特表 2024-525507 転位の影響を受けない光電子コンポーネント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】転位の影響を受けない光電子コンポーネント

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/34 20060101AFI20240705BHJP

   H01S 5/343 20060101ALI20240705BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H01S5/34

H01S5/343

H01L21/205

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580955

(86)(22)【出願日】2022-06-30

(85)【翻訳文提出日】2024-01-05

(86)【国際出願番号】 EP2022068188

(87)【国際公開番号】W WO2023275320

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】2107138

(32)【優先日】2021-07-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501455677

【氏名又は名称】サントル・ナシオナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・シアンティフィーク

(71)【出願人】

【識別番号】516344465

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ ドゥ モンペリエ

(74)【代理人】

【識別番号】100074734

【弁理士】

【氏名又は名称】中里 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100086265

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100076451

【弁理士】

【氏名又は名称】三嶋 景治

(72)【発明者】

【氏名】ロドリゲ ジャン バティスト

(72)【発明者】

【氏名】バラノフ アレクセ

(72)【発明者】

【氏名】セルッティ ローラン

(72)【発明者】

【氏名】トゥールニー エリック

【テーマコード（参考）】

5F045

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F045AA03

5F045AA04

5F045AB09

5F045AB17

5F045AB18

5F045AB19

5F045AF02

5F045AF03

5F045AF04

5F045BB16

5F045CA12

5F045DA53

5F045DA55

5F045DA59

5F045DA67

5F173AF03

5F173AF12

5F173AF13

5F173AG20

5F173AH28

5F173AH47

5F173AH48

5F173AR99

(57)【要約】

本発明は、転位の影響を受けない光電子コンポーネント（１）であって、
－レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造（２）であって、前記半導体ヘテロ構造は、バンド間放射遷移がタイプＩＩ型である利得提供活性領域（２１）のカスケードを備える第１の半導体から形成される、半導体ヘテロ構造（２）と、
－第１の半導体とは異なる非ネイティブ基板（３）を備えるキャリア構造（３０）であって、前記半導体ヘテロ構造（２）は、キャリア構造（３０）上にエピタキシャル成長によって形成される、キャリア構造（３０）と、を備え、
活性領域は、１０^７ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有する、光電子コンポーネント（１）に関する。

【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電子コンポーネント（１）であって、
－タイプＩＩ型バンド間放射遷移を有する活性利得領域（２１）のカスケードを備える第１の半導体材料から形成される、レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造（２）と、
－前記第１の半導体材料とは異なる非ネイティブ基板（３）を備える支持構造（３０）であって、前記半導体ヘテロ構造（２）が前記支持構造（３０）上にエピタキシャル成長によって形成される、支持構造（３０）と、を備え、
前記活性領域は、１０^７ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有することを特徴とする、光電子コンポーネント（１）。

【請求項2】

前記支持構造（３０）は、更に、前記非ネイティブ基板（３）上に、１０^７ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有する少なくとも１つのバッファ層（４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項3】

前記半導体ヘテロ構造（２）は、前記非ネイティブ基板（３）上に直接作成されることを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項4】

前記支持構造（３０）は、更に、第１の追加遷移層（５３ａ）と、第１の閉じ込め領域（５１）と、第２の追加遷移層（５３ｂ）とを備えることを特徴とする、請求項２に記載の光電子コンポーネント。

【請求項5】

前記非ネイティブ基板（３）は、ＩＶ族材料から形成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項6】

前記非ネイティブ基板（３）は、シリコンから形成されることを特徴とする、請求項５に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項7】

前記第１の半導体材料は、アンチモン化物を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項8】

前記活性領域（２１）はそれぞれ、２つの電子量子井戸の間に挿入される正孔量子井戸からなり、前記正孔量子井戸及び前記２つの電子量子井戸が、２つのバリア層の間に位置するユニットを形成することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項9】

前記活性領域はそれぞれ、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の層２４３と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間の第２の層２４２ａと、
－ガリウム、インジウム、及びアンチモンをベースとする三元材料の第３の層２４１であって、そのインジウム含有量が０％～５０％の間で変化し、厚さ１．５ｎｍ～４．５ｎｍの間である、第３の層２４１と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の第４の層２４２ｂと、を備えることを特徴とする、
請求項１～８のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項10】

前記活性領域はそれぞれ、電子阻止領域（２３）と正孔阻止領域（２２）との間に位置することを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項11】

－各電子阻止領域（２３）は、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層２３１と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ１．５～５ｎｍの間の層２３２と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層２３３と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ２～５．５ｎｍの間の層２３４と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１～３．５ｎｍの間の層２３５と、を備え、
－各正孔阻止領域（２２）は、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ３～６ｎｍの間の層２２１と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層２２２ａと、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ２～５ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層２２３と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層２２２ｂと、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１．５～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層２２４と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層２２２ｃと、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層２２５と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層２２２ｄと、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層２２６と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層２２２ｅと、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１～４ｎｍの間の層２２７と、を備えることを特徴とする、
請求項１０に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項12】

前記半導体ヘテロ構造は、１０^６～１０^９ｃｍ^－２の転位密度を有することを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光電子コンポーネント（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、非ネイティブ基板上に構成される半導体をベースとする発光光電子コンポーネントに関する。

【0002】

本発明は、フォトニック集積回路内又は回路上に発光光電子コンポーネントを集積するための特に有利な用途を示す。

【背景技術】

【0003】

非ネイティブ基板、即ちコンポーネントを形成する材料とは異なる材料で形成される基板上に、レーザ又は発光ダイオード等の半導体材料をベースとする発光光電子コンポーネントを集積することにより、適用分野を拡大し、その製造コストを低減することが可能になる。

【0004】

実際、ある特定の技術分野、例えばシリコン又は砒化ガリウム基板をベースとする技術分野は、長年にわたって発展してきており、コスト優位性から恩恵を受けている。それらは、従って、マイクロエレクトロニクス産業の製造プロセス等の成熟した集積技術を用いて、フォトニックコンポーネントを作成することができる見込みを開いている。その上、シリコン上のフォトニックは、シリコンウェハスケールでフォトニック機能を電子回路と統合することを目的とする研究の極めて有望な領域である。

【0005】

非ネイティブ基板上への半導体コンポーネントの集積は、主に２つの方法、いわゆる異種方式で、即ち、非ネイティブ基板上に半導体層若しくはコンポーネントを接合することによって、又はいわゆるモノリシック方式で、即ち、非ネイティブ基板上に直接半導体層をエピタキシャル成長させることによって、のどちらか一方によって行うことができる。

【0006】

エピタキシャル材料と同じメッシュパラメータを有さない基板上でのエピタキシャル成長は、形成されるコンポーネント内部に転位の存在をもたらす。転位は、結晶構造配置における不連続性に対応する線形（即ち、非点状）欠陥である。これらは、半導体材料の電子特性に特に影響を及ぼす。

【0007】

量子井戸レーザは転位感受性を有し、非ネイティブ基板上にエピタキシャル成長される量子井戸レーザは、その結果、エピタキシャル成長によって生成される転位のためにその性能が劣化することが指摘及び認識されている。例えば、この問題を強調する、Ｋａｚｉらによる論文「Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ｌａｓｅｒｓ ｏｎ Ｓｉ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｕｓｉｎｇ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｂｙ ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、又は、Ｈａｎｔｓｃｈｍａｎｎらによる論文「Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＩＩ－Ｖ Ｌａｓｅｒｓ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ」に対して言及することができる。

【0008】

Ｓｈｉらによる論文「Ｌａｓｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ １５５０ｎｍ ｌａｓｅｒ ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ ｇｒｏｗｎ ｏｎ Ｓｉ」は、シリコン基板上のエピタキシャル成長によって作成されるリン化インジウムレーザダイオードの動作制約に言及している。特に、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長させるレーザダイオードに比べて、レーザの寿命が短くなり、閾値電流が１桁増加することが観察されている。この性能低下は、転位を介する電荷キャリアの漏れに割り当てられる。

【0009】

例えば、Ａ．Ｌｉｕ ｅｔ Ｊ．Ｂｏｗｅｒｓによる論文「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ＩＩＩ－Ｖ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ」、又はＳｈａｎｇらによる「Ｌｏｗ－Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ Ｇｒｏｗｎ １．３－μｍ ＩｎＡｓ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ Ｌａｓｅｒｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ（００１）Ｓｉ」に説明されている量子ボックスレーザは、非ネイティブ基板上のエピタキシャル成長によって作成されている。これらの後者は、同じ方法に従って作成される量子井戸レーザと比較してより良好な性能を有する。

【0010】

しかし、非ネイティブ基板上に作成される量子ボックスレーザの性能は、転位密度によって制限されたままである。後者は、Ｌｉｕらによる論文「Ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ ｌａｓｅｒｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ Ｓｉ」、又はＪｕｎｇらによる論文「Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｏｆ ＩｎＡｓ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ ｌａｓｅｒｓ ｏｎ Ｓｉ」に説明されているように、これらのレーザの適切な動作を保証するよう、１０^６～１０^７ｃｍ^－２程度の低いままでなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

これに関連して、本発明は、レーザ放射を放出することができ、非ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって形成される量子井戸半導体ヘテロ構造を備える、転位の影響を受けない光電子コンポーネントを提案する。言い換えれば、この光電子コンポーネントの性能は、エピタキシャル成長作成による転位によって影響されず、ネイティブ基板上のエピタキシャル成長によって得られるものと同様である。

【0012】

従って、本発明は、非ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される半導体材料をベースとするレーザ等の光源が、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される光源と比較して低下した性能を有するという先に述べた偏見に反する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、従って、光電子コンポーネントであって、
－タイプＩＩ型バンド間放射遷移を有する活性利得領域のカスケードを備える第１の半導体材料から形成される、レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造と、
－第１の半導体材料とは異なる非ネイティブ基板を備える支持構造であって、前記半導体ヘテロ構造が支持構造上にエピタキシャル成長によって形成される、支持構造と、を備え、活性領域は、１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、３×１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、５×１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、１０^８ｃｍ^－２よりも高いか、１０^９ｃｍ^－２よりも高いか、又は１０^１０ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有することを特徴とする、光電子コンポーネントを提案する。

【0014】

個別に取り入れるか又は技術的に可能な全ての組み合わせに従って、本発明による光電子コンポーネントの他の非限定的且つ有利な特徴は、以下の通りである。
－支持構造は、更に、非ネイティブ基板上に、１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、３×１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、５×１０^７ｃｍ^－２よりも高いか、１０^８ｃｍ^－２よりも高いか、１０^９ｃｍ^－２よりも高いか、又は１０^１０ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有する少なくとも１つのバッファ層を備え、
－支持構造は、更に、非ネイティブ基板上に、厚さ３マイクロメートル以下、２マイクロメートル以下、又は１マイクロメートル以下を有する少なくとも１つのバッファ層を備え、
－支持構造は、更に、第１の追加遷移層と、第１の閉じ込め領域と、第２の追加遷移層とを備え、
－非ネイティブ基板は、ＩＶ族材料から形成され、
－非ネイティブ基板は、シリコンから形成され、
－第１の半導体材料は、アンチモン化物を含み、
－活性領域はそれぞれ、２つの電子量子井戸の間に挿入される正孔量子井戸からなり、前記正孔量子井戸及び２つの電子量子井戸が、２つのバリア層の間に位置するユニットを形成し、
－活性領域はそれぞれ、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の第１の層と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間の第２の層と、
－ガリウム、インジウム、及びアンチモンをベースとする三元材料の第３の層であって、そのインジウム含有量が０％～５０％の間で変化し、厚さ１．５ｎｍ～４．５ｎｍの間である、第３の層と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の第４の層と、を備え、
－活性領域はそれぞれ、電子阻止領域と正孔阻止領域との間に位置し、
－各電子阻止領域は、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ１．５～５ｎｍの間の層と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ２～５．５ｎｍの間の層と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１～３．５ｎｍの間の層と、を備え、
－各正孔阻止領域は、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ３～６ｎｍの間の層と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ２～５ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１．５～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層と、
－砒化インジウムＩｎＡｓｎの、厚さ１～４ｎｍの間の層と、を備え、
－半導体ヘテロ構造は、１０^６～１０^９ｃｍ^－２の転位密度を有する。

【0015】

明らかに、本発明の異なる特徴、代替例、及び実施形態は、それらが互いに対して相容れないか又は排他的でない限り、様々な組み合わせに従って互いに関連することができる。

【0016】

非限定的な実施例として与えられる添付図面に関連する以下の説明は、本発明が何から構成されるか、及びそれをどのように実施することができるかについての良好な理解を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による光電子コンポーネントの一実施形態の略図である。

【図2】本発明による活性領域の一実施形態の略図である。

【図3】タイプＩＩ型量子井戸の略図である。

【図4】転位を有するタイプＩＩ型量子井戸の略図である。

【図5】活性領域のカスケードの動作原理を示す。

【図6】本発明による正孔阻止領域及び電子阻止領域の一実施形態の略図である。

【図7】図６の活性領域、正孔阻止領域、及び電子阻止領域によって形成されるユニットの実施形態のバンド図を示す。

【図8】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせに従って作成される光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図9】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせに従う光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のスペクトルの展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図10】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせに従う光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のスペクトルの展開を、温度の関数として示す。

【図11】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせに従う光電子コンポーネントの寿命測定を示す。

【図12】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせと同様の構造であるが、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を示す。

【図13】図１、２、及び６の実施形態の組み合わせと同様の構造であるが、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のスペクトルの展開を、温度の関数として示す。

【図14】図１の実施形態と同様であるが、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図15】図１の実施形態と同様の光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図16】図１の実施形態と同様であるが、ネイティブ基板上にエピタキシャル成長によって作成される光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図17】図１の実施形態と同様の光電子コンポーネントによって放出されるレーザ放射のファセット当たりの出力の展開を、電力供給電流の関数として示す。

【図18】本発明による光電子コンポーネントの他の実施形態の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、全体として参照符号１によって示す、本発明による光電子コンポーネントの一実施形態を略図で示している。

【0019】

光電子コンポーネント１は、レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造２をエピタキシャル成長によって形成する支持構造３０を備える。

【0020】

支持構造３０は、少なくとも非ネイティブ基板、即ち「ウェハ」３を備える。本明細書中で用いるように、「非ネイティブ基板」とは、半導体ヘテロ構造２を形成する材料とは異なる材料から形成される基板を意味する。図示の実施例によれば、非ネイティブ基板３は、シリコンＳｉ（００１）から作成される基板であり、基板は、ゲルマニウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、又はリン化インジウムから作成することもできることを理解されたい。

【0021】

この場合、支持構造３０は、更に、非ネイティブ基板３上でエピタキシャル成長によって互いに連続的に堆積される幾つかの半導体層の積層を備える。エピタキシーの種類は、分子ジェットエピタキシー、化学ジェットエピタキシー、又は有機金属気相エピタキシーから選択することができる。

【0022】

従って、支持構造３０は、基板３から順に、バッファ層４と、第１の追加遷移層５３ａと、第１の閉じ込め領域５１（「クラッド」層でもある）と、第２の追加遷移層５３ｂとを備える。バッファ層及び遷移層の役割は、１つの層から次の層への伝導帯エネルギー最小値の変化を適合させることである。

【0023】

代替として、以下に説明するように、特定の下部コンタクト層を形成するために、バッファ層４において、層を追加してもよい。

【0024】

ここで、バッファ層４は、アンチモン化ガリウムＧａＳｂ：Ｔｅからできており、１００ｎｍ～３μｍの間の厚さを有する。図示の実施例によれば、バッファ層は１５００ｎｍの厚さを有する。

【0025】

この場合、第１の閉じ込め領域５１は、１ｎｍ～４ｎｍの間の厚さのアンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの層と、１ｎｍ～４ｎｍの間の厚さの砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層との重ね合わせの相当数の繰り返しから形成される。図示の実施例によれば、アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの層は２．３ｎｍの厚さを有する一方で、砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層は２．４ｎｍの厚さを有し、その繰り返しが６８５回行われる。

【0026】

第１の追加遷移層５３ａ及び第２の追加遷移層５３ｂは、それぞれ１．５ｎｍ～３．５ｎｍの間の厚さを有するアンチモン化アルミニウム及び砒化インジウムＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ合金からできている。

【0027】

支持構造３０は、上述の技術から選択されるエピタキシャル成長技術によって作成される。

【0028】

レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造２が、次いで、支持構造３０上にエピタキシャル成長によって連続層において堆積される。半導体ヘテロ構造２は、半導体材料領域及び層の積層から形成される。

【0029】

図示の実施例によれば、半導体ヘテロ構造は、支持構造３０の最後の層（即ち、基板３から最も遠い層）から、第１の閉じ込めヘテロ構造を形成する領域２２を備える。この場合、領域２２は、アンチモン化ガリウムＧａＳｂ：Ｔｅからできており、１００ｎｍ～１．２μｍの間で、例えば４００ｎｍの厚さを有する。

【0030】

半導体ヘテロ構造２は、領域２２から順に、第１の遷移層２１ａと、以下でより詳細に説明する発光領域２０と、第２の遷移層２１ｂと、第２の閉じ込めヘテロ構造を形成する領域２３とを備える。

【0031】

図示の実施例によれば、第１の遷移層２１ａ及び第２の遷移層２１ｂは、それぞれの厚さが０．３ｎｍ～３．５ｎｍの間のアンチモン化アルミニウム及び砒化インジウムのＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ合金からできている。領域２３は、領域２２と同様に、４００ｎｍの厚さを有するアンチモン化ガリウムＧａＳｂ：Ｔｅからできている。

【0032】

本発明による光電子コンポーネント１を完成させる追加層も、連続層において、半導体ヘテロ構造２上にエピタキシャル成長によって堆積される。

【0033】

従って、半導体ヘテロ構造２の閉じ込め領域２３上に、第３の追加遷移層５３ｃが位置する。例えば、この第３の追加遷移層５３ｃは、アンチモン化アルミニウム及び砒化インジウムのＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ合金からできている。

【0034】

第３の追加遷移層５３ｃ上には、順に、第１に、第２の閉じ込め領域５２、第２に、上部コンタクト層５４が位置する。この場合、第２の閉じ込め領域５２は、第１の閉じ込め領域５１と同様に、１ｎｍ～４ｎｍの間の厚さのアンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの層と、１ｎｍ～４ｎｍの間の厚さの砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層との重ね合わせの相当数の繰り返しから形成される。図示の実施例によれば、ＡｌＳｂの層は２．３ｎｍの厚さを有する一方で、ＩｎＡｓ：Ｓｉの層は２．４ｎｍの厚さを有する。その上、上部コンタクト層５４は、５ｎｍ～５０ｎｍの間、例えば２０ｎｍの厚さの砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層である。

【0035】

半導体ヘテロ構造２の発光領域２０は、活性領域２４のカスケードから形成される。

【0036】

半導体レーザ源において、活性領域は、レーザ放射放出が生じる空間領域である。活性領域は、電子及び正孔型の電荷キャリアのための閉じ込め領域である。正孔は、半導体材料の価電子帯において電子が存在しない状態として定義される。活性領域は、半導体材料の１つ又は幾つかの層からなることができる。光子放出は、電子型電荷キャリアと正孔型電荷キャリアとの再結合後に生じる。

【0037】

図１の実施形態において、各活性領域２４は、図２に示すような構造を有する。この構造は、層２４３、２４２ａ、２４１、及び２４２ｂの積層から構成される。この場合、これらの層は、以下の特徴を有する：層２４１は、ガリウム、インジウム、及びアンチモンをベースとする三元材料Ｇａ_０．６５Ｉｎ_０．３５Ｓｂからできており、１．５ｎｍ～４．５ｎｍの間、例えば３ｎｍの厚さを有する；層２４２ａ及び２４２ｂは、砒化インジウムＩｎＡｓからできており、それぞれ１ｎｍ～４ｎｍの間、例えば１．６ｎｍ及び１．４ｎｍの厚さを有する；層２４３は、アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂからできており、１ｎｍ～３．５ｎｍの間、この場合２．５ｎｍの厚さを有する。層２４１のガリウム、インジウム、及びアンチモンをベースとする三元材料の組成は、０％のインジウムから５０％のインジウムまで変化してもよい。層２４３、２４２ａ、２４１、及び２４２ｂの積層から構成される構造は、「Ｗバンド」構造と呼ばれる。層２１１は正孔量子井戸であり、それぞれが電子量子井戸を形成する層２１２ａ及び２１２ｂによって囲まれている。

【0038】

従って、図１の実施形態において、各活性領域２４は、タイプＩＩ型量子井戸をベースとするバンド間遷移を有する活性領域であり、即ち、量子井戸を構成する材料の伝導帯及び価電子帯の極値は、空間的に離間している。

【0039】

図３は、タイプＩＩ型量子井戸を略図で示している。伝導帯の限界は曲線ＢＣによってそこで具体化され、価電子帯の限界は曲線ＢＶによって具体化される。点線は、電子（黒丸）及び正孔（丸の内側に「プラス」符号）の可能なエネルギー準位を略図で表している。電子と正孔との間の再結合は、太い垂直矢印によって具体化され、光子放出は、波状矢印によって具体化される。伝導帯の最小値及び価電子帯の最小値は、第１の材料に位置し、伝導帯の最大値及び価電子帯の最大値は、別の材料に位置することを観察することができる。電荷キャリア（電子及び正孔）がタイプＩＩ型量子井戸に注入される場合、それらは空間的に離間されるが、それにも関わらず、それらは減少した確率で共に再結合することができる。

【0040】

序文において述べたように、本発明による光電子コンポーネント１の作成の場合のように、エピタキシャル材料と同じメッシュパラメータを有さない基板上でのエピタキシャル成長は、形成されるコンポーネント内部に極めて高い転位密度、即ち１０^７ｃｍ^－２より高い転位密度を生成する。ここでは例えば、光電子コンポーネント、特にその活性領域２４は、５×１０^８ｃｍ^－２の転位密度を有する。

【0041】

半導体材料において、転位は、禁制エネルギー帯（「ギャップ」）、即ち伝導帯と価電子帯との間のエネルギー帯に位置するエネルギー準位によってモデル化することができる。

【0042】

図４は、転位を有するタイプＩＩ型量子井戸を略図で示している。線ＢＣは伝導帯ＢＣの境界を示し、線ＢＶは価電子帯ＢＶの境界を示し、これらの２つの線の間にエネルギーギャップＢＩが位置する。転位に関連するエネルギー準位は、点線によって表されている。

【0043】

これらのエネルギー準位は、放射再結合が起こる中央から構造的に離間することが観察できる。放射再結合の一例は、実線矢印によって表されている。転位をモデル化するエネルギー準位は、実線矢印を遮ることができないことが観察できる。言い換えれば、タイプＩＩ型の放射遷移を有する活性領域内の転位を介して、電荷キャリアが放射的に再結合することは不可能である。

【0044】

このようにして、本発明者らは、タイプＩＩ型の放射遷移を有する活性領域を用いることにより、転位における非放射再結合を排除することが可能になることを実証することができた。活性領域における発光効率に影響を及ぼすこれらの非放射再結合は、従って、本発明による光電子コンポーネント１において発生しない。

【0045】

その上、発光領域２０において、活性領域はカスケード状に配置されている。図５に示すカスケード配置の原理は、活性領域から次の活性領域へのキャリアのリサイクルを可能にする。図５は、第２の活性領域ＺＡ２に並置される第１の活性領域ＺＡ１を略図で示している。第１の活性領域ＺＡ１及び第２の活性領域ＺＡ２は、同じ物理的構造を有している。例えば、それらはそれぞれ、半導体層の同じ積層からなる。第１の活性領域ＺＡ１及び第２の活性領域ＺＡ２は、従って、同じバンド構造を有する。

【0046】

電界（図示せず）の影響下で、電子を図５の左から右に移動させると、電子は、例えば、第１の活性領域ＺＡ１において正孔と放射的に再結合することができ、従って光子を放出する。電界印加は、第１の活性領域のバンド構造に対して第２の活性領域ＺＡ２のバンド構造を垂直方向に並進させる効果を有する。電界は、第２の活性領域ＺＡ２のバンド構造を低下させるよう、即ち、第２の活性領域ＺＡ２の全てのエネルギー準位を低減するよう構成されると考えられる。その結果、カスケード内を左から右に移動し続ける電子は、第２の活性領域ＺＡ２の伝導帯に到達することができる。電子は、次いで、第２の活性領域ＺＡ２において正孔と再結合し、そこで別の光子を放出することができる。

【0047】

従って、活性領域のカスケード配置は、より高い利得を得ることを可能にし、従って、より多くの光パワーを提供することを可能にする。

【0048】

有利には、各活性領域２４は、一方の側が正孔阻止領域２２によって囲まれ、他方の側が電子阻止領域２３によって囲まれる。

【0049】

本明細書中で用いるように、「囲まれる」とは、電子型電荷キャリアが活性領域２４のカスケードからなる発光領域２０に注入された場合、発光領域２０内を移動する電子型電荷キャリアが、正孔阻止領域２２、次いで活性領域２４、次いで電子阻止領域２３に遭遇することを意味する。

【0050】

逆に、電子の移動方向に対して正孔の移動方向が反対であるため、正孔型電荷キャリアは、それらの発光領域２０内の移動中、電子阻止領域２３、次いで活性領域２１、次いで正孔阻止領域２２に遭遇する。

【0051】

各電子阻止領域２３は、一方向、より正確には、活性領域２４から電子阻止領域２３への電子の移動を妨げる機能を有する。言い換えれば、活性領域２１に到達する電子は、活性領域２１を越えて移動しない。

【0052】

各正孔阻止領域２２は、一方向、より正確には、活性領域２４から正孔阻止領域２２への正孔の移動を妨げる機能を有する。言い換えれば、正孔は活性領域２４を越えて移動しない。

【0053】

従って、電子及び正孔が活性領域２４に到達すると、活性領域２４内で電子及び正孔が阻止されるため、電子及び正孔は、活性領域２４の周囲、即ち、電子阻止領域２３内又は正孔阻止領域２２内に位置する転位において非放射再結合を生じることができない。

【0054】

結論として、本発明による光電子コンポーネント１において、タイプＩＩ型バンド間遷移を有する活性領域と、各活性領域２４の周囲に位置する正孔阻止領域及び電子阻止領域とを用いることによって、非放射再結合が排除される。

【0055】

図２に示す活性領域２４の実施形態において、正孔阻止領域は層２４３の下に位置し、電子阻止領域は層２４２ｂ上に位置する。

【0056】

図６は、正孔阻止領域２２及び電子阻止領域２３によって囲まれる活性領域２４から形成されるユニットの一実施例を示している。

【0057】

図６において、正孔阻止領域２２は、１１層の積層から構成される。より一般的には、正孔阻止領域２２は、８～１８層の積層により作成することができる。この場合、正孔阻止領域２２は以下のように構成される。
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ３ｎｍ～６ｎｍの間、例えば、ここでは４．２ｎｍの層２２１と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間、ここでは１．２ｎｍの層２２２ａと、
－砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの、ドーピング濃度４．５×１０^１８ｃｍ^－３、又はより一般的には５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間、厚さ２ｎｍ～５ｎｍの間、この場合は３．２ｎｍの層２２３と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６ｎｍ～３ｎｍの間、例えば、ここでは１．２ｎｍの層２２２ｂと、
－砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの、ドーピング濃度４．５×１０^１８ｃｍ^－３、又はより一般的には５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間、厚さ１．５ｎｍ～４ｎｍの間、この場合は２．５ｎｍの層２２４と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間、ここでは１．２ｎｍの層２２２ｃと、
－砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの、ドーピング濃度４．５×１０^１８ｃｍ^－３、又はより一般的には５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間、例えば２ｎｍの層２２５と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間、ここでは１．２ｎｍの層２２２ｄと、
－砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの、ドーピング濃度４．５×１０^１８ｃｍ^－３、又はより一般的には５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間、この場合は１．７ｎｍの層２２６と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１～４ｎｍの間、ここでは１．２ｎｍの層２２２ｅと、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間、例えば１．５ｎｍの層２２７。

【0058】

図６において、電子阻止領域２３は、５層の積層から構成される。この場合、電子阻止領域２３は以下のように構成される。
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３ｎｍ～３ｎｍの間、例えば１ｎｍの層２３１と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ１．５ｎｍ～５ｎｍの間、ここでは３．５ｎｍの層２３２と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３ｎｍ～５ｎｍの間、この場合は１ｎｍの層２３３と、
－アンチモン化ガリウム材料の、厚さ２ｎｍ～５．５ｎｍの間、ここでは４．５ｎｍの層２３４と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間、例えば２．５ｎｍの層２３５。

【0059】

図７は、活性領域２４、正孔阻止領域２２、及び電子阻止領域２３から形成される、図６に示すユニットのバンド図を示している。矢印Ｄは、光電子コンポーネント１への電界印加の影響下での電子型電荷キャリアの移動方向を示している。この場合、電界印加の影響下での正孔型電荷キャリアの移動方向は、矢印Ｄと反対方向である。

【0060】

正孔阻止領域２２を通過した後、電子型電荷キャリアは、活性領域２４に到達し、活性領域２４に隣接する電子阻止領域２３の存在により、そこで阻止される。しかし、電子型電荷キャリアは、正孔型電荷キャリアとの放射再結合後にリサイクルされる。実際、放射再結合後、電子は価電子帯において正孔に取って代わり、価電子帯から伝導帯に向かって直接遷移し、次の活性領域２１に向かって移動してもよい。

【0061】

図１、２、及び６に示す構造の組み合わせを備える光電子コンポーネントは、上述したように、以下のように動作する。

【0062】

電圧が上部コンタクト層５４と下部コンタクト層との間に印加される。下部コンタクト層は、基板３とすることができる。代替として、下部コンタクト層は、活性領域２の下に位置する層のうちの１つ、即ち、例えば、バッファ層４、第１の追加遷移層５３ａ、第１の閉じ込め領域５１、又は第２の追加遷移層５３ｂとすることができる。優先的に、下部コンタクト層は、層４又は層５１のうちの１つである。この電圧は、発光領域２０のバンド図を図９に示すものと同様の一連のバンド図にパターン化する電界を生成するよう構成される。電界は、上部コンタクト層５４と下部コンタクト層との間に含まれる層を通る電荷キャリアの循環をトリガする。

【0063】

図８、９、１０、及び１１は、上述した光電子コンポーネント１の性能を示している。このように形成された光電子コンポーネント１は、幅８マイクロメートル及びキャビティ長２ｍｍを有し、連続電力供給モードにおいて４５℃の温度まで動作する。上で説明した実施例による光電子コンポーネント１は、５×１０^８ｃｍ^２の転位密度を有する。

【0064】

図８は、半導体ヘテロ構造２によって放出されるレーザ放射の出力、並びに、第１の閉じ込め領域５１と上部コンタクト層５４との間の電圧の、光電子コンポーネント１の電力供給電流の関数としての展開を示している。異なる曲線は、１５℃～４７．５℃の範囲の温度に対するこれらの展開を表している。温度２０℃における放出閾値は４８ｍＡであり、ファセット当たり１８ｍＷ程度の最大出力がこの温度において得られることが観察できる。

【0065】

図９は、温度２０℃において得られる、光電子コンポーネント１によって放出されるレーザ放射の波長スペクトルの展開を示している。放出波長は３．４マイクロメートル～３．５マイクロメートルの間であることが観察できる。

【0066】

図１０は、異なる温度に対して１２０ｍＡの連続電流が供給される光電子コンポーネント１によって放出されるレーザ放射の波長スペクトルの展開を示している。大きな波長に向かうこのスペクトルの僅かな移動を観察することができ、最大正規化強度値は４５℃まで維持される。

【0067】

図１１は、温度４０℃において１２０ｍＡの連続電流を受ける光電子コンポーネント１の寿命測定を示している。ファセット当たりの出力（ファセット当たり約４．３ｍＷ）及び閾値電流（約７７ｍＡ）は、経時的に低下しないことが観察できる。

【0068】

図１１に示す結果は、５×１０^８ｃｍ^－２の転位密度を有する量子箱レーザの寿命、即ち、閾電流Ｉ_ｔｈが２倍になる期間と比較することができ、これは約１，０００時間である。実際、本発明による光電子コンポーネントの閾電流Ｉ_ｔｈは、少なくとも１８００時間の期間にわたって安定したままであることが観察できる。その上、従来技術の量子井戸レーザの寿命を測定することは不可能である。

【0069】

図１２及び１３は、上記で特徴付けられる光電子コンポーネント１の構造と略同一であるが、アンチモン化ガリウムＧａＳｂからできているネイティブ基板上のエピタキシャル成長によって得られる構造の光電子コンポーネントの性能を示している。このコンポーネントはまた、幅８マイクロメートル及びキャビティ長２ｍｍを有し、４０℃までの連続電力供給モードにおいて動作する。

【0070】

図１２は、電力供給電流の関数として、このコンポーネントによって放出されるレーザ放射の出力の展開を示している。異なる曲線は、１５℃～４５℃の範囲の温度に対するこれらの展開を表している。温度２０℃における放出閾値は５２ｍＡであり、ファセット当たり１８ｍＷ程度の最大出力がこの温度において得られることが観察できる。

【0071】

図１４～１７は、本発明による光電子コンポーネント（図１５及び１７）及びネイティブ基板上に作成される光電子コンポーネント（図１４及び１６）によって放出されるレーザ放射の展開を示している。

【0072】

ここで、非ネイティブ基板上に作成される光電子コンポーネントにおいて、
－バッファ層４は、ＧａＳｂからできており、厚さ５００ナノメートルを有し、
－第１及び第２の閉じ込め領域５１及び５２は、厚さ２．８マイクロメートルを有するＡｌＧａＡｓＳｂの層であり、
－第１及び第２のヘテロ構造２２及び２３は、テルルでドープされるＧａＳｂ（ＧａＳｂ：Ｔｅ）の層であり、
－上部コンタクト層５４は、厚さ２０ナノメートルの砒化インジウムの層であり、
－発光領域２０は、７つのバンド間カスケードを含む。

【0073】

この構造は、ＧａＳｂネイティブ基板及びバッファ層が存在しないことを除いて、ネイティブ基板上に作成される光電子コンポーネントにおいて同様である。

【0074】

図１４及び１５によって示す結果は、キャビティ長２ミリメートルを有する光電子コンポーネントに対応する。異なる曲線は、１５℃～４７．５℃の範囲の温度に対するこれらの展開を表す。

【0075】

閾電流密度に関する性能は、２０℃における２つのコンポーネントについて極めて類似していることが観察でき、非ネイティブ基板上のコンポーネントについては１０５Ａ／ｃｍ^－２であり、ネイティブ基板上のコンポーネントについては１３０Ａ．ｃｍ^－２である。従って、非ネイティブ基板上に作成されるコンポーネントにおける転位の存在による性能の低下はない。

【0076】

図１６及び１７によって示す結果は、キャビティ長３ミリメートルを有する光電子コンポーネントに対応する。異なる曲線は、１５℃～４７．５℃の範囲の温度に対するこれらの展開を表す。

【0077】

閾電流密度に関する性能は、２０℃における２つのコンポーネントについて極めて類似していることが観察でき、非ネイティブ基板上のコンポーネントについては１１０Ａ．ｃｍ^－２であり、ネイティブ基板上のコンポーネントについては１２０Ａ．ｃｍ^－２である。従って、非ネイティブ基板上に作成されるコンポーネントにおける転位の存在による性能低下はない。

【0078】

従って、文献が教示するものに反して、驚くべきことに、本発明による光電子コンポーネント１における高い転位密度は、略同様の構造を有するが、アンチモン化ガリウムＧａＳｂからできているネイティブ基板上のエピタキシャル成長によって得られる光電子コンポーネントと比較して、出力、最大動作温度、閾電流、及び寿命の点でその性能を低下させないことが観察できる。

【0079】

本発明は、図１～１１７に関連して上述した実施形態に対して何ら限定されるものではなく、当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲において任意の可能な変更を行うことができるであろう。

【0080】

従って、第１の閉じ込め領域及び第２の閉じ込め領域は、上述したものとは別の材料、特に、アルミニウム、ガリウム、砒素、及びアンチモンをベースとする四元材料ＡｌＧａＡｓＳｂから形成することができる。

【0081】

例えば、正孔阻止領域は、それぞれ、アルミニウム、ガリウム、インジウム、砒素、及びアンチモン、並びにインジウム、アルミニウム、ガリウム、アンチモン、及び砒素Ａｌ（ＧａＩｎＡｓ）Ｓｂ／Ｉｎ（ＡｌＧａＳｂ）Ａｓをベースとする五元（ｐｅｎｔａｎａｒｙ）／五元（ｑｕｉｎａｒｙ）材料からできている層の対から形成され、これらの層の全て又は一部に存在するＩｎ（ＡｌＧａＳｂ）Ａｓによる層のドーピングにより、数が６～１６の間の層の積層とすることができる。

【0082】

別の実施例として、活性領域がタイプＩＩ型バンド間放射遷移を有する活性利得領域であるという条件で、正孔井戸と電子井戸とを交互に配置することによって形成される、活性領域２１のための他の量子井戸構造が考えられる。

【0083】

最後に、本発明による光電子コンポーネントは転位の影響を受けないことが実証された。従って、基板３とヘテロ構造２２との間の中間層を不要にすることが可能である。従って、ある特定の実施形態、特に図１８に示す実施形態において、ヘテロ構造２は、基板３上に直接作成される。従って、それは、先に説明した実施形態の場合のように、バッファ層４も閉じ込め領域２１も有していない。かかる実施形態において、基板３は閉じ込め領域の役割を果たし、閉じ込めヘテロ構造２２はバッファ層の役割を果たす。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電子コンポーネント（１）であって、
－タイプＩＩ型バンド間放射遷移を有する活性利得領域（２１）のカスケードを備える第１の半導体材料から形成される、レーザ放射を放出することができる半導体ヘテロ構造（２）と、
－前記第１の半導体材料とは異なる非ネイティブ基板（３）を備える支持構造（３０）であって、前記半導体ヘテロ構造（２）が前記支持構造（３０）上にエピタキシャル成長によって形成される、支持構造（３０）と、を備え、
前記活性領域は、１０^７ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有することを特徴とする、光電子コンポーネント（１）。

【請求項2】

前記支持構造（３０）は、更に、前記非ネイティブ基板（３）上に、１０^７ｃｍ^－２よりも高い転位密度を有する少なくとも１つのバッファ層（４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項3】

前記半導体ヘテロ構造（２）は、前記非ネイティブ基板（３）上に直接作成されることを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項4】

前記支持構造（３０）は、更に、第１の追加遷移層（５３ａ）と、第１の閉じ込め領域（５１）と、第２の追加遷移層（５３ｂ）とを備えることを特徴とする、請求項２に記載の光電子コンポーネント。

【請求項5】

前記非ネイティブ基板（３）は、ＩＶ族材料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項6】

前記非ネイティブ基板（３）は、シリコンから形成されることを特徴とする、請求項５に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項7】

前記第１の半導体材料は、アンチモン化物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項8】

前記活性領域（２１）はそれぞれ、２つの電子量子井戸の間に挿入される正孔量子井戸からなり、前記正孔量子井戸及び前記２つの電子量子井戸が、２つのバリア層の間に位置するユニットを形成することを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項9】

前記活性領域はそれぞれ、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の層２４３と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～４ｎｍの間の第２の層２４２ａと、
－ガリウム、インジウム、及びアンチモンをベースとする三元材料の第３の層２４１であって、そのインジウム含有量が０％～５０％の間で変化し、厚さ１．５ｎｍ～４．５ｎｍの間である、第３の層２４１と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１ｎｍ～３．５ｎｍの間の第４の層２４２ｂと、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項10】

前記活性領域はそれぞれ、電子阻止領域（２３）と正孔阻止領域（２２）との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項11】

－各電子阻止領域（２３）は、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層(２３１)と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ１．５～５ｎｍの間の層(２３２)と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．３～３ｎｍの間の層(２３３)と、
－アンチモン化ガリウムＧａＳｂの、厚さ２～５．５ｎｍの間の層(２３４)と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ１～３．５ｎｍの間の層(２３５)と、を備え、
－各正孔阻止領域（２２）は、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ３～６ｎｍの間の層(２２１)と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層(２２２ａ)と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ２～５ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層(２２３)と、
－アンチモン化アルミニウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層(２２２ｂ)と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１．５～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層(２２４)と、
－アンチモン化ガリウムＡｌＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層(２２２ｃ)と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層(２２５)と、
－アンチモン化ガリウムGaＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層(２２２ｄ)と、
－ドーピング濃度５×１０^１７～２×１０^１９ｃｍ^－３の間及び厚さ１～４ｎｍの間の砒化インジウムＩｎＡｓ：Ｓｉの層(２２６)と、
－アンチモン化ガリウムGaＳｂの、厚さ０．６～３ｎｍの間の層(２２２ｅ)と、
－砒化インジウムＩｎＡｓの、厚さ１～４ｎｍの間の層(２２７)と、を備えることを特徴とする、
請求項１０に記載の光電子コンポーネント（１）。

【請求項12】

前記半導体ヘテロ構造は、１０^６～１０^９ｃｍ^－２の転位密度を有することを特徴とする、請求項１に記載の光電子コンポーネント（１）。

【国際調査報告】