JPS6174327A - 超格子デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般的には超格子デバイス、特に主結晶面から
方向のずれた表面上に成長させた層から成り、水平及び
垂直の周期を有するデバイスに係る。

発明の背景 最近の半導体デバイス技術における改善は、いくつかの
領域で行われた。たとえば、より高品質のシリコンすな
わち従来得らｎた、より欠陥が少なくまたは不要の不純
物の少ないシリコンを作ることに、努力が向けらｎてき
た。加えて、たとえばＧａＡＳのような■−■族化会物
半導体のようなシリコン以外の半導体が、多くのデバイ
ス用に開発されてきた。

なぜならば、それらはシリコン中より高いキャリヤ移動
度を有し、同様のシリコンより速いデバイス特性をもた
らすからである。加えて、電界効果トランジスタ、なだ
れ光検出器及ヒタブルへテロ構造レーザのような多くの
型のデバイスが製作され、それらの特性が研究されてき
之。

分子ビームエピタキシーのような高度なエピタキシャル
成長技術が開発されたことは、これらデバイスの多くの
製作に当を得ている。

こｎらの技術にまた製作すべき構成半導体とは異なるユ
ニットセルを有する周期構造を可能にした。恐らく、最
初のそのような構造は、エサキ（］：５ａｋｉ　）とツ
ー（ＴＳｕ）により提案され、彼らは現在一般的に超格
子と呼ばれる構造を提案した。それは成長方向に平行な
方向、すなわち基板の主衆面に対して垂直に、周期的な
組成変化音もつ。これは周期が基板の主表面に垂直な方
向にあることから、′垂直“超格子と呼んでもよい。た
とえば、アイビーエム・ジャーナル・オブ・リサーチ・
アンドディヘロップメント（ＤＢＭ−Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆＲｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｉ）ｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ　）　、　　ｌ　４　、６１−６５頁、１９７０年
１月を参照のこと。そのような構造は異なる組成又は異
なるドーピング濃度の交互になった層を有する。たとえ
ば、交互になったＧａＡＳ及びＡｔＧａＡＳ層を有する
。

提案された構造は興味のあるしかも重要なデバイスへの
応用を有した。たとえばエサキ（Ｅｓａｋｉ　）らは負
性微分導電性が観測されることを予測した。

エサキ（Ｆ：５ｅｋｉ　）により先駆者的な仕事がなさ
れたため、多くの他の周期構造についても述へられてい
る。たとえば広範囲の厚さを有する層で、超格子が製作
されてきた。もし層が十分薄いと、キャリヤエネルギー
レベルの量子化が重要になるとともに、量子力学効果が
明らかになる。たとえば、ディンゲル（Ｄｉｕｇｌｃ　
）及びヘンリー（Ｈｅｌｌｒ）’）　４’Ｊ：　１９７
６年９月２１日承認された米国特許第３．９８２．２０
．７号の中で、活性領域が超格子から成る低電流閾値ダ
ブルへテロ構造レーザについて述べている。具体的に述
べら汎た超格子構造は、複数の薄い狭禁制帯層にはさま
れた複数の薄い広禁制帯領域有し、量子効果により生じ
た低エネルギーにおける状態密度の増加のため、レーザ
発振は低電流閾値で起こる。

池の超格子構造についても述べらｎている。

たとえば、ディンゲル、ゴザード及びスチーマに１９７
９年７月３１日に承認された米国特許第４．１６３．２
３７号は、変調ドープデバイスについて述べている。一
実施例において、デ゛バイスは名目上アンドープ、すな
わち真性伝導形の狭禁制帯層に隣接したドープされた広
禁制帯層を有する。狭禁制帯層の伝導帯端ば、広禁制帯
領域の不純物状態より、エネルギー的に下圧あり、その
ためドーパシト原子からのキャリヤは、狭禁制帯領域中
に移動する。

このことはデバイス動作には望ましい。なぜならば、キ
ャリヤは名目上アンドープの狭禁制帯領域に閉じ込めら
れ、一方不純物ドーパント原子は広禁制帯領域中に存在
するからである。不純物原子から散乱されるキャリヤが
ないため、高キャリヤ移動度が生ずる。

更に他の周期構造についても述べられている。たとえば
、ディンゲル（Ｄｉｎｇｌｅ　）、ゴザード（Ｑｏｓｓ
ａｒｄ　）、ペトロフ（ｐｅｔｒｏｆｒ）及びヴイーグ
マン（Ｗｉｅｇｍａｎｎ　）に１９８０年５月２７日承
認され、た米国特許第４．２０５．３２９号は、超格子
が交互になった単原子層から成る超格子構造、すなわち
第１の複数の単原子層は第１の組成、たとえばＧａＡＳ
を有し、それらは第２の組成たとえばＡｔＡＳ　ｋ有す
る第２の複数の単原子層にはさまれた構造について述べ
ている。もちろん、−組成のいくつかの単原子層が成長
され、第２の組成の１ないし複数の単原子層ではさ１れ
た実施例についても、述べられている。別の実施例は、
複数のＡｔＧａＡｓ層及びＧｅ層を有する。Ｇｅ層は円
柱状＋１１４造に、形成される。それらの単原子超格子
全記述するために考えらｎた表示法は（Ａ）ｍ　（Ｂ）
ｎで、Ａ及びＢは異なる半導体又は異なるドーピング濃
度を有する同じ半導体を表わし、ｍ及び二はそれぞれ単
原子層Ａ及びＢの数を表わす。従って、構造はＡのｍ原
子層と、それに続くＢのｎ原子層から成る。

堆積中、層毎の成長領域が区別されているため、単原子
層超格子の成長は可能である。

臨界基板温度以上では、主な成長領域は原子的に荒れた
界面が特徴である。しかし、この領域以下の範囲の基板
温度では、薄板状の成長モードが実現され、原子的に平
滑で一原子層に等しい急峻性をもつ界面が生じる。この
範囲以下の堆積温度では、薄片状成長と島状成長の混会
成長が起こり、たとえばＡ７ＡＳとＧａＡＳエピタキシ
ャル薄膜間に、荒い界面が生じる。荒れた界面は平担な
ステップ上面上の核生成と、ステップ端部での核生成間
の競合から生じると考えられている。言いかえると、荒
れた界面は層の一部が、すでに堆積した材料上に成長す
るため、すなわち、単原子に等価な材料が堆積するが、
被覆が均一でないために生じる。島の核生成は平担なス
テップ上面上に不純物が存在すると促進される。このこ
とは、島とは異なり、層成長機構に対し、成長の広い温
度範囲で都合がよい。

発明の要約 水平方向の周期を有する複数の領域から成り、複数のス
テップ端を有する表面上に成長させた超格子を有するデ
バイスについて述べる。′水平方向の周期“というのは
、周期が基板表面に本質的に平行な方向にあることを意
味する。超格子は（５）ｍ　（Ｂ）　ｎから成ると表わ
してもよい。ここで、Ａ及びＢはそれぞれ第１及び第２
の領域の組成で、ｍ及びｎはそｎそれＡ及びＢにより形
成された単原子層の一部又は整数である。周期的なアレ
イを形成するのがイ！捷しいステップ端は、主結晶面に
対し、長面？ずらすことにより形成すると便利である。

一実施例において、超格子領域はＧａＡＳ及びＡｔＡＳ
のような二つの半導体の交互になった領域刀・ら成る。

すなわち、超格子は（ＧａＡＳ）ｍ（Ａ７ＡＳ）ｎから
成り、ｍ及びｎは領域により被覆さｎた端部の割付であ
る。言いかえれば、それぞれＧａＡｓ及びＡｔＡｓの単
原子層の数である。ｍ又は口の一方又は両方は、１．０
より小さいか等しくてよい。加えて、ｍ及びｎは両方と
も１．０より大きくてよい。別の実施例において、ｍ又
はｎは１．０より小さいか、等しく、ｍ十ｎば１．０よ
り大きい。具体的な実施例において、表面はずらした（
１００）ＧａＡｓ基板テアル。

実施例の説明 本発明に従うデバイスの一実施例の断面図が、第１図に
描かれている。構造は高さｄ幅ｗｆ有する複数のステッ
プ３全有する基板１を含む。基板１上に、第１の組成か
ら成る第１の複数の領域５と、第２の組成から成る第２
の複数の領域７が配置さｎている。第１及び第２の領域
は、相互にばさ１れでいる。基板上の第１及び第２の領
域は、水平な超格子を形成する。ステップは周期的なア
レーｆＴｈ形成する。すなわち、ステップは周期的に配
置される。

領域は典型的な場会、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のよう
な半導体から成る。しかし、方向をずらした基板上にエ
ピタキシャル成長する他の半導体及び材料を、用いても
よい。よシ一般的には、第１及び第２の領域は（Ａ）　
ｍ及び（Ｂ）ｎと表わしてよく、Ａ及びＢはそれぞれ第
１及び第２の組成で、ｍ及びｎはそれぞれＡ及びＢの幣
原子層の数である。′組成″という用語は、領域の主成
分だけでなく、ドーパントも表わすために用いられる。

たとえば、領域５及び７はＧａＡＳから成り、異なる伝
導形金有してもよい。

周期的なステップは、主結晶面に対し、基板の方向をず
らすことにより、形１ノｌｊすると便利である。このこ
とは、方向のずれたウェハ衡切断し、原子間隔に等しい
ステップ高さ？有する段差状表面ケ得るために、エツチ
ングすることにより形成すると便利である。実際には、
エツチングにより生じた表面中の好ましくない変形全除
去するため、基板材料と同一材料の図示さｎていないバ
ッファ層を成長させるのが望ましい。得られるずれの角
度、すなわち超格子の方向と主結晶面間の角度は、αと
示されている。

二つの周期は、Ａのｍ単原子層とＢのｎ単原子層金、交
互に堆積させることにより、形成してもよい。ここでｍ
及びｎば１．０より犬きいか小さい分数又は整数である
。水平方向の周期と、垂直方向の周期があってよい。こ
のように、新しい型の超格子は単位胞ベクトルＯＡ及び
ＯＢにより生じ、規定される。ベクトルｔｔｓ　Ｇ−（
ｍ＋　ｎ　）　ｄ／ｌａｎ　ａ及び６’ｉ＋＝　ｄ　／
５１ｎａにより規定される。ここで、ｄはステップの高
さ、ｒｎ及びｎはそれぞれ第１及び第２の領域により被
覆されたステップの幅の割付、αはずれの角度である。

（１００）ＧａＡｓ基板の場合、ｄ二〇、２８３１ｍで
ある。被覆されたステップ幅の割付は、形成された単原
子層の割付に等しい。ｍ及びｎの両方とも１．０より大
きくてよい。すなわち、領域は一単原子層以上でよい。

具体的な実施例において、基板はＧ／ＪＡＳから成り、
第１及び第２の複数の領域はそれぞれ（ＧａＡｓ）　０
．７５及び（ＡｔＡＳ）１．２５から成った。すなわち
、ｍ及びｎはそルぞれ０．７５及び１．２５に等しかっ
た。（１００）基板はぐ１１０）方向の一つに対し、角
度αだけのずれをもっていた。

本発明の超格子は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）によ
り製作するのが便利である。基板は所望の角度に切断さ
れ、研磨される。この角度は所望のステップ幅全選択す
るために選ばれ、典型的な場合１ないし５度であるが、
それより大きい角及び小さい角を用いてもよい。しかし
、ｆｌｏｏ）ＧａＡｓの場合、この範囲内のずれの角に
、１０ないし５　Ｑ　ｎｍのステップ幅ケ生じる。この
範囲の値は、もし量子効果が望ましく、好１しくないキ
ャリャトンネリングを継けるためには、望ましい。ステ
ップ高さは原子間隔に等しく、従ってずれの角の関数で
はない。しかし、ステップ間隔すなわちステップ幅に、
ずｎの角が増すとともに増加する。

標準的な表面の前処埋金、エピタキシャル成長に先立ち
用いた。エピタキシャル成長けＧａＡｓ及びＡｔＡＳ組
成の場合、約５１０℃ないし約６１０℃の範囲の温度に
おける標準的な高真空分子線エピタキシャル成長室内で
行うとよい。しかし、これはおおよその範囲である。精
密な範囲はヒ素の全圧、ＡＳ２／ＡＳ、の比及び成長速
度の関数である。最適温度範囲の決定は、この材料系の
当業者には、容易に行える。

第１及び第２領域の量、すなわちｍ及びｎの値は、たと
えばＱａ及びＡｔビーム全交互に阻止する自動的に制御
されたシャッタシステム金円いることにより、精密に制
御される。

シャッタシステムすなわちビームが基板に到達すること
のできる時間を調節することにより、得るべきｍ及びｎ
の所望の値を得ることができる。ｍ及びｎの値は整数又
は分数でよく、１，０より大きいか小さくてよい。堆積
された原子に、ステップ端に移動し、ステップ端が核位
置として働く成長中、段差のある表面が保存される。成
長はステップ端での核生成と、横方向の層成長により、
支配される。

他の半導体及び材料を用いた構造の製作も、これまでの
議論の当業者には、容易に実現される。

ステップ端に沿った熱キンクの存在は超格子の製作を妨
げることがある。なぜならば、キンク位置における核生
成の確率がより高くなり、従ってキンクが横方向の層成
長全支配する順向があるからである。″キンク〃という
言葉は、ステップ端の均一性がないことを意味する。ス
テップ端に旧った異なるステップ上の横方向層成長は、
従って原子尺度で不均一になり、超格子ｆｉ　（ｍ　＋
　ｎ　）のきわめて小さな値に対し、不規則になる。し
かし、より良好な制御は成長中、より高い基板温度を用
い、ステップ端の方向を適切に選択することにより行え
る。

本発明に従い、多くの他の超格子構造も製作できる。そ
のような構造の一つが、第２図に描かれ、この場合の数
字は門−の要素を示すよう、第１図で用い友ものと同一
である。

この実施例において、超格子領域は組成（ＧａＡｓ）０
．５　（ＡｔＡＳ）　０．５から成る。すなわち、第１
及び第２の領域はそれぞれ（ＧａＡＳ）　０．５及び（
ＡｔＡＳ）０．５から成り、ｍとｎはともに０．５に等
しい。

周期λ＝ｄ／、ｎａｋ有する超格子には、成長面に垂直
、すなわち基板主表面に平行に周期がある。第１及び第
２の複数の領域が、単原子層の垂直方向の積み重ね全形
成することは、容易に認識される。すなわち、同一の組
成の領域は、順次単原子層中で、相互に重なりあう。し
かし、そのような積み重ねの形成は、第３図に示さ扛る
ように、（ｍ＋ｎ）の比較的狭い範囲でのみ得ら扛る。

第３図において（ｍ＋ｎ）は垂直にプロットされた水平
な超格子の方向と基板との間の角βに対して、水平にプ
ロットさルている。実線は２．５度のずれの角αの場合
て、鎖線は５度のずれの角の場合である。描かれた（ｍ
＋ｎ）とαの他の値の場合、複数の領域の少なくとも一
つは、第２の複数の領域に重なり、それ自身とは重なら
ない。

第４図は本発明に従うも、う一つの半原子層超格子金示
す。この超格子構造において、領域の組成は（ＧａＡＳ
）　０．５．　（ＡｔＡＳ）　０．２５である。

すなわち、Ａ及びＢはそれぞれＧａＡＳ及びＡｔＡＳテ
、ｍ及び！１はそれぞれＯ，５及び０．２５に等しい。

角度βも描かｎている。にａＡｓ領域は垂直方向の積み
重ねを形成するが、ＡｔＡＳ領域はＧａＡＳ領域に重な
り、積み重ねは形成しない。（ｍ＋ｎ）の別の値を有す
る別の水平超格子とともに、（ｍ＋ｎｉのある与えらｎ
た値を有する水平超格子を交互にすることにより、更に
別の構造が、容易に製作できる。

加えて、ｍ及びｎの値は一定に保って第１及び第２の組
成を変えてもよい。すなわち、第１の超格子上に配置さ
れた第２の水平超格子（Ｃ）　ｏ　（Ｄ）　ｐがあって
もよい。同じ考え４−！、Ａ。

３、ｍ及びｎの値に対するのと同様Ｃ，Ｄ。

０及びｐの値に対しても適用できる。水平超格子は垂直
の超格子の間にはさんでも、よい。

このことにより、リソグラフィプロセスの必要なしに、
量子井戸ワイヤのような構造が容易に製作できるように
なる。他の変形についても、容易に考えられる。

そのような構造の一つが第５図に描かれている。構造は
複数の積層（ＧａＡｓ５　ｏ、　５　（ＡｔＡｓ）０．
５水平超格子から成り、それは段差基板表面に垂直方向
に周期をもつ積層垂直（Ｇａ　Ｏ，７ｈｌｏ、３ｐ、ｓ
　）　１ｏ　ｏ構造１０にはさまｎている。あるいは、
構造１０は（ＡｔＡＳ）　１００単原子層から成っても
よい。典型的な場合、構造１０と同様、（ａａＡｓ）　
ｏ、５　（ＡｔＡｓ）　ｏ、　５水平超格子の約ｌＯＯ
単原子層がある。明確にするために、それより少ない数
が描かれている。従って（ＧａＡＳ）０．５領域は、禁
制帯のより大きな材料で囲まれる。また典型的な場合、
最下層の（ＧａＡＳ）　０．５単原子層と基板の間に、
図示されていないが、広禁制帯材料の緩衝層がある。

基板及び最上部層への各電気的接触２０及び２２は、構
造をたとえば負性抵抗デバイスとして使用することを可
能にし、またデバイスこレーザとして用いた時、キャリ
ヤの注入を０丁能にする。

もし、（ＧａＡＳ）　０．５領域を囲む領域の少なくと
も一つを、たとえばｎ形にドープするならば、興味のあ
るデバイス用途が発生する。電子は（ＧａｋＳ）　Ｏ１
５領域に二次元的に閉じ込めらｎ１唯一の平行移動の自
由度をもつ。従って、領域７の水平及び爪面方向の大き
さが、量子効果が十分であるほど十分小さけ扛ば、量子
井戸ワイヤである。より一般的には、ドープ領域中の電
子エネルギーレベルは、隣接した領域の伝導帯エネルギ
ーレベルより低いはずである。同様の考えはｐ形伝導形
にもあてはする。

池のデバイス用途は容易に考えられる。たとえば、組成
の周期的な変化は、屈折率の周期的変化を発生させ、そ
れ自身を分布帰還デバイスとする。この実施例において
、構造１０は狭禁制帯材料たとえばＧａＡＳから成り、
相対する伝導形と適当な周期の二つの広禁制帯幅領域、
たとえば（Ｇａｐ、　７　Ａｔ０．３　Ａｓ）及び（Ａ
ムＳ）領域に四重れる。従って、構造１０は活性層であ
る。構造はまた電子−光変調又は光学的な双安定デバイ
スとしても有用である。

ある種のデバイス用途では、比較的強い励起子納会エネ
ルギー金層いるであろう。構造はまた第６図に描かｔＬ
ｆｃような一次元（ＤＤ）ｌ−ＥＴ（電界効果トランジ
スタ）としても有用である。デバイスは第５図に描かれ
たような超格子領域５０を含む。七ｎは、ソース５２、
トレイン５４及びゲート電極５６をもち、それらは超格
子領域金賞く電流全制御する。−次元チャネルは、ソー
ス領域からトレイン領域まで走る。

上で述べたもう一方の超格子構造の他のデバイス用途は
、上で述べた構造の場合に考えたものが、容易に考えら
ｎる。たとえば、第２図に描かれた構造は、放射に対す
る回折格子として有用である。当業者には周知のように
、ＡｔｒＩａＡＳ系での組成変動は、屈折率の変化を生
じる。可視又は近赤外放射は、典型的な場合、ｌＯ毎の
摂動のみをみる。なぜならば、ステップ幅は典型的な場
合、可視及び近赤外領域の放射の波長に比べ、大きいか
らである。しかし、電磁スペクトルのＸｌｌ５部分にお
いて、放射はステップ幅と同程度の波長をもつ。すなわ
ち、λはステップ幅と同程度で、構造は広帯域Ｘ線源用
のフィルタとして、容易に使用できる。第１図に描かれ
た構造もまた、回折格子として機能できる。更に、この
構造はまたＧａＡＳ単原子層中又はそｎを貫いて生じる
光放射とともに１光導波路としても機能させらｎる。第
５図に描かｎた構造もまた、構造１０が低屈折率の領域
で囲１れた時、導波路として働く。導波路はその壁に沿
って多くのステップをもつが、ステップの大きさが小さ
いため、多星の光全故乱することはない。すなわち、ス
テップの大きさは可視又は近赤外領域中の放射の波長よ
り、著しく小さい。この描かｎた構造は、実際にダブル
ヘテロ構造導波路で、先に述べたように、適当にボンピ
ングされた時、レーザとして働くことは、当業者には容
易に認識されよう。

他のデバイス用途が、容易に考えられるであろう。本発
明について相互にはさまｎた二つの領域を有する水平超
格子に関して、具体的に述べてきたが、水平超格子は異
なる組成含有する３ないしそｎ２以上の領域から成って
もよいことが、当業者には容易に認識されよう。

２ｆｘいしそｎ以上の波長で発光する量子井戸ワイヤレ
ーザも、製作できる。二つの波長で発光するそのような
レーザの一つが、第７図に描かれている。明確にするた
めに、電極は第８図に描かれている。構造はＧａＡｓ基
板１、第１のクラッド層７１（ｎ形Ｇａ　０．７Ａｔ０
．３Ａｓ）、第１の活性層７３第２のクラッド層７９（
ｎ形ＧａＯ，７ＡｔＯ，３Ａｓ　）　、第２の活性層８
１及び第３の活性／ｉｌ［形Ｇａｐ、　７Ａｔ０．３Ａ
Ｓ）を含む。活性層は典型的な場合、２ｏないし４　Ｑ
　ｎｍの厚さである。第１の活性層は領域７５及び７７
から成り、それらはそれぞれｎ形（ＧａＡｓ）　０．５
及びｎ形（Ｇａｐ、　７Ａ７０．３ＡＳ　）　０．５で
ある。クラッド層は典型的な場合、１００単原子層の厚
さである。第２の活性層は領域８３及び８５を含み、そ
れらはそれぞれｎ形（ＧａＡＳ　）　０．６及びｎ形（
Ｇａｐ、　７ｆｉ、ｔＯ，３ＡＳ　）　０．４である。

領域７５及び８３は領域７７及び８５と相対する伝導形
、すなわち、そｎぞれｐ及びｎ形である。ＧａＡｓ閉じ
込め領域の幅、すなわちエネルギー井戸の幅ハ、二つの
活性層中で異なり、従って二つの活性層から放射された
光の波長も異なる。あるいは井戸の幅は同じにでき、井
戸のｌ１ｇを変えるために、−活性層中の、ＧａＡｓ井
戸にＡｔ’ｆｇ加えることができる。放射は第７図の面
に垂直な方向に放出されることを認識すべきである。多
くの材料系でこの多波長レーザを実現することは、当業
者には容易に明らかになる。

第７図のデバイスに電気的な接触を作る方式が第８図に
描かれている。描かれているのは、基板１、超格子領域
１８１及び第３のクラッド層８７である。領域１８１は
第７図に示さｎた層７１．７３．７９及び８１のような
中間クラッド層を含む。ｎ形及びｐ影領域には、それぞ
れ電極１８３及び１８５が接触する。電極は適当なドー
パント全拡散させ、付会化させることにより形成するの
が便利である。放出された放射はλ１及びλ２と印され
ている。もちろん、活性層は同一の組成及び寸法を有し
、同じ波長で放射を放出することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うデバイスの一実施例の断面図： 第２図は本発明のもう一つの実施例の断面図； 第３図は二つの基板のずれの角に対する水平軸の単原子
層の和に対して垂直にずれの角をプロットした図； 第４図は本発明の更に別の実施例の断面図；第５図は本
発明の史に別の実施例の断面図；第６図は本発明の別の
実施例の断面図；第７図は一次元量子井戸ワイヤレーザ
を示す図； 第８図は第７図の１ノーザへの電接を示す図である。 〔主′堤部分の符号の説明〕 腹数のステップ・・３　高さ・・・６ 幅　　　　　　・・・Ｗ　第１の領域・・・５第２の領
域　　・・、・７ ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　表面を含む超格子デバイスにおいて、前記表面は複
   数のステップを有し、前記ステップはある高さと幅を有
   し、前記ステップの一部分上の第１の複数の領域は、第
   １の組成を有し、前記ステップの別の部分上の第２の複
   数の領域は、第２の組成を有し、前記第１及び第２の複
   数の領域は、前記表面上で相互にはさまれていることを
   特徴とする超格子デバイス。 ２　特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、前
   記表面は主結晶面に対し、ずれていることを特徴とする
   超格子デバイス。 ３　特許請求の範囲第２項記載のデバイスにおいて、前
   記第１及び第２の複数の領域は、第１の水平超格子を形
   成することを特徴とする超格子デバイス。 ４　特許請求の範囲第３項記載のデバイスにおいて、前
   記第１及び第２の複数の領域は、それぞれ（Ａ）ｎ及び
   （Ｂ）ｍから成り、ｎ及びｍはそれぞれ第１及び第２の
   組成により被覆された前記幅の比率であることを特徴と
   する超格子デバイス。 ５　特許請求の範囲第４項記載のデバイスにおいて、Ａ
   及びＢは半導体から成ることを特徴とする超格子デバイ
   ス。 ６　特許請求の範囲第５項記載のデバイスにおいて、前
   記半導体はIII−Ｖ化合物半導体から成るグループから
   選択されることを特徴とする超格子デバイス。 ７　特許請求の範囲第６項記載のデバイスにおいて、（
   ｎ＋ｍ）は整数に等しいことを特徴とする超格子デバイ
   ス。 ８　特許請求の範囲第４項記載のデバイスにおいて、更
   に第３の組成を有する第３の複数の領域と第４の組成を
   有する第４の複数の領域が含まれ、前記第３及び第４の
   複数の領域は、前記第１の水平超格子上で、相互にはさ
   まれ、第２の水平超格子を形成することを特徴とする超
   格子デバイス。 ９　特許請求の範囲第８項記載のデバイスにおいて、前
   記第３及び第４の組成は、それぞれ（Ｃ）ｏ及び（Ｄ）
   ｐから成り、ｏ及びｐはそれぞれ第３及び第４の組成に
   より被覆された前記幅の比率であることを特徴とする超
   格子デバイス。 １０　特許請求の範囲第９項記載のデバイスにおいて、
   Ｃ及びＤは半導体から成ることを特徴とする超格子デバ
   イス。 １１　特許請求の範囲第１０項記載のデバイスにおいて
   、前記半導体はIII−Ｖ族化合物半導体から選択される
   ことを特徴とする超格子デバイス。 １２　特許請求の範囲第９項記載のデバイスにおいて、
   前記水平超格子上の第３の水平超格子を更に含むことを
   特徴とする超格子デバイス。 １３　特許請求の範囲第５項記載のデバイスにおいて、
   前記水平超格子上の第１の半導体層を更に含むことを特
   徴とする超格子デバイス。 １４　特許請求の範囲第１３項記載のデバイスにおいて
   、前記第１の複数の領域は、隣接した半導体領域の禁制
   帯より小さな禁制帯を有することを特徴とする超格子デ
   バイス。 １５　特許請求の範囲第１３項記載のデバイスにおいて
   、前記第１の複数の領域は、前記第２の複数の領域より
   、低濃度にドーピングされていることを特徴とする超格
   子デバイス。 １６　特許請求の範囲第１３項記載のデバイスにおいて
   、前記デバイスへの第１及び第２の電極が更に含まれる
   ことを特徴とする超格子デバイス。 １７　特許請求の範囲第１６項記載のデバイスにおいて
   、前記デバイスへの第３の電極が更に含まれ、前記第３
   の電極は前記第１及び第２の電極の間にあることを特徴
   とする超格子デバイス。 １８　特許請求の範囲第１６項記載のデバイスにおいて
   、前記表面及び前記半導体層は反対の伝導形を有するこ
   とを特徴とする超格子デバイス。 １９　特許請求の範囲第１７項記載のデバイスにおいて
   、相互にはさまれた第３及び第４の複数の領域から成る
   第２の水平超格子と、第２の半導体層が更に含まれ、前
   記第２の水平超格子と半導体層は前記第１の水平超格子
   と前記半導体層の間にあり、前記第２の水平超格子は前
   記第１の半導体層に最近接していることを特徴とする超
   格子デバイス。 ２０　特許請求の範囲第１９項記載のデバイスにおいて
   、前記第１及び第３の複数の領域は、前記第２及び第４
   の複数の領域とは反対の伝導形を有することを特徴とす
   る超格子デバイス。 ２１　特許請求の範囲第３項記載のデバイスにおいて、
   前記半導体層と前記水平超格子の間の半導体層と活性層
   が含まれ、前記表面及び前記半導体層は反対の伝導形を
   有し、前記活性層は隣接した領域の禁制帯より小さな禁
   制帯を有することを特徴とする超格子デバイス。 ２２　特許請求の範囲第２１項記載のデバイスにおいて
   、前記デバイスへの第１及び第２の電極が更に含まれる
   ことを特徴とする超格子デバイス。 ２３　特許請求の範囲第２２項記載のデバイスにおいて
   、前記第１及び第２の複数の領域は、異なる屈折率を有
   することを特徴とする超格子デバイス。