(57)【要約】【課題】半導体内の電子準位、電子状態を可変に制御することにより動作波長が可変な光制御用の半導体装置を実現することにある。【解決手段】量子ドット、量子細線乃至量子井戸を含む単層又は複数層からなる光又は電子制御を行う制御層（３０）を有する半導体装置において、台となる層（１０）上に橋桁状の層（２０）が形成され、該橋桁状の層（２０）上に前記制御層（３０）の両端が橋桁状に固定され、前記制御層（３０）を外力により変形させる手段（４０）を備えていることを特徴とする。【選択図】        図１
2005099586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドット、量子細線乃至量子井戸を含む単層又は複数層からなる光又は電子制御を行う光制御層を有する半導体装置において、前記光制御層を外力により変形させる手段を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記光制御層は、台となる層上に一部のみが固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、前記台となる層上に橋桁状の層が形成され、該橋桁状の層上に前記光制御層の両端が橋桁状に固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、前記光制御層は上部と下部で格子定数或いは熱膨張係数が異なる材料からなる複数層から形成され、撓んでいることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２記載の半導体装置において、前記光制御層或いは前記台となる層は、光反射層を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、前記光制御層の一部に導電性を有する不純物を含む第一のドーピング層を備え、前記台となる層に導電性を有する不純物を含む第二のドーピング層を備えていることを特徴とする半導体装置
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置において、前記第一のドーピング層は第一の電極を備え、前記第二のドーピング層は第二の電極を備え、前記光制御層を変形させる手段は、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加する装置からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置において、量子ドット、量子細線乃至量子井戸の位置が前記第一のドーピング層と前記第二のドーピング層間に無いことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項６記載の半導体装置において、前記光制御層は下部に前記第一のドーピング層を備え、上部に導電性を有する不純物を含む第三のドーピング層を備え、前記第一のドーピング層と前記第三のドーピング層は電気的に反対の導電性を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、前記第一のドーピング層は第一の電極を備え、前記第三のドーピング層は第三の電極を備え、前記第一の電極と前記第三の電極の間に電圧を印加或いは電流を注入する装置を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び、波長選択および光変調等の光制御、或いは電子制御を行う半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体結晶成長技術やプロセス技術の進展により半導体装置が様々な分野で実用化されてきている。
光半導体装置は小型、軽量、低電力駆動といった特徴を有し、ＩnＰ，ＧaＡs，ＧaＮ系等の異なる材料系を用いることにより制御波長を広く変えることができる為、その応用分野は光ファイバ通信における発光素子や光制御素子、或いは光メモリヘの応用、更にはガス検知等多岐に渡る。
【０００３】
また、近年は量子通信や光コンピューティング等、光を用いた新たな分野の研究が進展しており、単一光子発光素子等、量子状態を積極的に利用した素子に関する検討も進められている。
これらの応用において重要な役割を果たすのは使用波長の制御、引いては、素子内の電子準位、電子状態の制御である。
【０００４】
例えば現在、波長多重分割通信システム内における使用波長帯域は、シングルモードファイバ内の光損失が最も小さい波長１．５５μｍを中心とするＣバンド、即ち１．５３〜１．５７μｍの波長帯域に加えて、より通信量を増加させる為にＳバンド（波長帯１．４８〜１．５１μｍ）、Ｌバンド（波長帯１.５７〜１.６１μｍ）の使用が検討されており、単一素子において広い波長帯域での使用を実現することは非常に重要である。
しかしながら、例えば代表的な光制御素子である電界吸収型の光変調器においては、使用波長帯域が３０ｎｍ程度に留まるなど、単一の光制御素子で使用できる波長領域が限定されるという問題があった（非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】ＯＦＣ’９７ＷＧ４”ＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡsＰ／ＩnＡsＰ ＭＱＷ polarization-independent modulator with high optical power saturation”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体内の電子準位、電子状態を可変に制御することにより動作波長が可変な光制御用の半導体装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を達成する為、以下に示す特徴を有するように半導体装置を構成した。
本発明の第一の特徴は、量子ドット、量子細線乃至量子井戸を含む単層又は複数層からなる光又は電子制御を行う光制御層を有する半導体装置において、前記光制御層を外力により変形させる手段を備えた構造の採用である。
【０００８】
また、本発明の第二の特徴は、第一の特徴を有する半導体装置において、台となる層上に光制御層の一部のみが固定されている構造の採用である。
【０００９】
また、本発明の第三の特徴は、第二の特徴を有する半導体装置において、台となる層上に橋桁状の層が形成され、光制御層の両端が橋桁状の層上に橋桁状に固定されている構造の採用である。
【００１０】
また、本発明の第四の特徴は、第一の特徴を有する半導体装置において、光制御層は上部と下部で格子定数或いは熱膨張係数が異なる材料からなる複数層から形成され、光制御層が撓んでいる構造の採用である。
【００１１】
また、本発明の第五の特徴は、第二の特徴を有する半導体装置において、光制御層或いは台となる層は光反射層を含んだ構造の採用である。
【００１２】
また、本発明の第六の特徴は、第一の特徴を有する半導体装置において、光制御層の一部に導電性を有する不純物を含む第一のドーピング層を備え、台となる層に導電性を有する不純物を含む第二のドーピング層を備えた構造の採用である。
【００１３】
また、本発明の第七の特徴は、第六の特徴を有する半導体装置において、第一のドーピング層は第一の電極を備え、第二のドーピング層は第二の電極を備え、第一の特徴である光制御層を変形させる手段は、第一の電極と第二の電極の間に電圧を印加する装置からなる構造の採用である。
【００１４】
また、本発明の第八の特徴は、第七の特徴を有する半導体装置において、第一の特徴である量子ドット、量子細線乃至量子井戸の位置が第一のドーピング層と第二のドーピング層間に無い構造の採用である。
【００１５】
また、本発明の第九の特徴は、第六の特徴を有する半導体装置において、光制御層は下部に第一のドーピング層を備え、上部に導電性を有する不純物を含む第三のドーピング層を備え、第一のドーピング層と第三のドーピング層は電気的に反対の導電性を有する構造の採用である。
【００１６】
また、本発明の第十の特徴は、第九の特徴を有する半導体装置において、第一のドーピング層は第三の電極を備え、第三のドーピング層は第三の電極を備え、第一の電極と第三の電極の間に電圧を印加或いは電流を注入する装置を有する構造の採用である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体内の電子準位、電子状態を可変に制御できる半導体装置、動作波長が広範囲に可変となる光制御用の半導体装置が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず本発明の原理について説明する。
半導体における光制御は主として光励起、電流注入、電圧印加により発生する光吸収、発光特性の変化を利用して行われる。
これらの光制御デバイスには通常直接遷移型半導体材料が用いられ、Γ点付近の伝導帯と価電子帯間で生ずる電子遷移を用いる。
【００１９】
この場合、光の制御波長はバンドギャップ波長に大きく依存し、この値を自由に変化させることがポイントとなる。
バンドギャップ波長を変化させる方法の一つとしては、歪の導入が挙げられる。
一般に、歪の導入に伴う半導体材料のバンドギャップ変化ΔＥgは以下のように与えられる。
【００２０】
【数１】
2005099586.tif 000003
【００２１】
ａは静水圧変形ポテンシャル、ｂは剪断応力変形ポテンシャルであり、材料依存性を有する。εijは歪テンソルのij成分である。
従って、光制御層の歪を変化させることにより動作波長の制御が可能となる。
例えば故意に歪を導入する構造として、板状のＧaＡs層にＩn0.2Ｇa0.8Ａsを積層した光制御層構造を考慮する。
【００２２】
この場合、ＩnＣaＡsの格子定数がＧaＡsの格子定数に対して大きい為、図１（ａ）に示すように、量子ドット１を含むＧaＡs層の上部は引張方向、逆に量子ドット２を含むＧaＡs層下部は圧縮方向に応力を受け、両端以外が固定されていないと仮定すると光制御層は上側に凸となるように変形する。
【００２３】
図２は光制御層が直線形状である場合と、光制御層が変形している場合の計算による歪分布の比較である。
光制御層長さは５μｍ、幅は５００ｎｍ、ＧaＡs層の厚さは５０ｎｍ、ＩnＧaＡs層の厚さは７ｎｍとした。
横軸は光制御層下部からの位置である。
縦軸は光制御層内の静水圧歪量であり、正方向が伸張歪、負方向が圧縮歪を示す。
【００２４】
光制御層が直線形状である場合には歪分布が生じていないのに対し、光制御層が変形した場合には歪分布が生じ、歪の値も変化している。
この光制御層内に量子ドットが埋め込まれている場合、量子ドット内の歪量は光制御層の変形に伴い変化する。
このとき、ドットのバンドギャップエネルギーが式（１）に従い変化する為、ドット内の量子準位がシフトする。
【００２５】
図３は、光制御層内に底辺２０ｎｍ×２０ｎｍ、高さ１０ｎｍのピラミッド型ＩnＡsドットを埋め込んだ場合、変形後の光制御層内のＩnＡsドットの発光エネルギーを、直線状光制御層内のＩnＡsドットの発光エネルギーを基準として示した数値解析結果である。
横軸は光制御層内の量子ドットの位置を示す。
図１（ｂ)に示したように、自己形成で作成された量子ドット１,２の場合、一般にドット内には圧縮歪が導入されている。
変形光制御層の上部においてはＧaＡs層は伸張歪を受けるので、その中に埋め込まれたＩnＡs層内のドット内の圧縮歪は変形前と比較して減少し、量子ドットの発光ピークは赤方偏移を受ける。
【００２６】
一方、ブリッジ下部においてはＧaＡs層が圧縮歪を受けるので、ＩnＡs層内のドットの圧縮歪が増加する方向に働き、発光ピークは青方偏移を受ける。
従って、例えば量子ドット層の位置を光制御層の中心から上方或いは下方にずらした位置に配置し、外力により光制御層を変形することにより発光波長を変化させることが可能となり、広帯域の光変調及び発光に対応することができる。
【００２７】
また、例えば発光波長が同じ複数層の量子ドット層を光制御層の上部、中心部、下部に配置し、これを外力により変形すれば、変形量は複数層の量子準位は縮退して同一の発光スペクトルが得られ、変形後は上部、中心部、下部それぞれにおいて歪により量子準位が変位し、広い発光スペクトルが得られる。
また、この構造において量子ドット層間を十分薄くすると各量子ドット層の電子状態が結合するが、歪の方向によって電子状態の局在化を変化させることが可能である。
【００２８】
即ち、伸張歪をかけた側の量子ドット層は圧縮歪がかかっている側の量子ドット層よりもエネルギー準位が深くなり、かつ電子の閉込め状態が高くなる効果がある。
このように、量子ドットを含んだ光制御層をブリッジ形状に作成し、光制御層を力学的に変形させることにより量子ドット内に電子状態の変化が生じ、電子制御が可能となる。
また、それによる波長の自由な制御が可能となる。
【実施例１】
【００２９】
本発明における実施の形態における半導体装置の構成図を図４（ａ）に示す。
同図に示すように、土台となるドーピング濃度１.０×１０18ｃｍ-3のｎ型（００１）ＧaＡs基板１０上に高さ５μｍのＡlＡs橋桁層２０が形成され、その上部に[１１０]方向に幅３μｍ、長さ５μｍの光制御層３０が形成されている。
ＡlＡs橋桁層２０は、ＧaＡs基板１０の左右両側に位置しており、光制御層３０の両端を橋桁状に固定している。
【００３０】
光制御層３０は、厚さ３０ｎｍのドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＧaＡs層３１、発光ピーク波長１．３μｍかつスペクトル拡がり５０ｎｍの自己形成ＩnＡs量子ドット３２が埋め込まれた厚さ２０ｎｍのＩn0.2Ｇa0.8Ａs層３３の単層又は多層膜、厚さ１０ｎｍのＧaＡsキャップ層３４から形成されている。
量子ドット層はブリッジの中心より上部側に作成されている。
【００３１】
ｎ型ＧaＡs基板１０にはｎ側電極(図示省略)、ｐ型ＧaＡs層３１にはｐ側電極(図示省略)が形成されており、電極間に逆バイアスを印加する電圧印加装置４０が設けてある。
以上の結晶成長はＭＯＶＰＥ，ＭＢＥ等を用いて作成することが可能である。
【００３２】
電極に電圧を印加しない状態で、波長λ1＝１．２７μｍ，λ2＝１．３２μｍの信号光を、図中矢印で示すように素子下面から入射した場合、素子の上面と底面間、ｎ−ＧaＡs層の上面と底面間、光制御層３０の上面と底面間のそれぞれが共振器となり、信号光は共振器間で反射を繰り返して、図中矢印で示すように上部に出射される。
波長λ1、λ2は共に共振器周波数に一致するようになっている。
【００３３】
入射光が共振器内を伝播する際、信号光は量子ドット光制御層３０により光吸収を受けるが、図６（ａ）に示すように、量子ドットの吸収スペクトルは中心波長に対して両側に裾を引く形状である為、λ2に対する吸収は生じるが、λ1に対する吸収は生じない。即ち、信号光λ1のみが透過される。
一方、この素子に逆電圧を印加した場合、光制御層３０のｐ型ＧaＡs層３１とｎ型ＧaＡs基板１０の間に静電引力が生じる。
【００３４】
この時、光制御層３０は図４（ｂ）、図５（ａ）に示すように下側に変形する。
本構造ではＩnＡsドットは光制御層３０の上部に作成してある為、電極間に逆電圧を印加すると、図５（ｂ）で示すようにドット周辺の圧縮歪が増加し、歪作用で示した原理に従い吸収スペクトルは図6（ｂ）に示すように青方偏移を受ける。
この際に図６（ｂ）で示すようにλ1に対する吸収が生じ、λ2に対しては透明になり、信号光λ2のみが透過される。
即ち、本発明の構造により５０ｎｍ間隔の波長選択が可能となる。
【００３５】
本構造においてはドットの位置を光制御層３０の上部に設けることによりスペクトルの青方偏移を利用したが、下部に設けることにより電界をかけた場合の赤方偏移を利用することも可能である。
また、本構造においては信号光を素子の下側から入射する透過型を用いたが、素子底面に高反射膜を設け、上部から入射、反射を行う形で用いても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００３６】
本発明における実施の形態における半導体装置の構成図を図７（ａ）に示す。
同図に示すように、土台となるドーピング濃度１.０×１０18ｃｍ-3のｎ型（００１）ＧaＡs基板１０上に高さ５μｍのＡlＡs橋桁層２０が形成され、その上部に[１１０]方向に幅３μｍ、長さ５μｍの光制御層３０が形成されている。
ＡlＡs橋桁層２０は、ＧaＡs基板１０の左右両側に位置しており、光制御層３０の両端を橋桁状に固定している。
【００３７】
光制御層３０は、厚さ３０ｎｍのドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＧaＡs層３１、発光ピーク波長１．３μｍかつスペクトル拡がり５０ｎｍの自己形成ＩnＡs量子ドット３２が埋め込まれた厚さ２０ｎｍのＩn0.2Ｇa0.8Ａs層３３の単層又は多層膜、厚さ１０ｎｍのＧaＡsキャップ層３４、厚さ１０ｎｍのＩn0.4Ｇa0.6Ａs歪層３５からなる。
【００３８】
作用の項で説明したように、ＩnＧaＡsの格子定数はＧaＡsの格子定数に対して大きい為、光制御層３０の上部は引張方向、逆に光制御層３０の下部は圧縮方向に応力を受け、光制御層３０は上側に凸となるよう変形している。
量子ドット層はブリッジの中心より上部側に作成されている。
【００３９】
ｎ型ＧaＡs基板１０にはｎ側電極(図示省略)、ｐ型ＧaＡs層３１にはｐ側電極(図示省略)が形成されており、電極間に逆バイアスを印加する電圧印加装置４０が設けてある。
以上の結晶成長はＭＯＶＰＥ，ＭＢＥ等を用いて作成することが可能である。
この時、逆電圧印加前はブリッジは上方に撓んでいる為、作用で示したように素子内に歪分布が生じる。
即ち、光制御層３０は上部においては伸張歪、下部においては圧縮歪を受けている。
【００４０】
この状態で波長λ1＝１.２７μｍ，λ2＝１．３２μｍの信号光を、図中矢印で示すように、素子下面から入射した場合、素子の上面と底面間、ｎ−ＧaＡs層の上面と底面間、光制御層３０の上面と底面間のそれぞれが共振器となり、信号光は共振器間で反射を繰り返して、図中矢印で示すように上部に出射される。
波長λ1，λ2は共に共振器周波数に一致するようになっている。
【００４１】
入射光が共振器内を伝播する際、信号光は量子ドット光制御層３０により光吸収を受けるが、図８（ａ）に示すように、量子ドットのスペクトルは孤立しているという特徴を有する為、λ2に対する吸収は生じるが、λ1に対する吸収は生じない。
即ち、信号光λ1のみが透過される。
このとき光制御層３０に逆電圧をかけると、光制御層３０のｐ型ＧaＡs層３１とｎ型ＧaＡs基板１０の間に静電引力が生じる。
【００４２】
この時、光制御層３０は図７（ｂ）に示すように下側に光制御層３０が直線型に近づくような変形を受ける。
本構造ではＩnＡｓドットは光制御層３０の上部に作成してある為、電極間に逆電圧を印加すると、作用で示した原理に従い、図８（ｂ）に示すように吸収スペクトルは青方偏移を受け、λ1に対する吸収が生じ、λ2に対しては透明になり、信号光λ2のみが透過される。
即ち、本発明の構造により５０ｎｍ間隔の波長選択が可能となる。
【００４３】
本構造においてはドットの位置を光制御層３０の上部に設けることによりスペクトルの青方偏移を利用したが、下部に設けることにより電界をかけた場合の赤方偏移を利用することも可能である。
また、本構造においては信号光を素子の下側から入射する透過型を用いたが、素子底面に高反射膜を設け、上部から入射、出射を行う形で用いても同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００４４】
本発明における実施の形態における半導体装置の構成図を図９（ａ）に示す。
同図に示すように、土台となるドーピング濃度１.０×１０18ｃｍ-3のｎ型（００１）ＧaＡs基板１０上に高さ５μｍのＡlＡs橋桁層２０が形成され、その上部に[１１０]方向に幅３μｍ、長さ５μｍの光制御層３０が形成されている。
ＡlＡs橋桁層２０は、ＧaＡs基板１０の左右両側に位置しており、光制御層３０の両端を橋桁状に固定している。
【００４５】
光制御層３０は、厚さ３０ｎｍのドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＧaＡs層３１、発光ピーク波長１．３μｍかつスペクトル拡がり５０ｎｍの自己形成ＩnＡs量子ドット３２が埋め込まれた厚さ２０ｎｍのＩn0.2Ｇa0.8Ａs層３３の単層又は多層膜、厚さ１０ｎｍのドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3のｎ型ＧaＡs層３６から形成されている。
量子ドット層はブリッジの中心より上部に作成されている。
【００４６】
下部のｎ型ＧaＡs基板１０には第一のｎ側電極(図示省略)、ｐ型ＧaＡs層３１にはｐ側電極(図示省略)が形成されており、上部のｎ型ＧaＡs層３４には第二のｎ側電極(図示省略)が形成されており、第一のｎ側電極とｐ側電極、第二のｎ側電極とｐ側電極間にそれぞれ逆バイアスを印加する電圧印加装置４０、電圧印加（変調）装置５０が設けてある。
またｎ型ＧaＡs基板１０の底面には高反射膜６０が形成されている。
以上の結晶成長はＭＯＶＰＥ，ＭＢＥ等で作成することが可能である。
【００４７】
第一のｎ側電極とｐ側電極、第二のｎ側電極とｐ側電極共に電圧を印加しない状態で１．３μｍ信号光を、図中矢印で示すように素子上面から入射した場合、信号光は共振器間で反射を繰り返して、図中矢印で示すように再び上部に出射される。
この場合、信号光は量子ドットの光制御層３０による光吸収を受ける。
一方、第二のｎ側電極とｐ側電極間に逆バイアスを印加すると、量子ドットのポテンシャルが傾き、図１０（ａ）に示すように吸収ピークが長波側にシフトし、信号光は量子ドット光制御層３０による光吸収を受けない。
【００４８】
このように第二のｎ側電極とｐ側電極に逆電圧を印加することにより信号光に変調をかけることが可能である。
一方、第一のｎ側電極とｐ側電極間に逆電圧を印加した場合、光制御層３０のｐ型層とｎ型ＧaＡs層の間に静電引力が生じる。
この時、光制御層３０は図９（ｂ）に示すように下側に要形し、同時に光制御層の上部は図１に示したように、ブリッジの方向に対して圧縮方向、下部はブリッジの方向に対して引張方向に応力を受ける。
【００４９】
この時、作用に示した原理に従いドットの吸収スペクトルが青方偏移を受け、電界印加前と比較して約１０ｎｍの使用波長のシフトを得る。
この状態で更に第二のｎ側電極とｐ側電極間に逆電圧により変調を行えば、波長帯をシフトした状態での光変調が可能となる。
即ち、従来の量子ドットを用いた変調器に対し、単一の素子において広い波長帯域に対応できる構造が実現できる。
【００５０】
本構造においてはドットの位置を光制御層３０の上部に設けることによりスペクトルの青方偏移を利用したが、下部に設けることにより電界をかけた場合の赤方偏移を利用することも可能である。
また、本構造においては信号光を素子の上側から入射する反射型を用いたが、素子底面に高反射膜６０を設けず、素子下面から入射、透過を行う形で用いても同様の効果が得られる。
【００５１】
更に、本構造においてｎ型ＧaＡs層の上部に更に厚さ１０ｎｍのＩn0.4Ｇa0.6Ａs歪層を積層することにより、実施例２と同様に光制御層３０を変形することができ、この構造を電界駆動することにより本構造と同様のスペクトルシフトの効果が得られる。
また、本構造においては光制御層３０に量子ドットを用いたが、歪により量子ドット内の遷移準位が変化することが本質であり、光制御層３０を量子井戸及び量子細線にしても同様の効果が得られる。
【００５２】
以上の実施例１〜３においては、ＧaＡs系材料を基本としたＩnＡsドットからなる構造を用いたが、材料はＩnＧaＡsＰ系、ＧaＩnＮＡs系、ＩnＡlＧaＡs系、ＧaＮ系、ＧaＳb系等、その他の半導体材料でも構わない。
材料を変化させることにより、波長帯を２００ｎｍ付近の紫外領域から数μｍの長波まで対応させることができる。
【００５３】
また、本構造では量子ドットを埋め込んだ層をＩn0.2Ｇa0.8Ａsとしたが、この材料、組成を変更して波長を調整することが可能である。
また以上の実施例１〜３においては、反射層として結晶面を用いたが、ＧaＡs／ＡlＡs或いはＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ等の多層誘電体膜を用いた光反射層を用いても同様の効果が得られる。
【００５４】
また、本発明の各実施例においては光制御層３０の変形に伴い共振器長が変化する為、共振波長を可変とする効果もある。
また、本実施例においては光制御層３０のドット内の歪は変形前が素子面内で対象であるのに対し、変形後は歪がドット内で非対称となる為に光吸収、利得の面内での偏光依存性が生ずる効果があり、反射光或いは透過光に対して偏光フィルタを用いた光制御を行うことも可能である。
【００５５】
また、本実施例においては光制御層の駆動装置としては逆電圧を用いたが、熱膨張係数の異なる素子を接合させ、光制御層上面、下面の熱膨張の差による変形を利用しても同様の効果が得られる。
更に、本実施例では結晶成長の方向に沿った面型素子として用いた、光制御部分に光閉じ込め構造を設け、導波路構造にすることにより導波型光制御素子への適用も可能である。
【００５６】
また、本実施例では光制御層３０の光透過及び、電圧印加による変調を用いた構造としたが、電流注入を行う構造を設ければ、発光素子への適用も可能である。
例えば、実施例３において第二のｎ側電極とｐ側電極間に、逆電圧ではなく、電流注入を行えば、ドットを活性領域とする発光構造として使用することが可能である。
【００５７】
この場合、第一のｎ側電極とｐ側電極聞に逆電圧を印加することにより発光波長を変化させることが可能となる。
このように説明したように、本発明は、量子ドット等を含む光制御層をブリッジ状に形成し、光制御層を力学的に変形させるものであり、これにより、量子ドット等の電子状態が変化し、それによる電子制御／発光波長制御が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、発光素子及び、波長選択および光変調等の光制御、或いは電子制御を行う半導体装置に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明における作用の原理に関する説明図である。
【図２】本発明における作用の原理に関する説明図である。
【図３】本発明における効果の説明図である。
【図４】本発明における第一の実施例の説明図である。
【図５】本発明における第一の実施例の原理に関する説明図である。
【図６】本発明における第一の実施例の原理と効果に関する説明図である。
【図７】本発明における第二の実施例の説明図である。
【図８】本発明における第二の実施例の原理と効果に関する説明図である。
【図９】本発明における第三の実施例の説明図である。
【図１０】本発明における第三の実施例の原理と効果に関する説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，２  量子ドット
１０  ＧaＡs基板
２０  ＡlＡs橋桁層
３０  光制御層
３１  ｐ型ＧaＡs層
３２  自己形成ＩnＡs量子ドット
３３  Ｉn0.2Ｇa0.8Ａs層
３４  ＧaＡsキャップ層
３５  Ｉn0.4Ｇa0.6Ａs歪層
３６  ｎ型ＧaＡs層
４０  電圧印加装置
５０  電圧印加（変調）装置
６０  高反射膜
【図１】
2005099586.tif 000004
【図２】
2005099586.tif 000005
【図３】
2005099586.tif 000006
【図４】
2005099586.tif 000007
【図５】
2005099586.tif 000008
【図６】
2005099586.tif 000009
【図７】
2005099586.tif 000010
【図８】
2005099586.tif 000011
【図９】
2005099586.tif 000012
【図１０】
2005099586.tif 000013