(57)【要約】  ＩｎＰ基板と、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とを含む層状構造が提供される。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層は、典型的には、ＩｎＰ基板に対して格子整合しているか、またはシュードモルフィックである。典型的にはＩＩ−ＶＩ材料は、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＢｅＳｅ、ＭｇＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＢｅＳ、ＭｇＳ、およびそれらの合金からなる群より選択され、より典型的にはＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＭｇＺｎＳｅ、ＢｅＺｎＴｅ、およびＢｅＭｇＺｎＴｅ合金からなる群より選択され、最も典型的にはＣｄxＺｎ1-xＳｅ（式中、ｘは０．４４〜０．５４である）である。典型的にはＩＩＩ−Ｖ材料は、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、およびそれらの合金からなる群より選択され、より典型的にはＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、およびＧａＩｎＡｓＰ合金からなる群より選択され、最も典型的にはＩｎＰまたはＩｎyＡｌ1-yＡｓ（式中、ｙは０．４４〜０．５２である）である。一実施形態においては、この層状構造が１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する。別の態様においては、本発明は、ＩｎＰ基板と、１５層対以下のエピタキシアル半導体材料を含み９５％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）とを含む層状構造を提供する。別の態様においては、本発明は、本発明による層状構造を含むレーザーを提供する。別の態様においては、本発明は、本発明による層状構造を含む光検出器を提供する。
2008503090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩｎＰ基板と、
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層、
とを含む層状構造。
【請求項２】
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の前記交互層が、前記ＩｎＰ基板に対して格子整合しているか、または前記ＩｎＰ基板に対してシュードモルフィックである請求項１に記載の層状構造。
【請求項３】
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の前記交互層の少なくとも１つが前記ＩｎＰ基板と直接接触している請求項１に記載の層状構造。
【請求項４】
前記ＩｎＰ基板と、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の前記交互層との間に介在する層をさらに含む請求項１に記載の層状構造。
【請求項５】
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の前記交互層が、１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する請求項１に記載の層状構造。
【請求項６】
前記分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）が、１〜２μｍの範囲の波長において発生する最大反射率を有する請求項５に記載の層状構造。
【請求項７】
各ＤＢＲが、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層を１５対以下含み、９５％以上の反射率を有する請求項５に記載の層状構造。
【請求項８】
前記ＩＩ−ＶＩ材料が、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＢｅＳｅ、ＭｇＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＢｅＳ、ＭｇＳ、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項１に記載の層状構造。
【請求項９】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項１に記載の層状構造。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＳ（登録商標）ｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、およびそれらの合金からなる群より選択される請求項８に記載の層状構造。
【請求項１１】
前記ＩＩ−ＶＩ材料が、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＭｇＺｎＳｅ、ＢｅＺｎＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅからなる群より選択される請求項１に記載の層状構造。
【請求項１２】
前記ＩＩ−ＶＩ材料がＣｄxＺｎ1-xＳｅ（式中、ｘは０．４４〜０．５４である）である請求項１に記載の層状構造。
【請求項１３】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料が、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰからなる群より選択される請求項１に記載の層状構造。
【請求項１４】
前記ＩＩＩ−Ｖ材料がＩｎyＡｌ1-yＡｓ（式中、ｙは０．４４〜０．５２である）である請求項１に記載の層状構造。
【請求項１５】
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の前記層が、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの間の平均厚さを有する請求項１に記載の層状構造。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の層状構造を含むレーザー。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の層状構造を含む光検出器。
【請求項１８】
ＩｎＰ基板と、
１５層対以下のエピタキシアル半導体材料を含み９５％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）とを含む層状構造。
【請求項１９】
前記分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）が、１〜２μｍの範囲の波長において発生する最大反射率を有する請求項１８に記載の層状構造。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の層状構造を含むレーザー。
【請求項２１】
請求項１８または１９に記載の層状構造を含む光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩｎＰ基板と、典型的には分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成するＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料との交互層とを含む、面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）（ＶＣＳＥＬ）などのレーザーまたは光検出器などのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−１２４５０８号公報には、ＡｌＧａＩｎＰ系発光層を有する発光ダイオードを請求すると主張している（請求項１〜８）。この参考文献は、第２段落、第１５段落、および第２１段落、ならびに請求項１においてＧａＡｓ基板と層の「格子整合」を強調している。この参考文献は、ＩＩ−ＶＩ族材料層と、ＡｌＧａＡｓ系またはＡｌＧａＩｎＰ系材料層とのペアを積層した構造を有するＤＢＲ層を含むＡｌＧａＩｎＰ系発光層を有する発光ダイオードを請求すると主張している（請求項２〜４）。この参考文献は、ＧａＡｓ基板上のＧａＡｌＡｓ／ＺｎＳｅのＤＢＲ層（図１〜図３、参照番号２、および付随する説明）と、場合によりＧａＡｌＡｓ／ＡｌＡｓのＤＢＲ層である第２のＤＢＲ層（図３、参照番号１０、および付随する説明）とを含む、ＡｌＧａＩｎＰ系発光層を有する発光ダイオードを意図的に開示している。
【０００３】
米国特許第５，２０６，８７１号明細書は、ＧａＰまたはＺｎＳと、ホウケイ酸ガラス、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、またはＮａＦの層との交互層を含むミラーを含むＶＣＳＥＬを意図的に開示している。
【０００４】
米国特許第５，７３２，１０３号明細書は、ＩｎＰ基板と、ＩＩ−ＶＩ材料、特にＺｎＣｄＳｅ／ＭｇＺｎＣｄＳｅの交互層を含む格子整合したミラースタックとを含むＶＣＳＥＬを意図的に開示している。
【０００５】
米国特許第５，９５６，３６２号明細書は、ＶＣＳＥＬを意図的に開示している。
【０００６】
国際公開第０２／０８９２６８Ａ２号パンフレットは、酸化物材料を含む、ＶＣＳＥＬ中に使用するためのハイコントラスト反射鏡を意図的に開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
簡潔に述べると、本発明は、ＩｎＰ基板と、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とを含む層状構造を提供する。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層は、典型的には、ＩｎＰ基板に対して格子整合しているか、またはシュードモルフィック（ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ）である。典型的には、ＩＩ−ＶＩ材料は、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＢｅＳｅ、ＭｇＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＢｅＳ、ＭｇＳ、およびそれらの合金からなる群より選択され、より典型的にはＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＭｇＺｎＳｅ、ＢｅＺｎＴｅ、およびＢｅＭｇＺｎＴｅ合金からなる群より選択され、最も典型的にはＣｄxＺｎ1-xＳｅ（式中、ｘは０．４４〜０．５４である）である。典型的にはＩＩＩ−Ｖ材料は、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、およびそれらの合金からなる群より選択され、より典型的にはＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、およびＧａＩｎＡｓＰ合金からなる群より選択され、最も典型的にはＩｎＰまたはＩｎyＡｌ1-yＡｓ（式中、ｙは０．４４〜０．５２である）である。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層の１つは、ＩｎＰ基板と直接接触する場合もあるし、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とＩｎＰ基板との間に追加層が介在する場合もある。一実施形態においては、この層状構造が１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する。典型的には、このようなＤＢＲは、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の２０対以下、より典型的には１５対以下の交互層で形成することができる。典型的には、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の層は、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍの平均厚さを有する。
【０００８】
別の態様においては、本発明は、ＩｎＰ基板と、１５層対以下のエピタキシアル半導体材料を含み９５％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）とを含む層状構造を提供する。
【０００９】
別の態様においては、本発明は、本発明による層状構造を含むレーザーを提供する。
【００１０】
別の態様においては、本発明は、本発明による層状構造を含む光検出器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願において、
基板上のエピタキシアル膜などの２種類の結晶材料に関する「格子整合」とは、分離して得られた各材料が格子定数を有し、これらの格子定数が実質的に等しく、典型的には互いの差が０．２％以下であり、より典型的には互いの差が０．１％以下であり、最も典型的には互いの差が０．０１％以下であることを意味し、
特定の厚さの第１の結晶層と、エピタキシアル膜および基板などの第２の結晶層とに関する「シュードモルフィック」とは、分離して得られた各層が格子定数を有し、特定の厚さの第１の層が、不整合欠陥が実質的にない層の面内で第２の層の格子間隔を採用できるように、これらの格子定数が十分類似していることを意味する。
【００１２】
ＶＣＳＥＬなどのレーザーまたは光検出器などの長波長ＩｎＰデバイスに使用するための高反射率ＤＢＲとして機能することができ、比較的少数の層で好適な高反射率を実現可能な層状構造が提供されることが、本発明の利点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
簡潔に述べると、本発明は、ＩｎＰ基板と、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とを含む層状構造を提供する。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層は、典型的には、ＩｎＰ基板に対して格子整合しているか、またはシュードモルフィックとなっている。
【００１４】
本発明を実施する際、あらゆる好適なＩＩ−ＶＩ材料を使用することができる。典型的にはＩＩ−ＶＩ材料は、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＢｅＳｅ、ＭｇＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＢｅＳ、ＭｇＳ、およびそれらの合金からなる群より選択される。好適な合金は、典型的には１〜４種類の異なるＩＩ族材料と１〜３種類の異なるＶＩ族材料とを含み、より典型的には１〜３種類の異なるＩＩ族材料と１〜２種類の異なるＶＩ族材料とを含む。好適な合金としては、式Ｍ1nＭ2(1-n)Ｍ3pＭ4(1-p) （式中、Ｍ1およびＭ2は独立して、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、およびＭｇから選択され；Ｍ3およびＭ4は独立して、Ｓｅ、Ｔｅ、およびＳから選択され；ｎは０〜１の間の数であり；ｐは０〜１の任意の数である）により表される合金を挙げることができる。好適な合金としては、式Ｍ5qＭ6(1-q)Ｍ7（式中、Ｍ5およびＭ6は独立して、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、およびＭｇから選択され；Ｍ7はＳｅ、Ｔｅ、およびＳから選択され；ｑは０〜１の任意の数である）により表される合金を挙げることができる。上記の式において、ｎ、ｐ、およびｑは、ＩｎＰに対して格子整合するか、またはシュードモルフィックとなる合金が得られるように典型的には選択される。一実施形態においては、合金の格子定数は、ＩｎＰに対して格子整合するか、またはシュードモルフィックとなる合金組成を見出だすために、合金の２成分の格子定数から線形補間することによって推定される。より典型的にはＩＩ−ＶＩ材料は、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＭｇＺｎＳｅ、ＢｅＺｎＴｅ、ＢｅＭｇＺｎＴｅからなる群より選択され、最も典型的にはＣｄxＺｎ1-xＳｅ（式中、ｘは０．４４〜０．５４である）である。ＩＩ−ＶＩ材料は、あらゆる好適な方法によって、あるいは塩素または窒素のドーピングなどのあらゆる好適なドーパントを注入することによって、ｎドープしたり、ｐドープしたりすることができ、ドープしないこともできる。
【００１５】
本発明を実施する際、あらゆる好適なＩＩＩ−Ｖ材料を使用することができる。典型的にはＩＩＩ−Ｖ材料は、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ、およびそれらの合金からなる群より選択される。好適な合金は、典型的には１〜３種類の異なるＩＩＩ族材料と１〜３種類の異なるＶ族材料とを含み、より典型的には１〜２種類の異なるＶ族材料を含む。好適な合金としては、式Ｍ8rＭ9(1-r)Ｍ10sＭ11(1-s) （式中、Ｍ8およびＭ9は独立して、Ｉｎ、Ａｌ、およびＧａから選択され；Ｍ10およびＭ11は独立して、Ａｓ、Ｐ、およびＳｂから選択され；ｒは０〜１の間の数であり；ｓは０〜１の任意の数である）により表される合金を挙げることができる。好適な合金としては、式Ｍ12tＭ13(1-t)Ｍ14（式中、Ｍ12およびＭ13は独立して、Ｉｎ、Ａｌ、およびＧａから選択され；Ｍ14はＡｓ、Ｐ、およびＳｂから選択され；ｔは０〜１の任意の数である）により表される合金を挙げることができる。上記の式において、ｒ、ｓおよびｔは、ＩｎＰに対して格子整合するか、またはシュードモルフィックとなる合金が得られるように典型的には選択される。一実施形態においては、合金の格子定数は、ＩｎＰに対して格子整合するか、またはシュードモルフィックとなる合金組成を見出だすために、合金の２成分の格子定数から線形補間することによって推定される。より典型的にはＩＩＩ−Ｖ材料は、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰからなる群より選択され、最も典型的にはＩｎＰまたはＩｎyＡｌ1-yＡｓ（式中、ｙは０．４４〜０．５２である）である。ＩＩＩ−Ｖ材料は、あらゆる好適な方法によって、またはあらゆる好適なドーパントを注入することによって、ｎドープしたり、ｐドープしたりすることができ、ドープしないこともできる。
【００１６】
本発明を実施する際、あらゆる好適なＩｎＰ基板を使用することができる。ＩｎＰ基板は、ｎドープしたり、ｐドープしたり、半絶縁化したりすることができ、これらはあらゆる好適な方法によって、またはあらゆる好適なドーパントを注入することによって実現することができる。
【００１７】
本発明による層状構造の一実施形態においては、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層の少なくとも１つが、ＩｎＰ基板と直接接触している。別の実施形態においては、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とＩｎＰ基板との間に追加層が介在する。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の交互層とＩｎＰ基板との間に追加層が介在する場合、それらはあらゆる好適な層を含むことができる。典型的には、これらの介在層は、ＩｎＰ基板に対して格子整合しているか、またはシュードモルフィックとなっている。介在層としては、電気接触層、緩衝層、光導波路層、活性層、量子井戸層、電流拡散層、クラッド層、障壁層などのＶＣＳＥＬの要素を挙げることができる。介在層としては、電気接触層、クラッド層、吸収層、緩衝層などの光検出器の要素も挙げることができる。
【００１８】
ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の層は、あらゆる好適な厚さを有することができる。ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の層は、個別に、または平均で、０．１ｎｍ〜１０，０００ｎｍ、より典型的には１０〜１，０００ｎｍ、より典型的には５０ｎｍ〜５００ｎｍ、より典型的には１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有することができる。
【００１９】
一実施形態においては、本発明の層状構造が、１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成している。ＤＢＲを形成する層状構造は、２から非常に大きな数までのあらゆる好適な数の対のＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料を含むことができる。一実施形態においては、ＩＩ−ＶＩ材料およびＩＩＩ−Ｖ材料の層を２０対以下、より典型的には１５対以下、より典型的には１２対以下、より典型的には１０対以下使用してＤＢＲを作製することができるのに十分な反射率を層状構造が有する。別の実施形態においては、８対以下、より典型的には５対以下を使用して適宜有効なＤＢＲを作製できるのに十分な反射率を層状構造が有する。
【００２０】
ＤＢＲにおいて、層の厚さは、その材料に入射する光の波長の四分の一であり、
【数１】
2008503090.tif 000003
上式中、ｔは層の厚さであり、λは光の波長であり、ｎは材料の屈折率である。波長１．５５μｍにおいてピーク反射率を有するように設計したＣｄ0.52Ｚｎ0.48Ｓｅ層とＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層とを含む本発明によるＤＢＲミラーを一例として挙げる。１．５５μｍにおけるＣｄ0.52Ｚｎ0.48Ｓｅの屈折率は２．４９であるので、Ｃｄ0.52Ｚｎ0.48Ｓｅ層の厚さは１５６ｎｍとすべきである。１．５５μｍにおけるＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓの屈折率は３．２１であるので、Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層の厚さは１２１ｎｍとすべきである。一実施形態においては、本発明の層状構造が、１〜２μｍの範囲の波長において発生する最大反射率を有する１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する。
【００２１】
一実施形態においては、本発明の層状構造が、ＶＣＳＥＬなどのレーザーの一部を形成する１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する。このＶＣＳＥＬは、あらゆる好適な波長において作動させることができる。一実施形態においては、ＶＣＳＥＬは、光ファイバーを通過する間の分散および減衰が軽減される範囲である１μｍ〜２μｍの間の波長で作動する。典型的にはＶＣＳＥＬは、典型的には約１．３μｍまたは１．５５μｍである光ファイバー網が作動する波長において作動する。
【００２２】
一実施形態においては、本発明の層状構造が、光検出器の一部を形成する１つ以上の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成する。この光検出器は、遠隔通信において使用することができる、ギガヘルツ周波数の信号を光から電子に変換することができる。典型的な光検出器は、光エネルギーの吸収および関連するキャリアの生成、吸収領域を越える光生成キャリアの輸送、ならびに光電流の発生を伴うキャリアの収集によって機能する。
【００２３】
本発明による層状構造は、分子線エピタキシー、化学蒸着、液相エピタキシー、および気相エピタキシーなどのあらゆる好適な方法によって製造することができる。典型的には、本発明による層状構造は、ウエハ・フュージョン（ｗａｆｅｒ  ｆｕｓｉｏｎ）を使用せずに製造することができる。
【００２４】
本発明は、光電子通信技術などの光電子技術において有用である。
【００２５】
本発明の目的および利点を以下の実施例によってさらに説明するが、これらの実施例に記載される特定の材料およびそれらの量、ならびにその他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するために構成されたものではない。
【実施例】
【００２６】
ＤＢＲの形成
ＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖエピタキシアル半導体材料の交互層を２対有する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）ミラーをＩｎＰ基板上に成長させた。この結果得られる構造を図１に概略的に示しており、これはＩｎＰ基板１０、ＩｎＡｌＡｓ緩衝層２０、第１のＣｄＺｎＳｅ層３０、第１のＩｎＡｌＡｓ層４０、第２のＣｄＺｎＳｅ層５０、第２のＩｎＡｌＡｓ層６０、およびＩｎＧａＡｓキャップ層７０を含む。ＣｄＺｎＳｅ層３０および５０とＩｎＡｌＡｓ層４０および６０とがＤＢＲ８０を構成している。ＩＩ−ＶＩ材料は、Ｃｌでｎ型にドープしたＣｄ0.52Ｚｎ0.48Ｓｅであった。ＩＩＩ−Ｖ材料は、Ｓｉでｎ型にドープしたＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓであった。
【００２７】
このミラーは、１．５５μｍにおいてピーク反射率を有するよう設計した。このため、ＩｎＡｌＡｓ層およびＣｄＺｎＳｅ層の厚さの公称値はそれぞれ１２１ｎｍおよび１５６ｎｍであった。
【００２８】
使用した装置は、パーキンエルマー４３０（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  ４３０）固体ソース分子線エピタキシー（ＭＢＥ）システムであった。このシステムは、超高真空供給管によって接続された２つの成長チャンバーを含み、その一方はＡｓ系ＩＩＩ−Ｖ材料用に使用し、他方はＩＩ−ＶＩ材料用に使用した。超高真空パイプラインを介して、異なる層を適用するために２つのチャンバー間でウエハを行き来させた。
【００２９】
（１００）配向のｎ型にＳをドープしたＩｎＰ基板を、Ａｓ過圧下の５６５℃におけるＩＩＩ−Ｖチャンバー内で脱酸素した。次に、Ｉｎエフュージョンセル、Ａｌエフュージョンセル、およびＡｓバルブドクラッカーセルを蒸着源として使用して、５４０℃において厚さ１２０ｎｍのＩｎＡｌＡｓ緩衝層を成長させた。緩衝層の成長後、第１のＣｄＺｎＳｅ層を成長させるため、ウエハをＩＩ−ＶＩチャンバーに移動させた。この成長は、１８５℃において１５分間Ｚｎを曝露することによって開始し、次に、マイグレーション・エンハンスド・エピタキシー（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｅｐｉｔａｘｙ）（ＭＥＥ）によって、薄いＣｌドープＣｄＺｎＳｅ層を２００℃において成長させた。次に基板温度を２７０℃まで上昇させ、残りのＣｌドープＣｄＺｎＳｅ層を厚さ１５６ｎｍまで成長させた。ＣｄＺｎＳｅを成長させた後、この試料をＩＩＩ−Ｖチャンバーに戻した。高温ＩｎＡｌＡｓ成長中にＣｄＺｎＳｅ層の構成要素の減少を軽減するために、厚さ５ｎｍのＳｉドープＩｎＡｌＡｓキャッピング層を３００℃において成長させた。次に、残りの１２１ｎｍの厚さのＳｉドープＩｎＡｌＡｓ層を５４０℃において成長させることで、第１のＣｄＺｎＳｅ／ＩｎＡｌＡｓミラー対を形成した。第１の対と同じ成長条件下で第２のミラー対を成長させた。最後に、Ｓｉでｎ型にドープしたＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓで構成される厚さ５ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓキャップ層をこの構造の上部に成長させた。
【００３０】
Ｘ線回折
ビード・サイエンティフィックＱＣ１（Ｂｅｄｅ  ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＱＣ１）二結晶回折計を使用して較正試料に対してＸ線回折（ＸＲＤ）を行って、ＩｎＰ基板上のＩｎＡｌＡｓ層およびＣｄＺｎＳｅ層の組成が格子整合していることを確認した。ＩｎＰ基板上のＣｄＺｎＳｅ、およびＩｎＰ基板上のＩｎＡｌＡｓの２つの別々の較正試料を成長させた。
【００３１】
ＳＥＭ
上述のように作製したＤＢＲミラーを横に切断し、日立Ｓ４７００（Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｓ４７００）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）下で検査した。図２は、その試料の走査型電子顕微鏡写真である。この顕微鏡写真は、ＩｎＰ基板１０、ＩｎＡｌＡｓ緩衝層２０、第１のＣｄＺｎＳｅ層３０、第１のＩｎＡｌＡｓ層４０、第２のＣｄＺｎＳｅ層５０、第２のＩｎＡｌＡｓ層６０、およびＩｎＧａＡｓキャップ層７０を示している。この顕微鏡写真は、ＣｄＺｎＳｅ層およびＩｎＡｌＡｓ層の厚さ値がそれぞれ約１４２ｎｍおよび１１６ｎｍであることを示しており、意図した値よりも幾分薄くなっている。
【００３２】
反射率
パーキンエルマー・ラムダ９００ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ９００  ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ）分光計を使用して、上述のように作製したＤＢＲミラーの反射率を測定した。得られたデータを図３の線Ａに示している。２対のＣｄＺｎＳｅ／ＩｎＡｌＡのＤＢＲミラーの場合、１．４５μｍにおけるピーク反射率は６６％であった。ミラー反射率は、ＳＥＭから求めた厚さ値を使用して伝達行列の計算に基づいてシミュレートした（伝達行列の計算に関する詳細は：テオドール・タミール（Ｔｈｅｏｄｏｒ  Ｔａｍｉｒ）（編著）、「導波光電子工学」（Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ  Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｃｓ）、第２版（２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ）、シュプリンガー・フェアラーク（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ）を参照されたい）。図３から明らかなように、シミュレートした曲線（図３、線Ｂ）は実験データによく一致している。図３は、２対のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ（線Ｃ）および２対のＡｌＧａＡｓＳｂ／ＡｌＡｓＳｂのＤＢＲ（線Ｄ）の２つの比較例のＩＩＩ−Ｖ／ＩＩＩ−ＶのＤＢＲについて、波長の関数としてシミュレートした反射率も示している。２対のＡｌＧａＡｓＳｂ／ＡｌＡｓＳｂのＤＢＲミラーの場合の反射率はわずか４６％であり、２対のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰミラーの場合で４０％である。本発明によるＤＢＲは、同等の厚さの現在使用されている長波長ＤＢＲよりも大きく改善された反射率を示している。このデータを外挿すると、１５以下の層対で９５％の反射率を有するＤＢＲを実現できることが分かる。
【００３３】
本発明の範囲および原理から逸脱しない本発明の種々の修正および変更は当業者には明らかとなるであろうし、以上に記載した例示的実施形態に本発明が不当に限定されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＤＢＲである本発明による層状構造の概略図である。
【図２】本発明による層状構造の断面図の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例に記載される本発明による２対のＣｄＺｎＳｅ／ＩｎＡｌＡｓのＤＢＲ（線Ａ）について測定した反射率対波長のグラフである。図３は、本発明による２対のＣｄＺｎＳｅ／ＩｎＡｌＡｓのＤＢＲについてシミュレートした反射率データも示している（線Ｂ）。図３は、２対のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのＤＢＲ（線Ｃ）および２対のＡｌＧａＡｓＳｂ／ＡｌＡｓＳｂのＤＢＲ（線Ｄ）の２つの比較例のＩＩＩ−Ｖ／ＩＩＩ−ＶのＤＢＲについてシミュレートした反射率データも示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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