JP2000133836A - 波長可変発光素子及びその製造方法 - Google Patents
波長可変発光素子及びその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性層となる半導体自体に磁気モーメントを
持つ直接遷移型半導体を用いることにより、結晶の歪み
が少なく、発光素子の活性層として安定な特性を保持す
ることができる波長可変発光素子及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 半導体発光素子の活性層（球状に変形し
たβ−ＦｅＳｉ2 ）２″に、半導体シリサイド又は遷移
金属をドープした半導体シリサイドを用い、その上下を
半導体シリサイドよりエネルギー禁止帯幅の大きな半導
体ｐｎ接合で挟んだ構造とする。
持つ直接遷移型半導体を用いることにより、結晶の歪み
が少なく、発光素子の活性層として安定な特性を保持す
ることができる波長可変発光素子及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 半導体発光素子の活性層（球状に変形し
たβ−ＦｅＳｉ2 ）２″に、半導体シリサイド又は遷移
金属をドープした半導体シリサイドを用い、その上下を
半導体シリサイドよりエネルギー禁止帯幅の大きな半導
体ｐｎ接合で挟んだ構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変発光素子
及びその製造方法に係り、特に半導体鉄シリサイド（β
−ＦｅＳｉ2 ）内部の磁気モーメントを利用した波長可
変発光素子及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に係り、特に半導体鉄シリサイド（β
−ＦｅＳｉ2 ）内部の磁気モーメントを利用した波長可
変発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁場印加によるゼーマン効果により、半
導体の吸収スペクトルが変化することはよく知られてお
り、これを積極的に利用した半導体光変調素子が、既に
提案されている（特開平９−２４６６６９号公報参
照）。このような半導体光変調素子は、外部磁場を取り
去っても光素子の活性層に磁場が印加されたままである
必要があるため、電極に強磁性金属を用いている。
導体の吸収スペクトルが変化することはよく知られてお
り、これを積極的に利用した半導体光変調素子が、既に
提案されている（特開平９−２４６６６９号公報参
照）。このような半導体光変調素子は、外部磁場を取り
去っても光素子の活性層に磁場が印加されたままである
必要があるため、電極に強磁性金属を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た半導体光変調素子の構造では、外部磁場を取り去った
後でも、活性層内に磁場が印加され続けるため、電流注
入による波長可変発光素子は出来そうに思えるが、次の
ような問題がある。強磁性金属電極と活性層を隔てる障
壁層が０．１μｍ程度離れるだけで、強磁性金属電極内
の磁気モーメントが活性層に与える磁場が極端に小さく
なるため、障壁層は薄い必要がある。しかし、障壁層が
薄い場合は、活性層内の電子と正孔は、強磁性電極と障
壁層界面にある非発光再結合中心の影響を受けやすい。
このため、活性層内の電子と正孔は発光すること無しに
消滅してしまう。
た半導体光変調素子の構造では、外部磁場を取り去った
後でも、活性層内に磁場が印加され続けるため、電流注
入による波長可変発光素子は出来そうに思えるが、次の
ような問題がある。強磁性金属電極と活性層を隔てる障
壁層が０．１μｍ程度離れるだけで、強磁性金属電極内
の磁気モーメントが活性層に与える磁場が極端に小さく
なるため、障壁層は薄い必要がある。しかし、障壁層が
薄い場合は、活性層内の電子と正孔は、強磁性電極と障
壁層界面にある非発光再結合中心の影響を受けやすい。
このため、活性層内の電子と正孔は発光すること無しに
消滅してしまう。
【０００４】因みに、磁気モーメントを持つ直接遷移型
半導体としては、ＧａＭｎＡｓがある。これは、ＧａＡ
ｓのＧａ原子の数％を磁気モーメントを有する遷移金属
であるＭｎ原子で置換したものであり、内部にＭｎに起
因する磁気モーメントが存在する。しかし、ＧａとＭｎ
の原子半径の違いから、ＧａＭｎＡｓは大きく歪んでお
り、発光素子の活性層には向かない。
半導体としては、ＧａＭｎＡｓがある。これは、ＧａＡ
ｓのＧａ原子の数％を磁気モーメントを有する遷移金属
であるＭｎ原子で置換したものであり、内部にＭｎに起
因する磁気モーメントが存在する。しかし、ＧａとＭｎ
の原子半径の違いから、ＧａＭｎＡｓは大きく歪んでお
り、発光素子の活性層には向かない。
【０００５】本発明は、上記問題点を除去し、活性層と
なる半導体自体に磁気モーメントを持つ直接遷移型半導
体を用いることにより、結晶の歪みが少なく、発光素子
の活性層として安定な特性を保持することができる波長
可変発光素子及びその製造方法を提供することを目的と
する。
なる半導体自体に磁気モーメントを持つ直接遷移型半導
体を用いることにより、結晶の歪みが少なく、発光素子
の活性層として安定な特性を保持することができる波長
可変発光素子及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕波長可変発光素子において、磁気モーメントを持
つ直接遷移型半導体からなる活性層と、この活性層の上
下に前記直接遷移型半導体よりエネルギー禁止帯幅の大
きなＳｉ−ｐｎ接合領域に前記活性層を有するようにし
たものである。
成するために、 〔１〕波長可変発光素子において、磁気モーメントを持
つ直接遷移型半導体からなる活性層と、この活性層の上
下に前記直接遷移型半導体よりエネルギー禁止帯幅の大
きなＳｉ−ｐｎ接合領域に前記活性層を有するようにし
たものである。
【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の波長可変発光素子
において、前記直接遷移型半導体は半導体シリサイドで
ある。 〔３〕上記〔２〕記載の波長可変発光素子において、前
記半導体シリサイドはβ−ＦｅＳｉ2 である。 〔４〕波長可変発光素子の製造方法において、（ａ）第
１導電型のＳｉ基板上へ活性層としてのβ−ＦｅＳｉ2
エピタキシャル層を形成する工程と、（ｂ）前記β−Ｆ
ｅＳｉ2 エピタキシャル層を島状に凝集する工程と、
（ｃ）前記Ｓｉ基板を加熱して、ノンドープのＳｉを分
子線エピタキシャル成長させ、前記島状のβ−ＦｅＳｉ
2 を球状に変形して、ノンドープのＳｉ層の単結晶内に
埋め込む工程と、（ｄ）第２導電型Ｓｉ層をＳｉ分子線
エピタキシャル成長により形成し、Ｓｉ−ｐｎ接合空乏
層内にβ−ＦｅＳｉ2 を埋め込むようにしたものであ
る。
において、前記直接遷移型半導体は半導体シリサイドで
ある。 〔３〕上記〔２〕記載の波長可変発光素子において、前
記半導体シリサイドはβ−ＦｅＳｉ2 である。 〔４〕波長可変発光素子の製造方法において、（ａ）第
１導電型のＳｉ基板上へ活性層としてのβ−ＦｅＳｉ2
エピタキシャル層を形成する工程と、（ｂ）前記β−Ｆ
ｅＳｉ2 エピタキシャル層を島状に凝集する工程と、
（ｃ）前記Ｓｉ基板を加熱して、ノンドープのＳｉを分
子線エピタキシャル成長させ、前記島状のβ−ＦｅＳｉ
2 を球状に変形して、ノンドープのＳｉ層の単結晶内に
埋め込む工程と、（ｄ）第２導電型Ｓｉ層をＳｉ分子線
エピタキシャル成長により形成し、Ｓｉ−ｐｎ接合空乏
層内にβ−ＦｅＳｉ2 を埋め込むようにしたものであ
る。
【０００８】〔５〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子
の製造方法において、前記（ａ）工程におけるβ−Ｆｅ
Ｓｉ2 エピタキシャル層の形成は、超高真空中で第１導
電型Ｓｉ基板を４７０℃に熱し、その上にＦｅを蒸着速
度０．１Å／ｓで３２Å蒸着し、Ｆｅ蒸着膜厚の約３．
２倍の膜厚のβ−ＦｅＳｉ2 層をエピタキシャル成長さ
せるようにしたものである。
の製造方法において、前記（ａ）工程におけるβ−Ｆｅ
Ｓｉ2 エピタキシャル層の形成は、超高真空中で第１導
電型Ｓｉ基板を４７０℃に熱し、その上にＦｅを蒸着速
度０．１Å／ｓで３２Å蒸着し、Ｆｅ蒸着膜厚の約３．
２倍の膜厚のβ−ＦｅＳｉ2 層をエピタキシャル成長さ
せるようにしたものである。
【０００９】〔６〕上記〔５〕記載の波長可変発光素子
の製造方法において、前記Ｆｅ蒸着時に蒸着されるＦｅ
原子数に比べて数１０分の１から１００分の１の原子数
の磁性不純物を添加するようにしたものである。 〔７〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子の製造方法に
おいて、前記（ｂ）工程におけるβ−ＦｅＳｉ2 エピタ
キシャル層の島状の凝集は、超高真空中において７００
〜８５０℃で１時間程度のアニールによる。
の製造方法において、前記Ｆｅ蒸着時に蒸着されるＦｅ
原子数に比べて数１０分の１から１００分の１の原子数
の磁性不純物を添加するようにしたものである。 〔７〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子の製造方法に
おいて、前記（ｂ）工程におけるβ−ＦｅＳｉ2 エピタ
キシャル層の島状の凝集は、超高真空中において７００
〜８５０℃で１時間程度のアニールによる。
【００１０】〔８〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子
の製造方法において、前記（ｃ）工程における前記島状
β−ＦｅＳｉ2 を基板温度７５０℃でノンドープＳｉを
分子線エピタキシャル成長させ、更に凝集し、球状に変
形させるようにしたものである。
の製造方法において、前記（ｃ）工程における前記島状
β−ＦｅＳｉ2 を基板温度７５０℃でノンドープＳｉを
分子線エピタキシャル成長させ、更に凝集し、球状に変
形させるようにしたものである。
〔９〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子の製造方法に
おいて、前記（ｄ）工程における第２導電型Ｓｉ層の形
成は、Ｓｉ分子線エピタキシャル成長時にメタほう酸
（ＨＢＯ2 ）を同時照射して行い、前記第２導電型Ｓｉ
層のキャリア濃度は、Ｓｉとメタほう酸（ＨＢＯ2 ）の
蒸着速度の比で調整できるようにしたものである。
おいて、前記（ｄ）工程における第２導電型Ｓｉ層の形
成は、Ｓｉ分子線エピタキシャル成長時にメタほう酸
（ＨＢＯ2 ）を同時照射して行い、前記第２導電型Ｓｉ
層のキャリア濃度は、Ｓｉとメタほう酸（ＨＢＯ2 ）の
蒸着速度の比で調整できるようにしたものである。
【００１１】〔１０〕上記
〔９〕記載の波長可変発光素
子の製造方法において、前記Ｓｉ分子線エピタキシャル
成長は、Ｓｉの蒸着速度が０．４Å／ｓの時、メタほう
酸（ＨＢＯ2 ）のＫｎｕｄｓｅｎセル温度を約４００℃
と設定すると、第２導電型Ｓｉのキャリア濃度は約１０
18ｃｍ-3となるようにしたものである。 〔１１〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子の製造方法
において、前記埋め込まれるβ−ＦｅＳｉ2 の直径は、
最初に成長するβ−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層の膜厚
に比例するようにしたものである。
子の製造方法において、前記Ｓｉ分子線エピタキシャル
成長は、Ｓｉの蒸着速度が０．４Å／ｓの時、メタほう
酸（ＨＢＯ2 ）のＫｎｕｄｓｅｎセル温度を約４００℃
と設定すると、第２導電型Ｓｉのキャリア濃度は約１０
18ｃｍ-3となるようにしたものである。 〔１１〕上記〔４〕記載の波長可変発光素子の製造方法
において、前記埋め込まれるβ−ＦｅＳｉ2 の直径は、
最初に成長するβ−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層の膜厚
に比例するようにしたものである。
【００１２】このように、半導体中に磁性原子を持ち込
むことにより、電子と光子と磁気とが相互に作用する波
長可変発光素子を実現することができる。例えば、超高
真空下でｎ型Ｓｉ基板を４７０℃に加熱し、Ｆｅを３２
Å蒸着するとβ−ＦｅＳｉ2 がエピタキシャル成長す
る。この様に磁気モーメントを持ち直接遷移型を示す半
導体鉄シリサイドの上下を、禁止帯幅のより大きな半導
体ｐｎ接合で挟んだ構造を採ることにより、そのシリサ
イド内部の磁気モーメントは外部から磁場を印加するこ
とで、活性層を磁化し、それにより発光波長を変化でき
る波長可変発光素子を得ることができた。
むことにより、電子と光子と磁気とが相互に作用する波
長可変発光素子を実現することができる。例えば、超高
真空下でｎ型Ｓｉ基板を４７０℃に加熱し、Ｆｅを３２
Å蒸着するとβ−ＦｅＳｉ2 がエピタキシャル成長す
る。この様に磁気モーメントを持ち直接遷移型を示す半
導体鉄シリサイドの上下を、禁止帯幅のより大きな半導
体ｐｎ接合で挟んだ構造を採ることにより、そのシリサ
イド内部の磁気モーメントは外部から磁場を印加するこ
とで、活性層を磁化し、それにより発光波長を変化でき
る波長可変発光素子を得ることができた。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明では、半導体発光素子の活性
層として禁止帯幅０．８３ｅＶの直接遷移型半導体であ
る半導体鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ2 ）を用いる。以
下、半導体シリサイドの一例として、β−ＦｅＳｉ2 を
取り上げ、実施例を示す。
て詳細に説明する。本発明では、半導体発光素子の活性
層として禁止帯幅０．８３ｅＶの直接遷移型半導体であ
る半導体鉄シリサイド（β−ＦｅＳｉ2 ）を用いる。以
下、半導体シリサイドの一例として、β−ＦｅＳｉ2 を
取り上げ、実施例を示す。
【００１４】半導体シリサイドでは、共通して金属とＳ
ｉが共有結合で結びついているため、β−ＦｅＳｉ2 以
外の半導体シリサイドにも以下の方法が適用できる。図
１は本発明の実施例を示す半導体発光素子の模式図、図
２は本発明の実施例を示す半導体発光素子の製造工程を
示す模式図である。この図において、１はｎ型（第１導
電型）Ｓｉ基板、２″は活性層としての球状に変形した
β−ＦｅＳｉ2 、３はノンドープＳｉ層、４はｐ型（第
２導電型）Ｓｉ層、５は＋電極、６は−電極である。
ｉが共有結合で結びついているため、β−ＦｅＳｉ2 以
外の半導体シリサイドにも以下の方法が適用できる。図
１は本発明の実施例を示す半導体発光素子の模式図、図
２は本発明の実施例を示す半導体発光素子の製造工程を
示す模式図である。この図において、１はｎ型（第１導
電型）Ｓｉ基板、２″は活性層としての球状に変形した
β−ＦｅＳｉ2 、３はノンドープＳｉ層、４はｐ型（第
２導電型）Ｓｉ層、５は＋電極、６は−電極である。
【００１５】以下、この実施例の半導体発光素子の製造
方法について図２を参照しながら説明する。 （１）まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１
上へエピタキシャル成長により、活性層としてのβ−Ｆ
ｅＳｉ2 エピタキシャル層２を形成する。そのβ−Ｆｅ
Ｓｉ2 エピタキシャル成長は、超高真空中（１０-8Ｔｏ
ｒｒ以下）でｎ型Ｓｉ基板（キャリア濃度１０18ｃ
ｍ-3）１を４７０℃に熱し、その上にＦｅを電子ビーム
照射により加熱して蒸着速度０．１Å／ｓで３２Å蒸着
する。その結果、Ｆｅ蒸着膜厚の約３．２倍の膜厚のβ
−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層２がエピタキシャル成長
される。
方法について図２を参照しながら説明する。 （１）まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１
上へエピタキシャル成長により、活性層としてのβ−Ｆ
ｅＳｉ2 エピタキシャル層２を形成する。そのβ−Ｆｅ
Ｓｉ2 エピタキシャル成長は、超高真空中（１０-8Ｔｏ
ｒｒ以下）でｎ型Ｓｉ基板（キャリア濃度１０18ｃ
ｍ-3）１を４７０℃に熱し、その上にＦｅを電子ビーム
照射により加熱して蒸着速度０．１Å／ｓで３２Å蒸着
する。その結果、Ｆｅ蒸着膜厚の約３．２倍の膜厚のβ
−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層２がエピタキシャル成長
される。
【００１６】（２）次いで、図２（ｂ）に示すように、
超高真空中（１０-8Ｔｏｒｒ以下）において、７００〜
８５０℃で１時間程度のアニールを行うと、β−ＦｅＳ
ｉ2エピタキシャル層２は島状に凝集する。なお、２′
は島状に凝集したβ−ＦｅＳｉ2 を示している。 （３）次に、図２（ｃ）に示すように、基板温度７５０
℃でノンドープＳｉを分子線エピタキシャル成長させる
と、島状β−ＦｅＳｉ2 （２′）は更に凝集し、球状に
変形してノンドープＳｉ層３の単結晶内に埋め込まれ
る。なお、２″は球状に変形したβ−ＦｅＳｉ2 を示し
ている。
超高真空中（１０-8Ｔｏｒｒ以下）において、７００〜
８５０℃で１時間程度のアニールを行うと、β−ＦｅＳ
ｉ2エピタキシャル層２は島状に凝集する。なお、２′
は島状に凝集したβ−ＦｅＳｉ2 を示している。 （３）次に、図２（ｃ）に示すように、基板温度７５０
℃でノンドープＳｉを分子線エピタキシャル成長させる
と、島状β−ＦｅＳｉ2 （２′）は更に凝集し、球状に
変形してノンドープＳｉ層３の単結晶内に埋め込まれ
る。なお、２″は球状に変形したβ−ＦｅＳｉ2 を示し
ている。
【００１７】（４）次に、図２（ｄ）に示すように、ｐ
型Ｓｉ層４の形成は、Ｓｉ分子線エピタキシャル成長時
にメタほう酸（ＨＢＯ2 ）を同時照射して行う。このｐ
層のキャリア濃度はＳｉとＨＢＯ2 の蒸着速度の比で調
整することができる。ここで、Ｓｉの蒸着速度が０．４
Å／ｓの時、メタほう酸（ＨＢＯ2 ）のＫｎｕｄｓｅｎ
セル温度を約４００℃と設定すると、ｐ型Ｓｉ層４のキ
ャリア濃度は約１０18ｃｍ-3となる。このようにＳｉを
分子線エピタキシャル成長させることにより、直接遷移
型半導体β−ＦｅＳｉ2 （２″）をＳｉ−ｐｎ接合空乏
層内に埋め込むことができる。
型Ｓｉ層４の形成は、Ｓｉ分子線エピタキシャル成長時
にメタほう酸（ＨＢＯ2 ）を同時照射して行う。このｐ
層のキャリア濃度はＳｉとＨＢＯ2 の蒸着速度の比で調
整することができる。ここで、Ｓｉの蒸着速度が０．４
Å／ｓの時、メタほう酸（ＨＢＯ2 ）のＫｎｕｄｓｅｎ
セル温度を約４００℃と設定すると、ｐ型Ｓｉ層４のキ
ャリア濃度は約１０18ｃｍ-3となる。このようにＳｉを
分子線エピタキシャル成長させることにより、直接遷移
型半導体β−ＦｅＳｉ2 （２″）をＳｉ−ｐｎ接合空乏
層内に埋め込むことができる。
【００１８】また、これら一連の過程で、β−ＦｅＳｉ
2 とＳｉ基板とのエピタキシャル関係は保持されたまま
である。埋め込まれるβ−ＦｅＳｉ2 （２″）の直径
は、最初に成長するβ−ＦｅＳｉ2 膜２の膜厚に依存す
る。１００Å膜厚のβ−ＦｅＳｉ2 を成長した際には、
直径約９０ｎｍのボールができる。これは球状になる際
に、周りの鉄シリサイドが集まるためで、球の直径は膜
状の鉄シリサイドに比べて格段に大きくなる。また、膜
厚を薄くするに従って、ボールの直径は小さくなってい
く。
2 とＳｉ基板とのエピタキシャル関係は保持されたまま
である。埋め込まれるβ−ＦｅＳｉ2 （２″）の直径
は、最初に成長するβ−ＦｅＳｉ2 膜２の膜厚に依存す
る。１００Å膜厚のβ−ＦｅＳｉ2 を成長した際には、
直径約９０ｎｍのボールができる。これは球状になる際
に、周りの鉄シリサイドが集まるためで、球の直径は膜
状の鉄シリサイドに比べて格段に大きくなる。また、膜
厚を薄くするに従って、ボールの直径は小さくなってい
く。
【００１９】次に、β−ＦｅＳｉ2 への磁性不純物添加
について説明する。β−ＦｅＳｉ2 内に、磁性不純物を
添加する際には、最初のβ−ＦｅＳｉ2 膜成長時に、Ｆ
ｅ原子蒸着と同時に磁性不純物をβ−ＦｅＳｉ2 内のＦ
ｅ原子数の数％（１ｃｍ3 当たり１０20以上）蒸着させ
ることで、添加が可能である。蒸着されるＦｅ原子数に
比べて磁性不純物原子数は、数１０分の１から１００分
の１であるため、最適成長温度は、ほぼＳｉ基板上にβ
−ＦｅＳｉ2 を成長する際の基板温度である。ＭｎをＦ
ｅ原子数の１７％添加した場合でも、４７０℃でエピタ
キシャル成長できる。この時、Ｍｎの添加量は、Ｆｅと
Ｍｎの蒸着速度の比で決まる。Ｆｅの蒸着速度０．１Å
／ｓの時、ＭｎのＫｎｕｄｓｅｎセル温度を約８５０℃
と設定すると、Ｍｎ添加量は１ｃｍ3 当たり１０20程度
となる。
について説明する。β−ＦｅＳｉ2 内に、磁性不純物を
添加する際には、最初のβ−ＦｅＳｉ2 膜成長時に、Ｆ
ｅ原子蒸着と同時に磁性不純物をβ−ＦｅＳｉ2 内のＦ
ｅ原子数の数％（１ｃｍ3 当たり１０20以上）蒸着させ
ることで、添加が可能である。蒸着されるＦｅ原子数に
比べて磁性不純物原子数は、数１０分の１から１００分
の１であるため、最適成長温度は、ほぼＳｉ基板上にβ
−ＦｅＳｉ2 を成長する際の基板温度である。ＭｎをＦ
ｅ原子数の１７％添加した場合でも、４７０℃でエピタ
キシャル成長できる。この時、Ｍｎの添加量は、Ｆｅと
Ｍｎの蒸着速度の比で決まる。Ｆｅの蒸着速度０．１Å
／ｓの時、ＭｎのＫｎｕｄｓｅｎセル温度を約８５０℃
と設定すると、Ｍｎ添加量は１ｃｍ3 当たり１０20程度
となる。
【００２０】次に、β−ＦｅＳｉ2 の磁気輸送特性の測
定について説明する。膜厚２０００Åのβ−ＦｅＳｉ2
膜にＩｎで電極を形成し、６端針法にて磁気輸送特性を
測定した。磁気抵抗に印加磁場増加と共に７７Ｋ以下で
負の磁気抵抗が観察され、またヒステリシス特性が得ら
れた。この実験から、β−ＦｅＳｉ2 内部に磁気モーメ
ントがあると考えられる。
定について説明する。膜厚２０００Åのβ−ＦｅＳｉ2
膜にＩｎで電極を形成し、６端針法にて磁気輸送特性を
測定した。磁気抵抗に印加磁場増加と共に７７Ｋ以下で
負の磁気抵抗が観察され、またヒステリシス特性が得ら
れた。この実験から、β−ＦｅＳｉ2 内部に磁気モーメ
ントがあると考えられる。
【００２１】また、磁気モーメントが小さい場合は、他
の遷移金属添加により大きくすることができる。因み
に、半導体シリサイドは、もともと非常に多数の遷移金
属原子を含み、また、他の磁性金属と原子半径も近いた
め、それらを大量に添加してもほとんど歪まない。この
ため、磁性金属添加後も発光素子の活性層として利用で
きる。
の遷移金属添加により大きくすることができる。因み
に、半導体シリサイドは、もともと非常に多数の遷移金
属原子を含み、また、他の磁性金属と原子半径も近いた
め、それらを大量に添加してもほとんど歪まない。この
ため、磁性金属添加後も発光素子の活性層として利用で
きる。
【００２２】このように、本発明の波長可変発光素子
は、外部から磁場を印加して活性層を磁化し、それによ
り発光波長を素子作製後に変化させることができる。ま
た、外部磁場除去後も変化した発光波長を保持すること
ができる。また、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
は、外部から磁場を印加して活性層を磁化し、それによ
り発光波長を素子作製後に変化させることができる。ま
た、外部磁場除去後も変化した発光波長を保持すること
ができる。また、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。半導体
シリサイドは多数の遷移金属原子を含み、他の磁性金属
と原子半径が近いことから遷移金属原子を多量に添加し
ても結晶の歪みは少なく、発光素子の活性層として安定
な特性も保持することができる。
よれば、次のような効果を奏することができる。半導体
シリサイドは多数の遷移金属原子を含み、他の磁性金属
と原子半径が近いことから遷移金属原子を多量に添加し
ても結晶の歪みは少なく、発光素子の活性層として安定
な特性も保持することができる。
【００２４】更に、外部磁場印加による発光波長のシフ
トはその磁場を除去後も安定に保持することができる。
特に、半導体基板であるＳｉ上に直接光素子を形成でき
るシリサイド光活性層を得ることができ、なかんずく、
多重光通信が可能な発光波長変換素子とすることによ
り、画像等の大容量情報を高速に送受信することが必須
な情報化社会での中心技術となるものと思われる。
トはその磁場を除去後も安定に保持することができる。
特に、半導体基板であるＳｉ上に直接光素子を形成でき
るシリサイド光活性層を得ることができ、なかんずく、
多重光通信が可能な発光波長変換素子とすることによ
り、画像等の大容量情報を高速に送受信することが必須
な情報化社会での中心技術となるものと思われる。
【図１】本発明の実施例を示す半導体発光素子の模式図
である。
である。
【図２】本発明の実施例を示す半導体発光素子の製造工
程を示す模式図である。
程を示す模式図である。
１ ｎ型Ｓｉ基板 ２ β−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層（活性層） ２′ 島状に凝集したβ−ＦｅＳｉ2 ２″ 球状に変形したβ−ＦｅＳｉ2 ３ ノンドープＳｉ層 ４ ｐ型Ｓｉ層 ５ ＋電極 ６ −電極
Claims (11)
- 【請求項１】 波長可変発光素子において、（ａ）磁気
モーメントを持つ直接遷移型半導体からなる活性層と、
（ｂ）該活性層の上下に前記直接遷移型半導体よりエネ
ルギー禁止帯幅の大きなＳｉ−ｐｎ接合領域に前記活性
層を有することを特徴とする波長可変発光素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の波長可変発光素子におい
て、前記直接遷移型半導体は半導体シリサイドであるこ
とを特徴とする波長可変発光素子。 - 【請求項３】 請求項２記載の波長可変発光素子におい
て、前記半導体シリサイドはβ−ＦｅＳｉ2 であること
を特徴とする波長可変発光素子。 - 【請求項４】 波長可変発光素子の製造方法において、
（ａ）第１導電型のＳｉ基板上へ活性層としてのβ−Ｆ
ｅＳｉ2 エピタキシャル層を形成する工程と、（ｂ）前
記β−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層を島状に凝集する工
程と、（ｃ）前記Ｓｉ基板を加熱して、ノンドープのＳ
ｉを分子線エピタキシャル成長させ、前記島状のβ−Ｆ
ｅＳｉ2 を球状に変形して、ノンドープのＳｉ層の単結
晶内に埋め込む工程と、（ｄ）第２導電型Ｓｉ層をＳｉ
分子線エピタキシャル成長により形成し、Ｓｉ−ｐｎ接
合空乏層内にβ−ＦｅＳｉ2 を埋め込むことを特徴とす
る波長可変発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の波長可変発光素子の製造
方法において、前記（ａ）工程におけるβ−ＦｅＳｉ2
エピタキシャル層の形成は、超高真空中で第１導電型Ｓ
ｉ基板を４７０℃に熱し、その上にＦｅを蒸着速度０．
１Å／ｓで３２Å蒸着し、Ｆｅ蒸着膜厚の約３．２倍の
膜厚のβ−ＦｅＳｉ2 層をエピタキシャル成長させるこ
とを特徴とする波長可変発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の波長可変発光素子の製造
方法において、前記Ｆｅ蒸着時に蒸着されるＦｅ原子数
に比べて数１０分の１から１００分の１の原子数の磁性
不純物を添加することを特徴とする波長可変発光素子の
製造方法。 - 【請求項７】 請求項４記載の波長可変発光素子の製造
方法において、前記（ｂ）工程におけるβ−ＦｅＳｉ2
エピタキシャル層の島状の凝集は、超高真空中において
７００〜８５０℃で１時間程度のアニールによることを
特徴とする波長可変発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項４記載の波長可変発光素子の製造
方法において、前記（ｃ）工程における島状β−ＦｅＳ
ｉ2 を基板温度７５０℃でノンドープＳｉを分子線エピ
タキシャル成長させ、更に凝集し、球状に変形させるこ
とを特徴とする波長可変発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 請求項４記載の波長可変発光素子の製造
方法において、前記（ｄ）工程における第２導電型Ｓｉ
層の形成は、Ｓｉ分子線エピタキシャル成長時にメタほ
う酸（ＨＢＯ2 ）を同時照射して行い、前記第２導電型
Ｓｉ層のキャリア濃度は、Ｓｉとメタほう酸（ＨＢ
Ｏ2 ）の蒸着速度の比で調整できるようにしたことを特
徴とする波長可変発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の波長可変発光素子の製
造方法において、前記Ｓｉ分子線エピタキシャル成長
は、Ｓｉの蒸着速度が０．４Å／ｓの時、メタほう酸
（ＨＢＯ2 ）のＫｎｕｄｓｅｎセル温度を約４００℃と
設定すると、第２導電型Ｓｉのキャリア濃度は約１０18
ｃｍ-3となるようにしたことを特徴とする波長可変発光
素子の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項４記載の波長可変発光素子の製
造方法において、前記埋め込まれるβ−ＦｅＳｉ2 の直
径は、最初に成長するβ−ＦｅＳｉ2 エピタキシャル層
の膜厚に比例するようにしたことを特徴とする波長可変
発光素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30085098A JP2000133836A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 波長可変発光素子及びその製造方法 |
| KR10-2000-7006861A KR100400505B1 (ko) | 1998-10-22 | 1999-02-25 | 파장 가변 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| US09/581,061 US6368889B1 (en) | 1998-10-22 | 1999-02-25 | Variable-wavelength light-emitting device and method of manufacture |
| EP99906482A EP1045459A4 (en) | 1998-10-22 | 1999-02-25 | VARIABLE WAVE LENGTH LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| PCT/JP1999/000871 WO2000024063A1 (fr) | 1998-10-22 | 1999-02-25 | Dispositif emetteur de lumiere a longueur d'onde variable et son procede de fabrication |
| TW088103112A TW416171B (en) | 1998-10-22 | 1999-03-02 | Variable-wavelength light-emitting device and method of manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30085098A JP2000133836A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 波長可変発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133836A true JP2000133836A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17889882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30085098A Pending JP2000133836A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 波長可変発光素子及びその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6368889B1 (ja) |
| EP (1) | EP1045459A4 (ja) |
| JP (1) | JP2000133836A (ja) |
| KR (1) | KR100400505B1 (ja) |
| TW (1) | TW416171B (ja) |
| WO (1) | WO2000024063A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533732A (ja) * | 2005-03-15 | 2008-08-21 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | ナノ構造ｐｎ接合を含む発光ダイオードの製造方法及び当該方法によって得られるダイオード |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2002043160A1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-05-30 | Infineon Technologies Ag | Lichtemittierende halbleiterbauelemente und verfahren zu deren herstellung |
| JP4143324B2 (ja) * | 2002-04-25 | 2008-09-03 | キヤノン株式会社 | 発光素子、光電子集積装置、電気機器、及び光伝送システム |
| GB2389230A (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-03 | Univ Nat Taiwan | Nanoparticle light emitting device (LED) |
| US20050172897A1 (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-11 | Frank Jansen | Barrier layer process and arrangement |
| US8502259B2 (en) * | 2008-01-11 | 2013-08-06 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting device |
| TWI400775B (zh) * | 2008-07-04 | 2013-07-01 | Ind Tech Res Inst | 發光元件封裝體 |
| WO2010003386A2 (zh) * | 2009-07-10 | 2010-01-14 | 财团法人工业技术研究院 | 发光元件及其封装结构 |
| GB2484455B (en) * | 2010-09-30 | 2015-04-01 | Univ Bolton | Photovoltaic cells |
| CN102593295B (zh) * | 2011-01-14 | 2015-03-25 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件 |
| RU2485631C1 (ru) * | 2012-01-19 | 2013-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| RU2485632C1 (ru) * | 2012-01-19 | 2013-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| RU2488920C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2013-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| RU2488917C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2013-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| RU2488919C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2013-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| RU2488918C1 (ru) * | 2012-02-08 | 2013-07-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Способ создания светоизлучающего элемента |
| US10141426B2 (en) * | 2016-02-08 | 2018-11-27 | International Business Macahines Corporation | Vertical transistor device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952811A (en) * | 1989-06-21 | 1990-08-28 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Field induced gap infrared detector |
| DE4136511C2 (de) * | 1991-11-06 | 1995-06-08 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Si/FeSi¶2¶-Heterostruktur |
| JP3364655B2 (ja) * | 1996-03-13 | 2003-01-08 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
| AU734452B2 (en) * | 1996-08-01 | 2001-06-14 | Loctite (Ireland) Limited | A method of forming a monolayer of particles, and products formed thereby |
| GB2318680B (en) * | 1996-10-24 | 2001-11-07 | Univ Surrey | Optoelectronic semiconductor devices |
| JPH10317086A (ja) * | 1997-05-15 | 1998-12-02 | Hitachi Ltd | β−ＦｅＳｉ２材料およびその作製方法 |
-
1998
- 1998-10-22 JP JP30085098A patent/JP2000133836A/ja active Pending
-
1999
- 1999-02-25 US US09/581,061 patent/US6368889B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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