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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