量子素子の構造および製造方法

Inventor：
Applicant, Patent owner：
Gazette classification：公開公報
Application number (International application number)：2000031387
Publication number (International publication number)：2001223439
Application date： Feb. 09, 2000
Publication date： Aug. 17, 2001
Summary：

【要約】【課題】量子ドットのサイズ、形状および配列の形態をコントロールするとともに、量子ドット間を透明絶縁体で隔てることにより、しきい電流値が低く、かつ効率のよいレ-ザ-、面発光レ-ザ-あるいは発光ダイオ-ド素子を作製すること。【解決手段】 C成分からなる厚さT2の11n型クラッド層の上に、D成分からなる、2マトリックス中に埋った形態で、A成分からなる1量子ドットを、リソグラフィ法およびエッチング法を用いて、直径Dqd、高さTqdの円柱体の形状で、サイズ、位置および分布密度を制御して形成する。この上面に、B成分からなる10p型クラッド層を、厚さT1堆積させ、単位発光層を形成する。2層以上の構造の場合、各単位層の間には、6キャリア生成体と7導光体からなる、12境界層を設ける。この単位層を、量子ドットの位置を一致させるように1〜50層重ねた多重構造を作成することにより発光層(図1、図2、図3、図4および図5)を形成し、この発光層を図6、図7および図8に示した構造の発光素子に組み込む。

Claim (excerpt)：

図1に示すように、発光層の構造は、下側から、T2の厚さの、電子の移動速度の大きい、n型半導体(C成分)からなる、11n型クラッド層を、モレキュラー・ビーム・エピタキシ(Molecular Beam Epitaxy;MBE)法により、堆積させる第1の工程、この上に、光学的に透明な絶縁体からなる、2マトリックス(D成分)を厚さTqd(0.7〜10nm)堆積する第2の工程、これに、リソグラフィ法とエッチング法を用いて、直径Dqd(≒Tqd:0.7〜10nm)の量子ドット用の穴を、幅方向のピッチP1で、m1個、幅Wの間に配置し、長手方向のピッチP2で、m2個、長さLの距離に配列して設ける第3の工程、この穴に、半導体(A成分)からなる材料を埋めて、1量子ドットを作成する第4の工程、その上に、正孔の移動速度の大きい、p型半導体(B成分)からなる、10p型クラッド層を、厚さT1堆積させる第5の工程(単層の場合、以上の工程が、発光層を形成する)、多層の場合、その上に、次の単位層との境界に、各キャリア(電子および正孔)を生成する良導体の、12境界層を作成する第6の工程、以上のようにして形成した単位層と境界層の積層を、量子ドットの位置を一致させるようにn層(2≦n≦50)重ねた構造を持つ発光層を作成する第7の工程を含むことを特徴とし、この発光層を、図6および図7に示した構造に組み込み、それぞれ発光レーザー素子および発光ダイオード素子を作製する方法。境界層は、図2に示すように、光学的に透明な絶縁体からなる、厚さTcfの、3導光体層(D成分)に、直径Dcfの、6キャリア生成体(E成分)を埋め込む形態、あるいは、図3に示すように、厚さTcfの、8キャリア生成層(E成分)に、直径Dtの光学的に透明な絶縁体からなる、7導光体(D成分)を埋め込む形態を持つ、12境界層、あるいは、図4に示すように、6キャリア生成体(E成分)と7導光体(D成分)を、直線的な境界で、モザイク状に配置した形態を持つ、12境界層、あるいは、図5に示すように、直線的な帯状形態をもつ、厚さTcfの、6キャリア生成体(E成分)と7導光体(D成分)からなる、12境界層であってもよい。発光層が多層からなる発光ダイオード素子の場合には、図2、図3、図4、および、図5に示す構造のものを使用する。

IPC (3)：

H01S 5/34 , H01L 29/06 , H01L 33/00

FI (3)：

H01S 5/34 , H01L 29/06 , H01L 33/00 A

F-Term (20)：

5F041CA04 , 5F041CA05 , 5F041CA12 , 5F041CA33 , 5F041CA34 , 5F041CA35 , 5F041CA38 , 5F041CA40 , 5F041CA41 , 5F041CA42 , 5F041CA43 , 5F041CA66 , 5F073AA75 , 5F073AB17 , 5F073CA02 , 5F073CA04 , 5F073CA07 , 5F073CA22 , 5F073DA06 , 5F073EA23

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