(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面の法線が、［００１］方向から（００１）面内で［１−１０］方向±４５度未満の面内方向に向かって傾斜した傾斜ＩｎＰ基板と、
前記傾斜ＩｎＰ基板の主面上方に配置され、ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ（０＜ｘ＜１）で形成された半導体量子ドットと、
を有し、前記主面法線の［１−１０］方向へのオフアングルが、５度よりも大きく、１０度以内である半導体量子ドット装置。
【請求項２】
前記量子ドットの面内短方向サイズに対する面内長方向サイズの比が、１．５以下である請求項１に記載の半導体量子ドット装置。
【請求項３】
前記ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ半導体量子ドットを埋め込むＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層と、
前記バリア層の下に配置された第１導電型層と、
前記バリア層の上に配置された第２導電型層と、
をさらに含む請求項１または２に記載の半導体量子ドット装置。
【請求項４】
前記ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ半導体量子ドットが、前記バリア層内に複数層に分布して配置されている請求項３に記載の半導体量子ドット装置。
【請求項５】
前記第２導電型層，前記バリア層，前記第１導電型層の一部がメサ状に整形され、
前記メサ側面を埋め込み、キャリア閉じ込め機能を有する埋め込み領域をさらに含み、メサ型レーザとして機能する請求項３または４に記載の半導体量子ドット装置。
【請求項６】
前記第２導電型層の上部がストライプ状に整形され、リッジ型レーザとして機能する請求項３または４に記載の半導体量子ドット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に半導体量子ドットを用いた半導体量子ドット装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
量子効果を用いた種々の半導体装置が知られている。厚さ方向の１次元量子化を用いた半導体装置として、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、量子井戸（ＱＷ）や多重量子井戸（マルチカンタムウェル、ＭＱＷ）を用いた発光装置がよく知られている。
【０００３】
１次元以外の量子化の形態としては、２次元量子化を用いた量子細線、３次元量子化を用いた量子ドット（または量子箱）が知られている。近年、量子ドットを用いた発光装置が種々研究されている。
【０００４】
量子ドットの作製技術としては、格子不整合材料を用いたStranski-Krastanov成長モード（Ｓ−Ｋモード）による自己形成技術が１９９０年台半ばから盛んに研究されている。基板上に格子不整合の大きな物質を成長させると、当初は濡れ層が形成されるが、厚さが増してくると、蓄積される歪が大きくなり、半球状等の島状の３次元成長が生じる。これを量子ドットとして利用できる。このような自己形成量子ドットを用いて、半導体レーザ等のデバイスが実際に報告されるようになった。量子ドット素子の可能性が現実のものになりつつある。
【０００５】
光通信用光源として量子ドットレーザを作成する場合、発光波長１．３μｍ（発光エネルギ０．９５ｅＶ）又は発光波長１．５５μｍ（発光エネルギ０．８ｅＶの量子ドットを作成することが望まれる。
【０００６】
例えば、ＧａＡｓ基板上の活性層内にＩｎＧａＡｓ量子ドットを形成し、室温で１．３μｍ帯の連続発振が得られた半導体量子ドットレーザが報告されている（IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.11, 1205, 1999)。
【０００７】
１．５５μｍ帯に関しては、ＩｎＰ（３１１）Ｂ基板上にＩｎＧａＡｌＡｓスペーサ層を介して、ＩｎＡｓ量子ドットを形成することが報告されている（J. crystal Growth 245, 31 (2002)）。ＩｎＡｓとＩｎＧａＡｌＡｓとのＩｎＰ基板に対する格子不整合は逆極性であり、互いに相殺する。ホトルミネッセンスで波長１．５８μｍの発光が観察されている。
【０００８】
本発明者らは、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰバリア層とＩｎＡｓＳｂ量子ドット層とを交互に積層する構造を提案した（特開２００５−１３６２６７号）。ＩｎＡｓＳｂ混晶は、Ａｓ組成１．０（ＩｎＡｓ）でバンドギャップ０．３５ｅＶ，Ａｓ組成０．６程度で最小バンドギャップ０．１ｅＶとなる大きなバンドギャップボウイングを有し、組成によってバンドギャップを０．１−０．３５ｅＶの範囲で変化させることができる。また、ＩｎＡｓより格子定数が大きくなるので、ＩｎＡｓ量子ドットより、サイズが小さく、量子効果の大きい量子ドットを実現できる可能性を有する材料である。
【非特許文献１】IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.11, 1205, (1999)
【非特許文献２】J.Crystal Growth Vol.245, 31 (2002)
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１３６２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
量子ドットレーザの報告が種々なされているが、その技術は未だ確立されていない。実効的な量子ドット作製技術が望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、適切な量子ドットを有する半導体量子ドット装置およびその製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、特性の優れた半導体量子ドット装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１観点によれば、
主面の法線が、［００１］方向から（００１）面内で［１−１０］方向±４５度未満の面内方向に向かって傾斜した傾斜ＩｎＰ基板と、
前記傾斜ＩｎＰ基板の主面上方に配置され、ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ（０＜ｘ＜１）で形成された半導体量子ドットと、
を有し、前記主面法線の［１−１０］方向へのオフアングルが、５度よりも大きく、１０度以内である半導体量子ドット装置
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
量子ドットの形状が調整される。面内異方性が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
従来のＩｎＰ光通信デバイスは、（００１）ＩｎＰ基板を用いて作製されている。上述のように、本発明者らはＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰバリア層とＩｎＡｓＳｂ量子ドット層とを交互に積層する構造を提案した。（００１）ＩｎＰ基板上に、量子ドットを作製して新たな現象が見出された。
【００１６】
図１Ａに示すように、（００１）ＩｎＰ基板上に、ＩｎＡｓ０．８８Ｓｂ０．１２量子ドットを成長したサンプルを作製した。サンプルの作製手順を以下説明する。有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）の反応室に（００１）ＩｎＰ基板１を装入し、キャリアガスとして水素、反応室内圧力５０ｔｏｒｒとし、ホスフィン（ＰＨ３）を流してホスフィン雰囲気とし、基板を６３０℃に加熱した。温度が安定化した後、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を追加して供給し、ＩｎＰバッファ層２を厚さ約１００ｎｍ成長した。この時のＶ族元素とＩＩＩ族元素の供給比（Ｖ／ＩＩＩ比）は１００で、成長速度は１μｍ／ｈであった。
【００１７】
その後、ＰＨ３雰囲気中で、４８０℃まで降温した。温度が安定化した後、ＰＨ３の供給を止め、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン（ＡｓＨ３）、トリメチルアンチモン（ＴＭＳｂ）を、２次元層厚換算で３分子層（ＭＬ）相当分供給して、ＩｎＡｓ０．８８Ｓｂ０．１２量子ドット３を成長した。この時のＶ／ＩＩＩ比は１０で、ＴＭＳｂとＡｓＨ３の供給比は０．４：０．６、成長速度は０．１μｍ／ｈであった。量子ドット成長後、水素雰囲気中で室温まで降温し、量子ドットを成長したサンプルを反応室から取り出した。
【００１８】
図１Ｂは、量子ドットを成長したサンプル表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察したＡＦＭ像を示す。量子ドットは、［１１０］方向のサイズが１５ｎｍ程度であり、［１−１０］方向のサイズが８０ｎｍ程度である。面内長方向サイズ／面内短方向サイズ比が約５である強い面内異方性を有する。量子細線的な量子ドットと言える。［１１０］方向で十分な量子閉じ込め効果が生じても、［１−１０］方向では量子閉じ込め効果が不十分になる可能性が大きい。このような異方性は、例えば、偏波依存性を生じる原因ともなる。
【００１９】
本発明者は、（００１）ＩｎＰ基板にオフアングルを取り入れることを考えた。［１−１０］方向の量子サイズが長いことを考慮し、面法線を［００１］方向から［１−１０］方向に２度および５度傾けた（オフさせた）基板を基板メーカーから取り寄せた。この２枚の基板は、指数面で規定できる傾斜角度ではないが、Ｂ方向にオフしていることから考えると、Ｂ面基板の一種であると言える。また、比較のため面法線を［００１］方向から［１１０］方向に５度オフさせた基板も基板メーカーから取り寄せた。この基板も同様に考えると、Ａ面基板の一種であると言える。これらの基板上に、前述同様の手順で量子ドットを成長した。まず、面法線を［００１］方向から［１―１０］方向にオフさせた基板上に成長した量子ドットについて説明する。
【００２０】
図１Ｂに示したように、オフアングル０の場合の量子ドットは、［１１０］方向のサイズが１５ｎｍ程度、［１−１０］方向のサイズが８０ｎｍ程度であり、面内長方向サイズ／面内短方向サイズ比が約５である
図１Ｃは、面法線を［００１］方向から［１−１０］方向に２度オフさせた基板上の量子ドットのＡＦＭ像である。量子ドットの面内長方向サイズが縮小し、面内短方向サイズが増加している。面内長方向サイズの面内短方向サイズに対する比は約２．３となった。
【００２１】
図１Ｄは、面法線を［００１］方向から［１−１０］方向に５度オフさせた基板上の量子ドットのＡＦＭ像である。ほぼ面内等方性といってもよい程度まで面内異方性が減少している。面内長方向サイズの面内短方向サイズに対する比は約１．２となった。
【００２２】
図２Ａは、これらの結果をまとめて示すグラフである。横軸が［１−１０］方向へのオフアングルであり、縦軸が［１−１０］方向（面内長方向）のドット長Ｌｙの［１１０］方向（面内短方向）のドット長Ｌｘに対する比Ｌｙ／Ｌｘを示す。Ｌｙ／Ｌｘ比は、オフアングル０度では、約５であり、オフアングル２度で約２．３まで減少し、オフアングル５度で約１．２まで減少している。オフアングルの増加と共に、面内異方性が減少し、飽和の傾向が見える。オフアングルを５度よりも大きくしていくと、Ｌｙ／Ｌｘ比は１．０に漸近すると推定される。但し、Ｌｙ／Ｌｘ＝１．０が、実用上必ず必要というわけではない。面内異方性を緩和することで、目的を果たせる場合もあり得る。
【００２３】
オフアングルなしの場合と比べ、オフアングル２度で、Ｌｙ／Ｌｘ比は、半分以下（２．５以下）になっている。大幅な面内異方性の緩和が得られる。オフアングルを５度とすると、Ｌｙ／Ｌｘ比は、約１／４（１．３以下）となる。等方的に近い形状が実現されている。多くの用途に有益であろう。プロットから推察すれば、オフアングル４度で、Ｌｙ／Ｌｘ比は、約１．５以下となるであろう。目的によって十分有益な、異方性の緩和であろう。このように、［１−１０］方向へのオフアングルを取り入れることにより面内異方性は急激に減少する。
【００２４】
オフアングルをあまりに大きくすると、（００１）面の性質が失われる。特に、デバイス応用の観点からは、メサストライプの形成などの加工に影響を与えないために、面法線の［００１］方向から［１−１０］方向へのオフアングルは１０度以内とするのが好ましいであろう。
【００２５】
比較のため、面法線を［００１］方向から［１１０］方向に５度オフさせた基板上に量子ドットを成長したサンプルも作製した。
【００２６】
図１Ｅは、面法線を［００１］方向から［１１０］方向に５度オフさせた基板上の量子ドットのＡＦＭ像である。図１Ｂに示す量子ドットと同等の面内異方性が観察される。量子ドットのＬｙ／Ｌｘ比は約５である。量子ドットの面内異方性に関して、［１１０］方向のオフアングルは影響しないと考えられる。
【００２７】
図２Ｂは、これらの結果を示すグラフである。面法線を［００１］方向から［１−１０］方向にオフさせると、量子ドットの面内異方性はオフアングルと共に急激に減少するが、面法線を［００１］方向から［１１０］方向にオフさせても基板上の量子ドットのＬｙ／Ｌｘ比は、ほとんど変わらず、面内異方性は変わらない。なお、結晶方位に関する加工精度は±０．５度程度である。オフアングルは、小さくてもその影響が大きいのでオフアングルは、±０．５度未満を意味することにする。例えば、オフアングル２度は、（２±０．５）度内（両端は含まず）を意味する。
【００２８】
［１−１０］方向のオフアングルが、面内異方性の減少に効果を有すると考えられる。［１１０］方向へオフさせても、直交する［１−１０］方向へのオフ角は生じないので，図１Ｅの結果となったと考えられる。［１１０］以外の面内方向へオフさせれば、［１−１０］方向へのオフ角も生じる。［１１０］方向以外へのオフアングルであれば、［１−１０］方向のオフアングルが生じるが、大きな寄与を得るには、オフさせる方向は［１−１０］方向±４５度未満が好ましいであろう。より好ましくは、［１−１０］方向±５度未満の方向にオフさせるのがよいであろう。実用上［１−１０］方向±１度の方向にオフさせた時が、最も好ましいと考えられる。
【００２９】
本発明者は、［１−１０］方向のオフアングルが面内異方性を減少させる理由について考察した。
【００３０】
図３は、（００１）ＩｎＰ面の面法線［００１］を［１−１０］方向に傾斜させた時の（１１０）面の結晶構造を概略的に示す。オフアングルの導入により、［１−１０］方向に沿って、一定距離ごとに結晶面のステップが生じる。例えば、ステップ高さ（１分子層厚）を０．２ｎｍ、オフアングルを５度とすると、［１−１０］方向のステップ長は約２．３ｎｍとなる。
【００３１】
（００１）ＩｎＰ面上での量子ドットの［１−１０］方向サイズが［１１０］方向サイズより格段に大きい理由の１つを以下のように仮定する。基板表面に付着した原子、分子等の粒子の、［１−１０］方向のマイグレーション長が［１１０］方向のマイグレーション長より格段に大きい。［１−１０］方向のマイグレーションは、導入されたステップによって阻害されるであろう。［１−１０］方向のマイグレーション長が減少すれば、量子ドットの［１−１０］方向サイズは減少するであろう。このようなマイグレーション長の異方性を生じる可能性の１つとして、（００１）面の原子配置が考えられる。いずれにせよ、オフアングルに起因して導入されるステップが異方性減少に寄与する可能性が高いであろう。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施例による量子ドット半導体装置を示す。
【００３３】
（００１）ＩｎＰ面の面法線［００１］を［１−１０］方向に５度傾斜させたｎ型傾斜（００１）ＩｎＰ基板１を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）の反応室に装入し、ホスフィン（ＰＨ３）を流してホスフィン雰囲気とし、基板を６００−６５０℃に加熱する。温度が安定化した後、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を追加して供給し、不純物としてＳｉ（原料には例えばジシラン：Ｓｉ２Ｈ６）を添加し、ｎ型ＩｎＰクラッド層４を成長する。クラッド層４は、結晶性を整えるバッファ層の機能も果たす厚さとする。ｎ型ＩｎＰクラッド層４の上に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、ＴＭＩｎ、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），ＡｓＨ３、ＰＨ３をソースガスとして、ＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層６を成長する。ＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕ層は、例えば成長速度１μｍ／ｈ、Ｖ／ＩＩＩ比２００で成長すればよい。ＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕ層の組成は、例えばＡｌ０．１５Ｉｎ０．６８Ｇａ０．１７Ａｓ０．６６Ｐ０．３４とすることで、波長１．１μｍ相当のバリア層となる。
【００３４】
バリア層成長後、ＰＨ３雰囲気中で、４５０−５００℃まで降温する。温度が安定化した後、ＰＨ３の供給を止め、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン（ＡｓＨ３）、トリメチルアンチモン（ＴＭＳｂ）を、２次元層厚換算で４分子層（ＭＬ）相当分供給して、ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層３を成長する。量子ドット成長後、ＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層７を成長して、量子ドット層を埋め込む。バリア層７の成長温度が量子ドットと同じ成長温度（つまり、バリア層６に比べて１００℃以上温度が低いような状況）の場合は、成長速度を例えば０．２μｍ／ｈ遅くすることでより結晶性の良好なバリア層を成長することができる。量子ドット層３を挟んでバリア層６，７が配置され、活性層を形成する。さらに、ｐ型不純物としてＺｎ（原料には例えばトリメチル亜鉛：ＴＭＺｎ）を添加したｐ型ＩｎＰクラッド層９を成長する。このようにして活性層中に量子ドット層を含むダイオード構造を形成する。水素雰囲気中で室温まで降温し、基板を反応室から取り出す。
【００３５】
図５は、第２の実施例による量子ドット半導体装置を示す。（００１）ＩｎＰ面の面法線［００１］を［１−１０］方向に５度傾斜させたｎ型傾斜（００１）ＩｎＰ基板１上に、Ｓｉを添加したｎ型ＩｎＰバッファ層２を成長した後、ｎ型ＩｎＰクラッド層４を成長する。ｎ型ＩｎＰクラッド層４の上に、ＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層６を成長し、その上にＩｎＡｓＳｂ量子ドット層３−１を成長する。量子ドット層３−１の上にＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層７を成長し、さらにＩｎＡｓＳｂ量子ドット層３−２を成長する。ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層３−２上にＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層８を成長する。このようにして、活性層中に量子ドット層を複数層配置する。層数は３以上にすることもできる。繰り返すときのＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層の膜厚は、例えば４０ｎｍとすればよい。
最上バリア層８の上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層９を成長する。
【００３６】
これらの実施例においては、面法線を［１−１０］方向に傾斜させた傾斜ＩｎＰ基板を用いるので、その面方位はその上に成長するエピタキシャル層にも伝達される。その上に形成されるＩｎＡｓＳｂ量子ドットは、面内異方性を緩和されたものとなる。
【００３７】
ＡｌＩｎＧａＡｓＰ混晶は、組成の選択により、格子定数とバンドギャップを所望の値に選択することができる。格子定数の選択は、格子不整を調整し、量子ドットのサイズを調整する機能を有する。バリア層は量子ドットよりバンドギャップが大きく、屈折率が低くなる組成とする。バンドギャップは量子ドットのエネルギ障壁に影響する。上下のバリア層の組成を変えてもよい。各混晶の組成は、目的に合わせて選択する。
【００３８】
図６は、ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層を用いた埋め込みメサ型半導体レーザの構成を示す。図に示す構成は、キャビティ方向と交差する方向の断面図である。
【００３９】
ｎ型傾斜（１００）ＩｎＰ基板１１の上に、必要に応じてｎ型バッファ層を介して、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２を厚さ３００−５００ｎｍエピタキシャルに成長する。ｎ型不純物のＳｉ濃度を、例えば５×１０１７ｃｍ−３（以下、５Ｅ１７のように表記する）とする。その上にＩｎＧａＡｓＰバリア層１３とＩｎＡｓＳｂ量子ドット層１４とを交互に積層する。バリア層は量子ドット層より大きなバンドギャップ、低い屈折率を有し、上下方向でキャリア閉じ込め、光閉じ込め効果を発揮する。図では、４層のバリア層と３層の量子ドット層とを交互に形成しているが、層数は任意に増減できる。最外層のバリア層を別の材料の光閉じ込め層としてもよい。
【００４０】
最上バリア層１３の上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１７の一部を成長した後、表面上に酸化シリコン等のハードマスク層をストライプ状に設け、活性層及びその上下の層をメサ状にエッチングする。エッチングした表面に、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１５、ｎ型ＩｎＰ埋め込み層１６を成長し、メサ形状を埋め込む。
【００４１】
クラッド層、埋め込み層は、バリア層よりさらに広いバンドギャップとさらに低い屈折率を有し、光閉じ込め効果を発揮する。埋め込み層は電流狭窄効果も有する。ハードマスク層を除去し、残りのｐ型ＩｎＰクラッド層１７を成長する。ｐ型クラッド層１７の全厚さは、例えば２−３μｍとし、ｐ型不純物Ｚｎの濃度は、例えば２Ｅ１８とする。ｐ型クラッド層１７の上にｐ＋型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８を成長する。ｐ型不純物のＺｎ濃度は、例えば１Ｅ１９とする。ｐ型コンタクト層１８の上にｐ側電極２１を形成し、ｎ型基板１１の裏面にｎ側電極２２を形成する。光の出射する端面はへき開する。へき開して形成したキャビティの両端面に反射防止膜を形成する。このようにしてメサ型レーザ構造を完成する。
【００４２】
図７は、ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層を用いたリッジ型半導体レーザの構成を示す。図６に示した実施例同様に、ｎ型傾斜ＩｎＰ基板１１上にｎ型クラッド層１２を成長し、ＩｎＧａＡｓＰバリア層１９とＩｎＡｓＳｂ量子ドット層１４を交互に積層する。最上バリア層１９の上に、ｐ型クラッド層１７、ｐ型コンタクト層１８を成長する。ｐ型コンタクト層１８の上にストライプ状のエッチングマスクを形成し、ｐ型コンタクト層１８、ｐ型クラッド層１７の一部をエッチングする。マスクを除去し、形成されたリッジを覆う絶縁膜２３を形成する。絶縁膜２３にコンタクト層１８を露出する開口を形成し、その上にｐ側電極２１を形成する。ｎ型基板裏面にｎ側電極２２を形成する。
【００４３】
なお、傾斜ＩｎＰ基板、活性層（量子ドット層、バリア層）以外の部分は公知の技術により作成することができる。例えば、特開２００２−１８４９７０号（米国特許６，７５１，２４３号）、特開２００４−２８８７５９号（米国特許出願１０／７０８，２１９号）の実施態様の欄を参照できる（これらは参照により取り込まれる）。結晶成長は、ＭＯＶＰＥに限らない。例えばＭＢＥを用いることもできる。Ａｓ原料として、ＡｓＨ３の他、例えばターシャルブチルアルシン（ＴＢＡｓ）等を用いてもよい。Ｓｂ原料には、ＴＭＳｂの他、例えばスチビン（ＳｂＨ３）、Ｉｎ原料にはＴＭＩｎの他トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）等を用いることもできる。
【００４４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない、例えば、半導体レーザ構造として公知の種々の構造を採用することもできる。又、量子ドットレーザに代え、その他の半導体光増幅器、変調器、波長変換スイッチ等の半導体素子を作成することもできる。
【００４５】
以下、本発明の特徴を付記する。
（付記１）  
主面の法線が、［００１］方向から（００１）面内で［１−１０］方向±４５度未満の面内方向に向かって傾斜した傾斜ＩｎＰ基板と、
前記傾斜ＩｎＰ基板の主面上方に配置され、ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ（０＜ｘ＜１）で形成された半導体量子ドットと、
を有する半導体量子ドット装置。
（付記２）
前記面内方向が、［１−１０］方向±５度未満である付記１記載の半導体量子ドット装置。
（付記３）
前記面内方向が、［１−１０］方向±１度未満である付記２記載の半導体量子ドット装置。
（付記４）
前記量子ドットの面内短方向サイズに対する面内長方向サイズの比が、２．５以下である付記１〜３のいずれか１項記載の半導体量子ドット装置。
（付記５）
前記主面の法線方向が、［００１］方向から２度以上傾斜している付記１〜３のいずれか１項記載の半導体量子ドット装置。
（付記６）
前記量子ドットの面内短方向サイズに対する面内長方向サイズの比が、１．５以下である付記４記載の半導体量子ドット装置。
（付記７）
前記主面の法線方向が、［００１］方向から４度以上傾斜している付記５記載の半導体量子ドット装置。
（付記８）
前記量子ドットの面内短方向サイズに対する面内長方向サイズの比が、１．３以下である付記６記載の半導体量子ドット装置。
（付記９）
前記主面の法線方向が、［００１］方向から５度以上傾斜している付記７記載の半導体量子ドット装置。
（付記１０）
前記ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ半導体量子ドットを埋め込むＡｌｓＩｎｔＧａ１−ｓ−ｔＡｓｕＰ１−ｕバリア層と、
前記バリア層の下に配置された第１導電型層と、
前記バリア層の上に配置された第２導電型層と、
をさらに含む付記１〜９のいずれか１項記載の半導体量子ドット装置。
（付記１１）
前記ＩｎＡｓ１−ｘＳｂｘ半導体量子ドットが、前記バリア層内に複数層に分布して配置されている付記１０記載の半導体量子ドット装置。
（付記１２）
前記第２導電型層，前記バリア層，前記第１導電型層の一部がメサ状に整形され、
前記メサ側面を埋め込み、キャリア閉じ込め機能を有する埋め込み領域をさらに含み、メサ型レーザとして機能する付記１０または１１記載の半導体量子ドット装置。
（付記１３）
前記第２導電型層の上部がストライプ状に整形され、リッジ型レーザとして機能する付記１１または１２記載の半導体量子ドット装置。
（付記１４）
前記半導体量子ドット装置が、波長１．５５μｍ帯の半導体レーザである付記１２または１３記載の半導体量子ドット素子。
（付記１５）
前記ＩｎＰ基板上に成長されたＩｎＰバッファ層をさらに有する付記１〜１４のいずれか１項記載の半導体量子ドット装置。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
量子ドットを用いた半導体量子ドット素子に適応することができる。特に光を利用する半導体量子ドット光素子に適応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１Ａ−１Ｅは、本発明者の研究の経過を示す断面図および結晶成長面のＡＦＭ像である。
【図２】図２Ａ，２Ｂは、実験結果をまとめて示すグラフである。
【図３】図３は、（００１）面の面法線を［００１］方向から［１−１０］方向にオフさせた、傾斜（００１）基板内の結晶構造を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例による半導体量子ドット装置を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施例による半導体量子ドット装置を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例によるメサ型レーザを示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例によるリッジ型レーザを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  傾斜ＩｎＰ基板
２  ＩｎＰバッファ層
３  ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層
４  ｎ型ＩｎＰクラッド層
６、７、８  バリア層
９  ｐ型ＩｎＰクラッド層
１１  ｎ型傾斜ＩｎＰ基板
１２  ｎ型ＩｎＰクラッド層
１３  ＡｌＩｎＧａＡｓＰバリア層
１４  ＩｎＡｓＳｂ量子ドット層
１５  ｐ型ＩｎＰ埋め込み層
１６  ｎ型ＩｎＰ埋め込み層
１７  ｐ型ＩｎＰクラッド層
１８  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１９  ＩｎＧａＡｓＰバリア層
２１  ｐ側電極
２２  ｎ側電極
【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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【図１】
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