(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（障壁層の成長時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、……）のＸ線回折プロファイルを測定する段階と；
上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と；
障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３、……を障壁層の成長時間ｔ１,ｔ２,ｔ３,……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と；
この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から井戸層の厚さＬｗを算出する段階と；
上記直線の傾きから障壁層の成長速度ｖｂを算出する段階と；
上記障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を算出する段階と；
個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量ε・Λを算出する段階と；
障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、…をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と；
この近似された直線の傾きから、障壁層の歪εｂを算出する段階と；
上記直線と上記障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する段階と；
上記井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さＬｗで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する段階と；
を有することを特徴とする歪量子井戸構造の構造解析方法。
【請求項２】
井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……）のＸ回折プロファイルを測定する段階と；
上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３、……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と；
井戸層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３……を井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と；
この近似された直線とｔ’＝０の縦軸との交点から障壁層の厚さＬｂを算出する段階と；
上記近似された直線の傾きから井戸層の成長速度ｖｗを算出する段階と；
井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ’１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ’２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ’３、……を算出する段階と；
個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量であるε・Λを算出する段階と；
井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と；
この近似された直線の傾きから、井戸層の歪εｗを算出する段階と；
上記直線と上記井戸層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する段階と；
障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する段階と；
を有することを特徴とする歪量子井戸構造の構造解析方法。
【請求項３】
障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（障壁層の成長時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、……）のＸ線回折プロファイルを測定する手順と；
上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する手順と；
障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３、……を障壁層の成長時間ｔ１,ｔ２,ｔ３,……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と；
この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から井戸層の厚さＬｗを算出する手順と；
上記直線の傾きから障壁層の成長速度ｖｂを算出する手順と；
上記障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を算出する手順と；
個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量ε・Λを算出する手順と；
障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、…をプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と；
この近似された直線の傾きから、障壁層の歪εｂを算出する手順と；
上記直線と上記障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する手順と；
上記井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さＬｗで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する手順と；
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４】
井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……）のＸ回折プロファイルを測定する手順と；
上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３、……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する手順と；
井戸層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３……を井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と；
この近似された直線とｔ’＝０の縦軸との交点から障壁層の厚さＬｂを算出する手順と；
上記近似された直線の傾きから井戸層の成長速度ｖｗを算出する手順と；
井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ’１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ’２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ’３、……を算出する手順と；
個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量であるε・Λを算出する手順と；
井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と；
この近似された直線の傾きから、井戸層の歪εｗを算出する手順と；
上記直線と上記井戸層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する手順と；
障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する手順と；
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歪多重量子井戸構造の構造解析方法およびその記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の光半導体素子の活性層において、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）が広く利用されている。この多重量子井戸構造は、厚さが数十Åの井戸層を、障壁層で挟み、上記井戸層と上記障壁層とを多層に積層した構造である。なお、上記障壁層のバンドギャップは、上記井戸層のバンドギャップよりも大きい。
【０００３】
従来の多重量子井戸構造は、基板に格子整合した井戸層を用いた構造であるが、近年、歪多重量子井戸構造（歪ＭＱＷ）を活性層に用いたレーザが使用され、この歪多重量子井戸構造を活性層に用いたレーザの素子特性の優位性が、多くの研究機関から報告されている。なお、歪多重量子井戸構造は、上記井戸層に圧縮歪を導入した構造であり、上記素子特性は、しきい値電流、光出力等の特性である。つまり、基板に格子整合した井戸層を用いた従来のＭＱＷの素子特性に較べ、歪多重量子井戸構造を活性層に用いたレーザの素子特性が向上している。
【０００４】
ところで、所望の歪量を持つ井戸層を、基板に格子整合された障壁層で挟み、それらを交互に多層に積層してＭＱＷを形成した場合、ＭＱＷ全体の厚さ（膜厚）が所定の一定の臨界値（臨界膜厚）を超えると、基板とＭＱＷとの界面にミスフィット転位が発生する。
【０００５】
そして、井戸層の歪が大きい程、上記臨界膜厚が小さくなる。すなわち、井戸層の数が増えるに従って、井戸層の歪による応力が蓄積され、ミスフィット転位の発生を招く。
【０００６】
素子特性を向上させるためには、ＭＱＷを厚くして、大きな歪を与える必要があるが、しかし、ＭＱＷの厚さが上記臨界膜厚で制限されるという板ばさみがある。この板ばさみを打破するために、歪補償型ＭＱＷが提案されている。
【０００７】
上記「歪補償型ＭＱＷ」は、圧縮歪を有する井戸層と、引張歪を有する障壁層とを組み合わせたものであり、これによって、ミスフィット転位を発生させる応力を相殺し、ミスフィット転位の発生を抑制するものである。したがって、歪補償型ＭＱＷを採用すれば、大きな歪を持つ井戸層を使用しても、大きな厚みを持つ歪ＭＱＷを得ることができ、素子特性を向上させることができる。
【０００８】
上記歪補償型ＭＱＷを作成する場合、ガイドラインとして、次の式（１）で定義される平均歪εを、ほぼゼロにすることが提案されている（Ｂ．Ｉ．Ｍｉｌｌｅｒ  ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８（１９９１）１９５２）。つまり、
平均歪ε＝（εｗ・Ｌｗ＋εｂ・Ｌｂ）／（Ｌｗ＋Ｌｂ）  ………（１）
である。ここで、εｗは、井戸層の歪であり、εｂは、障壁層の歪であり、Ｌｗは、井戸層の厚さであり、Ｌｂは、障壁層の厚さである。なお、引張り歪は、−符号をとり、圧縮歪は、＋符号をとるものとする。
【０００９】
すなわち、平均歪εをできるだけ小さくするように、井戸層、障壁層の厚さ、歪を選ぶことが、ミスフィット転位の無い歪補償型ＭＱＷを作製するための指針である。なお、以下の説明では、歪補償型ＭＱＷを、単に「歪ＭＱＷ」と表現する。
【００１０】
上記のように、ミスフィット転位が無い歪ＭＱＷを成長させるためには、歪ＭＱＷの構造パラメータ（εｗ、εｂ、Ｌｗ、Ｌｂ）を制御することが必要であり、このためには、歪ＭＱＷの構造パラメータ（εｗ、εｂ、Ｌｗ、Ｌｂ）を正しく評価することが重要である。
【００１１】
次に、歪ＭＱＷの構造パラメータ（εｗ、εｂ、Ｌｗ、Ｌｂ）を評価するために用いられている従来の構造解析方法について説明する。
【００１２】
図７は、歪ＭＱＷの構造パラメータを評価するために用いられている従来の構造解析方法を説明する図である。
【００１３】
歪ＭＱＷの構造パラメータを評価するために用いられている従来の構造解析方法は、次の工程で構成されている。この従来法は、１個の歪ＭＱＷを対象とし、この歪ＭＱＷの構造を解析するものである。
【００１４】
［工程１］  ２結晶Ｘ線回折法によって歪ＭＱＷの（００４）回折プロファイルを測定する。
【００１５】
［工程２］  上記回折プロファイルにおいて、ＩｎＰ基板ピークの回折角が３１．６６８６°になるように角度補正を行ない、各サテライトピークの回折角θｊを読み取る（図７（１））。ここで、ｊは、サテライトピークの次数である。
【００１６】
歪ＭＱＷの周期Λ＝（Ｌｗ＋Ｌｂ）と、各サテライトピークの回折角θｊとの間には、次の式（２）が成立する。
【００１７】
ｓｉｎθｊ＝（λ／２Λ）ｊ＋ｓｉｎθ０  ………（２）
ここで、λは、Ｘ線の波長であり、Ｃｕｋα１線源を使用する場合は、１．５４０５２６Åである。
【００１８】
式（２）は、横軸にｊをとり、縦軸にｓｉｎθｊをとると、ｊとｓｉｎθｊとの間に、図７（２）に示すように、直線関係が有り、傾きがλ／２Λであることを表している。この傾きλ／２Λから、周期Λを計算する。
【００１９】
また、歪ＭＱＷの平均的な（００４）面の間隔ｄは、Ｘ線波長λと０次のサテライトピークの回折角θ０とから、次の式（３）が求められる。
【００２０】
ｄ＝λ／２ｓｉｎθ０      ………（３）
さらに、ｄｓを基板の（００４）面の間隔とすると、次の式（４）から歪ＭＱＷの平均歪εが求められる。
【００２１】
ε＝（ｄ−ｄｓ）／ｄｓ      ………（４）
［工程３］  図７（１）に示す測定した回折プロファイルとステップモデルに基いて計算したプロファイルとをフィッティングすることによって、井戸層の歪εｗと、井戸層の厚さＬｗと、障壁層の歪εｂと、障壁層の厚さＬｂとを求める。
【００２２】
歪ＭＱＷのステップモデルでは、井戸層がｎ原子層で構成され、障壁層がｍ原子層で構成され、井戸層と障壁層との界面が急峻に変化するものと考える。井戸層の（００４）面の間隔がｄｗで、障壁層の（００４）面の間隔がｄｂであるとすると、井戸層の歪はεｗ＝（ｄｗ−ｄｓ）／ｄｓであり、障壁層の歪はεｂ＝（ｄｂ−ｄｓ）／ｄｓである。また、井戸層の厚さはＬｗ＝２ｎ・ｄｗであり、障壁層の厚さはＬｂ＝２ｍ・ｄｂであるから、このεｗ、εｂ、Ｌｗ、Ｌｂと式（４）とを式（１）に代入すると、歪ＭＱＷの平均的な（００４）面の間隔としてｄ０＝（ｎ・ｄｗ＋ｍ・ｄｂ）／（ｎ＋ｍ）が得られる。１周期に含まれる原子層の数をＮ＝ｎ＋ｍで定義すると、周期はΛ＝２Ｎ・ｄ０＝２ｎ・ｄｗ＋２ｍ・ｄｂである。
【００２３】
次の式（５）は、ステップモデルに基く歪ＭＱＷの（００４）回折の散乱振幅Ｆ（００４）を示す式である。
【００２４】
【数１】
0003582776.tif 000002
なお、Ｆｗは、井戸層の散乱振幅であり、Ｆｂは、障壁層の散乱振幅である。井戸層の（００４）面間隔ｄｗと、井戸層に含まれる分子層の数ｎとして、適当な値を仮定し、ステップモデルに基く歪ＭＱＷの散乱振幅Ｆ（００４）を計算し、図７（３）に示すように、｜Ｆ（００４）｜２のプロファイルと、測定したフロファイルとを比較する。そして、計算したプロファイルと、測定したプロファイルとが最も良く一致する井戸層の（００４）面間隔ｄｗと井戸層に含まれる分子層の数ｎとを求める。
【００２５】
この求められた井戸層の（００４）面間隔ｄｗと井戸層に含まれる分子層の数ｎとを用い、上記各式から、Ｌｗ＝２ｎ・ｄｗ、Ｌｂ＝２（Ｎ−ｎ）ｄｂ、εｗ＝（ｄｗ−ｄｓ）／ｄｓ、εｂ＝（ｄｂ−ｄｓ）／ｄｓを計算する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上記散乱振幅Ｆ（００４）は、ステップモデルを仮定した場合のものである。ステップモデルは、井戸層と障壁層との界面が急峻に変化していることを仮定している。しかし、実際の歪ＭＱＷにおいて、井戸層／障壁層界面は、必ずしも急峻ではなく、厚さ数原子層の遷移層がある。ステップモデルにおいて、界面の遷移層を仮定して散乱振幅を計算することは可能であるが、パラメータが多くなり、散乱振幅を一意的には決められない。すなわち、シュミレーションはモデルに依存する。
【００２７】
ステップモデルのプロファイルと、測定したプロファイルとを比較する場合に、ステップモデルは現実を正確に再現している訳ではないので、ずれが生ずるのは当然である。したがって、一致／不一致の判断にかなり主観が入るのは避け難い。この主観的な一致／不一致の判断が誤差の原因となる。
【００２８】
本発明は、主観およびモデルに依存しない歪多重量子井戸構造の解析方法およびそれを格納した記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（障壁層の成長時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、……）のＸ線回折プロファイルを測定する段階と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と、障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３、……を障壁層の成長時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から井戸層の厚さＬｗを算出する段階と、上記直線の傾きから障壁層の成長速度ｖｂを算出する段階と、上記障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を算出する段階と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量ε・Λを算出する段階と、障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、…をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線の傾きから、障壁層の歪εｂを算出する段階と、上記直線と上記障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する段階と、上記井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さＬｗで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する段階とを有する歪量子井戸構造の構造解析方法である。
【００３０】
また、本発明は、井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……）のＸ回折プロファイルを測定する段階と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３、……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と、井戸層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３……を井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線とｔ’＝０の縦軸との交点から障壁層の厚さＬｂを算出する段階と、上記近似された直線の傾きから井戸層の成長速度ｖｗを算出する段階と、井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ’１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ’２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ’３、……を算出する段階と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量であるε・Λを算出する段階と、井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線の傾きから、井戸層の歪εｗを算出する段階と、上記直線と上記井戸層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する段階と、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する段階とを有する歪量子井戸構造の構造解析方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例である歪多重量子井戸構造の構造解析方法を説明するフローチャートである。
【００３２】
［工程１１］  障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造のＸ線回折プロファイルを測定する。この場合、それぞれの歪多重量子井戸構造における障壁層の成長時間を、ｔ１、ｔ２、ｔ３、……とする。
【００３３】
［工程１２］  上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、式（２）を用いて歪多重量子井戸構造の周期Λを求め、０次のサテライトピークの回折角から、式（３）と式（４）とを用いて平均歪εを求める（図３（１））。
【００３４】
ここで求められた個々の周期をΛ１、Λ２、Λ３……とし、求められた個々の平均歪をε１、ε２、ε３、……とする。
【００３５】
［工程１３］  障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記工程１２で求めた値Λ１、Λ２、Λ３、……を、障壁層の成長時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，……に対してプロットする。そして、プロットした点を直線近似し、この近似された直線の傾きと縦軸との切片を求める（図３（２））。
【００３６】
周期の定義から明らかなように、ｔ＝０の縦軸との切片は、井戸層の厚さＬｗを表す。また、傾きから、障壁層の成長速度ｖｂが求まる。障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を求めることができる。
【００３７】
［工程１４］  個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λ＝（Ｌｗ＋Ｌｂ）を掛けた量、すなわち、ε・Λ＝ε（Ｌｗ＋Ｌｂ）＝εｗ・Ｌｗ＋εｂ・Ｌｂを算出する。
【００３８】
そして、障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、……をプロットする。
【００３９】
図３（３）に示すように、プロットした点を直線近似した直線の傾きから障壁層の歪εｂを算出し、この直線と障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する。井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する。
【００４０】
上記工程によって、εｗ、εｂ、Ｌｗ、Ｌｂ１、Ｌｂ２、Ｌｂ３、……を求めることができる。
【００４１】
つまり、上記実施例は、障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（障壁層の成長時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、……）のＸ線回折プロファイルを測定する段階と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と、障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３、……を障壁層の成長時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から井戸層の厚さＬｗを算出する段階と、上記直線の傾きから障壁層の成長速度ｖｂを算出する段階と、上記障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を算出する段階と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量ε・Λを算出する段階と、障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、…をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線の傾きから、障壁層の歪εｂを算出する段階と、上記直線と上記障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する段階と、上記井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さＬｗで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する段階とを有する歪量子井戸構造の構造解析方法の例である。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施例である歪多重量子井戸構造の構造解析方法について説明する。
【００４３】
図２は、本発明の第２の実施例である歪多重量子井戸構造の構造解析方法を説明するフローチャートである。
【００４４】
［工程２１］  井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造のＸ回折プロファイルを測定する。この場合、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の成長時間をそれぞれｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……とする。
【００４５】
［工程２２］  上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、式（２）を用いて歪多重量子井戸構造の周期Λを求め、０次のサテライトピークの回折角から、式（３）と式（４）とを用いて平均歪εを求める。求められた個々の周期をΛ１、Λ２、Λ３、……とし、求められた個々の平均歪をε１、ε２、ε３、……とする。
【００４６】
［工程２３］  井戸層の成長時間ｔ’を横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記求められた値Λ１、Λ２、Λ３、……を、井戸層の成長時間ｔ’１,ｔ’２,ｔ’３,……に対してプロットする。プロットした点を直線近似し、この近似された直線の傾きと縦軸の切片とを求める。
【００４７】
周期の定義から明らかなように、ｔ’＝０の縦軸との切片は、障壁層の厚さＬｂを表す。また、近似された直線の傾きから、井戸層の成長速度ｖｗを求めることができる。井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ’１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ’２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ’３、……を求める。
【００４８】
［工程２４］  個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λ＝（Ｌｗ＋Ｌｂ）を掛けた量、すなわち、ε・Λ＝ε（Ｌｗ＋Ｌｂ）＝（εｗ・Ｌｗ＋εｂ・Ｌｂ）を算出する。
【００４９】
そして、井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットする。
【００５０】
データを直線近似した傾きから、井戸層の歪εｗを算出し、井戸層の厚さがゼロの縦軸に交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する。
【００５１】
障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する。
【００５２】
上記工程によって、εｗ、εｂ、Ｌｗ１、Ｌｗ２、Ｌｗ３、……、Ｌｂを求めることができる。
【００５３】
つまり、上記実施例は、井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……）のＸ回折プロファイルを測定する段階と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３、……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する段階と、井戸層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３……を井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から障壁層の厚さＬｂを算出する段階と、上記近似された直線の傾きから井戸層の成長速度ｖｗを算出する段階と、井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ３、……を算出する段階と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量であるε・Λを算出する段階と、井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットし、このプロットした点を直線近似する段階と、この近似された直線の傾きから、井戸層の歪εｗを算出する段階と、上記直線と上記井戸層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する段階と、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する段階とを有する歪量子井戸構造の構造解析方法の例である。
【００５４】
次に、上記実施例である歪多重量子井戸構造の解析方法を、１．３μｍ帯の発光波長をもつ歪多重量子井戸構造の構造解析に適用した場合について説明する。
【００５５】
構造解析の対象となる歪多重量子井戸構造（以下、「歪ＭＱＷ」という）は、引張歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ障壁層とを、ＩｎＰ（００１）基板上に、交互にエピタキシャルな関係を保ちながら積層したものである。
【００５６】
井戸層は、厚さ１０ｎｍであり、１．５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層で構成されている。障壁層は、１．１μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層で構成され、その成長時間を２０秒〜６０秒まで変化させた４個の試料を成長した。井戸層の歪と厚さ、及び障壁層の歪と成長速度は、どれも同一である。障壁層の成長時間のみを変化させた。
【００５７】
この歪ＭＱＷの成長は、有機金属分子線エピタキシ（ＭＯＭＢＥ）法で行った、ＭＯＭＢＥ法による成長は、ＶＧＳｅｍｉｃｏｎ社製Ｖ−４００ＣＢＥ装置を用いて行った。ＩＩＩ族原料は、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）とトリエチルガリウム（ＴＥＧ）とを用い、Ｖ族原料は、フォスフィン（ＰＨ３）とアルシン（ＡｓＨ３）とを用いた。成長時の基板温度は、５２０℃である。基板温度は、ＩｎＳｂの融点で校正したパイロメータで測定した。
【００５８】
図４には、上記実施例において、成長した４個の歪ＭＱＷを、２結晶Ｘ線回折法で測定した（００４）回折プロファイルを示した。
【００５９】
図４の上から、障壁層の成長時間が、ｔ１＝２０ｓｅｃ、ｔ２＝２８ｓｅｃ、ｔ３＝３４ｓｅｃ、ｔ４＝６０ｓｅｃの場合の回折プロファイルである。各回折プロファイルには、ＩｎＰピークとサテライトピークの次数を示した。各回折プロファイルの０次サテライトピークの回折角θ０１、θ０２、θ０３、θ０４から、式（３）を用いて、各歪ＭＱＷの平均的な（００４）面の面間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を計算した。さらに、式（４）を用いて各歪ＭＱＷの平均歪ε１、ε２、ε３、ε４を計算した。
【００６０】
次に、各回折プロファイル毎に、サテライトピークの回折角θｊとその次数ｊの関係を、式（２）に当てはめ、各歪ＭＱＷの周期Λ１、Λ２、Λ３、Λ４を計算した。
【００６１】
図５は、上記実施例において、障壁層の成長時間ｔに対する歪ＭＱＷの周期Λの変化をプロットした図である。
【００６２】
図５における実線は、最小自乗法によってフィッティングしたものである。この実線の傾きから、障壁層の成長速度として、０．４１ｎｍ／ｓが得られ、上記実線と障壁層成長時間ゼロ（つまり障壁層の厚さＬｂ＝０）の縦軸との交点から、井戸層の厚さとして、Ｌｗ＝９．７ｎｍが得られた。得られた障壁層の成長速度に、各歪ＭＱＷの障壁層成長時間をかけ、各歪ＭＱＷの障壁層厚さＬｂ１、Ｌｂ２、Ｌｂ３、Ｌｂ４を得ることができた。
【００６３】
また、各歪ＭＱＷについて、各歪ＭＱＷの平均歪に周期を掛けた量ε１・Λ１、ε２・Λ２、ε３・Λ３、ε４・Λ４を計算した。
【００６４】
図６は、上記実施例において、各歪ＭＱＷの平均歪に周期をかけた量ε１・Λ１、ε２・Λ２、ε３・Λ３、ε４・Λ４と、障壁層の厚さとの関係をプロットした図である。
【００６５】
図６における実線は、最小自乗法によってフィッティングしたものである。この実線の傾きから、障壁層の歪としてεｂ＝０．３５％が得られ、実線と障壁層の厚さゼロの縦軸との交点から、井戸層の歪に井戸層の厚さをかけた量として−０．１５７（ｎｍ％）が得られた。この量を、井戸層の厚さ９．７ｎｍで割ることによって、井戸層の歪としてεｗ＝−１．６２％が得られた。つまり、４つの歪ＭＱＷに共通するパラメータである井戸層の歪εｗ、井戸層の厚さＬｗおよび障壁層の歪εｂが求まり、さらに個々の歪ＭＱＷにおける障壁層の値Ｌｂ１、Ｌｂ２、Ｌｂ３、Ｌｂ４が求められた。
【００６６】
井戸層の成長時間を変えた歪ＭＱＷの試料を用いても、図２のフローチャートにしたがって構造解析を行うならば、容易にεｗ、εｂ、Ｌｗ１、Ｌｗ２、Ｌｗ３、……Ｌｂを求めることができる。
【００６７】
上記実施例において、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪εｗ１、εｗ２、εｗ３、εｗ４と周期Λ１、Λ２、Λ３、Λ４は、Ｘ線回折プロファイルから直接、精度良く計算することができる。また、これらの値から、歪多重量子井戸構造の構造パラメータを求める際には、プロットした点を直線近似するときに最小自乗法でフィッティングできる。
【００６８】
したがって、上記実施例の歪多重量子井戸構造の構造解析方法は、モデルとのフィッティングを必要としないので，主観的な誤差が入り込む余地が無く、客観的な解析方法である。
【００６９】
また、上記実施例を記録媒体の発明として把握することができる。
【００７０】
つまり、障壁層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（障壁層の成長時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、……）のＸ線回折プロファイルを測定する手順と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する手順と；
障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３、……を障壁層の成長時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と、この近似された直線とｔ＝０の縦軸との交点から井戸層の厚さＬｗを算出する手順と、上記直線の傾きから障壁層の成長速度ｖｂを算出する手順と、上記障壁層の成長速度に成長時間を掛けることによって、個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の厚さＬｂ１＝ｖｂ・ｔ１、Ｌｂ２＝ｖｂ・ｔ２、Ｌｂ３＝ｖｂ・ｔ３、……を算出する手順と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量ε・Λを算出する手順と、障壁層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｂ１，ε１・Λ１）、（Ｌｂ２，ε２・Λ２）、（Ｌｂ３，ε３・Λ３）、…をプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と、この近似された直線の傾きから、障壁層の歪εｂを算出する手順と、上記直線と上記障壁層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量（εｗ・Ｌｗ）を算出する手順と、上記井戸層の歪に井戸層の厚さを掛けた量を、井戸層の厚さＬｗで割ることによって、井戸層の歪εｗを算出する手順とをコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として、上記実施例を把握することができる。
【００７１】
また、井戸層の成長時間を系統的に変えた２以上の歪多重量子井戸構造（井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……）のＸ回折プロファイルを測定する手順と、上記プロファイルにおけるサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の周期Λ１、Λ２、Λ３、……を算出し、０次のサテライトピークの回折角から、個々の歪多重量子井戸構造の平均歪ε１、ε２、ε３、……を算出する手順と、障壁層の成長時間ｔを横軸にとり、歪多重量子井戸構造の周期Λを縦軸にとり、上記算出された値Λ１、Λ２、Λ３……を井戸層の成長時間ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、……に対してプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と、この近似された直線とｔ’＝０の縦軸との交点から障壁層の厚さＬｂを算出する手順と、上記近似された直線の傾きから井戸層の成長速度ｖｗを算出する手順と、井戸層の成長速度に成長時間を掛け、個々の歪多重量子井戸構造の井戸層の厚さＬｗ１＝ｖｗ・ｔ１、Ｌｗ２＝ｖｗ・ｔ２、Ｌｗ３＝ｖｗ・ｔ３、……を算出する手順と、個々の歪多重量子井戸構造について、平均歪εに周期Λを掛けた量であるε・Λを算出する手順と、井戸層の厚さを横軸にとり、平均歪に周期を掛けた量を縦軸にとり、算出した値の組（Ｌｗ１，ε１・Λ１）、（Ｌｗ２，ε２・Λ２）、（Ｌｗ３，ε３・Λ３）、……をプロットし、このプロットした点を直線近似する手順と、この近似された直線の傾きから、井戸層の歪εｗを算出する手順と、上記直線と上記井戸層の厚さがゼロの縦軸とが交わる点から、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量εｂ・Ｌｂを算出する手順と、障壁層の歪に障壁層の厚さを掛けた量を、障壁層の厚さで割ることによって、障壁層の歪εｂを算出する手順とをコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として、上記実施例を把握することができる。
【００７２】
これらの場合、上記記録媒体として、ＦＤ、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、半導体メモリ等を想定することができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、歪多重量子井戸構造における井戸層の歪、井戸層の厚さ、障壁層の歪、および障壁層の厚さを求める場合、モデルに依存しないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である歪多重量子井戸構造の構造解析方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の第２の実施例である歪多重量子井戸構造の構造解析方法を説明するフローチャートである。
【図３】上記実施例の説明図である。
【図４】上記実施例において、成長した４個の歪ＭＱＷを、２結晶Ｘ線回折法で評価した結果を示す図である。（００４）反射の回折プロファイルを示した。
【図５】上記実施例において、障壁層の成長時間ｔに対する歪ＭＱＷの周期Λの変化をプロットした図である。
【図６】上記実施例において、各歪ＭＱＷの平均歪に周期をかけた量ε１・Λ１、ε２・Λ２、ε３・Λ３、ε４・Λ４と、障壁層の厚さとの関係をプロットした図である。
【図７】歪ＭＱＷの構造パラメータを評価するために用いられている従来の構造解析方法を説明する図である。
【符号の説明】
ｔ１、ｔ２、ｔ３…個々の歪多重量子井戸構造における障壁層の成長時間、
ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３…個々の歪多重量子井戸構造における井戸層の成長時間、
Λ１、Λ２、Λ３…個々の歪多重量子井戸構造の周期、
ε１、ε２、ε３…個々の歪多重量子井戸構造の平均歪、
Ｌｗ…井戸層の厚さ、
εｗ…井戸層の歪、
Ｌｂ…障壁層の厚さ、
ｖｂ…障壁層の成長速度、
ｖｗ…井戸層の成長速度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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