用いてｎ型ＩｎＰ層１５を埋込成長させ
る。この場合、ｎ型ＩｎＰ層１５は、ｎ型ＧａＩｎＡｓ
Ｐ歪層１４と上面が一致するように成長するのが望まし
いが、場合によってはｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４の上
面を覆っても良く、この場合には、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ
歪層１４の上面を覆うｎ型ＩｎＰ層１５の厚さをｎ型Ｇ
ａＩｎＡｓＰ歪層１４の影響が表面に現れる程度に薄く
する必要がある。
ＯＣＶＤ法を用いてｎ型ＩｎＰ層１５を埋込成長させ
る。この場合、ｎ型ＩｎＰ層１５は、ｎ型ＧａＩｎＡｓ
Ｐ歪層１４と上面が一致するように成長するのが望まし
いが、場合によってはｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４の上
面を覆っても良く、この場合には、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ
歪層１４の上面を覆うｎ型ＩｎＰ層１５の厚さをｎ型Ｇ
ａＩｎＡｓＰ歪層１４の影響が表面に現れる程度に薄く
する必要がある。
【００２５】この第１の実施の形態においては、図２
（ｄ）において破線で示した円内に拡大して示したよう
に、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４の上を覆うｎ型ＩｎＰ
層１５の厚さは、例えば、２０ｎｍとする。
（ｄ）において破線で示した円内に拡大して示したよう
に、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４の上を覆うｎ型ＩｎＰ
層１５の厚さは、例えば、２０ｎｍとする。
【００２６】図３（ｅ）参照
次いで、特開平９−３２６５０６号公報に記載された方
法を用い、例えば、５００℃の成長温度において、３分
子層相当分のＩｎＡｓを供給してＩｎＡｓ量子ドット１
７，１８を形成した後、ＡｌＧａＩｎＡｓ中間層１９を
２０ｎｍ成長させるという工程を繰り返し、計５層のＩ
ｎＡｓ量子ドット１７，１８からなるＩｎＡｓ系量子ド
ット活性層１６を形成し、次いで、ｐ型ＩｎＰクラッド
層２０を成長させる。
法を用い、例えば、５００℃の成長温度において、３分
子層相当分のＩｎＡｓを供給してＩｎＡｓ量子ドット１
７，１８を形成した後、ＡｌＧａＩｎＡｓ中間層１９を
２０ｎｍ成長させるという工程を繰り返し、計５層のＩ
ｎＡｓ量子ドット１７，１８からなるＩｎＡｓ系量子ド
ット活性層１６を形成し、次いで、ｐ型ＩｎＰクラッド
層２０を成長させる。
【００２７】この自己形成量子ドットの形成過程では、
成長初期に形成される濡れ層での歪エネルギーが弾性限
界を超えた時点で３次元成長が始まるため、ＩｎＡｓ量
子ドット１７，１８の形成過程は、成長層と下地となる
層の格子定数の差、すなわち格子不整合度に大きく依存
する。
成長初期に形成される濡れ層での歪エネルギーが弾性限
界を超えた時点で３次元成長が始まるため、ＩｎＡｓ量
子ドット１７，１８の形成過程は、成長層と下地となる
層の格子定数の差、すなわち格子不整合度に大きく依存
する。
【００２８】この場合、一般に、Ｓｔｒａｎｓｋｉ−Ｋ
ｒａｓｔａｎｏｖモードで成長する範囲では，格子不整
合度が大きいほど量子ドットの密度は大きく、且つ、サ
イズは小さくなるが、ＩｎＡｓとＧａＩｎＡｓＰの方が
ＩｎＡｓとＩｎＰよりも格子不整合度が大きいため、ｎ
型ＩｎＰ層１５上に成長するＩｎＡｓ量子ドット１７
は、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４上に成長するＩｎＡｓ
量子ドット１８に比べて、密度が小さく、且つ、サイズ
が大きくなる。
ｒａｓｔａｎｏｖモードで成長する範囲では，格子不整
合度が大きいほど量子ドットの密度は大きく、且つ、サ
イズは小さくなるが、ＩｎＡｓとＧａＩｎＡｓＰの方が
ＩｎＡｓとＩｎＰよりも格子不整合度が大きいため、ｎ
型ＩｎＰ層１５上に成長するＩｎＡｓ量子ドット１７
は、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層１４上に成長するＩｎＡｓ
量子ドット１８に比べて、密度が小さく、且つ、サイズ
が大きくなる。
【００２９】図３（ｆ）参照
次いで、全面に厚さが、例えば、０．３μｍのＳｉＯ2
膜を堆積させたのち、一般的なフォトリソグラフィー技
術を用いて共振器方向に平行な幅が、例えば、１．２μ
ｍのストライプ状のＳｉＯ2 パターン２１を形成し、次
いで、このＳｉＯ2 パターン２１をマスクとして異方性
ドライエッチングを施すことによってｎ型ＩｎＰ基板１
１に達するストライプ状メサ２２を形成する。
膜を堆積させたのち、一般的なフォトリソグラフィー技
術を用いて共振器方向に平行な幅が、例えば、１．２μ
ｍのストライプ状のＳｉＯ2 パターン２１を形成し、次
いで、このＳｉＯ2 パターン２１をマスクとして異方性
ドライエッチングを施すことによってｎ型ＩｎＰ基板１
１に達するストライプ状メサ２２を形成する。
【００３０】図４（ｇ）参照
次いで、再びＭＯＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2 パターン
２１を選択性マスクとして、ｐ型ＩｎＰ埋込層２３及び
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２４を選択的に成長させてス
トライプ状メサ２２の側面を埋め込む。
２１を選択性マスクとして、ｐ型ＩｎＰ埋込層２３及び
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２４を選択的に成長させてス
トライプ状メサ２２の側面を埋め込む。
【００３１】図４（ｈ）参照
次いで、ＳｉＯ2 パターン２１を除去したのち、再びＭ
ＯＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、２μｍのｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層２５及び厚さが、例えば、０．５μｍの
ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層２６を順次成長させ
る。
ＯＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、２μｍのｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層２５及び厚さが、例えば、０．５μｍの
ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層２６を順次成長させ
る。
【００３２】図４（ｉ）参照
次いで、全面にＳｉＯ2 保護膜２７を設けたのち、スト
ライプ状メサ２２に対応するコンタクト用の開口部を形
成し、ｐ側電極２８を設けるとともに、ｎ型ＩｎＰ基板
１１の裏面にｎ側電極２９を設けることによって量子ド
ットを用いた発振波長１．３μｍ帯の利得結合型ＤＦＢ
レーザの基本構造が完成する。
ライプ状メサ２２に対応するコンタクト用の開口部を形
成し、ｐ側電極２８を設けるとともに、ｎ型ＩｎＰ基板
１１の裏面にｎ側電極２９を設けることによって量子ド
ットを用いた発振波長１．３μｍ帯の利得結合型ＤＦＢ
レーザの基本構造が完成する。
【００３３】図５（ａ）及び（ｂ）参照
図５（ａ）は、この様にして形成した本発明の第１の実
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザの概略的斜視図であ
り、図５（ｂ）は図５（ａ）における破線で示す平行四
辺形部の拡大図である。図に示すように、ＩｎＡｓ量子
ドット１７とＩｎＡｓ量子ドット１８の密度とサイズは
下地構造を反映して互いに異なっているので、ＩｎＡｓ
量子ドット１７，１８の密度分布及びサイズ分布に応じ
た利得変調によって分布帰還が生じ、利得結合型ＤＦＢ
レーザとして発振する。
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザの概略的斜視図であ
り、図５（ｂ）は図５（ａ）における破線で示す平行四
辺形部の拡大図である。図に示すように、ＩｎＡｓ量子
ドット１７とＩｎＡｓ量子ドット１８の密度とサイズは
下地構造を反映して互いに異なっているので、ＩｎＡｓ
量子ドット１７，１８の密度分布及びサイズ分布に応じ
た利得変調によって分布帰還が生じ、利得結合型ＤＦＢ
レーザとして発振する。
【００３４】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、活性層を直接エッチングせずに周期的な利得変
調が実現しているため、しきい値電流が低く、大きなス
ロープ効率が得られる。
いては、活性層を直接エッチングせずに周期的な利得変
調が実現しているため、しきい値電流が低く、大きなス
ロープ効率が得られる。
【００３５】また、この場合にはＩｎＰよりＧａＩｎＡ
ｓＰの屈折率が大きいので、この屈折率が大きいｎ型Ｇ
ａＩｎＡｓＰ層１４上における利得を大きくすることに
よって、長波長側のモードで発振させることができ、温
度が上昇した場合にもモード飛びが発生することがない
ので、安定な動作が可能になる。
ｓＰの屈折率が大きいので、この屈折率が大きいｎ型Ｇ
ａＩｎＡｓＰ層１４上における利得を大きくすることに
よって、長波長側のモードで発振させることができ、温
度が上昇した場合にもモード飛びが発生することがない
ので、安定な動作が可能になる。
【００３６】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰからＩｎＡｓＰに置き換えた以外の基
本的な構成は上記の第１の実施の形態と同様であるの
で、製造工程の説明は省略する。 図６（ａ）及び（ｂ）参照 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図６（ｂ）は図６
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰからＩｎＡｓＰに置き換えた以外の基
本的な構成は上記の第１の実施の形態と同様であるの
で、製造工程の説明は省略する。 図６（ａ）及び（ｂ）参照 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図６（ｂ）は図６
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。
【００３７】ＩｎＡｓＰはＩｎＰより格子定数が大きい
ため、ＩｎＡｓＰ歪層３１の歪量は０．５％の圧縮歪と
なり、ＩｎＡｓとＩｎＰの方がＩｎＡｓとＩｎＡｓＰに
比べて格子不整合度が大きいため、ＩｎＡｓ量子ドット
１７，１８の密度はＩｎＡｓＰ歪層３１上よりもｎ型Ｉ
ｎＰ層１５上の方が大きくなり、この密度分布によって
周期的な利得変調が生じる。
ため、ＩｎＡｓＰ歪層３１の歪量は０．５％の圧縮歪と
なり、ＩｎＡｓとＩｎＰの方がＩｎＡｓとＩｎＡｓＰに
比べて格子不整合度が大きいため、ＩｎＡｓ量子ドット
１７，１８の密度はＩｎＡｓＰ歪層３１上よりもｎ型Ｉ
ｎＰ層１５上の方が大きくなり、この密度分布によって
周期的な利得変調が生じる。
【００３８】また、ＩｎＰより屈折率の大きなＩｎＡｓ
Ｐ歪層３１上のＩｎＡｓ量子ドット１７の方が、屈折率
の小さなｎ型ＩｎＰ層１５上のＩｎＡｓ量子ドット１８
よりも密度が小さいため、導波光の感じる実効的な屈折
率差が小さくなるため、ＩｎＡｓＰ歪層３１とｎ型Ｉｎ
Ｐ層１５との周期構造に起因して導波光の感じる周期的
な屈折率変調が小さく抑えられて、周期的な利得変調に
よる分布帰還の効果がより強く現れる。
Ｐ歪層３１上のＩｎＡｓ量子ドット１７の方が、屈折率
の小さなｎ型ＩｎＰ層１５上のＩｎＡｓ量子ドット１８
よりも密度が小さいため、導波光の感じる実効的な屈折
率差が小さくなるため、ＩｎＡｓＰ歪層３１とｎ型Ｉｎ
Ｐ層１５との周期構造に起因して導波光の感じる周期的
な屈折率変調が小さく抑えられて、周期的な利得変調に
よる分布帰還の効果がより強く現れる。
【００３９】次に、図７を参照して、本発明の第３の実
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰ超格子歪層に置き換えた以外の基本的
な構成は上記の第１の実施の形態と同様であるので、製
造工程の説明は省略する。 図７（ａ）及び（ｂ）参照 図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図７（ｂ）は図７
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰ超格子歪層に置き換えた以外の基本的
な構成は上記の第１の実施の形態と同様であるので、製
造工程の説明は省略する。 図７（ａ）及び（ｂ）参照 図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図７（ｂ）は図７
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。
【００４０】この超格子歪層３２は、ＧａＩｎＡｓＰ格
子整合層３３とＧａＩｎＡｓＰ歪層３４とを交互に積層
したものであり、ここでは、ＧａＩｎＡｓＰ歪層３４は
圧縮歪１．０％で厚さが５ｎｍ、ＧａＩｎＡｓＰ格子整
合層３３は厚さが１０ｎｍで、１〜１０ペアからなる超
格子構造とする。なお、ＧａＩｎＡｓＰ格子整合層３３
とＧａＩｎＡｓＰ歪層３４の組成波長はともに１．１μ
ｍとする。
子整合層３３とＧａＩｎＡｓＰ歪層３４とを交互に積層
したものであり、ここでは、ＧａＩｎＡｓＰ歪層３４は
圧縮歪１．０％で厚さが５ｎｍ、ＧａＩｎＡｓＰ格子整
合層３３は厚さが１０ｎｍで、１〜１０ペアからなる超
格子構造とする。なお、ＧａＩｎＡｓＰ格子整合層３３
とＧａＩｎＡｓＰ歪層３４の組成波長はともに１．１μ
ｍとする。
【００４１】この場合、ＩｎＡｓとＩｎＰの方がＩｎＡ
ｓとＧａＩｎＡｓＰ超格子に比べて格子不整合度が大き
いため、ＩｎＡｓ量子ドット１７，１８の密度は超格子
歪層３２上よりもｎ型ＩｎＰ層１５上の方が大きくな
り、この密度分布によって周期的な利得変調が生じる。
ｓとＧａＩｎＡｓＰ超格子に比べて格子不整合度が大き
いため、ＩｎＡｓ量子ドット１７，１８の密度は超格子
歪層３２上よりもｎ型ＩｎＰ層１５上の方が大きくな
り、この密度分布によって周期的な利得変調が生じる。
【００４２】この本発明の第３の実施の形態において
は、歪層として超格子歪層３２を用いているので、ミス
フィット転位を発生させることなく歪量を大きくするこ
とができるので、利得分布の変化をより大きくすること
ができる。
は、歪層として超格子歪層３２を用いているので、ミス
フィット転位を発生させることなく歪量を大きくするこ
とができるので、利得分布の変化をより大きくすること
ができる。
【００４３】次に、図８を参照して、本発明の第４の実
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰ歪層に置き換えた点、及び、下地の周
期構造の周期以外の基本的な構成は上記の第１の実施の
形態と同様であるので、製造工程の説明は省略する。 図８（ａ）及び（ｂ）参照 図８（ａ）は、本発明の第４の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図８（ｂ）は図８
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。このＧａＩｎＡｓＰ歪層３５の歪量は、圧縮歪０．
５％であり、また、組成波長は１．１μｍとする。
施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明するが、歪層
をＧａＩｎＡｓＰ歪層に置き換えた点、及び、下地の周
期構造の周期以外の基本的な構成は上記の第１の実施の
形態と同様であるので、製造工程の説明は省略する。 図８（ａ）及び（ｂ）参照 図８（ａ）は、本発明の第４の実施の形態の利得結合型
ＤＦＢレーザの概略的斜視図であり、図８（ｂ）は図８
（ａ）における破線で示す平行四辺形部の拡大図であ
る。このＧａＩｎＡｓＰ歪層３５の歪量は、圧縮歪０．
５％であり、また、組成波長は１．１μｍとする。
【００４４】この場合、ＩｎＡｓとＩｎＰの方がＩｎＡ
ｓとＧａＩｎＡｓＰに比べて格子不整合度が大きいた
め、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層３５上のＩｎＡｓ量子ドッ
ト１７よりもｎ型ＩｎＰ層１５上のＩｎＡｓ量子ドット
１８の方がサイズが小さくなる。
ｓとＧａＩｎＡｓＰに比べて格子不整合度が大きいた
め、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層３５上のＩｎＡｓ量子ドッ
ト１７よりもｎ型ＩｎＰ層１５上のＩｎＡｓ量子ドット
１８の方がサイズが小さくなる。
【００４５】ここで、この第４の実施の形態における下
地の周期構造の周期は、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層３５上
のＩｎＡｓ量子ドット１７の共鳴光の媒質内での半波長
に設定しているので、より大きな利得変調を得ることが
できる。
地の周期構造の周期は、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層３５上
のＩｎＡｓ量子ドット１７の共鳴光の媒質内での半波長
に設定しているので、より大きな利得変調を得ることが
できる。
【００４６】即ち、量子ドットの共鳴波長はサイズが大
きいほど長波長になるので、サイズの大きなＩｎＡｓ量
子ドット１７の共鳴光に周期を合致させた場合、サイズ
の小さなＩｎＡｓ量子ドット１８は発振光に対して透明
になるので、より大きな利得変調を得ることができる。
きいほど長波長になるので、サイズの大きなＩｎＡｓ量
子ドット１７の共鳴光に周期を合致させた場合、サイズ
の小さなＩｎＡｓ量子ドット１８は発振光に対して透明
になるので、より大きな利得変調を得ることができる。
【００４７】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態の説明においては、主に光通信用半導体
レーザに用いられるＩｎＰ基板上の材料系で説明した
が、この様なＩｎＰ系に限られるものではなく、例え
ば、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓ量子ドット、ＡｌＳｂ
系、ＧａＳｂ系、ＩｎＳｂ系等の他の材料系にも適用さ
れるものである。
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態の説明においては、主に光通信用半導体
レーザに用いられるＩｎＰ基板上の材料系で説明した
が、この様なＩｎＰ系に限られるものではなく、例え
ば、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓ量子ドット、ＡｌＳｂ
系、ＧａＳｂ系、ＩｎＳｂ系等の他の材料系にも適用さ
れるものである。
【００４８】また、歪層や量子ドットを覆う中間層の材
料についても上記実施の形態における材料に限られるも
のではなく、本発明の効果が現れる範囲で自由に設定で
きる。
料についても上記実施の形態における材料に限られるも
のではなく、本発明の効果が現れる範囲で自由に設定で
きる。
【００４９】また、上記各実施の形態においては、基板
上に直接歪層を成長させているが、基板上に、ｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層やＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層を設けて、
その上に歪層を設けても良いものである。
上に直接歪層を成長させているが、基板上に、ｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層やＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層を設けて、
その上に歪層を設けても良いものである。
【００５０】また、上記の各実施の形態においては、歪
層を設けたのち選択的にエッチングして周期的構造を形
成しているが、エッチング工程におけるダメージを低減
するために、歪層上にｎ型ＩｎＰ層等の保護層を設けた
のちエッチングしても良いものである。
層を設けたのち選択的にエッチングして周期的構造を形
成しているが、エッチング工程におけるダメージを低減
するために、歪層上にｎ型ＩｎＰ層等の保護層を設けた
のちエッチングしても良いものである。
【００５１】また、上記の各実施の形態においては、量
子ドット活性層の上にｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させ
ているが、量子ドット活性層の上にＧａＩｎＡｓＰ光閉
じ込め層を介してｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させても
良いものである。
子ドット活性層の上にｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させ
ているが、量子ドット活性層の上にＧａＩｎＡｓＰ光閉
じ込め層を介してｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させても
良いものである。
【００５２】また、上記の各実施の形態においては、電
流狭窄構造をＰＢＨ構造で形成しているが、この様なＰ
ＢＨ構造に限られるものではなく、通常のＢＨ構造等の
他の公知の各種の電流狭窄構造を適用できるものであ
る。
流狭窄構造をＰＢＨ構造で形成しているが、この様なＰ
ＢＨ構造に限られるものではなく、通常のＢＨ構造等の
他の公知の各種の電流狭窄構造を適用できるものであ
る。
【００５３】また、上記の各実施の形態においては、基
板をｎ型基板としたＤＦＢレーザとして説明している
が、ｐ型基板を用いても良いことは言うまでもなく、そ
の場合には、各実施の形態における各層の導電型を反転
させれば良い。
板をｎ型基板としたＤＦＢレーザとして説明している
が、ｐ型基板を用いても良いことは言うまでもなく、そ
の場合には、各実施の形態における各層の導電型を反転
させれば良い。
【００５４】また、上記の各実施の形態においては、利
得結合型ＤＦＢレーザとして説明しているが、利得結合
型ＤＦＢレーザに限られるものではなく、レーザ発振し
ない程度にバイアスして半導体光増幅器（ＳＯＡ）とし
て用いても良いものである。
得結合型ＤＦＢレーザとして説明しているが、利得結合
型ＤＦＢレーザに限られるものではなく、レーザ発振し
ない程度にバイアスして半導体光増幅器（ＳＯＡ）とし
て用いても良いものである。
【００５５】ここで、再び、図１を参照して、改めて本
発明の詳細な構成を説明する。 再び図１参照 （付記１） 半導体中に光を伝搬させる導波構造と伝搬
光を増幅する活性層３を有する半導体発光素子におい
て、前記活性層３が複数の量子ドット４，５を含み、且
つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数の異な
る複数の材料が周期的に繰返し併設されているととも
に、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬光の
媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記量子
ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方が、
前記繰返し周期をもって周期的に変化することを特徴と
する自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記２） 上記格子定数の異なる複数の材料のうち、
屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層の利
得が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子ドット
層の利得より大きいことを特徴とする付記１記載の自己
形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記３） 上記格子定数の異なる複数の材料のうち、
屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層の屈
折率が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子ドッ
ト層の屈折率より小さいことを特徴とする付記１記載の
自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記４） 上記繰り返し周期で、上記量子ドットのサ
イズが周期的に変化しており、前記周期が前記量子ドッ
ト４，５のうちサイズの大きな量子ドット４の共鳴光の
媒質内半波長の自然数倍と合致していることを特徴とす
る付記１乃至３のいずれか１に記載の自己形成量子ドッ
トを用いた半導体発光素子。 （付記５） 上記格子定数の異なる複数の材料による周
期的構造のうち、少なくとも一部の層が超格子構造から
なることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載
の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記６） 上記活性層３の利得が上記繰返し周期で周
期的に変化し、前記周期的利得変化によって伝搬光が分
布帰還を受けることによって利得結合分布帰還型レーザ
として動作することを特徴とする付記１乃至５のいずれ
か１に記載の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素
子。 （付記７） 上記量子ドット４，５が複数積層されてい
ることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の
自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。
発明の詳細な構成を説明する。 再び図１参照 （付記１） 半導体中に光を伝搬させる導波構造と伝搬
光を増幅する活性層３を有する半導体発光素子におい
て、前記活性層３が複数の量子ドット４，５を含み、且
つ、前記量子ドット４，５の下に互いに格子定数の異な
る複数の材料が周期的に繰返し併設されているととも
に、前記繰返しの周期が光の伝搬方向に沿って伝搬光の
媒質内半波長の自然数倍の周期であり、且つ、前記量子
ドット４，５の密度または大きさの少なくとも一方が、
前記繰返し周期をもって周期的に変化することを特徴と
する自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記２） 上記格子定数の異なる複数の材料のうち、
屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層の利
得が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子ドット
層の利得より大きいことを特徴とする付記１記載の自己
形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記３） 上記格子定数の異なる複数の材料のうち、
屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層の屈
折率が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子ドッ
ト層の屈折率より小さいことを特徴とする付記１記載の
自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記４） 上記繰り返し周期で、上記量子ドットのサ
イズが周期的に変化しており、前記周期が前記量子ドッ
ト４，５のうちサイズの大きな量子ドット４の共鳴光の
媒質内半波長の自然数倍と合致していることを特徴とす
る付記１乃至３のいずれか１に記載の自己形成量子ドッ
トを用いた半導体発光素子。 （付記５） 上記格子定数の異なる複数の材料による周
期的構造のうち、少なくとも一部の層が超格子構造から
なることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載
の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 （付記６） 上記活性層３の利得が上記繰返し周期で周
期的に変化し、前記周期的利得変化によって伝搬光が分
布帰還を受けることによって利得結合分布帰還型レーザ
として動作することを特徴とする付記１乃至５のいずれ
か１に記載の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素
子。 （付記７） 上記量子ドット４，５が複数積層されてい
ることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の
自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、活性層を直接エッチン
グすることなしに利得結合型ＤＦＢレーザを製造するこ
とができるため、エッチングダメージによる特性悪化お
よび長期信頼性の悪化を防ぐことができ、また、特定の
基板面方位や共振器方向に依らずに周期的な利得変調が
実現できるため、利得結合型ＤＦＢレーザを他の素子と
集積する場合の設計自由度を大きく保つことができ、ひ
いては、光通信分野における高速化或いは高機能化に寄
与するところが大きい。
グすることなしに利得結合型ＤＦＢレーザを製造するこ
とができるため、エッチングダメージによる特性悪化お
よび長期信頼性の悪化を防ぐことができ、また、特定の
基板面方位や共振器方向に依らずに周期的な利得変調が
実現できるため、利得結合型ＤＦＢレーザを他の素子と
集積する場合の設計自由度を大きく保つことができ、ひ
いては、光通信分野における高速化或いは高機能化に寄
与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの途中までの製造工程の説明図である。
レーザの途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの図２以降の途中までの製造工程の説明図であ
る。
レーザの図２以降の途中までの製造工程の説明図であ
る。
【図４】本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの図３以降の製造工程の説明図である。
レーザの図３以降の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの構成説明図である。
レーザの構成説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの構成説明図である。
レーザの構成説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの構成説明図である。
レーザの構成説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の利得結合型ＤＦＢ
レーザの構成説明図である。
レーザの構成説明図である。
１ 半導体層
２ 半導体層
３ 活性層
４ 量子ドット
５ 量子ドット
１１ ｎ型ＩｎＰ基板
１２ ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ層
１３ レジストパターン
１４ ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層
１５ ｎ型ＩｎＰ層
１６ ＩｎＡｓ系量子ドット活性層
１７ ＩｎＡｓ量子ドット
１８ ＩｎＡｓ量子ドット
１９ ＡｌＧａＩｎＡｓ中間層
２０ ｐ型ＩｎＰクラッド層
２１ ＳｉＯパターン
２２ ストライプ状メサ
２３ ｐ型ＩｎＰ埋込層
２４ ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
２５ ｐ型ＩｎＰクラッド層
２６ ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層
２７ ＳｉＯ2 保護膜
２８ ｐ側電極
２９ ｎ側電極
３１ ｎ型ＩｎＡｓＰ歪層
３２ 超格子歪層
３３ ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ格子整合層
３４ ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層
３５ ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ歪層
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体中に光を伝搬させる導波構造と伝
搬光を増幅する活性層を有する半導体発光素子におい
て、前記活性層が複数の量子ドットを含み、且つ、前記
量子ドットの下に互いに格子定数の異なる複数の材料が
周期的に繰返し併設されているとともに、前記繰返しの
周期が光の伝搬方向に沿って伝搬光の媒質内半波長の自
然数倍の周期であり、且つ、前記量子ドットの密度また
は大きさの少なくとも一方が、前記繰返し周期をもって
周期的に変化することを特徴とする自己形成量子ドット
を用いた半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記格子定数の異なる複数の材料のう
ち、屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層
の利得が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子ド
ット層の利得より大きいことを特徴とする請求項１記載
の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記格子定数の異なる複数の材料のう
ち、屈折率の大きな材料の上に形成された量子ドット層
の屈折率が、屈折率の小さな材料の上に形成された量子
ドット層の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１
記載の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。 - 【請求項４】 上記繰り返し周期で、上記量子ドットの
サイズが周期的に変化しており、前記周期が前記量子ド
ットのうちサイズの大きな量子ドットの共鳴光の媒質内
半波長の自然数倍と合致していることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の自己形成量子ドット
を用いた半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記格子定数の異なる複数の材料による
周期的構造のうち、少なくとも一部の層が超格子構造か
らなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載の自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112845A JP4006729B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002112845A JP4006729B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309322A true JP2003309322A (ja) | 2003-10-31 |
| JP4006729B2 JP4006729B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=29395195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002112845A Expired - Lifetime JP4006729B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4006729B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2005112210A1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Bookham Technology Plc | Semiconductor devices including gratings formed using quantum dots and method of manufacture |
| JP2006196805A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| KR100734842B1 (ko) | 2005-10-28 | 2007-07-03 | 한국전자통신연구원 | 고출력/광대역 광소자용 유무기 나노 복합 박막 및 이를포함하는 광소자와 그 제조 방법 |
| KR100846293B1 (ko) * | 2007-02-28 | 2008-07-14 | 광주과학기술원 | 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
| GB2451884A (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-18 | Sharp Kk | A Semiconductor Device and a Method of Manufacture Thereof |
| US7522647B2 (en) | 2005-03-31 | 2009-04-21 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser and method of fabricating the same |
| WO2010038542A1 (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-08 | 株式会社Ｑｄレーザ | 光半導体装置 |
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