• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

分子線エピタキシー法による1μm波長帯GaN/AlN量子カスケードレーザの開発

Research Project

Project/Area Number 13750315
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電子デバイス・機器工学
Research InstitutionSophia University

Principal Investigator

菊池 昭彦  上智大学, 理工学部, 助手 (90266073)

Project Period (FY) 2001 – 2002
Project Status Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2002: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2001: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords量子準位間遷移 / ガリウムナイトライド / アルミニウムナイトライド / 分子線エピタキシー / 光通信 / 半導体レーザ / 量子カスケードレーザ / 共鳴トンネルダイオード
Research Abstract

本研究では、AlN/GaN系超格子を用いた光通信波長帯(1.55〜1.3μm)量子カスケードレーザを実現するための基礎技術の開発を行った。AlNおよびGaN薄膜結晶の成長にはRFプラズマで励起された窒素ガスを窒素源とする分子線エピタキシー(RF-MBE)法を用いた。
カスケードレーザの電流注入機構の基本となるGaN/AlN二重障壁共鳴トンネルダイオード構造を作製し、室温における明瞭な微分負性抵抗の観測に初めて成功した。ピークバレイ比32という極めて大きな値が得られ、原子層レベルの膜厚制御技術が確認された。
カスケードレーザの電極層となる高Al組成AlN/GaN超格子結晶における高濃度n型ドーピングを実現するため、Siのバルクおよびデルタドーピングを試み、数分子層厚のGaN井戸層への2x10^<20>cm^<-3>という高濃度ドーピングに成功した。同時にポテンシャル形状のシミュレーションを行い、ドーピング方法と濃度がサブバンド間遷移(ISBT)波長に及ぼす影響を明らかにした。
高濃度ドーピングを行った292周期のAlN(11ML)/GaN(4ML)超格子結晶を用い、波長1.55μmのフェムト秒レーザによるポンプアンドプローブ法で超高速吸収緩和時間の観測に成功し、170フェムト秒の超高速緩和と1.1ピコ秒の遅い緩和の2つの過程が存在することを見出した。吸収緩和はp偏波にのみ観測され、ISBTによる吸収緩和であることが確認された。
光通信波長帯におけるGaN系光導波路の理論解析と基礎パラメータの測定(実効屈折率および自由キャリア吸収)を行い、GaN光導波路による方向性結合器を試作し、GaN系光導波路の有用性を実証した。さらに、AlN/GaN超格子を有する窒化物系光導波路構造において、波長1.55μmのレーザ光に対するISBT吸収の観測にも成功した。

Report

(2 results)
  • 2002 Annual Research Report
  • 2001 Annual Research Report
  • Research Products

    (29 results)

All Other

All Publications (29 results)

  • [Publications] K.Kishino, et al.: "Improved molecular beam epitaxy for fabricating AlGaN/GaN heterojunction devices"Physica Status Solidi (a). 190・1. 23-31 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kishino, et al.: "Intersubband absorption at λ〜1.2-1.6μm in GaN/AlN multiple quantum wells grown by rf-plasma molecular beam epitaxy"Physica Status Solidi (a). 192・1. 124-128 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] M.Yonemaru, et al.: "Improved responsivity of AlGaN-based resonant cavity-enhanced UV-photodetectors grown on sapphire by RF-MBE"Physica Status Solidi (a). 192・2. 292-295 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kishino, et al.: "Intersubband transition in (Gan)_m/(AlN)_n superlattices in the wavelength range from 1.08 to 1.61 μm"Applied Physics Letters. 81・7. 1234-1236 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] A.Kikuchi, et al.: "AlN/GaN double barrier resonant tunneling diodes grown by rf-plasma assisted molecular beam epitaxy"Applied Physics Letters. 81・9. 1729-1731 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kusakabe, et al.: "Overgrowth of GaN layer on GaN nano-columns by RF-molecular beam epitaxy"Journal of Crystal Growth. 237・2. 988-992 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 菊池昭彦 他: "分子線エピタキシー法による高品質窒化物半導体の結晶成長と共鳴トンネルダイオードの作製"電子情報通信学会、信学技報. LQE2002-18. 69-72 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "AlGaN系紫外域共振型受光素子の作製と評価"電子情報通信学会、信学技報. ED2002-98 LQE2002-73. 9-12 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 菊池昭彦 他: "AlN/GaN超格子を用いた1.2〜1.6μm光通信波長帯サブバンド間吸収の観測"電子情報通信学会、信学技報. ED2002-102 LQE2002-77. 25-28 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "サファイア基板上AlGaN系共振型紫外線受光素子の受光感度の改善"第49回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 29p-ZM-5 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 金澤秀和 他: "AlN/GaN超格子におけるサブバンド間吸収の測定"第49回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 29a-ZM-15 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 坂内亮 他: "AlN/GaN二重障壁トンネルダイオードの作製"第49回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 29a-ZM-24 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 橘哲生 他: "AlN/GaN超格子構造における1.07μmサブバンド間吸収の測定"第63回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 24a-YG-5 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 金澤秀和 他: "AlN/GaN超格子における光通信波長帯サブバンド間吸収スペクトル"第63回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 24a-YG-4 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "裏面入射AlGaN系共振型紫外線受光素子の作製"第63回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 26p-YH-9 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 後藤芳雄 他: "1.55μm光通信波長AlGaN/GaN方向性結合器の作製"第63回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 26p-B-5 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "裏面入射AlGaN系共振型紫外線受光素子の受光特性"第50回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 30a-T-3 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuhide Kusakabe et al.: "Reduction of threading dislocations in migration enhanced epitaxy grown GaN with N-polarity by use of AIN multiple interlayer"Journal of Crystal Growth. 230. 387-391 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] A. Kikuchi et al.: "AlGaN resonannt tunneing diodes grown by RF-molecular beam epitaxy"phisica status solidi (a). 188. 187-190 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Katsumi Kishino et al.: "Resonant cavity-enhanced UV-MSM-photodetectors based on AIGaN system"phisica status solidi (a). 188. 321-324 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Katsumi Kishino et al.: "Improved molecular beam epitaxy for fabricating AIGaN/GaN heterojunction devices"physica status solidi (a). (to be published). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Katsumi Kishino et al.: "Intersubband absorption at λ〜1.2-1.6μm in GaN/AIN multiple quantum wells grown by rf-plasma molecular beam epitaxy"physica status solidi. (to be published). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Masao Yonemaru et al.: "Improved responsivity of AIGaN-based resonant cavity-enhanced UV-photodetectors grown on sapphire by RF-MBE"physica status solidi. (to be published). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 橘哲生 他: "極性制御されたGaNのウェットエッチング特性"第48回応用物理学関係連合講演会予稿集. 31p-K-9 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 後藤芳雄 他: "1.55μm光通信波長帯AIGaN/GaN光導波路の作製"第48回応用物理学関係連合講演会予稿集. 12p-Q-16 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "RF-MBE法によるAIGaN系共振型紫外線受光素子の作製"第48回応用物理学関係連合講演会予稿集. 12p-Q-17 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 米丸昌男 他: "サファイア基板上AIGaN系共振型紫外線受光素子の受光感度の改善"第49回応用物理学関係連合講演会予稿集. 29a-ZM-5 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 坂内亮 他: "AIN/GaN二重障壁トンネルダイオードの作製"第49回応用物理学関係連合講演会予稿集. 29a-ZM-24 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 金澤秀和 他: "AIN/GaN超格子におけるサブバンド間吸収の測定"第49回応用物理学関係連合講演会予稿集. 29p-ZM-15 (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report

URL: 

Published: 2001-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi