JPH0832176A - 化合物半導体多重歪量子井戸構造 - Google Patents
化合物半導体多重歪量子井戸構造Info
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- JPH0832176A JPH0832176A JP18772194A JP18772194A JPH0832176A JP H0832176 A JPH0832176 A JP H0832176A JP 18772194 A JP18772194 A JP 18772194A JP 18772194 A JP18772194 A JP 18772194A JP H0832176 A JPH0832176 A JP H0832176A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】生産性に優れ、一定厚さ当りの量子井戸層数を
多くでき、しかも歪み量を大きくしても量子井戸層に結
晶欠陥が発生し難い構造を有する、光学的特性に優れた
多重歪量子井戸構造を提供する。 【構成】化合物半導体多重歪量子井戸構造は、化合物半
導体基板１０上に形成された、化合物半導体結晶から成
る量子井戸層２０、並びに、化合物半導体結晶から成る
第１のバリア層２２及び第２のバリア層２４を１周期と
して、これらの３層を複数積層した構造を有する化合物
半導体多重歪量子井戸構造である。そして、第１及び第
２のバリア層のバンドギャップは量子井戸層のバンドギ
ャップよりも大きく、第１のバリア層２２の格子定数ａ
1は量子井戸層２０の格子定数ａWと異なり、第２のバリ
ア層２４の格子定数ａ2は、化合物半導体基板の格子定
数ａ0と同じである。
多くでき、しかも歪み量を大きくしても量子井戸層に結
晶欠陥が発生し難い構造を有する、光学的特性に優れた
多重歪量子井戸構造を提供する。 【構成】化合物半導体多重歪量子井戸構造は、化合物半
導体基板１０上に形成された、化合物半導体結晶から成
る量子井戸層２０、並びに、化合物半導体結晶から成る
第１のバリア層２２及び第２のバリア層２４を１周期と
して、これらの３層を複数積層した構造を有する化合物
半導体多重歪量子井戸構造である。そして、第１及び第
２のバリア層のバンドギャップは量子井戸層のバンドギ
ャップよりも大きく、第１のバリア層２２の格子定数ａ
1は量子井戸層２０の格子定数ａWと異なり、第２のバリ
ア層２４の格子定数ａ2は、化合物半導体基板の格子定
数ａ0と同じである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体歪量子井
戸構造に関し、更に詳しくは、歪みが加えられた複数の
量子井戸層を有する、光学的特性が改善された化合物半
導体多重歪量子井戸構造に関する。
戸構造に関し、更に詳しくは、歪みが加えられた複数の
量子井戸層を有する、光学的特性が改善された化合物半
導体多重歪量子井戸構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の量子井戸層を有する化合物半導体
多重量子井戸構造が、半導体レーザの活性層や、受光素
子あるいは光変調素子の光吸収層など、様々な発光素子
あるいは受光素子に応用されつつある。特に最近では、
化合物半導体多重量子井戸構造の量子井戸層に圧縮歪み
あるいは引張り歪みを加えて、より一層の特性向上を目
指した研究が盛んに行われている。
多重量子井戸構造が、半導体レーザの活性層や、受光素
子あるいは光変調素子の光吸収層など、様々な発光素子
あるいは受光素子に応用されつつある。特に最近では、
化合物半導体多重量子井戸構造の量子井戸層に圧縮歪み
あるいは引張り歪みを加えて、より一層の特性向上を目
指した研究が盛んに行われている。
【０００３】従来技術により得られる化合物半導体多重
歪量子井戸構造（以下、多重歪量子井戸構造と呼ぶ場合
もある）の模式的な断面図を図２に示す。この多重歪量
子井戸構造は、例えば有機金属気相成長法（Metal-Orga
nic Vapor Phase Epitaxy（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）
法）を用いて形成された、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系の多重歪量子井戸構造を示している。詳し
くは、例えば、C. E.Zah 他 Appl. Phys. Lett. 57 (1
6), 1608(1991)を参照のこと。この多重歪量子井戸構造
の作製方法の概要を、以下簡単に説明する。
歪量子井戸構造（以下、多重歪量子井戸構造と呼ぶ場合
もある）の模式的な断面図を図２に示す。この多重歪量
子井戸構造は、例えば有機金属気相成長法（Metal-Orga
nic Vapor Phase Epitaxy（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）
法）を用いて形成された、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ系の多重歪量子井戸構造を示している。詳し
くは、例えば、C. E.Zah 他 Appl. Phys. Lett. 57 (1
6), 1608(1991)を参照のこと。この多重歪量子井戸構造
の作製方法の概要を、以下簡単に説明する。
【０００４】即ち、ＩｎＰから成る化合物半導体基板１
０の表面上にＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＰから成る第１
のバッファ層１２、化合物半導体基板１０と同じ格子定
数を有するバンドギャップ波長１．２μｍのＩｎＧａＡ
ｓＰから成る第２のバッファ層１４を順次積層する。そ
の後、化合物半導体基板１０より大きな格子定数を有す
るＩｎ0.6Ｇａ0.4Ａｓから成る量子井戸層４０、化合物
半導体基板１０と格子整合したバンドギャップ波長１．
２μｍのＩｎＧａＡｓＰから成るバリア層４２を１周期
として、これらの２層を複数積層させる。最後にＩｎＰ
から成るキャップ層３０を積層させて、多重歪量子井戸
構造が完成する。量子井戸層４０は、ＩｎＰから成る化
合物半導体基板１０の表面に平行な方向に０．５％の圧
縮歪みが加えられている。
０の表面上にＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＰから成る第１
のバッファ層１２、化合物半導体基板１０と同じ格子定
数を有するバンドギャップ波長１．２μｍのＩｎＧａＡ
ｓＰから成る第２のバッファ層１４を順次積層する。そ
の後、化合物半導体基板１０より大きな格子定数を有す
るＩｎ0.6Ｇａ0.4Ａｓから成る量子井戸層４０、化合物
半導体基板１０と格子整合したバンドギャップ波長１．
２μｍのＩｎＧａＡｓＰから成るバリア層４２を１周期
として、これらの２層を複数積層させる。最後にＩｎＰ
から成るキャップ層３０を積層させて、多重歪量子井戸
構造が完成する。量子井戸層４０は、ＩｎＰから成る化
合物半導体基板１０の表面に平行な方向に０．５％の圧
縮歪みが加えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】量子井戸層が１層から
成る量子井戸構造においては、バンド端発光が比較的狭
いスペクトル線幅で観測される。一方、量子井戸層４０
とバリア層４２のそれぞれが例えば５層ずつ交互に積層
された５周期を有する多重歪量子井戸構造においては、
歪みの緩和によって量子井戸層４０に結晶転位が発生
し、バンド端発光以外に結晶欠陥に起因すると考えられ
る深い準位の発光が観測される。これは、以下に述べる
２つの主な原因に依ると考えられている。
成る量子井戸構造においては、バンド端発光が比較的狭
いスペクトル線幅で観測される。一方、量子井戸層４０
とバリア層４２のそれぞれが例えば５層ずつ交互に積層
された５周期を有する多重歪量子井戸構造においては、
歪みの緩和によって量子井戸層４０に結晶転位が発生
し、バンド端発光以外に結晶欠陥に起因すると考えられ
る深い準位の発光が観測される。これは、以下に述べる
２つの主な原因に依ると考えられている。
【０００６】第１に、量子井戸界面は、量子井戸層を構
成するＩｎＧａＡｓとバッファ層を構成するＩｎＧａＡ
ｓＰとの間に形成された界面であり、界面付近でのＶ族
元素（特にＡｓ元素）の拡散現象のために急峻な量子井
戸界面が形成され難く、また、量子井戸層に歪みが存在
する場合、結晶転位が発生し易い。
成するＩｎＧａＡｓとバッファ層を構成するＩｎＧａＡ
ｓＰとの間に形成された界面であり、界面付近でのＶ族
元素（特にＡｓ元素）の拡散現象のために急峻な量子井
戸界面が形成され難く、また、量子井戸層に歪みが存在
する場合、結晶転位が発生し易い。
【０００７】第２に、量子井戸層に歪みが加わった状態
で結晶転位を発生させることなく量子井戸層を形成し得
る層厚（即ち、臨界膜層）は、歪み量と量子井戸層の厚
さの積を多重歪量子井戸構造内で平均化した値で決定さ
れる。従って、無歪みのバリア層が薄い場合には、歪み
量が小さいために、臨界膜厚の値は大きくなる。一方、
バリア層によって加えられる量子井戸層の歪み量が大き
い場合には、臨界膜厚の値は小さくなる。また、量子井
戸層が複数層形成された多重歪量子井戸構造において
は、一般に臨界膜厚が小さくなる。従って、従来の多重
歪量子井戸構造の形成においては、周期数、即ち量子井
戸層数の上限に制限がある。上記の例においては量子井
戸層の歪み量は０．５％と比較的小さいが、この歪み量
が大きい場合には多重歪量子井戸構造の形成が一層困難
となる。
で結晶転位を発生させることなく量子井戸層を形成し得
る層厚（即ち、臨界膜層）は、歪み量と量子井戸層の厚
さの積を多重歪量子井戸構造内で平均化した値で決定さ
れる。従って、無歪みのバリア層が薄い場合には、歪み
量が小さいために、臨界膜厚の値は大きくなる。一方、
バリア層によって加えられる量子井戸層の歪み量が大き
い場合には、臨界膜厚の値は小さくなる。また、量子井
戸層が複数層形成された多重歪量子井戸構造において
は、一般に臨界膜厚が小さくなる。従って、従来の多重
歪量子井戸構造の形成においては、周期数、即ち量子井
戸層数の上限に制限がある。上記の例においては量子井
戸層の歪み量は０．５％と比較的小さいが、この歪み量
が大きい場合には多重歪量子井戸構造の形成が一層困難
となる。
【０００８】従って、優れた光学的特性を達成するため
には、一定厚さ当り多くの量子井戸層数を有し、しかも
歪み量が大きく且つ結晶欠陥の少ない量子井戸層を有す
る多重歪量子井戸構造とすることが必要である。
には、一定厚さ当り多くの量子井戸層数を有し、しかも
歪み量が大きく且つ結晶欠陥の少ない量子井戸層を有す
る多重歪量子井戸構造とすることが必要である。
【０００９】この点に鑑みて、例えば特開平５−４１５
６４号公報には、多重量子井戸構造の１周期が、量子井
戸層と、第１のバリア層と、第２のバリア層と、第３の
バリア層の４層構成から成る多重歪量子井戸構造が提案
されている。ここで、量子井戸層は、化合物半導体基板
と異なる格子定数ａ1を有する半導体層から成る。第１
のバリア層は、化合物半導体基板と同じ格子定数ａ0を
有する半導体層から成る。第２のバリア層は、格子定数
ａ2を有する半導体層から成る。第３のバリア層は、格
子定数ａ0を有する半導体層から成る。そして、ａ1＜ａ
0≦ａ2、又は、ａ1＞ａ0≧ａ2であることを特徴とす
る。各層の格子定数をこのように規定することによっ
て、一定厚さ当りの多くの量子井戸層数を有し、且つ量
子井戸層の歪み量が大きい領域でも量子井戸層の結晶欠
陥が少ない、光学的特性に優れた多重歪量子井戸構造を
形成できるとされている。
６４号公報には、多重量子井戸構造の１周期が、量子井
戸層と、第１のバリア層と、第２のバリア層と、第３の
バリア層の４層構成から成る多重歪量子井戸構造が提案
されている。ここで、量子井戸層は、化合物半導体基板
と異なる格子定数ａ1を有する半導体層から成る。第１
のバリア層は、化合物半導体基板と同じ格子定数ａ0を
有する半導体層から成る。第２のバリア層は、格子定数
ａ2を有する半導体層から成る。第３のバリア層は、格
子定数ａ0を有する半導体層から成る。そして、ａ1＜ａ
0≦ａ2、又は、ａ1＞ａ0≧ａ2であることを特徴とす
る。各層の格子定数をこのように規定することによっ
て、一定厚さ当りの多くの量子井戸層数を有し、且つ量
子井戸層の歪み量が大きい領域でも量子井戸層の結晶欠
陥が少ない、光学的特性に優れた多重歪量子井戸構造を
形成できるとされている。
【００１０】しかしながら、この公開公報に提案された
多重歪量子井戸構造においては、要約すると、３層のバ
リア層をＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-yから形成するので、多
重歪量子井戸構造の生産性が悪いという問題がある。更
には、Ｖ族元素、とりわけ砒素（Ａｓ）の拡散が充分に
抑えられず、急峻な量子井戸界面が形成され難いという
問題もある。
多重歪量子井戸構造においては、要約すると、３層のバ
リア層をＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-yから形成するので、多
重歪量子井戸構造の生産性が悪いという問題がある。更
には、Ｖ族元素、とりわけ砒素（Ａｓ）の拡散が充分に
抑えられず、急峻な量子井戸界面が形成され難いという
問題もある。
【００１１】従って、本発明の第１の目的は、生産性に
優れ、一定厚さ当りの量子井戸層数を多くでき、しかも
歪み量を大きくしても量子井戸層に結晶欠陥が発生し難
い構造を有する、光学的特性に優れた多重歪量子井戸構
造を提供することにある。更に、本発明の第２の目的
は、Ｖ族元素、とりわけ砒素（Ａｓ）の拡散が充分に抑
制され、急峻な量子井戸界面が形成された多重歪量子井
戸構造を提供することにある。
優れ、一定厚さ当りの量子井戸層数を多くでき、しかも
歪み量を大きくしても量子井戸層に結晶欠陥が発生し難
い構造を有する、光学的特性に優れた多重歪量子井戸構
造を提供することにある。更に、本発明の第２の目的
は、Ｖ族元素、とりわけ砒素（Ａｓ）の拡散が充分に抑
制され、急峻な量子井戸界面が形成された多重歪量子井
戸構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するための本発明の化合物半導体多重歪量子井戸構造
は、化合物半導体基板上に形成された、化合物半導体結
晶から成る量子井戸層、並びに、化合物半導体結晶から
成る第１のバリア層及び第２のバリア層を１周期とし
て、これらの３層を複数積層した構造を有する化合物半
導体多重歪量子井戸構造である。そして、第１及び第２
のバリア層のバンドギャップは量子井戸層のバンドギャ
ップよりも大きく、第１のバリア層の格子定数ａ1は量
子井戸層の格子定数ａWと異なり、第２のバリア層の格
子定数ａ2は、化合物半導体基板の格子定数ａ0と同じで
あることを特徴とする。
するための本発明の化合物半導体多重歪量子井戸構造
は、化合物半導体基板上に形成された、化合物半導体結
晶から成る量子井戸層、並びに、化合物半導体結晶から
成る第１のバリア層及び第２のバリア層を１周期とし
て、これらの３層を複数積層した構造を有する化合物半
導体多重歪量子井戸構造である。そして、第１及び第２
のバリア層のバンドギャップは量子井戸層のバンドギャ
ップよりも大きく、第１のバリア層の格子定数ａ1は量
子井戸層の格子定数ａWと異なり、第２のバリア層の格
子定数ａ2は、化合物半導体基板の格子定数ａ0と同じで
あることを特徴とする。
【００１３】上記の第２の目的を達成するために、本発
明の化合物半導体多重歪量子井戸構造においては、更に
加えて、化合物半導体基板をＩｎＰから構成し、量子井
戸層をＩｎzＧａ1-zＡｓ（但し、０＜Ｚ＜１）から構成
し、第１のバリア層をＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-y（但し、
０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）から構成し、第２のバリア層
をＩｎＰから構成することを特徴とする。
明の化合物半導体多重歪量子井戸構造においては、更に
加えて、化合物半導体基板をＩｎＰから構成し、量子井
戸層をＩｎzＧａ1-zＡｓ（但し、０＜Ｚ＜１）から構成
し、第１のバリア層をＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-y（但し、
０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）から構成し、第２のバリア層
をＩｎＰから構成することを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の化合物半導体多重歪量子井戸構造にお
いては、各層の格子定数は、ａ1≠ａW、ａ2＝ａ0の関係
にある。尚、各層の格子定数の値は、歪みが加わってい
ない状態での値である。主に格子定数ａ1を有する第１
のバリア層によって、量子井戸層には圧縮歪みあるいは
引張り歪みが加えられる。第２のバリア層の格子定数ａ
2は化合物半導体基板の格子定数ａ0と同じである。従っ
て、多重歪量子井戸構造の１周期当りの平均歪み量を小
さくすることができるので、臨界膜厚を増大させること
ができる。しかも、１周期は３層構成であるが故に、特
開平５−４１５６４号公報に開示された多重歪量子井戸
構造よりも生産性を高めることができる。
いては、各層の格子定数は、ａ1≠ａW、ａ2＝ａ0の関係
にある。尚、各層の格子定数の値は、歪みが加わってい
ない状態での値である。主に格子定数ａ1を有する第１
のバリア層によって、量子井戸層には圧縮歪みあるいは
引張り歪みが加えられる。第２のバリア層の格子定数ａ
2は化合物半導体基板の格子定数ａ0と同じである。従っ
て、多重歪量子井戸構造の１周期当りの平均歪み量を小
さくすることができるので、臨界膜厚を増大させること
ができる。しかも、１周期は３層構成であるが故に、特
開平５−４１５６４号公報に開示された多重歪量子井戸
構造よりも生産性を高めることができる。
【００１５】更には、第１のバリア層をＩｎxＧａ1-xＡ
ｓyＰ1-yから構成し、第２のバリア層をＩｎＰから構成
することによって、臨界膜厚の増大、生産性の向上ばか
りか、第２のバリア層はＡｓを含まないので、次の周期
の量子井戸層の界面プロファイルを急峻にすることがで
き、化合物半導体多重歪量子井戸構造の光学的特性を一
層向上させることができる。
ｓyＰ1-yから構成し、第２のバリア層をＩｎＰから構成
することによって、臨界膜厚の増大、生産性の向上ばか
りか、第２のバリア層はＡｓを含まないので、次の周期
の量子井戸層の界面プロファイルを急峻にすることがで
き、化合物半導体多重歪量子井戸構造の光学的特性を一
層向上させることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明をする。
明を説明をする。
【００１７】（実施例１）実施例１の化合物半導体多重
歪量子井戸構造の模式的な断面図を図１に示す。実施例
１においては、量子井戸層に圧縮歪みが加えられてい
る。実施例１の化合物半導体多重歪量子井戸構造は、Ｍ
ＯＶＰＥ法を用いた、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系の化合物半導体多重歪量子井戸構造である。
歪量子井戸構造の模式的な断面図を図１に示す。実施例
１においては、量子井戸層に圧縮歪みが加えられてい
る。実施例１の化合物半導体多重歪量子井戸構造は、Ｍ
ＯＶＰＥ法を用いた、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系の化合物半導体多重歪量子井戸構造である。
【００１８】実施例１の化合物半導体多重歪量子井戸構
造は、化合物半導体基板１０上に形成された、化合物半
導体結晶から成る量子井戸層２０、並びに、化合物半導
体結晶から成る第１のバリア層２２及び第２のバリア層
２４を１周期として、これらの３層を複数積層した構造
を有する化合物半導体多重歪量子井戸構造である。そし
て、第１及び第２のバリア層２２，２４のバンドギャッ
プは量子井戸層のバンドギャップよりも大きく、第１の
バリア層２２の格子定数ａ1は量子井戸層２０の格子定
数ａWより小さく、第２のバリア層２２の格子定数ａ
2は、化合物半導体基板１０の格子定数ａ0と略同じであ
る。
造は、化合物半導体基板１０上に形成された、化合物半
導体結晶から成る量子井戸層２０、並びに、化合物半導
体結晶から成る第１のバリア層２２及び第２のバリア層
２４を１周期として、これらの３層を複数積層した構造
を有する化合物半導体多重歪量子井戸構造である。そし
て、第１及び第２のバリア層２２，２４のバンドギャッ
プは量子井戸層のバンドギャップよりも大きく、第１の
バリア層２２の格子定数ａ1は量子井戸層２０の格子定
数ａWより小さく、第２のバリア層２２の格子定数ａ
2は、化合物半導体基板１０の格子定数ａ0と略同じであ
る。
【００１９】実施例１においては、化合物半導体基板１
０はＩｎＰから成り、量子井戸層２０はＩｎzＧａ1-zＡ
ｓから成り、第１のバリア層２２はＩｎxＧａ1-xＡｓy
Ｐ1-yから成り、第２のバリア層２４はＩｎＰから成
る。
０はＩｎＰから成り、量子井戸層２０はＩｎzＧａ1-zＡ
ｓから成り、第１のバリア層２２はＩｎxＧａ1-xＡｓy
Ｐ1-yから成り、第２のバリア層２４はＩｎＰから成
る。
【００２０】量子井戸層に圧縮歪みが加えられた実施例
１の化合物半導体多重歪量子井戸構造の作製方法を、以
下、説明する。
１の化合物半導体多重歪量子井戸構造の作製方法を、以
下、説明する。
【００２１】先ず、ＩｎＰから成る化合物半導体基板１
０上に、通常のＭＯＶＰＥ法によって、層厚０．３μｍ
のＩｎＰから成る第１のバッファ層１２、化合物半導体
基板１０と同じ格子定数を有する層厚１２ｎｍ、バンド
ギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰから成る第２
のバッファ層１４を順次積層させる。
０上に、通常のＭＯＶＰＥ法によって、層厚０．３μｍ
のＩｎＰから成る第１のバッファ層１２、化合物半導体
基板１０と同じ格子定数を有する層厚１２ｎｍ、バンド
ギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰから成る第２
のバッファ層１４を順次積層させる。
【００２２】次に、ＩｎＰから成る化合物半導体基板１
０より大きな格子定数を有する層厚３ｎｍのＩｎ0.75Ｇ
ａ0.25Ａｓから成る量子井戸層２０、量子井戸層２０の
格子定数ａWより小さい格子定数ａ1を有する層厚４ｎ
ｍ、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎxＧａ1-xＡｓ
yＰ1-yから成る第１のバリア層２２、化合物半導体基板
１０とほぼ同じ格子定数ａ2を有する膜厚４ｎｍのＩｎ
Ｐからなる第２のバリア層２４を１周期として、これら
の３層を複数積層する。第１のバリア層２２が量子井戸
層２０の格子定数ａWより小さい格子定数ａ1を有するの
で、量子井戸層２０には圧縮歪みが加わる。
０より大きな格子定数を有する層厚３ｎｍのＩｎ0.75Ｇ
ａ0.25Ａｓから成る量子井戸層２０、量子井戸層２０の
格子定数ａWより小さい格子定数ａ1を有する層厚４ｎ
ｍ、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎxＧａ1-xＡｓ
yＰ1-yから成る第１のバリア層２２、化合物半導体基板
１０とほぼ同じ格子定数ａ2を有する膜厚４ｎｍのＩｎ
Ｐからなる第２のバリア層２４を１周期として、これら
の３層を複数積層する。第１のバリア層２２が量子井戸
層２０の格子定数ａWより小さい格子定数ａ1を有するの
で、量子井戸層２０には圧縮歪みが加わる。
【００２３】最後に、第２のバリア層２４上に、０．５
μｍのＩｎＰから成るキャップ層３０を積層させる。こ
うして、実施例１の化合物半導体多重歪量子井戸構造が
完成する。温度７７゜Ｋにおけるこの化合物半導体多重
歪量子井戸構造のフォトルミネッセンススペクトルを調
べたところ、狭いスペクトル線幅のバンド端発光以外に
は結晶欠陥に起因する深い準位からの発光は観察され
ず、歪みの緩和による結晶転位の発生が抑制されている
ことが判った。そこで、実施例１の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザに応用したところ、半導体
レーザは良好な特性を示した。
μｍのＩｎＰから成るキャップ層３０を積層させる。こ
うして、実施例１の化合物半導体多重歪量子井戸構造が
完成する。温度７７゜Ｋにおけるこの化合物半導体多重
歪量子井戸構造のフォトルミネッセンススペクトルを調
べたところ、狭いスペクトル線幅のバンド端発光以外に
は結晶欠陥に起因する深い準位からの発光は観察され
ず、歪みの緩和による結晶転位の発生が抑制されている
ことが判った。そこで、実施例１の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザに応用したところ、半導体
レーザは良好な特性を示した。
【００２４】（実施例２）実施例１の化合物半導体多重
歪量子井戸構造においては、第１のバリア層２２の格子
定数ａ1を量子井戸層２０の格子定数ａWより小さくする
ことによって、量子井戸層２０に圧縮歪みを加えた。一
方、実施例２においては、第１のバリア層２２の格子定
数ａ1'を量子井戸層２０の格子定数ａWより大きくする
ことによって、量子井戸層２０に引張り歪みを加えた。
第１のバリア層２２の組成をＩｎx'Ｇａ1-x'Ａｓy'Ｐ
1-y'（但し、０＜Ｘ’＜１、０＜Ｙ’＜１）とすること
によって、第１のバリア層２２の格子定数をａ1'とする
ことができる。
歪量子井戸構造においては、第１のバリア層２２の格子
定数ａ1を量子井戸層２０の格子定数ａWより小さくする
ことによって、量子井戸層２０に圧縮歪みを加えた。一
方、実施例２においては、第１のバリア層２２の格子定
数ａ1'を量子井戸層２０の格子定数ａWより大きくする
ことによって、量子井戸層２０に引張り歪みを加えた。
第１のバリア層２２の組成をＩｎx'Ｇａ1-x'Ａｓy'Ｐ
1-y'（但し、０＜Ｘ’＜１、０＜Ｙ’＜１）とすること
によって、第１のバリア層２２の格子定数をａ1'とする
ことができる。
【００２５】実施例２の化合物半導体多重歪量子井戸構
造の作製方法は、実質的には実施例１と同様とすること
ができるので、詳細な説明は省略する。
造の作製方法は、実質的には実施例１と同様とすること
ができるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】温度７７゜Ｋにおけるこの化合物半導体多
重歪量子井戸構造のフォトルミネッセンススペクトルを
調べたところ、狭いスペクトル線幅のバンド端発光以外
には結晶欠陥に起因する深い準位からの発光は観察され
ず、歪みの緩和による結晶転位の発生が抑制されている
ことが判った。そこで、実施例２の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザに応用したところ、半導体
レーザは良好な特性を示した。
重歪量子井戸構造のフォトルミネッセンススペクトルを
調べたところ、狭いスペクトル線幅のバンド端発光以外
には結晶欠陥に起因する深い準位からの発光は観察され
ず、歪みの緩和による結晶転位の発生が抑制されている
ことが判った。そこで、実施例２の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザに応用したところ、半導体
レーザは良好な特性を示した。
【００２７】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。ＭＯＶＰＥ法を用いて各化合物半導体結晶層を
形成する例を説明したが、ＭＢＥ法等の他のエピタキシ
ャル成長法を用いて各化合物半導体結晶層を形成するこ
とができる。また、実施例においては、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の化合物半導体多重歪量子井
戸構造について説明したが、他の化合物半導体結晶層か
ら成る化合物半導体多重歪量子井戸構造にも本発明を適
用することができる。本発明の化合物半導体多重歪量子
井戸構造は、半導体レーザだけでなく、光変調素子や受
光素子等に適用することができる。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。ＭＯＶＰＥ法を用いて各化合物半導体結晶層を
形成する例を説明したが、ＭＢＥ法等の他のエピタキシ
ャル成長法を用いて各化合物半導体結晶層を形成するこ
とができる。また、実施例においては、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の化合物半導体多重歪量子井
戸構造について説明したが、他の化合物半導体結晶層か
ら成る化合物半導体多重歪量子井戸構造にも本発明を適
用することができる。本発明の化合物半導体多重歪量子
井戸構造は、半導体レーザだけでなく、光変調素子や受
光素子等に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の化合物半導体多重歪量子井戸構
造を用いることにより、生産性に優れ、しかも、一定の
厚さ当りの量子井戸層数が多く、量子井戸層に結晶欠陥
の少ない、光学的特性に優れた化合物半導体多重歪量子
井戸構造を得ることができる。また、第１のバリア層を
ＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-yから構成し、第２のバリア層を
ＩｎＰから構成することによって、次の周期の量子井戸
層の界面プロファイルを急峻にすることができ、化合物
半導体多重歪量子井戸構造の光学的特性を一層向上させ
ることができる。従って、本発明の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザ、光変調素子あるいは受光
素子等に適用することにより、素子特性を向上させるこ
とができる。
造を用いることにより、生産性に優れ、しかも、一定の
厚さ当りの量子井戸層数が多く、量子井戸層に結晶欠陥
の少ない、光学的特性に優れた化合物半導体多重歪量子
井戸構造を得ることができる。また、第１のバリア層を
ＩｎxＧａ1-xＡｓyＰ1-yから構成し、第２のバリア層を
ＩｎＰから構成することによって、次の周期の量子井戸
層の界面プロファイルを急峻にすることができ、化合物
半導体多重歪量子井戸構造の光学的特性を一層向上させ
ることができる。従って、本発明の化合物半導体多重歪
量子井戸構造を半導体レーザ、光変調素子あるいは受光
素子等に適用することにより、素子特性を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明の化合物半導体多重歪量子井戸構造の模
式的な断面図である。
式的な断面図である。
【図２】従来の化合物半導体多重歪量子井戸構造の模式
的な断面図である。
的な断面図である。
１０ 化合物半導体基板 １２ 第１のバッファ層 １４ 第２のバッファ層 ２０ 量子井戸層 ２２ 第１のバリア層 ２４ 第２のバリア層 ３０ キャップ層
Claims (2)
- 【請求項１】化合物半導体基板上に形成された、化合物
半導体結晶から成る量子井戸層、並びに、化合物半導体
結晶から成る第１のバリア層及び第２のバリア層を１周
期として、これらの３層を複数積層した構造を有する化
合物半導体多重歪量子井戸構造であって、 第１及び第２のバリア層のバンドギャップは、量子井戸
層のバンドギャップよりも大きく、 第１のバリア層の格子定数は、量子井戸層の格子定数と
異なり、 第２のバリア層の格子定数は、化合物半導体基板の格子
定数と同じであることを特徴とする化合物半導体多重歪
量子井戸構造。 - 【請求項２】前記化合物半導体基板はＩｎＰから成り、
前記量子井戸層はＩｎzＧａ1-zＡｓ（但し、０＜Ｚ＜
１）から成り、前記第１のバリア層はＩｎxＧａ1-xＡｓ
yＰ1-y（但し、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１）から成り、第
２のバリア層はＩｎＰから成ることを特徴とする請求項
１に記載の化合物半導体多重歪量子井戸構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18772194A JPH0832176A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 化合物半導体多重歪量子井戸構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18772194A JPH0832176A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 化合物半導体多重歪量子井戸構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832176A true JPH0832176A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=16211018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18772194A Pending JPH0832176A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 化合物半導体多重歪量子井戸構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832176A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198849A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Fujitsu Ltd | 量子井戸型赤外線検出器 |
| JP2010093192A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP18772194A patent/JPH0832176A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198849A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Fujitsu Ltd | 量子井戸型赤外線検出器 |
| JP2010093192A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Anritsu Corp | 半導体発光素子 |
| JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
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