[发明专利]发光和激光作用半导体装置和方法

说明书

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2010年1月7日、申请号为201080004170.7、发明名称为“发光和激光作用半导体装置和方法”的发明专利申请案。

技术领域

本发明涉及用于响应于电信号而产生光发射和激光发射的方法和装置。本发明的一方面还涉及用于以改进的效率从半导体晶体管装置产生光发射和激光发射的方法。本发明的另一方面涉及用于从两端半导体装置产生光发射和激光发射的方法和装置。

背景技术

本发明背景技术的一部分在于宽带隙半导体的开发以实现称为异质结双极型晶体管(HBT)的装置中的较高少数载流子注射效率。这些晶体管装置能够以极高的速度操作。举例来说，近年来，InP HBT已被证明展现500GHz以上速度的操作。

本发明的背景技术的另一部分在于作为发光晶体管和晶体管激光器而操作的异质结双极型晶体管的开发。可(例如)参考：第7,091,082号、第7,286,583号、第7,354,780号和第7,535,034号美国专利；第US2005/0040432号、第US2005/0054172号、第US2008/0240173号和第US2009/0134939号美国专利申请公开案；以及第WO/2005/020287号和第WO/2006/093883号PCT国际专利公开案。还可参考以下公开案：发光晶体管：来自InGaP/GaAs异质结双极型晶体管的光发射(Light-Emitting Transistor:Light Emission From InGaP/GaAs Heterojunction Bipolar Transistors)，M·冯(M.Feng)、N·奥隆尼亚克(N.Holonyak,Jr)以及W·哈菲兹(W.Hafez)，应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)，84,151(2004)；量子阱基极异质结双极型发光晶体管(Quantum-Well-Base Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor)，M·冯、N·奥隆尼亚克以及R·陈(R.Chan)，应用物理快报，84,1952(2004)；II型GaAsSb/InP异质结双极型发光晶体管(Type-II GaAsSb/InP Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor)，M·冯、N·奥隆尼亚克、B·楚昆(B.Chu-Kung)、G·沃特(G.Walter)以及R·陈，应用物理快报，84,4792(2004)；异质结双极型发光晶体管的激光器操作(Laser Operation Of A Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor)，G·沃特、N·奥隆尼亚克、M·冯以及R·陈，应用物理快报，85,4768(2004)；晶体管激光器的微波操作和调制(Microwave Operation And Modulation Of A Transistor Laser)，R·陈、M·冯、N·奥隆尼亚克以及G·沃特，应用物理快报，86,131114(2005)；异质结双极型晶体管激光器的室温连续波操作(Room Temperature Continuous Wave Operation Of A Heterojunction Bipolar Transistor Laser)，M·冯、N·奥隆尼亚克、G·沃特以及R·陈，应用物理快报，87,131103(2005)；可见光谱发光晶体管(Visible Spectrum Light-Emitting Transistors)，F·狄克逊(F.Dixon)、R·陈、G·沃特、N·奥隆尼亚克、M·冯、X·B·张(X.B.Zhang)、J·H·亮(J.H.Ryou)以及R·D·迪普斯(R.D.Dupuis)，应用物理快报，88,012108(2006)；晶体管激光器(The Transistor Laser)，N·奥隆尼亚克以及M·冯，波谱(Spectrum)，IEEE第43卷、第2期，2006年2月；多输入晶体管激光器近阈值中的信号混合(Signal Mixing In A Multiple Input Transistor Laser Near Threshold)，M·冯、N·奥隆尼亚克、R·陈、A·詹姆斯(A.James)以及G·沃特，应用物理快报，88,063509(2006)；以及晶体管激光器的基极量子阱转变上的增益的集极电流映射和模拟重组(Collector Current Map Of Gain And Stimulated Recombination On The Base Quantum Well Transitions Of A Transistor Laser)，R·陈、N·奥隆尼亚克、A·詹姆斯以及G·沃特，应用物理快报，88,14508(2006)；异质结双极型晶体管激光器中的集极崩溃(Collector Breakdown In The Heterojunction Bipolar Transistor Laser)，G·沃特、A·詹姆斯、N·奥隆尼亚克、M·冯以及R·陈，应用物理快报，88,232105(2006)；用晶体管激光器来进行高速(/spl ges/1GHz)电和光学相加、混合以及处理方波信号(High-Speed(/spl ges/1GHz)Electrical And Optical Adding,Mixing,And Processing Of Square-Wave Signals With A Transistor Laser)，M·冯、N·奥隆尼亚克、R·陈、A·詹姆斯以及G·沃特，光子学技术快报(Photonics Technology Letters)，IEEE第18卷，第11期(2006)；分级基极InGaN/GaN异质结双极型发光晶体管(Graded-Base InGaN/GaN Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistors)，B·F·楚昆等人，应用物理快报，89,082108(2006)；量子阱AlGaAs/InGaP/GaAs/InGaAs晶体管激光器的载流子寿命和调制带宽(Carrier Lifetime And Modulation Bandwidth Of A Quantum Well AIGaAs/InGaP/GaAs/InGaAs Transistor Laser)，M·冯、N·奥隆尼亚克、A·詹姆斯、K·西米诺(K.Cimino)、G·沃特以及R·陈，应用物理快报，89,113504(2006)；晶体管激光器中的线性调频脉冲、线宽增强的夫兰兹-凯耳什降低(Chirp In A Transistor Laser,Franz-Keldysh Reduction of The Linewidth Enhancement)，G·沃特、A·詹姆斯、N·奥隆尼亚克以及M·冯，应用物理快报，90,091109(2007)；量子阱晶体管激光器中的光子辅助的崩溃、负电阻以及切换(Photon-Assisted Breakdown,Negative Resistance,And Switching In A Quantum-Well Transistor Laser)，A·詹姆斯、G·沃特、M·冯以及N·奥隆尼亚克，应用物理快报，90,152109(2007)；晶体管激光器的夫兰兹-凯耳什光子辅助的电压操作的切换(Franz-Keldysh Photon-Assisted Voltage-Operated Switching of a Transistor Laser)，A·詹姆斯、N·奥隆尼亚克、M·冯以及G·沃特，光子学技术快报，IEEE第19卷，第9期(2007)；具有不同基极量子阱设计和掺杂的量子阱n-p-n异质结双极型发光晶体管的操作中对有效少数载流子寿命的实验确定(Experimental Determination Of The Effective Minority Carrier Lifetime In The Operation Of A Quantum-Well n-p-n Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor Of Varying Base Quantum-Well Design And Doping)，H·W·然(H.W.Then)、M·冯、N·奥隆尼亚克以及C·H·吴(C.H.Wu)，应用物理快报，91,033505(2007)；晶体管激光器操作的电荷控制分析(Charge Control Analysis Of Transistor Laser Operation)，M·冯、N·奥隆尼亚克、H·W·然以及G·沃特，应用物理快报，91,053501(2007)；通过晶体管激光器的首次激励状态的操作和调制来增强光学带宽(Optical Bandwidth Enhancement By Operation And Modulation Of The First Excited State Of A Transistor Laser)，H·W·然、M·冯以及N·奥隆尼亚克，应用物理快报，91,183505(2007)；高电流增益(β>49)发光InGaN/GaN异质结双极型晶体管的调制(Modulation Of High Current Gain(β>49)Light-Emitting InGaN/GaN Heterojunction Bipolar Transistors)，B·F·楚昆、C·H·吴、G·沃特、M·冯、N·奥隆尼亚克、T·张(T.Chung)、J·H·亮以及R·D·迪普斯，应用物理快报，91,232114(2007)；量子阱晶体管激光器的集极特性和差分光学增益(Collector Characteristics And The Differential Optical Gain Of A Quantum-Well Transistor Laser)，H·W·然、G·沃特、M·冯以及N·奥隆尼亚克，应用物理快报，91,243508(2007)；具有1544nm下的发射波长的晶体管激光器(Transistor Laser With Emission Wavelength at1544nm)，F·狄克逊、M·冯、N·奥隆尼亚克、黄勇(Yong Huang)、X·B·张、J·H·亮以及R·D·迪普斯，应用物理快报，93,021111(2008)；以及利用辅助基极信号的异质结双极型晶体管激光器操作的光学带宽增强(Optical Bandwidth Enhancement Of Heterojunction Bipolar Transistor Laser Operation With An Auxiliary Base Signal)，H·W·然、G·沃特、M·冯以及N·奥隆尼亚克，应用物理快报，93,163504(2008)。