中的光吸收特性。在圖5的曲線圖中，結(jié)構(gòu)I是單量子阱結(jié)構(gòu)，其包括具有厚度約8nm的GaAs量子講層和Ala3ciGaa7tlAs勢魚。結(jié)構(gòu)2是本實施例的三耦合量子阱結(jié)構(gòu)，其包括由Ala3tlGaa7tlAs構(gòu)成的外部勢魚、由Ala2tlGaa8tlAs構(gòu)成并且厚度為約Inm的第一和第二耦合勢壘CBl和CB2、由Ina2tlGaa8tlAs構(gòu)成并且厚度為約Inm的第一和第三量子阱層QWl與QW3、以及由GaAs構(gòu)成并且厚度為約6.4nm的第二量子阱層QW2。參照圖5，結(jié)構(gòu)2的驅(qū)動電壓為約4.8V/μ m，其低于作為結(jié)構(gòu)I的驅(qū)動電壓的8.1V/μ m。另外，結(jié)構(gòu)2的吸收強度差Λ α是大約14100X 103/cm，其相比于結(jié)構(gòu)I的吸收強度差6375 X 103/cm得到很大改盡口 ο
[0059]圖6示出了根據(jù)示例性實施例的具有三耦合量子阱結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備。參照圖6，n-1nGaP被形成在GaAs襯底上，以具有約10nm的厚度，從而作為η接觸層。作為外部勢魚的Al(1.3iGac1.6i3As下部覆層(cladding layer)被形成在η接觸層上，以具有約50nm的厚度。十六(16)對三耦合量子阱被堆疊在Ala31Gaa69As覆層上，其中，所述三耦合量子阱包括由Inci 2ciGaci 8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第一量子阱層、由Ala2tlGaci 8ciAs形成并且具有大約Inm的厚度的第一稱合勢魚、由GaAs形成并且具有大約6.4nm的厚度的第二量子講層、由Ala2tlGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第二I禹合勢魚、以及由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第三量子阱層。具有大約4nm的厚度的Ala31Gaa69As被插入到三個耦合的量子阱之間來作為外部勢壘。Ala31Gaa69As上部覆層被形成在第十六個三耦合量子阱上，以具有約50nm的厚度，并且在其上形成作為P接觸層的p_GaAs以具有為約1nm的厚度。覆層可以是相對較厚的，以便同時用作外部勢壘和防止擴散層，以防止接觸層的摻雜劑進(jìn)入到量子阱中。上述的層可以通過使用用于分子束外延(MBE)或金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的設(shè)備來進(jìn)行堆疊。另外，為了制造透射型光學(xué)調(diào)制器，GaAs襯底可以部分通過濕法蝕刻來移除，以透射光。在這種情況下，n-1nGaP層可以用作蝕刻停止層。
[0060]圖7示意性示出了圖6的光學(xué)設(shè)備的吸收系數(shù)光譜。參考圖7，當(dāng)不施加電壓時，第一激子吸收峰位于約838nm的波長處。當(dāng)施加約為4.8V/μ m的電場時，第一激子吸收峰位于約860nm的波長處。如上所確認(rèn)的，在具有相同的腔厚度的簡單的單量子阱中，需要約為8.IV/μ m的電場來將位于約838nm處的第一激子吸收峰移動至約850nm處。因此，包括根據(jù)本實施例的三耦合量子阱的光學(xué)設(shè)備可以具有相當(dāng)?shù)偷尿?qū)動電壓，同時具有與單量子阱結(jié)構(gòu)相比改進(jìn)的光吸收強度。
[0061]因此，包括根據(jù)本實施例的三耦合量子阱的光學(xué)設(shè)備相比于包括不同量子阱結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備可以同時實現(xiàn)改進(jìn)的光吸收特性和較低的驅(qū)動電壓。包括三耦合量子阱結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)備不僅可以應(yīng)用到光學(xué)調(diào)制器上，也可以應(yīng)用到具有各種PIN 二極管結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，以吸收特定波長帶的光。例如，上述的原理可以應(yīng)用到光學(xué)濾光器、光電二極管、太陽能電池、發(fā)光設(shè)備、光通信系統(tǒng)、光互連、光計算器等。
[0062]具有采用上述三耦合量子阱結(jié)構(gòu)的各種結(jié)構(gòu)的光學(xué)調(diào)制器將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0063]圖8示意性示出了具有三耦合量子阱結(jié)構(gòu)的反射型光學(xué)調(diào)制器100的結(jié)構(gòu)。參照圖8，反射型光學(xué)調(diào)制器100可包括:襯底110、設(shè)置在襯底110上的第一接觸層111、設(shè)置在所述第一接觸層111上的下反射層120、設(shè)置在下反射層120上的有源層130、設(shè)置在有源層130上的上反射層140、以及設(shè)置在所述上反射層140上的第二接觸層141。上和下反射層140和120可以被摻雜作為反射層和電流路徑兩者的使用。例如，第一接觸層111和下反射層120可以被摻雜成η型，而上反射層140和第二接觸層141可以被摻雜成P型。有源層130可以不被摻雜。因此，圖8的反射型光學(xué)調(diào)制器100具有P-1-N 二極管結(jié)構(gòu)。
[0064]反射型光學(xué)調(diào)制器100反射入射光，并且還通過根據(jù)電信號來吸收入射光的一部分而調(diào)制反射光的強度。為了反射入射光，下反射層120具有約90%或更多的反射率并且上反射層140可以具有約為30% -50%的反射率。下和上反射層120和140可以是，例如，通過重復(fù)和交替地堆疊具有相對低的折射率的低折射率層以及具有相對高的折射率的高折射率層而獲得分布式布拉格反射器(DBR)。在上面的結(jié)構(gòu)中，在具有不同折射率的兩層(也就是，高折射率層和低折射率層)之間的界面上發(fā)生反射。高反射率可以通過使所有反射光的相位差彼此相同而獲得。為此，在下和上反射層120和140中的高和低折射率層中的每個的光學(xué)厚度，即，通過將材料層的折射率乘以物理厚度而獲得的值，可以是大約λ /4的奇數(shù)倍，其中，λ是反射型光學(xué)調(diào)制器100的諧振波長。此外，反射率可以根據(jù)堆疊的高和低折射率層的對的數(shù)量而按需進(jìn)行調(diào)整。
[0065]有源層130是光吸收發(fā)生的層，并且可以具有在其中重復(fù)地堆疊上述的三耦合量子阱結(jié)構(gòu)和外部勢壘的多量子阱層結(jié)構(gòu)。有源層130可充當(dāng)用于法布里-珀羅(Fabry-Perot)諧振的主腔。為此，有源層130的光學(xué)厚度可以是大約λ/2的整數(shù)倍。
[0066]圖9示出了圖8的反射型光學(xué)調(diào)制器100的詳細(xì)示例。參考圖9，具有厚度為約500nm的第一接觸層111被形成在由GaAs構(gòu)成的襯底110上。第一接觸層111可以由n-GaAs來形成。下反射層120包括具有厚度為68.8nm的n-Ala88Gaai2AS層來作為低折射率層，以及具有厚度為62.3nm的I1-Ala31Gaa69As層來作為高折射率層，并且具有在其中低和高折射率層的對被堆疊大約25.5次的結(jié)構(gòu)。為了用作電流路徑，下反射層120可以通過使用硅作為摻雜劑，而被摻雜到約3.18 X 11Vcm3的濃度。
[0067]有源層130可以包括:具有約為3.5nm的厚度的Ala31Gaa69As下部覆層，其被形成在下反射層120上并且用作外部勢壘，三十三(33)對三耦合量子阱，其包括由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第一量子阱層、由Ala2ciGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第一耦合勢壘、由GaAs形成并且具有大約6.4nm的厚度的第二量子阱層、由Ala2tlGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第二稱合勢魚、由Ina2tlGaa8tlAs形成并且具有大約Inm的厚度的第三量子阱層、由Ala31Gaa69As形成并且具有大約4nm的厚度的外部勢壘，其被布置在三耦合量子阱之間、以及由Ala31Gaa69As形成并且具有大約3.5nm的厚度的上部覆層，其被布置在第三十三(33ri)個三耦合量子阱上。有源層130的光學(xué)厚度被設(shè)置為2 λ。
[0068]另外，在上部覆層上的上反射層140包括具有厚度為68.8nm的P-Ala88Gaai2As層來作為低折射率層以及具有厚度為62.3nm的p-Ala31Gaa69AS層來作為高折射率層。具有低反射率的上反射層140可以僅具有兩對高折射率層和低折射率層。為了用作電流路徑，上反射層140可以使用鈹作為摻雜劑而被摻雜為約4.6X 11Vcm3至6.5X 11Vcm3的濃度。具有厚度約1nm的p-GaAs層可以被形成在上反射層140上來作為第二接觸層141。
[0069]圖10示意性示出了圖9的反射型光學(xué)調(diào)制器100的反射特性。在圖10中，由細(xì)實線所示的曲線表示當(dāng)沒有施加電壓時的反射率，并且其涉及到左垂直軸。由雙點點劃線表示的曲線表示當(dāng)約2.3伏特的電壓被施加時的反射率，并且其涉及到左垂直軸。由粗實線所示的曲線圖表示當(dāng)未施加電壓時和施加電壓時之間的反射率的差，并且其涉及到右垂直軸。參照圖10，在相對低的大約一 2.3V電壓處，最大吸收發(fā)生在約850nm的波長處，并且在大約850nm的范圍中在最小反射率和最大反射率之間的反射率的差大約是67.4%。特別地，當(dāng)約一 2.3V的電壓被施加時，反射率幾乎為0%。因此，可以看出圖9的反射式光學(xué)調(diào)制器100的對比度得到很大提高。
[0070]圖11示意性示出了根據(jù)示例性實施例的具有三耦合量子阱結(jié)構(gòu)的透射型光學(xué)調(diào)制器200的結(jié)構(gòu)。參照圖11，根據(jù)本實施例的透射型光學(xué)調(diào)制器200可以包括:下反射層220、設(shè)置在下反射層220上的有源層230、設(shè)置在有源層230上的上反射層240、設(shè)置在下反射層220的下表面的一部分上的第一接觸層201、以及設(shè)置在上反射層240的上表面的一部分上的第二接觸層241。第一和第二接觸層201和241可以沿著下反射層220和上反射層240的邊緣的環(huán)的形式，使得光可穿過第一和第二接觸層201和241的開口。雖然未在圖11中示出，可以在襯底上形成透射型光學(xué)調(diào)制器200之后去除襯底?；蛘撸梢詢H僅部分地移除襯底的中心部分，使得光可以穿過。如上所述，上反射層240及下反射層220可以被摻雜作為反射層和電流路徑兩者的使用。
[0071]透射型光學(xué)調(diào)制器200通過根據(jù)電信號來吸收入射光的一部分同時透射入射光，來調(diào)制投射光的強度。下反射層220和上反射層240透射入射光的部