JPH088396B2 - Multi-dimensional quantum well device and manufacturing method thereof - Google Patents
Multi-dimensional quantum well device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光デバイス、電子デバイ
スの分野において、量子細線（２次元量子効果）、量子
箱（３次元量子効果）などの多次元量子効果を用いた多
次元量子井戸素子およびその製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a multidimensional quantum well device using a multidimensional quantum effect such as a quantum wire (two-dimensional quantum effect) and a quantum box (three-dimensional quantum effect) in the field of optical devices and electronic devices. And a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】量子井戸素子は、ＬＳＩの次代を担う素
子として活発な研究がなされており、特に多次元量子井
戸素子はその優れた特性のために大きな期待が寄せられ
ている。このような多次元量子井戸素子の優れた特性を
利用した光デバイスを実現するためには、多次元量子井
戸素子の量子井戸の寸法のばらつきを十分小さく抑える
ことおよび量子井戸構造の高密度化が必要不可欠であ
る。特に、量子井戸の寸法のばらつきについては、膜厚
方向においては、原子層成長の技術を用いることによっ
て単原子レベルで膜厚の制御が可能となるため、膜厚方
向のばらつきは問題とならないが、他の方向でのばらつ
きが問題となる。2. Description of the Related Art Quantum well devices have been actively researched as devices for the next generation of LSI, and particularly, multidimensional quantum well devices are highly expected due to their excellent characteristics. In order to realize an optical device utilizing the excellent characteristics of such a multidimensional quantum well element, it is necessary to suppress the variation in the dimension of the quantum well of the multidimensional quantum well element to be sufficiently small and to increase the density of the quantum well structure. It is essential. In particular, regarding the variation in the dimension of the quantum well, in the film thickness direction, since it is possible to control the film thickness at the single atom level by using the technique of atomic layer growth, the variation in the film thickness direction is not a problem. , The variation in other directions becomes a problem.
【０００３】従来より、多次元量子井戸素子として種々
の構造が提案されているとともにその製造方法について
も種々提案されている。例えば、図１に示すようにn-In
P より成る半導体基板１の上にn-InP より成るバリア層
２およびこのバリア層のバンドギャップよりも狭いバン
ドギャップを有するn-GaInAsP より成る量子細線３を交
互に積層堆積し、最上層のバリア層２の上にSiO2より成
るマスク層４を形成した後、層方向に対して垂直にエッ
チングを施して溝４を形成したものが提案されている。
この場合、n-InP より成るバリア 層２およびn-GaInAs
P より成る量子細線３の膜厚および巾は数nm〜数十nmで
ある。Conventionally, various structures have been proposed as a multidimensional quantum well element and various methods for manufacturing the same have been proposed. For example, as shown in FIG. 1, n-In
A barrier layer 2 made of n-InP and a quantum wire 3 made of n-GaInAsP having a bandgap narrower than the bandgap of the barrier layer are alternately stacked and deposited on the semiconductor substrate 1 made of P, and the barrier of the uppermost layer is deposited. It is proposed to form a groove 4 by forming a mask layer 4 made of SiO 2 on the layer 2 and then performing etching perpendicular to the layer direction.
In this case, the barrier layer 2 made of n-InP and n-GaInAs
The film thickness and width of the quantum wire 3 made of P are several nm to several tens nm.
【０００４】また、図２Ａ〜Ｄに示すように半導体基板
１の表面を加工し、この加工した表面に量子細線を形成
した多次元量子井戸素子も提案されている。例えば、図
２Ａに示した従来例では、半導体基板１の表面に段差を
形成し、各段にn-InP より成るバリア層２およびn-GaIn
AsP より成る量子細線３を横方向に並べて多次元量子井
戸素子を形成したものである。この場合の量子細線３の
膜厚は数nm〜数十nmであり、巾は数nmである。A multidimensional quantum well device has also been proposed in which the surface of the semiconductor substrate 1 is processed as shown in FIGS. 2A to 2D, and quantum wires are formed on the processed surface. For example, in the conventional example shown in FIG. 2A, a step is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the barrier layer 2 and n-GaIn made of n-InP are formed in each step.
A quantum wire 3 made of AsP is laterally arranged to form a multidimensional quantum well device. In this case, the quantum thin wire 3 has a film thickness of several nm to several tens of nm and a width of several nm.
【０００５】図２Ｂに示したものでは、半導体基板１の
表面にＶ字状の溝５を形成し、この溝の底部に量子細線
３を形成したものである。さらに、図２Ｃに示した従来
例では、半導体基板１の上にマスク４を形成し、このマ
スクの開口部にバリア層２、量子井戸材料層６およびバ
リア層２より成る量子井戸構造を成長させ、Ｖ字状の溝
５の表面に露出する量子井戸材料層６の端部を量子細線
３として作用させるようにしたものである。図２Ｄに示
したものは、半導体基板１の表面にマスク４を形成した
後、このマスクの開口部に半導体材料層７を成長させ、
この半導体材料層７の側面に結晶面方位での選択成長に
よりバリア層２および量子井戸材料層８を形成し、その
バリア層２と接する端部を量子細線３として作用させる
ようにしたものである。In the structure shown in FIG. 2B, a V-shaped groove 5 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1, and a quantum wire 3 is formed at the bottom of this groove. Further, in the conventional example shown in FIG. 2C, a mask 4 is formed on the semiconductor substrate 1, and a quantum well structure composed of the barrier layer 2, the quantum well material layer 6 and the barrier layer 2 is grown in the opening of the mask. , The end of the quantum well material layer 6 exposed on the surface of the V-shaped groove 5 is made to act as the quantum wire 3. In the structure shown in FIG. 2D, after the mask 4 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, the semiconductor material layer 7 is grown in the opening of the mask,
The barrier layer 2 and the quantum well material layer 8 are formed on the side surface of the semiconductor material layer 7 by selective growth in the crystal plane orientation, and the end portion in contact with the barrier layer 2 is made to act as the quantum wire 3. .
【０００６】上述した従来の量子井戸素子においては、
一種類の結晶材料の特定の場所、すなわち角および溝な
どに選択的に結晶成長を行ったり、量子井戸材料薄膜の
端部をチャネルとすることによって２次元量子井戸、即
ち量子細線を形成するものである。このため、結晶成長
によって決まる寸法（数原子層程度）まで極微細な構造
の製作が可能であり、また寸法のばらつきの小さいと云
う利点を有している。特に図１および図２に示した量子
井戸素子は従来の他の量子井戸素子比べて密度が高いも
のとなっている。In the above-mentioned conventional quantum well device,
Forming a two-dimensional quantum well, that is, a quantum wire by selectively performing crystal growth at a specific place of one kind of crystal material, that is, at corners and grooves, or by using the end of the quantum well material thin film as a channel Is. Therefore, it is possible to manufacture an extremely fine structure up to a size (about several atomic layers) determined by crystal growth, and there is an advantage that the size variation is small. In particular, the quantum well element shown in FIGS. 1 and 2 has a higher density than other conventional quantum well elements.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１に
示した従来例では、溝５を形成するに当たり、極微細リ
ソグラフィによって形成したマスクを基にエッチングを
行っているが、マスク寸法のばらつきと同程度に大きな
ばらつきが巾方向に生じると云う欠点がある。However, in the conventional example shown in FIG. 1, when the groove 5 is formed, etching is performed based on a mask formed by ultrafine lithography. There is a drawback that there is a large degree of variation in the width direction.
【０００８】また、図２Ａに示した従来例においては、
製作可能な構造が限られてしまうと云う欠点があり、図
２Ｂに示したものでは、密度がリソグラフィ技術で決ま
り、高密度化が困難であると云う欠点があり、図２Ｃに
示した従来例では、量子細線３と同時に量子材料の薄膜
６が存在すると云う問題があり、さらに図２Ｄに示した
ものは、多層化による高密度化が困難であると云う欠点
がある。Further, in the conventional example shown in FIG. 2A,
There is a drawback that the structure that can be manufactured is limited, and the one shown in FIG. 2B has a drawback that the density is determined by the lithography technique and it is difficult to increase the density, and the conventional example shown in FIG. 2C. Then, there is a problem that the quantum thin film 3 and the thin film 6 of the quantum material are present at the same time, and the one shown in FIG. 2D has a drawback that it is difficult to achieve high density by multilayering.
【０００９】さらに、図２Ａに示した従来例以外では、
マスクによって形成された構造またはマスクの無い部分
に成長させた構造を利用して量子細線構造を製作してい
るので、加工可能な量子細線の寸法はリソグラフィ技術
によって制限されると云う欠点がある。常温で動作する
多次元量子井戸素子を製造するには、〜0.01μｍといっ
た極微細加工が必要であるが、現在のところリソグラフ
ィ技術によってこのような極微細加工を行うことは困難
である。Further, except for the conventional example shown in FIG. 2A,
Since the quantum wire structure is manufactured by using the structure formed by the mask or the structure grown on the part without the mask, there is a drawback that the size of the processable quantum wire is limited by the lithography technique. In order to manufacture a multi-dimensional quantum well device that operates at room temperature, it is necessary to perform ultrafine processing of up to 0.01 μm, but at present, it is difficult to perform such ultrafine processing by lithography technology.
【００１０】本発明の目的は、上述した従来の欠点を除
去し、現在の技術を利用して製造可能な極微細の構造を
提供するとともに、量子井戸構造のばらつきが小さく、
また高密度化も可能な多次元量子井戸素子およびその製
造方法を提供しようとするものである。The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to provide an ultrafine structure which can be manufactured by using the present technology.
Further, it is an object of the present invention to provide a multidimensional quantum well device capable of high density and a method for manufacturing the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】３次元量子細線として構
成した本発明の多次元量子井戸素子は、異なる２種類以
上の材料から成る多層積層構造の積層面に対して垂直ま
たは傾斜した２つの断面が交差する稜線部分を面取りし
て得られる面に離散的に現れる特定の材料の上に選択的
に成長させた量子井戸材料より成る量子箱を具えること
を特徴とするものである。また、同じく３次元量子細線
として構成した本発明の多次元量子井戸素子は、異なる
２種類以上の材料から成る多層積層構造の積層面に対し
て垂直または傾斜した２つの断面が交差する稜線部分に
おいて離散的に現れる特定の材料を選択的にエッチング
して形成された凸面または凹面上に選択的に成長させた
量子井戸材料より成る量子箱を具えることを特徴とする
ものである。さらに、３次元量子箱として構成した本発
明による多次元量子井戸素子は、量子細線材料およびバ
リア材料を交互に積層した多層積層量子細線構造体の、
量子細線の延在方向に垂直または傾斜した断面に離散的
に現れる量子細線材料の上に選択的に成長させた量子箱
材料、または前記量子細線材料を選択的にエッチングし
て形成した溝の中に選択的に成長させた量子箱材料を具
えることを特徴とするものである。A multi-dimensional quantum well device of the present invention constructed as a three-dimensional quantum wire has two cross-sections perpendicular or inclined with respect to a stacking plane of a multi-layer stacking structure composed of two or more different materials. Is characterized by comprising a quantum box made of a quantum well material selectively grown on a specific material that appears discretely on the surface obtained by chamfering the ridgeline portion intersecting with each other. Further, the multidimensional quantum well device of the present invention, which is also configured as a three-dimensional quantum wire, has a ridge line portion where two cross sections which are perpendicular or inclined with respect to the stacking plane of a multilayer stack structure made of two or more different materials intersect. It is characterized by comprising a quantum box made of a quantum well material selectively grown on a convex surface or a concave surface formed by selectively etching a specific material that appears discretely. Furthermore, the multi-dimensional quantum well device according to the present invention configured as a three-dimensional quantum box is a multilayer quantum wire structure in which quantum wire materials and barrier materials are alternately stacked.
Quantum box material selectively grown on a quantum wire material that appears discretely in a cross section perpendicular or inclined to the extending direction of the quantum wire, or in a groove formed by selectively etching the quantum wire material It is characterized by including a selectively grown quantum box material.
【００１２】さらに、本発明による多次元量子井戸素子
の製造方法は、基板上に、少なくとも２種類の材料より
成る層を交互に積層して多層積層構造体を形成し、この
多層積層構造体の積層面に対して垂直または傾斜した面
に沿って多層積層体を研磨または劈開して断面を形成
し、この断面に現れる特定の材料の少なくとも一部分の
上に量子井戸材料を選択的に成長させて量子細線または
量子箱を形成することを特徴とするものである。Further, in the method for manufacturing a multidimensional quantum well device according to the present invention, a multilayer laminated structure is formed by alternately laminating layers of at least two kinds of materials on a substrate, and the multilayer laminated structure is formed. The multilayer stack is polished or cleaved along a plane perpendicular or inclined to the stack plane to form a cross section, and the quantum well material is selectively grown on at least a portion of the specific material appearing in this cross section. It is characterized by forming a quantum wire or a quantum box.
【００１３】[0013]
【作用】このような本発明の多次元量子井戸素子および
その製造方法においては、多層積層体の断面に現れる特
定の材料の上に選択的に量子井戸材料を成長させて量子
細線または量子箱を形成しており、したがって数nmとい
ったきわめて小さな寸法の制御が可能な膜厚を利用して
量子細線または量子箱の巾および間隔を規定することが
できるので、寸法のばらつきをきわめて小さく抑えるこ
とができるとともに高密度化が可能となる。In the multidimensional quantum well device and the method of manufacturing the same of the present invention, a quantum well material is selectively grown on a specific material appearing in the cross section of a multilayer stack to form a quantum wire or a quantum box. Since it is formed, the width and spacing of the quantum wires or boxes can be defined by using the film thickness that allows control of extremely small dimensions such as several nanometers. At the same time, high density is possible.
【００１４】[0014]
【実施例】図３は本発明による多次元量子井戸素子の製
造方法の一実施例の順次の工程を示すものである。本例
では、２次元の量子井戸素子である量子細線素子を製造
するものである。先ず、図３Ａに示すように、基板11の
上に2 種類の材料より成る第１および第２の層12および
13を交互に積層して多層積層構造体14を形成する。図３
Ｂはこの多層積層構造体14の、破線で囲んで示すように
積層面に垂直な一つの断面Ｆを示すものであり、この断
面では第１および第２の層12および13が周期的に細線状
に交互に並んだ構造を呈している。本発明による製造方
法においては、この断面は多層積層体を研磨または劈開
して得られる真の断面とする。FIG. 3 shows a sequential process of an embodiment of a method for manufacturing a multidimensional quantum well device according to the present invention. In this example, a quantum wire element, which is a two-dimensional quantum well element, is manufactured. First, as shown in FIG. 3A, first and second layers 12 and 12 made of two kinds of materials are formed on a substrate 11.
13 are alternately laminated to form a multilayer laminated structure 14. FIG.
B shows one cross section F of this multilayer laminated structure 14 which is perpendicular to the laminating plane as shown by enclosing with a broken line. In this cross section, the first and second layers 12 and 13 are periodically thin lines. It has a structure in which it is alternately arranged. In the manufacturing method according to the present invention, this cross section is a true cross section obtained by polishing or cleaving the multilayer laminate.
【００１５】次に、図３Ｃに示すように第１および第２
の層12および13の材料の相違を利用して何れか一方の
層、図面では第１の層12の上に選択的に量子井戸材料を
成長させて量子細線15を形成して量子細線素子を構成す
る。多層積層体14の第１および第２の層12および13の膜
厚は結晶成長によって規定されるため寸法のばらつきは
きわめて小さなものとなるとともに数ｎｍから数十ｎｍ
といったきわめて薄いものとすることができる。この膜
厚の情報は、量子細線素子においては、量子細線15の巾
（第１の層12の膜厚）および間隔（第２の層13の膜厚）
において再現されるので、量子細線の間隔および巾を寸
法のばらつき無く形成することができるとともに微細化
も可能となる。すなわち、従来例においては、図１に示
したものが最も高密度化が可能であるが、本例において
は、それと同等以上の高密度化が可能である。Next, as shown in FIG. 3C, first and second
The quantum wire 15 is formed by selectively growing a quantum well material on one of the layers, that is, the first layer 12 in the drawing, by utilizing the difference in the materials of the layers 12 and 13 of FIG. Configure. Since the film thicknesses of the first and second layers 12 and 13 of the multilayer laminate 14 are defined by crystal growth, the dimensional variation is extremely small, and the thickness is several nm to several tens nm.
Can be extremely thin. In the quantum wire element, the information of this film thickness is the width of the quantum wire 15 (the film thickness of the first layer 12) and the interval (the film thickness of the second layer 13).
Since it is reproduced in (1), the intervals and widths of the quantum wires can be formed without variations in dimensions and miniaturization is possible. That is, in the conventional example, the one shown in FIG. 1 can achieve the highest density, but in the present example, the same or higher density can be achieved.
【００１６】図４Ａ〜Ｄは本発明による２次元の量子井
戸素子を製造する方法の他の実施例の順次の工程を示す
ものである。本例において、図４Ａおよび４Ｂまでは前
例と同じであり、多層積層体14の積層面に垂直な断面Ｆ
を研磨または劈開によって形成した後、選択的にエッチ
ングを施し、図４Ｃに示すように第１の層12の端部のみ
を除去して溝16を形成する。次に、図４Ｄに示すよう
に、この溝16の内部に量子井戸材料を選択的に形成して
量子細線15を形成する。本例においても、量子細線15の
巾および間隔は、多層積層体14の第１および第２の層12
および13の膜厚によって規定されるので、寸法のばらつ
きをきわめて小さく抑えることができるとともに微細化
も可能である。4A to 4D show sequential steps of another embodiment of the method for manufacturing a two-dimensional quantum well device according to the present invention. In this example, FIGS. 4A and 4B are the same as the previous example, and the cross section F perpendicular to the stacking plane of the multilayer stack 14 is used.
Are polished or cleaved, and then selectively etched to form the groove 16 by removing only the end of the first layer 12 as shown in FIG. 4C. Next, as shown in FIG. 4D, a quantum well material is selectively formed inside the groove 16 to form a quantum wire 15. Also in this example, the width and the spacing of the quantum wires 15 are set so that the first and second layers 12 of the multilayer laminate 14 are the same.
Since it is defined by the film thicknesses of 13 and 13, it is possible to suppress the dimensional variation to an extremely small level, and it is also possible to miniaturize.
【００１７】図５Ａ〜図５Ｄは本発明による３次元の量
子井戸素子である量子箱の一実施例を製造する順次の工
程を示すものである。図５Ａおよび図５Ｂに示すよう
に、第１および第２の層12および13を交互に積層した多
層積層体14を形成した後、積層面に垂直な断面Ｆを形成
する。この断面Ｆは上述した実施例と同様に研磨または
劈開によって形成する他、後述するようにエッチングや
結晶成長端面とすることもできる。本例においては、図
５Ｃに示すようにこの断面Ｆと、この断面と直交し、積
層面に垂直な断面Ｇとが交差する稜線Ｐにおいて、非選
択性のエッチングを施して面取りを行い、断面Ｆおよび
Ｇとは結晶方位が異なった断面Ｈを形成する。5A to 5D show sequential steps of manufacturing an embodiment of a quantum box which is a three-dimensional quantum well device according to the present invention. As shown in FIGS. 5A and 5B, after forming a multilayer laminate 14 in which first and second layers 12 and 13 are alternately laminated, a cross section F perpendicular to the lamination plane is formed. The cross section F can be formed by polishing or cleavage as in the above-described embodiment, or can be an etching or crystal growth end face as described later. In this example, as shown in FIG. 5C, a non-selective etching is performed to chamfer the ridge P at which the cross section F intersects with the cross section G orthogonal to the cross section and perpendicular to the stacking plane. A cross section H having a crystal orientation different from that of F and G is formed.
【００１８】次に、このようにして形成した断面Ｈにお
いて、第１の層12の上にのみ選択的に量子井戸材料を成
長させて量子箱17を形成する。この場合、断面Ｆおよび
Ｇと、断面Ｈとで結晶成長の速度が異なるとともに第１
層12と第２層13とで材料が異なることを利用して、断面
Ｈに現れている第１の層12の上にのみ選択的に量子箱17
を形成することができる。Next, in the section H thus formed, the quantum well material is selectively grown only on the first layer 12 to form the quantum box 17. In this case, the cross-sections F and G and the cross-section H have different crystal growth rates and the first
Utilizing the difference in material between the layer 12 and the second layer 13, the quantum boxes 17 are selectively formed only on the first layer 12 appearing in the cross section H.
Can be formed.
【００１９】図６Ａ〜６Ｄは本発明による量子箱素子の
他の実施例を製造する順次の工程を示すものである。図
６Ａおよび６Ｂに示す工程は図５Ａおよび５Ｂに示した
工程と同じである。本例では図６Ｃに示すように、多層
積層体14の断面ＦおよびＧが交差する稜線Ｐにおいて、
第１の層12のみを選択的にエッチングして溝18を形成
し、この溝の中に量子井戸材料を選択的に成長させて量
子箱17を形成して３次元量子井戸素子である量子箱構造
を得るようにしたものである。6A to 6D show sequential steps of manufacturing another embodiment of the quantum box device according to the present invention. The steps shown in FIGS. 6A and 6B are the same as the steps shown in FIGS. 5A and 5B. In this example, as shown in FIG. 6C, at the ridgeline P where the cross sections F and G of the multilayer laminate 14 intersect,
Only the first layer 12 is selectively etched to form a groove 18, and a quantum well material is selectively grown in the groove to form a quantum box 17 to form a three-dimensional quantum well device. It is designed to get the structure.
【００２０】図７Ａ〜７Ｃは、本発明における断面を得
る方法を示すものである。上述した実施例においては、
多層積層体14の積層面に対して垂直な断面としたが、本
発明によれば積層面に対して必ずしも垂直である必要は
なく、積層面に対して傾斜していても良い。図７Ａは多
層積層体14の積層面に対して垂直な断面Ｆを得る方法を
示すものであり、積層面に垂直な方向に劈開して所望の
断面を形成するかまたは研磨して形成するものである。
図７Ｂに示す例は、多層積層体14の表面にSiO2のマスク
21を所定のパターンにしたがって形成した後、その開口
を介して選択的にエッチングを施して積層面に対して傾
斜した断面Ｉを得るものである。さらに、図７Ｃに示す
例では、基板11の表面にSiO2のマスク21を所定のパター
ンにしたがって形成した後、その開口部の中に多層積層
体14を結晶成長によって形成される結晶成長端面Ｊを所
望の断面として得るようにしたものである。このように
本発明においては、種々の方法で、積層面に対して垂直
または傾斜した断面を得ることができる。7A to 7C show a method of obtaining a cross section according to the present invention. In the embodiment described above,
Although the cross section of the multilayer laminate 14 is perpendicular to the laminating surface, it does not necessarily have to be perpendicular to the laminating surface according to the present invention, and may be inclined with respect to the laminating surface. FIG. 7A shows a method for obtaining a cross-section F perpendicular to the lamination plane of the multilayer laminate 14, which is formed by cleaving in a direction perpendicular to the lamination plane to form a desired cross-section or polishing. Is.
In the example shown in FIG. 7B, the surface of the multilayer laminate 14 is covered with a mask of SiO 2 .
After forming 21 according to a predetermined pattern, etching is selectively performed through the opening to obtain a cross section I inclined with respect to the laminated surface. Further, in the example shown in FIG. 7C, after the SiO 2 mask 21 is formed on the surface of the substrate 11 according to a predetermined pattern, the multi-layer laminate 14 is formed in the opening by crystal growth. Is obtained as a desired cross section. As described above, in the present invention, it is possible to obtain a cross section perpendicular to or inclined with respect to the laminated surface by various methods.
【００２１】図８Ａ〜８Ｄは本発明による量子井戸素子
を光デバイスに適用するために本発明に至る途中で考案
されたデバイスの製造工程を示す図である。先ず、図８
Ａに示すように、n-InP より成る基板31の上に、量子井
戸のバリア層となる材料、例えばn-InP より成る第１の
層32を、同じく量子井戸のバリア層となる材料で、第１
の層の材料とは異なる材料、例えばn-GaInAsP(λg=1.2
μｍ) より成る第２の層33で挟むように交互に積層して
多層積層体34を形成する。次に、図８Ｂに示すように、
リソグラフィ技術を利用して最上層の第２層32の上にSi
O2マスク35をストライプ状に形成し、このマスクを介し
てエッチングを行って基板31に達する溝36を形成する。
この溝36の側面には、積層面に対して垂直な断面Ｆが得
られることになる。8A to 8D are views showing a device manufacturing process devised on the way to the present invention for applying the quantum well device according to the present invention to an optical device. First, FIG.
As shown in A, on a substrate 31 made of n-InP, a material which becomes a barrier layer of a quantum well, for example, a first layer 32 made of n-InP is made of a material which also becomes a barrier layer of a quantum well, First
Material different from the material of the layer, for example n-GaInAsP (λg = 1.2
.mu.m) so as to be sandwiched between the second layers 33 of .mu.m) to form a multilayer laminate 34. Next, as shown in FIG. 8B,
Si is formed on the uppermost second layer 32 by using the lithography technique.
An O 2 mask 35 is formed in a stripe shape, and etching is performed through this mask to form a groove 36 reaching the substrate 31.
A cross section F perpendicular to the stacking surface is obtained on the side surface of the groove 36.
【００２２】次に、図８Ｃに示すように、断面Ｆに現れ
ている第１の層32の上に量子井戸材料、例えばGaInAsを
選択的に成長させて量子細線37を形成する。本例におい
ては、さらに図８Ｄに示すように溝36の内壁に量子細線
37を覆うようにGaInAsP より成る光閉じ込め層38を形成
し、さらに全体の上にp-InP より成るクラッド層39を形
成して、半導体レーザ、光増幅器などの光デバイスの活
性層構造を構成する。Then, as shown in FIG. 8C, a quantum wire 37 is formed by selectively growing a quantum well material, for example, GaInAs, on the first layer 32 exposed in the cross section F. In this example, quantum wires are further formed on the inner wall of the groove 36 as shown in FIG. 8D.
An optical confinement layer 38 made of GaInAsP is formed so as to cover 37, and a clad layer 39 made of p-InP is further formed on the entire surface to form an active layer structure of an optical device such as a semiconductor laser or an optical amplifier. .
【００２３】上述したように薄膜の端面に量子井戸材料
を選択的に成長させて量子細線を形成しているが、この
ような選択的な成長方法は公知の種々の技術を利用する
ことができる。次に、その幾つかを説明する。As described above, the quantum well material is selectively grown on the end face of the thin film to form the quantum wire, and various known techniques can be used for such a selective growth method. . Next, some of them will be described.
【００２４】図９Ａは結晶格子定数の相違を利用した選
択成長方法を示すものであり、基板41の上に順次に堆積
する第１の層42の格子定数a1と第２の層43の格子定数a2
とを相違させ、量子細線44を構成する材料の格子定数a3
を第１の層の格子定数a1とほぼ等しいが、第２の層の格
子定数a2とは相違するものとし、格子定数が同じ場合と
異なる場合とで量子細線の材料の成長速度が相違するこ
とを利用して量子細線44を第１の層42の上のみに選択的
に形成するものである。FIG. 9A shows a selective growth method utilizing the difference in crystal lattice constants. The lattice constant a 1 of the first layer 42 and the lattice of the second layer 43 sequentially deposited on the substrate 41 are shown in FIG. Constant a 2
And the lattice constant a 3 of the material forming the quantum wire 44.
Is approximately equal to the lattice constant a 1 of the first layer, but different from the lattice constant a 2 of the second layer, and the growth rate of the quantum wire material is different when the lattice constant is the same or different. This is utilized to selectively form the quantum wires 44 only on the first layer 42.
【００２５】図９Ｂは結晶の極性による選択成長を利用
した方法を示すものである。基板41の上に、結合に寄与
する電子が不足している陽性(+) の材料より成る第１の
層42と、結合に寄与する電子が過剰の陰性（−）の材料
より成る第２の層43とを交互に積層して多層積層体を構
成し、量子細線の材料として陰性（−）の材料を用いる
ことによって陽性(+) の材料より成る第１の層42の上に
選択的に量子細線44を形成するものである。FIG. 9B shows a method utilizing selective growth depending on the polarity of the crystal. On the substrate 41, a first layer 42 made of a positive (+) material lacking electrons contributing to binding and a second layer 42 made of a material having an excess negative electrons contributing to binding (−). By alternately laminating the layers 43 to form a multilayer laminate, and by using the negative (−) material as the material of the quantum wire, the quantum wire is selectively deposited on the first layer 42 made of the positive (+) material. The quantum wires 44 are formed.
【００２６】図９Ｃは結合に寄与できるボンドの数の差
によって選択成長を行う方法を示すものである。基板41
の上に、結合ボンドの数N1が多い材料の第１の層42と、
結合ボンドの数N2が少ない材料の第２の層43とを交互に
積層して多層積層体を構成すると、ボンド数の多い第１
の層42の上では量子細線材料の拡散長が短くなり、した
がってこの第１の層の上にのみ選択的に量子細線44が形
成されることになる。FIG. 9C shows a method of performing selective growth by the difference in the number of bonds that can contribute to bonding. Board 41
On top of which there is a first layer 42 of material with a high number N 1 of bond bonds;
When the second layer 43 made of a material having a small number of bonding bonds N 2 is alternately laminated to form a multilayer laminate, the first layer having a large number of bonds is formed.
The diffusion length of the quantum wire material is shortened on the layer 42, and therefore the quantum wires 44 are selectively formed only on the first layer.
【００２７】図10は本発明に至るまでに考案された量子
井戸素子の一つである量子細線素子を順メサ構造を利用
して製造する順次の工程を示すものである。図10A に示
すようにn-InP より成る基板51の上にn-GaInAsP(λg=1.
2 μｍ) の第１の層52を、n-InP より成る第２の層53で
挟むように交互に積層して多層積層体54を形成する。次
に、図10B に示すように、最上層の第２層53の上にSiO2
より成るストライプ状のマスク55を選択的に形成した
後、このマスクの開口を介してエッチングを施して基板
51まで達する断面Ｖ字状の溝56を形成して順メサ構造を
構成し、この順メサの側面に多層積層体54の積層面に対
して傾斜した断面Ｆを形成する。FIG. 10 shows a sequential process of manufacturing a quantum wire device, which is one of the quantum well devices devised up to the present invention, using a forward mesa structure. As shown in Fig.10A, n-GaInAsP (λg = 1.
2 μm) of the first layers 52 are alternately laminated so as to be sandwiched by the second layers 53 made of n-InP to form a multilayer laminate 54. Next, as shown in FIG. 10B, SiO 2 is deposited on the uppermost second layer 53.
After selectively forming the stripe-shaped mask 55 made of, the substrate is etched through the opening of this mask.
A groove 56 having a V-shaped cross section reaching 51 is formed to form a forward mesa structure, and a cross section F inclined to the stacking surface of the multilayer stack 54 is formed on the side surface of the forward mesa.
【００２８】次に、図10C に示すように断面Ｆに現れる
第１の層52を選択的にエッチングして溝57を形成した
後、この溝57の中に量子井戸材料であるGaInAsを選択的
に成長させて量子細線58を形成した状態を図10D に示
す。この量子細線58の形成は、上述した図９Ｃに付いて
説明したように、結晶面方位によって結合に寄与するボ
ンド数が異なり、これによって面方位によって成長速度
が異なることを利用したものである。すなわち、順メサ
面の方向の＜１１１＞結晶面での成長速度が、層厚方向
の＜１００＞結晶面における成長速度に比べて遅いた
め、量子細線材料を＜１００＞結晶面が２面有る凹面上
に選択的に成長させることができる。Next, as shown in FIG. 10C, the first layer 52 appearing in the cross section F is selectively etched to form a groove 57, and then GaInAs which is a quantum well material is selectively introduced into the groove 57. FIG. 10D shows a state in which the quantum wires 58 have been grown by forming the quantum wires 58. The formation of the quantum wires 58 utilizes the fact that the number of bonds contributing to the bond differs depending on the crystal plane orientation and the growth rate varies depending on the plane orientation as described above with reference to FIG. 9C. That is, since the growth rate on the <111> crystal plane in the forward mesa plane direction is slower than the growth rate on the <100> crystal plane in the layer thickness direction, the quantum wire material has two <100> crystal planes. It can be grown selectively on the concave surface.
【００２９】さらに、光デバイスとして構成するよう
に、図10D に示すように量子細線58を覆うようにGaInAs
P より成る光閉じ込め層59を形成した後、溝56を埋める
ようにp-InP 層60を形成し、さらに図10E に示すように
その上にp-InP 層61を形成する。これらのp-InP 層60お
よび61はクラッド層を構成するものである。Furthermore, as shown in FIG. 10D, GaInAs is formed so as to cover the quantum wires 58 so as to constitute an optical device.
After forming the optical confinement layer 59 of P, a p-InP layer 60 is formed so as to fill the groove 56, and a p-InP layer 61 is further formed thereon as shown in FIG. 10E. These p-InP layers 60 and 61 form a cladding layer.
【００３０】図11A 〜11E は本発明に至る段階で考案さ
れた光デバイス用の量子細線素子を垂直メサを利用して
製造する順次の工程を示すものである。図11A の構造は
図10A の構造と同じである。本例においては、図11B に
示すようにストライブ状のマスク55を形成した後、垂直
の溝56を形成して垂直メサ構造を構成する。次に、図11
C に示すように、この垂直メサの側面に現れる積層面に
垂直な断面Ｆに現れる第１の層52を選択的にエッチング
して溝57を形成し、さらにこの溝の中に量子井戸材料を
選択的に成長させて量子細線58を形成した状態を図11D
に示す。この場合には、凸面、すなわち第２の層53の端
面においては＜１００＞結晶面が一つであるのに対し、
溝57の内部では＜１００＞結晶面が３つ存在しているの
で、溝内に選択的に量子井戸材料を成長させることがで
きる。11A to 11E show a sequential process of manufacturing a quantum wire device for an optical device devised at the stage of reaching the present invention using a vertical mesa. The structure of FIG. 11A is the same as the structure of FIG. 10A. In this example, as shown in FIG. 11B, a stripe-shaped mask 55 is formed, and then a vertical groove 56 is formed to form a vertical mesa structure. Next, FIG.
As shown in C, the first layer 52 appearing in the cross section F perpendicular to the stacking surface appearing on the side surface of this vertical mesa is selectively etched to form a groove 57, and a quantum well material is further formed in this groove. FIG. 11D shows a state in which the quantum wires 58 are formed by selective growth.
Shown in In this case, while the convex surface, that is, the end surface of the second layer 53 has one <100> crystal plane,
Since there are three <100> crystal planes inside the groove 57, the quantum well material can be selectively grown in the groove.
【００３１】さらに、図11D に示すように量子細線58を
覆うように光閉じ込め層58を形成するとともに、クラッ
ド層を構成するp-InP 層60および61を形成することによ
って図11E に示すような量子細線素子を構成する点は図
10に示したところと同様である。本例のように垂直メサ
を用いる場合には、図１に示す従来例において量子細線
構造の端面に相当する部分に２つの量子細線構造が形成
されているので、従来と同等以上の密度がとれることに
なる。Further, as shown in FIG. 11D, an optical confinement layer 58 is formed so as to cover the quantum wire 58, and p-InP layers 60 and 61 forming a cladding layer are formed, as shown in FIG. 11E. The points that make up the quantum wire device are
It is similar to that shown in 10. When a vertical mesa is used as in this example, two quantum wire structures are formed in a portion corresponding to the end face of the quantum wire structure in the conventional example shown in FIG. It will be.
【００３２】図12A 〜12C は本発明による３次元量子井
戸素子である量子箱素子を製造する順次の工程を示すも
のである。先ず、図12A に示すように、多層積層体71の
上面にSiO2のマスク72を形成する。本例ではこのマスク
72を多数の矩形をマトリックス状に配列したものとして
形成する。次に、このマスク72を介してエッチングを施
し、図12B に示すように積層面に対して垂直な４つの断
面Ｋ〜Ｎで囲まれた垂直メサ74を形成する。次に、非選
択性のエッチングを僅かに行うと、＜０１１＞と12A to 12C show sequential steps of manufacturing a quantum box device which is a three-dimensional quantum well device according to the present invention. First, as shown in FIG. 12A, a SiO 2 mask 72 is formed on the upper surface of the multilayer laminate 71. This mask in this example
72 is formed by arranging a number of rectangles in a matrix. Next, etching is performed through this mask 72 to form a vertical mesa 74 surrounded by four cross sections K to N perpendicular to the stacking plane as shown in FIG. 12B. Next, a small amount of non-selective etching results in <011>.
【外１】 方向に比べて、＜１００＞方向でのエッチングレートが
速いため、各垂直メサ74の断面Ｋ〜Ｎが交差する稜線Ｐ
において＜０１０＞方向の断面Ｑが得られる。[Outer 1] Since the etching rate in the <100> direction is faster than in the direction, the ridge line P at which the cross sections K to N of each vertical mesa 74 intersect.
In, a cross section Q in the <010> direction is obtained.
【００３３】次に、結晶成長速度が＜０１１＞および外
１方向に比べて、＜１００＞方向で速いこと、および多
層積層体71を構成している第１の層と第２の層の材料が
相違していることを利用して、垂直メサ74の稜線Ｐに形
成された断面Ｑに現れる第１の層の上にのみ量子井戸材
料を選択的に成長させて量子箱75を形成した状態を図12
C に示す。Next, the crystal growth rate is faster in the <100> direction than in the <011> and the outer one direction, and the materials of the first layer and the second layer constituting the multi-layer laminate 71. The quantum box 75 is formed by selectively growing the quantum well material only on the first layer appearing in the cross section Q formed on the ridge P of the vertical mesa 74 by utilizing the difference in Figure 12
Shown in C.
【００３４】図12A 〜12B に示した実施例においては、
垂直メサ74の稜線Ｐにおいて第１および第２の層をエッ
チングしたが、図６Ｃに示したように、この稜線におい
て第１の層のみを選択的にエッチングして溝を形成する
こともできる。すなわち、稜線Ｐでは、＜０１１＞、外
１＜１００＞方向の３方向から同時にエッチングが行わ
れることから、エッチングレートが非常に速く、選択的
エッチングが行われるので、第１の層のみがエッチング
されて溝が形成されることになる。このようにして形成
した溝の中に量子井戸材料を選択的に成長させて量子箱
を形成する。In the embodiment shown in FIGS. 12A-12B,
Although the first and second layers are etched at the ridgeline P of the vertical mesa 74, it is also possible to selectively etch only the first layer at this ridgeline to form a groove, as shown in FIG. 6C. That is, at the ridge line P, since etching is performed simultaneously from three directions of <011> and the outer 1 <100> directions, the etching rate is very fast and selective etching is performed, so that only the first layer is etched. Thus, the groove is formed. Quantum well materials are selectively grown in the grooves thus formed to form quantum boxes.
【００３５】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形を加えることができ
る。例えば、図12に示した実施例においては、第１の層
の上に単一の量子井戸材料から成る単層を選択成長させ
て量子箱を構成する場合についての例を示したが、第１
の層の上に量子井戸材料、バリア材料を交互に選択成長
させることによって、多層の量子箱を形成することもで
きる。また、図12に示した実施例においては、多層積層
体をエッチングして得られる断面に対して量子井戸構造
を形成したが、図７Ａや７Ｃに示すように劈開または研
磨して得られる断面または結晶成長断面に対して量子井
戸構造を形成することもできる。また、図３Ｃまたは図
４Ｃに示した量子細線構造を形成した後、図13に示すよ
うな処理を施すことによって本発明による量子箱構造を
製造することもできる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various changes and modifications can be added. For example, in the embodiment shown in FIG. 12, an example of forming a quantum box by selectively growing a single layer made of a single quantum well material on the first layer has been shown.
It is also possible to form a multi-layered quantum box by alternately and selectively growing a quantum well material and a barrier material on this layer. Further, in the embodiment shown in FIG. 12, the quantum well structure is formed on the cross section obtained by etching the multilayer laminate, but as shown in FIGS. 7A and 7C, the cross section obtained by cleavage or polishing or It is also possible to form a quantum well structure in the crystal growth cross section. Alternatively, the quantum box structure according to the present invention can be manufactured by forming the quantum wire structure shown in FIG. 3C or FIG. 4C and then performing the process shown in FIG.
【００３６】図13A 〜13C は本発明による3 次元量子井
戸素子である量子井戸箱を製造するさらに他の実施例の
順次の工程を示すものである。例えば、図８Ｃに示した
量子細線構造において、上述したように第１の層32の上
にバリア層および量子井戸材料層を交互に成長させた図
13A に示す多層積層量子細線構造体81を形成すると、図
13B に示すように量子細線に垂直または傾斜した断面Ｆ
には、例えばGaInAsP(組成波長1.2 μｍ) より成る量子
細線材料82が縦横に離散的に現れることになる。次に、
この量子細線の多層積層量子細線構造体81の断面Ｆに現
れる量子細線材料82の上に量子井戸材料を選択的に成長
させて図13C に示すように量子箱83を形成する。この実
施例の変形例として、断面Ｆに現れる量子細線材料82を
選択的にエッチングして矩形の溝を形成し、この溝の中
に量子井戸材料を選択的に成長させて量子箱を形成する
こともできる。また、出発材料である多層積層量子細線
構造体は、図８Ｃに示したものに限られるものではな
く、例えば図１０、１１および１２に示した方法によっ
て形成したものでも良く、さらに図１および図２Ａに示
した従来の方法によって形成したものでも良い。13A to 13C show successive steps of yet another embodiment of manufacturing a quantum well box which is a three-dimensional quantum well device according to the present invention. For example, in the quantum wire structure shown in FIG. 8C, a barrier layer and a quantum well material layer are alternately grown on the first layer 32 as described above.
Figure 13A shows the multi-layered quantum wire structure 81 shown in Figure 13A.
Cross section F perpendicular or inclined to the quantum wire as shown in 13B
, The quantum wire material 82 made of, for example, GaInAsP (composition wavelength: 1.2 μm) appears discretely in the vertical and horizontal directions. next,
A quantum well material is selectively grown on the quantum wire material 82 appearing in the cross section F of the multilayer wire quantum wire structure 81 of this quantum wire to form a quantum box 83 as shown in FIG. 13C. As a modification of this embodiment, the quantum wire material 82 appearing in the section F is selectively etched to form a rectangular groove, and the quantum well material is selectively grown in this groove to form a quantum box. You can also Further, the multilayer laminated quantum wire structure which is the starting material is not limited to the one shown in FIG. 8C, and may be one formed by the method shown in FIGS. 10, 11 and 12, for example. It may be formed by the conventional method shown in 2A.
【００３７】[0037]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば量子井
戸構造の量子化方向の寸法を全て結晶成長によって決定
することができ、現在この結晶成長は単原子層の厚さま
で寸法制御が可能であるから、数原子層までの極微細な
多次元量子井戸構造の製作が可能となるとともに寸法の
ばらつきをきわめて小さく抑えることができるとともに
高密度化も可能となる。すなわち、本発明によれば、多
次元量子井戸素子を実現する上で大きな問題となってい
た、極微細加工、寸法のばらつき、高密度化の問題が解
決され、理論通りの多次元量子井戸素子を実現すること
が可能となり、これによって光デバイス、電子デバイス
の諸特性の大巾な改善が期待できる。As described above, according to the present invention, all dimensions in the quantum direction of the quantum well structure can be determined by crystal growth. At present, this crystal growth can be controlled up to the thickness of a monoatomic layer. Therefore, it becomes possible to fabricate an ultrafine multi-dimensional quantum well structure up to several atomic layers, and it is possible to suppress dimensional variations to an extremely small level and to achieve high density. That is, according to the present invention, the problems of ultrafine processing, dimensional variation, and densification, which have been major problems in realizing a multidimensional quantum well device, are solved, and a multidimensional quantum well device according to the theory is solved. It is possible to realize the above, and this can be expected to greatly improve various characteristics of optical devices and electronic devices.
【図１】図１は従来の量子細線素子の構造を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a conventional quantum wire device.
【図２】図２Ａ〜２Ｃは従来の量子細線素子の構造を示
す図である。2A to 2C are views showing a structure of a conventional quantum wire device.
【図３】図３Ａ〜３Ｃは本発明による多次元量子井戸素
子の製造方法の一例の順次の工程を示す図である。3A to 3C are views showing sequential steps of an example of a method for manufacturing a multidimensional quantum well device according to the present invention.
【図４】図４Ａ〜４Ｄは本発明による多次元量子井戸素
子の製造方法の他の例の順次の工程を示す図である。4A to 4D are views showing sequential steps of another example of the method for manufacturing a multidimensional quantum well device according to the present invention.
【図５】図５Ａ〜５Ｄは本発明による多次元量子井戸素
子である量子箱素子の一例を製造するの順次の工程を示
す図である。5A to 5D are views showing sequential steps of manufacturing an example of a quantum box device which is a multidimensional quantum well device according to the present invention.
【図６】図６Ａ〜６Ｄは本発明による多次元量子井戸素
子である量子箱素子の他の例を製造する順次の工程を示
す図である。6A to 6D are views showing sequential steps of manufacturing another example of the quantum box device which is the multidimensional quantum well device according to the present invention.
【図７】図７Ａ〜７Ｃは本発明による多次元量子井戸素
子を製造するのに利用する断面を得る方法を示す図であ
る。7A to 7C are views showing a method of obtaining a cross section used for manufacturing a multidimensional quantum well device according to the present invention.
【図８】図８Ａ〜８Ｄは本発明に至る過程において考案
された量子細線素子の一例の製造工程を示す図である。8A to 8D are views showing a manufacturing process of an example of a quantum wire device devised in the process of reaching the present invention.
【図９】図９Ａ〜９Ｃは量子井戸材料を選択的に成長さ
せる方法を示す図である。9A-9C are diagrams showing a method of selectively growing a quantum well material.
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｅは本発明に至る過程におい
て考案された量子細線素子の他の例の製造工程を示す図
である。10A to 10E are views showing a manufacturing process of another example of the quantum wire device devised in the course of reaching the present invention.
【図１１】図１１Ａ〜１１ＤＥは本発明に至る過程にお
いて考案された量子細線素子のさらに他の例の順次の製
造工程を示す図である。11A to 11DE are views showing a sequential manufacturing process of still another example of the quantum wire device devised in the course of reaching the present invention.
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｃは本発明による量子箱素子
の他の例の順次の製造工程を示す図である。12A to 12C are views showing a sequential manufacturing process of another example of the quantum box device according to the present invention.
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｃは本発明による量子箱素子
の他の例の順次の製造工程を示す図である。13A to 13C are views showing a sequential manufacturing process of another example of the quantum box device according to the present invention.
11 基板 12 第１の材料層 13 第２の材料層 14 多層積層体 15 量子細線 16 溝 17 量子箱 18 溝 21 マスク 31 基板 32 第１の材料層 33 第２の材料層 34 多層積層体 35 マスク 36 溝 37 量子細線 38 光閉じ込め層 39 クラッド層 41 基板 42 第１の材料層 43 第２の材料層 44 量子細線 51 基板 52 第１の材料層 53 第２の材料層 54 多層積層体 55 マスク 56 溝 57 溝 58 量子細線 59 光閉じ込め層 60, 61 クラッド層 71 多層積層体 72 マスク 74 垂直メサ 75 量子箱 81 多層積層量子細線構造体 82 量子井戸材料 83 量子箱 Ｆ，Ｇ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ 断面 Ｐ 稜線 11 Substrate 12 First Material Layer 13 Second Material Layer 14 Multilayer Stack 15 Quantum Wire 16 Groove 17 Quantum Box 18 Groove 21 Mask 31 Substrate 32 First Material Layer 33 Second Material Layer 34 Multilayer Stack 35 Mask 36 Groove 37 Quantum wire 38 Optical confinement layer 39 Clad layer 41 Substrate 42 First material layer 43 Second material layer 44 Quantum wire 51 Substrate 52 First material layer 53 Second material layer 54 Multilayer laminate 55 Mask 56 Groove 57 Groove 58 Quantum wire 59 Optical confinement layer 60, 61 Clad layer 71 Multilayer stack 72 Mask 74 Vertical mesa 75 Quantum box 81 Multilayer stack quantum wire structure 82 Quantum well material 83 Quantum box F, G, I, J, K , L, M, N cross section P ridge
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−172712（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156693（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−254169（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−356963（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-62-172712 (JP, A) JP-A-2-156693 (JP, A) JP-A-3-254169 (JP, A) JP-A-4- 356963 (JP, A)
Claims (4)
層構造の積層面に対して垂直または傾斜した２つの断面
が交差する稜線部分を面取りして得られる面に離散的に
現れる特定の材料の上に選択的に成長させた量子井戸材
料より成る量子箱を具えることを特徴とする多次元量子
井戸素子。1. A specific material which appears discretely on a surface obtained by chamfering a ridge portion where two cross sections perpendicular or inclined with respect to a lamination surface of a multi-layered laminated structure composed of two or more different materials are chamfered. A multi-dimensional quantum well device comprising a quantum box made of a quantum well material selectively grown thereon.
層構造の積層面に対して垂直または傾斜した２つの断面
が交差する稜線部分において離散的に現れる特定の材料
を選択的にエッチングして形成された凸面または凹面上
に選択的に成長させた量子井戸材料より成る量子箱を具
えることを特徴とする請求項１記載の多次元量子井戸素
子。2. A specific material that appears discretely at a ridge line portion where two cross sections perpendicular or inclined to a stacking surface of a multi-layered structure made of two or more different materials are selectively etched to be formed. The multi-dimensional quantum well device according to claim 1, further comprising a quantum box made of a quantum well material selectively grown on the raised convex surface or the concave surface.
積層した多層積層量子細線構造体の、量子細線の延在方
向に垂直または傾斜した断面に離散的に現れる量子細線
材料の上に選択的に成長させた量子箱材料、または前記
量子細線材料を選択的にエッチングして形成した溝の中
に選択的に成長させた量子箱材料を具えることを特徴と
する多次元量子井戸素子。3. A quantum wire material that selectively appears on a quantum wire material that appears discretely in a cross section perpendicular to or perpendicular to the extending direction of the quantum wire of a multilayer wire quantum wire structure in which a quantum wire material and a barrier material are alternately laminated. A multi-dimensional quantum well device comprising a grown quantum box material or a quantum box material selectively grown in a groove formed by selectively etching the quantum wire material.
成る層を交互に積層して多層積層構造体を形成し、この
多層積層構造体の積層面に対して垂直または傾斜した面
に沿って多層積層体を研磨または劈開して断面を形成
し、この断面に現れる特定の材料の少なくとも一部分の
上に量子井戸材料を選択的に成長させて量子細線または
量子箱を形成することを特徴とする多次元量子井戸素子
の製造方法。4. A multilayer laminated structure is formed by alternately laminating layers made of at least two kinds of materials on a substrate, and along a plane perpendicular or inclined with respect to a laminating surface of the multilayer laminated structure. Characterized in that the multilayer stack is polished or cleaved to form a cross section, and a quantum well material is selectively grown on at least a part of a specific material appearing in the cross section to form a quantum wire or a quantum box. Manufacturing method of multidimensional quantum well device.
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| JP3214267A JPH088396B2 (en) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | Multi-dimensional quantum well device and manufacturing method thereof |
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Family
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Family Applications (1)
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-
1991
- 1991-08-01 JP JP3214267A patent/JPH088396B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH0537091A (en) | 1993-02-12 |
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