(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
CdS層をBeTe層ではさむ構造の量子井戸であって、BeTe層とCdS層の間に、ZnSe層を介在させてなる量子井戸。
【請求項２】
CdS層に電子供給物質をドーピングしてなる請求項１に記載した量子井戸。
【請求項３】
BeTe層の厚さが、４原子層、CdS層の厚さが、３原子層、ZnSe層の厚さが、２原子層、である請求項１又は２に記載した量子井戸。
【請求項４】
電子供給物質が、ZnCl２である請求項２又は３に記載した量子井戸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は酸素を含む雰囲気中で用いることが出来るBeTe/CdSヘテロ界面の形成方法及びをBeTe/CdSヘテロ界面を用いた量子井戸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、ポテンシャルの高い材料であるBeTe層の上に、直接CdS層を成長させる方法は、見出されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、BeTe層の上に、CdS層を成長させることを課題として、種々の手法を試みた。さらに、本発明者は、ポテンシャルの高いBeTe層とポテンシャルの低いCdS層を組み合わせて、量子井戸構造を作ることも課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明者は、BeTe層の上に、CdS層を成長させる研究を続けた結果、BeTe層とCdS層の間に、ZnSe層を介在させるとCdS層がうまく二次元成長することが判明し、上記課題を解決することができた。
さらに、本発明者は、この事実に着目し、ポテンシャルの高いBeTe層とポテンシャルの低いCdS層を組み合わせて、量子井戸構造を作ることにも、成功した。
すなわち、本発明者は、CdS層に電子供給のため、ZnCl２をドーピングして、図１に示す構造の量子井戸を作り出すことができた。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において、BeTe層とCdS層の間に、介在させるZnSe層の厚さは、1〜２原子層が適当である。
さらに、本発明の量子井戸において、BeTe層の厚さが、4〜7原子層、CdS層の厚さが、7原子層以下、ZnSe層の厚さが、1〜２原子層、であることが望ましい。
急峻なBeTe/CdS界面を形成する目的上、その中間層として不可欠なZnSe層は極力薄い方が望ましい。実験の結果、1〜2原子層のZnSe層の厚みで、十分中間層として十分機能すことがわかった。
CdS層に電子を供給する電子供給物質としては、ZnCl２,ZnCl２,CdCl２,CdI２挙げられる。
【０００６】
本発明の実施の形態をまとめると以下の通りである。
（１）  CdS層をBeTe層ではさむ構造の量子井戸であって、BeTe層とCdS層の間に、ZnSe層を介在させてなる量子井戸。
（２）  CdS層に電子供給物質をドーピングしてなる上記（１）に記載した量子井戸。
（３）  BeTe層の厚さが、４原子層、CdS層の厚さが、３原子層、ZnSe層の厚さが、２原子層、である上記（１）又は上記（２）に記載した量子井戸。
（４）  電子供給物質が、ZnCl２である上記（２）又は上記（３）に記載した量子井戸。
【０００７】
本発明の具体例を詳細に示す。
実施例１
（BeTe層の形成）
蒸着源であるBeとTeを背景10-10Torrの超真空中で加熱しそれぞれ1×10-8と２×10-7Torrの強度の分子線を発生させる。これらの分子線を温度250℃に保持されているGaAs基板に照射し、BeTe層の形成を行う。BeTe層形成時の成長速度は約0.1原子層/秒である。BeTe層の形成終了時に、まずBe分子線を照射し終えた後、Te分子線を10秒さらに照射する。これにより成長表面をTeリッチな（２×１）構造にする。
（ZnSe層の形成）
上記の方法により成長したBeTe層上にZnSe層を形成する。まず、Zn分子線のみを10秒照射した後、Se分子線を加えて照射することによりZnSe層の形成を行う。ZnSe層形成時の成長速度は約0.2原子層/秒である。ZnSe層の形成終了は、まずSe分子線の照射を停止することにより行う。Se分子線の照射終了後、Zn分子線だけ10秒間照射しつづける。これにより成長膜表面をZnリッチなｃ（２×２）構造にする。このときにZnとSeの分子線強度は、それぞれ1.5×10-7と4×10-7Torrである。
（CdS層の形成）
化合物であるCｄSを加熱蒸着し、CdS分子線を発生させる。上記の方法により成長したZnSe層上に、CdS分子線を照射することによりCdS層の形成を行う。CdS層形成時の成長速度は、約0.1原子層/秒である。CdSの分子線強度は2.5×10-7Torrである。
（BeTe/CdSヘテロ界面の特性）
BeTe→CdS→BeTe層と成長を行い、最後のBeTe層を５原子層程度形成した後、表面の平坦さを高速電子線反射回折像により観測することにより界面の特性を評価する。BeTe/CdS層の間にZnSe層があるときとないときを比べてみる。ZnSe層があるときには、電子線回折像がシャープなストリークパターンが現れるのに対して、ZnSe層がないときにはスポッティーなパターンが現れる。このことは、BeTe/CdS界面においてZnSe層を介在させると、原子レベルでの平坦さが実現されていることを示している。
【０００８】
実施例２
（BeTe層の形成）
実施例１のBeTe層の形成と同じ方法を用いた。
（ZnSe層の形成）
実施例１のZnSe層の形成と同じ方法を用いた。ただし、以下のとおりZnCl2を分子線の照射も行った。化合物であるZnCl2を加熱し、ZnCl2分子線を発生させた。このときのZnCl2分子線の強度は、1×10-10Torrである。ZnCl2分子線を照射するタイミングは、Se分子線の照射のタイミングにあわせて同時照射する。その後Zn分子線を照射し、ZnSe層の形成を行う。その後、Se分子線とZnCl2分子線の照射を停止することにより、ZnSe層の形成を停止する。Zn分子線は、Se分子線とZnCl2分子線の照射停止後も１０秒間照射した後、照射を停止させる。
（電子供給物質をドーピングしたCdS層の形成）
CdS層およびBeTe/CdS界面の介在させるZnSe層の形成を行うときに、ZnCl2を分子線として照射し、CdSおよびZnSe層に電子供給物質であるCl原子を導入する。ZnCl2分子線を照射するタイミングは、ZnSe層の形成においてはSe分子線の照射のタイミングにあわせて同時照射する。CdS層の形成においては、CdS分子線とZnCl2分子線を同時に照射する。ZnCl2分子線の強度は、1×10-10Torrである。
（量子井戸の特性）
図２に示す結果が得られ、これは、現在知られているInGaAｓ/AlAsSb Δλ＝５００ｎｍ＠２μｍ  (ＦＥＳＴＡ  ２０００)やGaN/AlGaNΔλ＝２３０ｎｍ＠１．５μｍ（Ｂｅｌｌ  ｌａｂ．２０００）に比して、（CdS/ZnSeハイブリッド量子井戸構造の特性として、サブバンド間吸収スペクトルの半値幅が狭く、スペクトル特性が格段に優れていることが判る。
【０００９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、BeTe層とCdS層の間に、ZnSe層を介在させることにより、良質のBeTe/CdSヘテロ界面を形成することができ、さらに、本発明者は、ポテンシャルの高いBeTe層とポテンシャルの低いCdS層を組み合わせて、性能が高い量子井戸構造を作ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  CdS/ZnSeハイブリッド量子井戸構造の説明図
【図２】  本発明のハイブリッド量子井戸のサブバンド間遷移吸収の特性図
【図１】
0004565172.tif 000002
【図２】
0004565172.tif 000003