Development of large-aperture high-power blue green VCSELs
| Project/Area Number |
20H00353
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀井 利浩 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (90356824)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥46,670,000 (Direct Cost: ¥35,900,000、Indirect Cost: ¥10,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2020: ¥32,240,000 (Direct Cost: ¥24,800,000、Indirect Cost: ¥7,440,000)
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| Keywords | 面発光レーザー / エピタキシャル成長 / その場観察 / DBR / 酸化狭窄 / トンネル接合 / GaN / 導電性DBR / 電流狭窄 / 多層膜反射鏡 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、大口径・高出力青緑色面発光レーザーの開発を遂行する。具体的には、高出力化（30 mW）とビーム形状制御（放射角3°）を可能にする発光径大口径化（30 um）、発振波長の長波長化（500 nm）を高い再現性で実現する。導電性DBR、AlInN酸化層、GaN基板上高InNモル分率GaInN量子井戸、その場反射スペクトルによる共振波長制御を確立して、上記新規GaN系面発光レーザーを実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Novel structures and techniques towards large-aperture high-power bluegreen VCSELs have been established. High-quality (two orders of magnitude lower threading dislocation density) conducting DBRs were demonstrated by hydrogen cleaning. About-10-um-aperture LEDs (same as VCSELs) were demonstrated by GaN surface-oxidation current confinement. GaInN QWs emitting 540 nm without trench defects were obtained with 0.3 nm AlN cap layers, but the light output power was still 1/5 compared to the purple GaInN QWs in VCSELs, suggesting that further improvements are necessary. An accuracy of resonance wavelength control in VCSEL was improved to 0.5% (down to 1/4 compared to the previous case). The above structures and techniques open the door for a demonstration of Green VCSELs in the future.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、緑色VCSELの実証には至らなかったが、複数の要素構造・技術を確立した。さらなる発展により、緑色VCSEL実証が成し遂げられれば、低消費電力網膜走査ディスプレイ、低眩惑アダプティブヘッドライト、室内・水中光無線通信、ドローンなどの移動体や被災地への光無線給電、超小型バイオセンサーなどの光源として活用され、安心・安全社会実現に大きく貢献するだろう。学術的な観点からは、Inを含む半導体エピタキシャル成長技術、窒化物半導体酸化技術、そして、その場観察技術など、材料工学やデバイス工学の発展に寄与し、将来の光デバイスに留まらずパワーデバイス実現にも大きく貢献すると期待できる。
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Report
(5 results)
Research Products
(63 results)
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[Journal Article] High-quality AlInN/GaN distributed Bragg reflectors grown by metalorganic vapor phase epitaxy2020
Author(s)
T. Akagi, Y. Kozuka, K. Ikeyama, S. Iwayama, M. Kuramoto, T. Saito, T. Tanaka, T. Takeuchi, S. Kamiyama, M. Iwaya, I. Akasaki
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 13
Issue: 12
Pages: 125504-125504
DOI
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Peer Reviewed
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