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半導体発光素子

国内特許コード P09A015095
整理番号 P2007-047-JP01
掲載日 2010年2月19日
出願番号 特願2007-185948
公開番号 特開2009-026816
登録番号 特許第4931141号
出願日 平成19年7月17日(2007.7.17)
公開日 平成21年2月5日(2009.2.5)
登録日 平成24年2月24日(2012.2.24)
発明者
  • 末宗 幾夫
  • 田中 和典
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
  • 浜松ホトニクス株式会社
発明の名称 半導体発光素子
発明の概要

【課題】量子情報処理や量子情報通信に用いるのに好適であって動作評価が可能な半導体発光素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子1は、基板10と、基板10の一方の主面上に設けられた第1導電型の第1半導体層11と、第1半導体層11上の第1領域に設けられた第1導電型の第2半導体層12と、第2半導体層12上に設けられた第2導電型の第3半導体層14と、第3半導体層14上に設けられた超伝導の第1電極15および超伝導の第2電極16と、第1半導体層11上の第2領域に設けられた第3電極17と、第1電極15が設けられた領域の下方であって第2半導体層12と第3半導体層14との間に設けられた半導体量子ドット領域13と、を備える。第1電極15のうち半導体量子ドット領域13の上方部分に貫通孔18が設けられ、第1電極15と第2電極16との間に間隙19が設けられている。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来の半導体発光素子として発光ダイオードやレーザダイオードが挙げられる。これらの半導体発光素子では、互いに接合されたp型半導体層およびn型半導体層を挟んで一対の電極が設けられており、この一対の電極の間に順バイアス電圧が印加されると、p型半導体層とn型半導体層とのpn接合部の近傍に活性領域が形成され、この活性領域において電子と正孔との対消滅(再結合)によって光が生成される。



また、従来より格段に処理速度の速い量子情報処理や安全性の高い量子情報通信に用いるために、レーザ光をパラメトリック下方変換して光子対を生成する方法等,量子もつれ合い(互いに区別することのできない)光子対を生成する技術が開発されてきている(非特許文献1を参照)。



しかし、レーザ光をパラメトリック下方変換する方法では、(a) 光子対を発生するタイミングを制御することができない、(b) 一度にただ一つの光子対だけを生成することができず必ずある確率で複数の光子対が生成されてしまう、(c) 光子対を生成する速度が遅い、という課題があった。



そこで、このような問題を解決すべく、超伝導電極において近接効果によって発生した電子クーパー対を半導体量子ドット領域に注入し、この電子クーパー対と2個の正孔とを半導体量子ドット領域において同時に再結合させることによって、2つの互いに区別できない光子を同時に生成する技術が提案されている(非特許文献2を参照)。

【非特許文献1】P. G. Kwiat, K. Mattle, H. Weinfurter, A. Zeilinger, A. V.Sergienko, and Y. Shih, "New high-intensity source ofpolarization-entangled photon pairs," Physical Review Letters, Vol.75,No.24 (1995) pp.4337-4341.

【非特許文献2】I. Suemune, "Prospects of superconducting photonics,"CPT2006 Technical Digest, pp.39-42.

産業上の利用分野


本発明は、半導体発光素子に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられた第1導電型の第1半導体層と、
前記第1半導体層上の第1領域に設けられた第1導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた第2導電型の第3半導体層と、
前記第3半導体層上に設けられた超伝導の第1電極および超伝導の第2電極と、
前記第1半導体層上の第2領域に設けられた第3電極と、
前記第1電極が設けられた領域の下方であって前記第2半導体層と前記第3半導体層との間に設けられた半導体量子ドット領域と、
を備え、
前記第1電極のうち前記半導体量子ドット領域の上方部分に貫通孔が設けられ、
前記第1電極と前記第2電極との間に間隙が設けられている、
ことを特徴とする半導体発光素子。

【請求項2】
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面上に設けられた第1導電型の第1半導体層と、
前記第1半導体層上に設けられた第2導電型の第2半導体層と、
前記第2半導体層上に設けられた超伝導の第1電極および超伝導の第2電極と、
前記半導体基板の他方の主面上に設けられた第3電極と、
前記第1電極が設けられた領域の下方であって前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた半導体量子ドット領域と、
を備え、
前記第1電極のうち前記半導体量子ドット領域の上方部分に貫通孔が設けられ、
前記第1電極と前記第2電極との間に間隙が設けられ、
前記第3電極のうち前記半導体量子ドット領域の下方部分に貫通孔が設けられている、
ことを特徴とする半導体発光素子。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007185948thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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