电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构
阅读说明：本技术 电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构 (Integrated structure of electro-absorption light modulator and laser diode ) 是由 颜胜宏 于 2019-08-06 设计创作，主要内容包括：一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构,包括一半导体基板以及分别形成于半导体基板的一后端以及一前端之上的一激光二极管以及一电致吸收光调变器。其中激光二极管具有一横向磁场偏振模态激光共振腔,供激发一横向磁场偏振模态激光。电致吸收光调变器包括一下半导体层、形成于下半导体层之上的一主动层、以及形成于主动层之上的一上半导体层。主动层包括多个势垒层以及多个量子阱层,多个量子阱层所具有的一量子阱层总层数加一等于多个势垒层所具有的一势垒层总层数,主动层由多个势垒层以及多个量子阱层交替堆迭而成,使得每一所述多个量子阱层之上以及之下分别为多个势垒层的其中之一以及其中之另一。其中至少一层的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有拉伸应变的材料,藉此提高电致吸收光调变器对激光二极管所激发出的横向磁场偏振模态激光的一消光比。(An integrated structure of an electro-absorption light modulator and a laser diode comprises a semiconductor substrate, and a laser diode and an electro-absorption light modulator which are respectively formed on the rear end and the front end of the semiconductor substrate. The laser diode has a transverse magnetic field polarization mode laser resonant cavity for exciting a transverse magnetic field polarization mode laser. The electro-absorption light modulator includes a lower semiconductor layer, an active layer formed over the lower semiconductor layer, and an upper semiconductor layer formed over the active layer. The active layer comprises a plurality of barrier layers and a plurality of quantum well layers, the total number of the quantum well layers is equal to the total number of the barrier layers, and the active layer is formed by alternately stacking the barrier layers and the quantum well layers, so that one of the barrier layers and the other of the barrier layers are respectively arranged above and below each quantum well layer. At least one of the quantum well layers comprises a material having tensile strain relative to the semiconductor substrate, thereby increasing an extinction ratio of the electro-absorption optical modulator to transverse magnetic field polarization mode laser light excited by the laser diode.)
技术领域
本发明有关一种外部光调变器与激光二极管的整合结构，尤指一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构。
背景技术
请参阅图2A，其为现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例的剖面示意图。请同时参阅图2B，其为图2A的电致吸收光调变器的剖面示意图。现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9包括一半导体基板92、一激光二极管91以及一电致吸收光调变器90。其中激光二极管91形成于半导体基板92的一后端97之上；电致吸收光调变器90形成于半导体基板92的一前端96之上。其中激光二极管91为一分布式回馈激光(DFB Laser：Distributed Feedback Laser)，激光二极管91具有一激光共振腔(图中未显示)，其激光共振腔的量子阱层(图中未显示)包括相对于半导体基板92具有压缩应变(Compressive Strain)的材料，使得激光二极管91的激光共振腔形成一横向电场偏振模态(TE mode：Transverse Electric Polarization Mode)激光共振腔。而激光二极管91的横向电场偏振模态激光共振腔供激发一横向电场偏振模态激光。其中电致吸收光调变器90包括一下半导体层93、一主动层94以及一上半导体层95。下半导体层93形成于半导体基板92的前端96之上；主动层94形成于下半导体层93之上；上半导体层95形成于主动层94之上。其中主动层94包括多个势垒层99以及多个量子阱层98。多个势垒层99的总层数比多个量子阱层98的总层数多一。主动层94由多个势垒层99以及多个量子阱层98交替堆迭而成，使得任何一层量子阱层98之上以及之下都分别有一层势垒层99，而主动层94的最底部一层为一层势垒层99，且主动层94的最顶部一层亦为一层势垒层99。其中构成半导体基板92的材料包括磷化铟(InP)。构成量子阱层98的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)，其中每一层量子阱层98包括相对于半导体基板92具有压缩应变的材料(亦即，构成量子阱层98的材料的晶格常数大于构成半导体基板92的材料)，其压缩应变率为一量子阱层压缩应变率。构成势垒层99的材料包括砷磷化铟镓，其中每一层势垒层99包括相对于半导体基板92具有压缩应变的材料(亦即，构成势垒层99的材料的晶格常数大于构成半导体基板92的材料)，其压缩应变率为一势垒层压缩应变率，且势垒层压缩应变率大于量子阱层压缩应变率(亦即，构成势垒层99的材料的晶格常数大于构成量子阱层98的材料)。其中每一层量子阱层98所具有的一能带间隙小于每一层势垒层99所具有的一能带间隙。由于量子阱层98所受到的压缩应变的关系，使得量子阱的价电带分离为重电洞次能带(Heavy HoleSubband)以及轻电洞次能带(Light Hole Subband)，其中重电洞次能带位于价电带的顶部，而轻电洞次能带则位于价电带的底部。因而使得由最低能态电子次能带(Lowest Energy ElectronSubband)跃迁至最低能态重电洞次能带(Lowest Energy Heavy HoleSubband)所需的能量小于由最低能态电子次能带跃迁至最低能态轻电洞次能带(Lowest Energy LightHoleSubband)所需的能量。这有利于由最低能态电子次能带至最低能态重电洞次能带的跃迁(当入射的激光的能量大于由最低能态电子次能带至最低能态重电洞次能带的跃迁所需的能量时，才会产生跃迁)。当激光二极管91的横向电场偏振模态激光共振腔所激发出的横向电场偏振模态(TE mode)激光通过电致吸收光调变器90时，电致吸收光调变器90的吸收系数αTE为：
其中αLH系为轻电洞的吸收系数，而αHH系为重电洞的吸收系数。因此，当横向电场偏振模态激光通过电致吸收光调变器90时，以相对于半导体基板92具有压缩应变的材料所形成的电致吸收光调变器90的量子阱层98，较主要会产生由最低能态电子次能带至最低能态重电洞次能带的跃迁，对于横向电场偏振模态激光而言具有较高的吸收率。而电致吸收光调变器90的调变原理则是以多个量子阱层98做为光吸收层，应用量子局限史塔克效应(QCSE：Quantum Confined Stark Effect)来做调变。当激光二极管91所激发出的横向电场偏振模态激光由激光二极管91传导进入电致吸收光调变器90中时，对电致吸收光调变器90施加一外加电场(例如，逆向偏压)，可使电致吸收光调变器90的吸收系数产生变化，使电致吸收光调变器90对激光二极管91所激发出的横向电场偏振模态激光的一消光比(Extinction Ratio)增大。而藉由控制施加于电致吸收光调变器90的外加电场的大小，可达到调变通过电致吸收光调变器90的横向电场偏振模态激光的消光比的功能。
现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9由激光二极管91的横向电场偏振模态激光共振腔(横向电场偏振模态激光共振腔的量子阱层(图中未显示)由相对于半导体基板92具有压缩应变的材料所构成)激发出横向电场偏振模态激光，通过电致吸收光调变器90(电致吸收光调变器90的量子阱层98由相对于半导体基板92具有压缩应变的材料所构成)来做调变。现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9藉由选择量子阱层98的材料来调整量子阱层98相对于半导体基板92的压缩应变，以降低由最低能态电子次能带至最低能态重电洞次能带的跃迁所需的能量，从而提高消光比，然而依旧无法满足需求。
有鉴于此，发明人开发出简便组装的设计，能够避免上述的缺点，安装方便，又具有成本低廉的优点，以兼顾使用弹性与经济性等考量，因此遂有本发明的产生。
发明内容
本发明所欲解决的技术问题在于如何增加电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构中的电致吸收光调变器对激光二极管所激发出的激光的消光比。
为解决前述问题，以达到所预期的功效，本发明提供一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构包括一半导体基板、一激光二极管以及一电致吸收光调变器。激光二极管形成于半导体基板的一后端之上，其中激光二极管具有一横向磁场偏振模态(TMmode：Transverse Magnetic Polarization Mode)激光共振腔，横向磁场偏振模态激光共振腔供激发一横向磁场偏振模态激光。电致吸收光调变器形成于半导体基板的一前端之上。电致吸收光调变器包括一下半导体层、一主动层以及一上半导体层。下半导体层形成于半导体基板的前端之上。主动层形成于下半导体层之上。一上半导体层形成于主动层之上。主动层包括多个势垒层以及多个量子阱层。其中多个量子阱层具有一量子阱层总层数，主动层由多个势垒层以及多个量子阱层交替堆迭而成。其中至少一层的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有拉伸应变的材料，藉此提高电致吸收光调变器对激光二极管所激发出的横向磁场偏振模态激光的一消光比(Extinction Ratio)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中至少一层的多个量子阱层相对于半导体基板具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个量子阱层包括相对于半导体基板具有拉伸应变的材料。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个量子阱层相对于半导体基板具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中多个量子阱层所具有相对于半导体基板的一总应力应变率小于0％。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中一拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有拉伸应变的材料，一压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有压缩应变的材料，其中拉伸应变量子阱层层数大于压缩应变量子阱层层数。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率小于0％。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率除以量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中一拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有拉伸应变的材料，一压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层包括相对于半导体基板具有压缩应变的材料，其中一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层所具有的相对于半导体基板的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率小于0％。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一拉伸应变量子阱层层数的多个量子阱层相对于半导体基板具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一压缩应变量子阱层层数的多个量子阱层相对于半导体基板具有压缩应变大于或等于0.1％且小于或等于2％。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中总应力应变率除以量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个势垒层包括相对于半导体基板具有压缩应变的材料。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个势垒层相对于半导体基板具有压缩应变率大于或等于0.1％且小于或等于2％。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个势垒层具有一厚度大于或等于1nm，且小于或等于15nm。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个量子阱层具有一厚度大于或等于3nm，且小于或等于15nm。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于20。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中每一所述多个量子阱层所具有的一量子阱层能带间隙小于每一所述多个势垒层所具有的一势垒层能带间隙。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中构成每一所述多个量子阱层的材料包括选自以下群组中的一种：砷磷化铟镓(InGaAsP)以及砷化铟镓铝(InGaAlAs)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中构成每一所述多个量子阱层的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)，构成每一所述多个势垒层的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中构成每一所述多个量子阱层的材料包括砷化铟镓铝(InGaAlAs)，构成每一所述多个势垒层的材料包括砷化铟镓铝(InGaAlAs)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中构成半导体基板的材料包括磷化铟(InP)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中激光二极管选自以下群组中的一种：一分布式回馈激光(DFB Laser)以及一分散式布拉格反射镜激光(DBR Laser)。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中横向磁场偏振模态激光的一波长大于或等于1.0μm，且小于或等于1.6μm。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中量子阱层总层数加一等于多个势垒层所具有的一势垒层总层数，且每一所述多个量子阱层之上以及之下分别与多个势垒层的其中之一以及其中之另一相邻。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中多个势垒层所具有的一势垒层总层数加一等于量子阱层总层数，且每一所述多个势垒层之上以及之下分别与多个量子阱层的其中之一以及其中之另一相邻。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中量子阱层总层数等于多个势垒层所具有的一势垒层总层数，多个量子阱层的其中之一与下半导体层相邻，多个势垒层的其中之一与上半导体层相邻。
于一些实施例中，前述的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，其中量子阱层总层数等于多个势垒层所具有的一势垒层总层数，多个势垒层的其中之一与下半导体层相邻，多个量子阱层的其中之一与上半导体层相邻。
为进一步了解本发明，以下举较佳的实施例，配合图式、图号，将本发明的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例的剖面示意图。
图1B为图1A的电致吸收光调变器的一具体实施例的剖面示意图。
图1C为现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例与本发明一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的两个具体实施例的施加于电致吸收光调变器的逆向偏压与消光比的比较图。
图1D为图1A的电致吸收光调变器之另一具体实施例的剖面示意图。
图1E为图1A的电致吸收光调变器的再一具体实施例的剖面示意图。
图1F为图1A的电致吸收光调变器的又一具体实施例的剖面示意图。
图2A为现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例的剖面示意图。
图2B为图2A的电致吸收光调变器的剖面示意图。
附图标记列表：1-电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构；10-半导体基板；11-半导体基板的前端；12-半导体基板的后端；2-激光二极管；3-电致吸收光调变器；4-下半导体层；5-主动层；50-量子阱层；51-势垒层；6-上半导体层；9-电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构；90-电致吸收光调变器；91-激光二极管；92-半导体基板；93-下半导体层；94-主动层；95-上半导体层；96-半导体基板的前端；97-半导体基板的后端；98-量子阱层；99-势垒层。
具体实施方式
请参阅图1A，其为本发明一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例的剖面示意图。请同时参阅图1B，其为图1A的电致吸收光调变器的一具体实施例的剖面示意图。本发明的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构1包括一半导体基板10、一激光二极管2以及一电致吸收光调变器3。其中激光二极管2形成于半导体基板10的一后端12之上；电致吸收光调变器3形成于半导体基板10的一前端11之上。其中激光二极管2为一分布式回馈激光(DFB Laser：Distributed Feedback Laser)或一分散式布拉格反射镜激光(DBR Laser：Distributed Bragg Reflector Laser)，激光二极管2具有一激光共振腔(图中未显示)，其激光共振腔的量子阱层(图中未显示)包括相对于半导体基板10具有拉伸应变(Tensile Strain)的材料，使得激光二极管2的激光共振腔形成一横向磁场偏振模态(TM mode：Transverse Magnetic Polarization Mode)激光共振腔。而激光二极管2的横向磁场偏振模态激光共振腔供激发一横向磁场偏振模态激光。在一些实施例中，横向磁场偏振模态激光的一波长大于或等于1.0μm，且小于或等于1.6μm。其中电致吸收光调变器3包括一下半导体层4、一主动层5以及一上半导体层6。下半导体层4形成于半导体基板10的前端11之上；主动层5形成于下半导体层4之上；上半导体层6形成于主动层5之上。其中主动层5包括多个势垒层51以及多个量子阱层50，势垒层51的总层数为一势垒层总层数；量子阱层50的总层数为一量子阱层总层数；其中势垒层总层数等于量子阱层总层数加一，且量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于20。主动层5由多个势垒层51以及多个量子阱层50交替堆迭而成，使得任何一层量子阱层50之上以及之下都分别有一层势垒层51，而主动层5的最底部为一层势垒层51，且主动层5的最顶部亦为一层势垒层51。其中构成半导体基板10的材料包括磷化铟(InP)。构成量子阱层50的材料包括选自以下群组中的一种：砷磷化铟镓(InGaAsP)以及砷化铟镓铝(InGaAlAs)。在一些实施例中，构成量子阱层50的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)，且构成势垒层51的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)。在另一些实施例中，构成量子阱层50的材料包括砷化铟镓铝(InGaAlAs)，且构成势垒层51的材料包括砷化铟镓铝(InGaAlAs)。其中每一层量子阱层50所具有的一能带间隙小于每一层势垒层51所具有的一能带间隙。每一层量子阱层50具有一厚度大于或等于3nm，且小于或等于15nm。每一层势垒层51具有一厚度大于或等于1nm，且小于或等于15nm。在一较佳的实施例中，其中至少一层的量子阱层50包括相对于半导体基板10具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间的材料(亦即，构成量子阱层50的材料的晶格常数小于构成半导体基板10的材料)；且每一层势垒层51包括相对于半导体基板10具有压缩应变率大于或等于0.1％且小于或等于2％的材料(亦即，构成势垒层51的材料的晶格常数大于构成半导体基板10的材料)；且其中所有量子阱层50所具有相对于半导体基板10的应力应变率的总和为一总应力应变率，其中总应力应变率为一拉伸应变率(亦即，总应力应变率小于0％)。由于电致吸收光调变器3具有至少一层的量子阱层50受到的拉伸应变的关系，使得受拉伸应变的量子阱层50(其拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间)的价电带分离为重电洞次能带(Heavy Hole Subband)以及轻电洞次能带(Light Hole Subband)，其中轻电洞次能带位于价电带的顶部，而重电洞次能带则位于价电带的底部。因而使得由最低能态电子次能带(Lowest Energy Electron Subband)跃迁至最低能态轻电洞次能带(Lowest Energy Light HoleSubband)所需的能量小于由最低能态电子次能带跃迁至最低能态重电洞次能带(Lowest Energy Heavy HoleSubband)所需的能量。这有利于由最低能态电子次能带至最低能态轻电洞次能带的跃迁(当入射的激光的能量大于由最低能态电子次能带至最低能态轻电洞次能带的跃迁所需的能量时，才会产生跃迁)。由于激光二极管2的横向磁场偏振模态激光共振腔所激发出的激光为横向磁场偏振模态(TM mode)激光，而当横向磁场偏振模态激光通过电致吸收光调变器3时，电致吸收光调变器3的吸收系数αTM系为：
αTM＝αLH，
其中αLH系为轻电洞的吸收系数。因此，当横向磁场偏振模态激光通过电致吸收光调变器3时，电致吸收光调变器3中以相对于半导体基板10具有拉伸应变的材料所形成的量子阱层50(其拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间)，较主要会产生由最低能态电子次能带至最低能态轻电洞次能带的跃迁，对于横向磁场偏振模态激光而言具有较高的吸收率。
现有技术的电致吸收光调变器90的吸收系数αTE系为：
其中αLH系为轻电洞的吸收系数，而αHH系为重电洞的吸收系数。现有技术的电致吸收光调变器90的主要会产生由最低能态电子次能带至最低能态重电洞次能带的跃迁(αHH为主要)。相较之下，本发明的电致吸收光调变器3的吸收系数αTM系为：
αTM＝αLH，
其中αLH系为轻电洞的吸收系数。本发明的电致吸收光调变器3的主要会产生由最低能态电子次能带至最低能态轻电洞次能带的跃迁(αLH为主要)。因此，本发明的电致吸收光调变器3的吸收系数αTM系比现有技术的电致吸收光调变器90的吸收系数αTE大。请参见底下表一，其为本发明的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构1与现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9的比较：
表一：
请参阅图1C，其为现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的一具体实施例与本发明的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的两个具体实施例的施加于电致吸收光调变器的逆向偏压与消光比的比较图。在图1C中，现有技术的具体实施例为图2A以及图2B的具体实施例的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9；其中构成现有技术的半导体基板92的材料为磷化铟(InP)；现有技术的激光二极管91具有横向电场偏振模态激光共振腔，其所激发出的激光为横向电场偏振模态激光；现有技术的电致吸收光调变器90的主动层94具有15层量子阱层98以及16层势垒层99，主动层94由16层势垒层99以及15层量子阱层98交替堆迭而成，使得任何一层量子阱层98之上以及之下都分别有一层势垒层99，而主动层94的最底部一层为一层势垒层99，且主动层94的最顶部一层亦为一层势垒层99；其中构成势垒层99的材料为砷磷化铟镓(InGaAsP)；构成量子阱层98的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)；其中每一层势垒层99相对于半导体基板92的压缩应变率为+0.45％；其中每一层量子阱层98相对于半导体基板92的压缩应变率为+0.006％。在图1C中，本发明的两个具体实施例的结构与图1A以及图1B的具体实施例的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构1相同。其中构成本发明的半导体基板10为磷化铟(InP)；本发明的激光二极管2具有横向磁场偏振模态激光共振腔，其所激发出的激光为横向磁场偏振模态激光；本发明的电致吸收光调变器3的主动层5具有15层量子阱层50以及16层势垒层51，主动层5由16层势垒层51以及15层量子阱层50交替堆迭而成，使得任何一层量子阱层50之上以及之下都分别有一层势垒层51，而主动层5的最底部一层为一层势垒层51，且主动层5的最顶部一层亦为一层势垒层51；其中构成势垒层51的材料为砷磷化铟镓(InGaAsP)；其中每一层势垒层51相对于半导体基板10的压缩应变率为+0.45％；构成量子阱层50的材料包括砷磷化铟镓(InGaAsP)。而在图1C中，本发明的两个具体实施例最主要的差异在于：本发明的两个具体实施例的其中之一，其所具有的每一层量子阱层50相对于半导体基板10的拉伸应变率为-0.185％；而其中本发明的两个具体实施例的其中之另一，其所具有的每一层量子阱层50相对于半导体基板10的拉伸应变率为-0.259％。而在图1C中，现有技术的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构9与本发明的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构的两个具体实施例的差异请参见底下表二：
由图1C的比较结果可以明显得知，不论本发明两个具体实施例的电致吸收光调变器3的主动层5的量子阱层50相对于半导体基板10的拉伸应变率-0.185％或-0.259％，本发明两个具体实施例的电致吸收光调变器3对于横向磁场偏振模态(TM mode)激光(波长为1290nm)的消光比皆大于现有技术的电致吸收光调变器90(其主动层94的量子阱层98相对于半导体基板92的压缩应变率为+0.006％)对于横向电场偏振模态(TE mode)激光(波长为1290nm)的消光比。尤其当施加于本发明的电致吸收光调变器3/现有技术的电致吸收光调变器90的逆向偏压大于0.7V时，本发明两个具体实施例的电致吸收光调变器3对于横向磁场偏振模态(TM mode)激光(波长为1290nm)的消光比更是远大于现有技术的电致吸收光调变器90对于横向电场偏振模态(TE mode)激光(波长为1290nm)的消光比。而比较本发明的两个具体实施例，其中电致吸收光调变器3的主动层5的量子阱层50具有相对于半导体基板10的拉伸应变率较大者(-0.259％)对于横向磁场偏振模态(TM mode)激光(波长为1290nm)的消光比大于量子阱层50具有相对于半导体基板10的拉伸应变率较小者(-0.185％)对于横向磁场偏振模态(TM mode)激光(波长为1290nm)的消光比。尤其当施加于本发明的电致吸收光调变器3的逆向偏压大于0.7V时，电致吸收光调变器3的主动层5的量子阱层50具有相对于半导体基板10的拉伸应变率较大者(-0.259％)对于横向磁场偏振模态(TM mode)激光(波长为1290nm)的消光比更是远大于量子阱层50具有相对于半导体基板10的拉伸应变率较小者(-0.185％)对于横向电场偏振模态(TE mode)激光(波长为1290nm)的消光比。因此，本发明的电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构1确实能达到增加电致吸收光调变器3对激光二极管2所激发出的激光(横向磁场偏振模态激光)的消光比。
请参阅图1D，其为图1A的电致吸收光调变器之另一具体实施例的剖面示意图。图1D的实施例的主要结构与图1B的实施例的结构大致相同，惟，其中主动层5包括多个势垒层51以及多个量子阱层50，势垒层51的总层数为一势垒层总层数；量子阱层50的总层数为一量子阱层总层数；其中量子阱层总层数等于势垒层总层数加一，且量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于20。主动层5由多个势垒层51以及多个量子阱层50交替堆迭而成，使得任何一层势垒层51之上以及之下都分别有一层量子阱层50，而主动层5的最底部为一层量子阱层50，且主动层5的最顶部亦为一层量子阱层50。
请参阅图1E，其为图1A的电致吸收光调变器的再一具体实施例的剖面示意图。图1E的实施例的主要结构与图1B的实施例的结构大致相同，惟，其中主动层5包括多个势垒层51以及多个量子阱层50，势垒层51的总层数为一势垒层总层数；量子阱层50的总层数为一量子阱层总层数；其中量子阱层总层数等于势垒层总层数，且量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于20。主动层5由多个势垒层51以及多个量子阱层50交替堆迭而成，其中主动层5的最底部为一层势垒层51，且主动层5的最顶部为一层量子阱层50。
请参阅图1F，其为图1A的电致吸收光调变器的又一具体实施例的剖面示意图。图1F的实施例的主要结构与图1B的实施例的结构大致相同，惟，其中主动层5包括多个势垒层51以及多个量子阱层50，势垒层51的总层数为一势垒层总层数；量子阱层50的总层数为一量子阱层总层数；其中量子阱层总层数等于势垒层总层数，且量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于20。主动层5由多个势垒层51以及多个量子阱层50交替堆迭而成，其中主动层5的最底部为一层量子阱层50，且主动层5的最顶部为一层势垒层51。
在一些实施例中，至少有一层量子阱层50包括相对于半导体基板10具有拉伸应变的材料，其拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。
在一些实施例中，多个量子阱层50所具有相对于半导体基板10的一总应力应变率小于0％。在一些实施例中，多个量子阱层50所具有相对于半导体基板10的一总应力应变率除以量子阱层50的量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。
在一些实施例中，每一层量子阱层50包括相对于半导体基板10具有拉伸应变的材料，其拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。在一些实施例中，多个量子阱层50所具有相对于半导体基板10的一总应力应变率小于0％。在一些实施例中，多个量子阱层50所具有相对于半导体基板10的一总应力应变率除以量子阱层50的量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。
在一些实施例中，多个量子阱层50包括一拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50包括相对于半导体基板10具有拉伸应变的材料、以及一压缩应变量子阱层层数的量子阱层50包括相对于半导体基板10具有压缩应变的材料；其中拉伸应变量子阱层层数大于压缩应变量子阱层层数。在一些实施例中，每一拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50相对于半导体基板10具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。在一些实施例中，每一压缩应变量子阱层层数的量子阱层50相对于半导体基板10具有压缩应变率大于或等于0.1％且小于或等于2％、大于或等于0.1％且小于或等于1.5％、大于或等于0.1％且小于或等于1.2％、大于或等于0.1％且小于或等于1％、大于或等于0.1％且小于或等于0.8％、大于或等于0.1％且小于或等于0.6％、或大于或等于0.1％且小于或等于0.4％。在一些实施例中，一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率小于0％。在一些实施例中，一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率除以量子阱层50的量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。
在一些实施例中，多个量子阱层50包括一拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50包括相对于半导体基板10具有拉伸应变的材料、以及一压缩应变量子阱层层数的量子阱层50包括相对于半导体基板10具有压缩应变的材料；其中一总拉伸应变率为拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的拉伸应变率之和，一总压缩应变率为压缩应变量子阱层层数的量子阱层50所具有的相对于半导体基板10的压缩应变率之和，其中一总应力应变率为总拉伸应变率与总压缩应变率之和，总应力应变率小于0％。在一些实施例中，每一拉伸应变量子阱层层数的量子阱层50相对于半导体基板10具有拉伸应变率介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。在一些实施例中，每一压缩应变量子阱层层数的量子阱层50相对于半导体基板10具有压缩应变率大于或等于0.1％且小于或等于2％、大于或等于0.1％且小于或等于1.5％、大于或等于0.1％且小于或等于1.2％、大于或等于0.1％且小于或等于1％、大于或等于0.1％且小于或等于0.8％、大于或等于0.1％且小于或等于0.6％、或大于或等于0.1％且小于或等于0.4％。在一些实施例中，总应力应变率除以量子阱层50的量子阱层总层数介于-0.1％与-2％之间、介于-0.1％与-1.5％之间、介于-0.1％与-1.2％之间、介于-0.1％与-1％之间、介于-0.1％与-0.8％之间、介于-0.1％与-0.6％之间、或介于-0.1％与-0.4％之间。
在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于18nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于20nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于23nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于25nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于30nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于13nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于11nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于3nm，且小于或等于10nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于1nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于2nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于4nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，量子阱层50的厚度大于或等于5nm，且小于或等于15nm。
在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于18nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于21nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于24nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于27nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于30nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于1nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于2nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于3nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于4nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于5nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于6nm，且小于或等于15nm。在一些实施例中，势垒层51的厚度大于或等于7nm，且小于或等于15nm。
在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于5，且小于或等于20。在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于7，且小于或等于20。在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于22。在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于24。在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于27。在一些实施例中，量子阱层总层数大于或等于3，且小于或等于30。
以上所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术手段，根据本文的揭露或教导可衍生推导出许多的变更与修正，仍可视为本发明的构想所作的等效改变，其所产生的作用仍未超出说明书及图式所涵盖的实质精神，均应视为在本发明的技术范畴的内，合先陈明。
综上所述，依上文所揭示的内容，本发明确可达到发明的预期目的，提供一种电致吸收光调变器与激光二极管的整合结构，极具产业上利用的价植，爰依法提出发明专利申请。
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