新材料による緑色半導体レーザの基盤技術の開拓

• Project/Area Number: 21246002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 岸野 克巳 上智大学, 理工学部, 教授 (90134824)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 一郎 上智大学, 理工学部, 准教授 (00266074)
• Project Period (FY): 2009 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000); Fiscal Year 2012: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2011: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000); Fiscal Year 2010: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2009: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
• Keywords: BeZnTe/ZnSeTe超格子 / InP基板 / BeZnSeTe / 活性層 / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス / 直接遷移 / 間接遷移 / 超格子 / 成長中断 / 黄色発光 / タイプIIヘテロバリア / レーザ / MgSe/ZnCdSe超格子 / MgSe/BeZnTe超格子 / LED / タイプIIヘテロ障壁 / 二次イオン質量分析 / 光励起発振 / ダブルヘテロ構造 / MSe / BeZnTe超格子 / しきい値電流密度 / 緑色発光

Research Abstract

InP基板上のBeZnTe/ZnSeTe超格子活性層材料の検討を進めた。従来のBeZnSeTe活性層を用いた場合、活性層とバリア層(クラッド層)との界面において、組成制御のための成長中断が必要であり、これが界面での結晶性を劣化させ、素子特性に悪影響を及ぼしていた。そこで、BeZnSeTeの代わりにBeZnTe/ZnSeTe超格子を用いることで成長中断を無くし、素子特性への影響を削減する新たな手法を開発した。更に、この超格子のもう一つの特長として、簡便な組成制御性が挙げられる。即ち、超格子中の各層厚を変えるだけで、基板との格子整合を保ったまま超格子全体における等価的な組成が制御できる。本研究では、BeZnTe/ZnSeTeの各層厚を4分子層(ML)/2MLから1ML/20MLに変化させた超格子を分子線エピタキシー(MBE)法を用いて作製し、特性を評価した。室温でのフォトルミネッセンス(PL)測定により、ピーク波長が480nmから589nmの単峰性発光が得られた。また何れの発光もBeZnSeTeと比べ2～4倍程度の発光強度が得られた。BeZnSeTeでは、光励起により低しきい値レーザ発振が得られていることから、BeZnTe/ZnSeTe超格子においてもより優れた発振特性が得られると期待される。更に、BeZnTe/ZnSeTe超格子においてBeZnSeTeと比べ優れた特性が見出された。BeZnSeTeではBe組成を0.3以上にすると間接遷移になり、発光特性が急激に劣化する。一方、BeZnTe/ZnSeTe超格子では等価的なBe組成が0.32においてもピーク波長480nmの強い青緑色発光が得られ、直接遷移が維持されていることが分かった。このことから、超格子では、直接遷移から間接遷移へ変化するBe組成がBeZnSeTeよりも高く、より短波長化が可能であることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Photopumped lasing characteristics in green-to-yellow range for BeZnSeTe II-VI compound quaternary double heterostructures grown on InP substrates (2011)
  • Author(s): Ichirou Nomura
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 50
  • NAID: 210000070082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photopumped green lasing on BeZnSeTe double heterostructures grown on InP substrates (2009)
  • Author(s): Ichirou Nomura
  • Journal Title: Applied Physics Letters 94
  • NAID: 120005880478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First photopumped yellow-green lasing operation of BeZnSeTe/(MgSe/BeZnTe) doublehetero structures(DHs)grown on InP substrates (2009)
  • Author(s): Tomoya Ebisawa
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth 311 Pages: 2291-2293
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Proposal of BeZnTe/ZnSeTe superlattice quasi-quaternaries on InP substrates for yellow/green light-emitting devices (2012)
  • Author(s): Toshiki Kobayashi
  • Organizer: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • Place of Presentation: 奈良県奈良市
  • Year and Date: 2012-09-27
• [Presentation] InP基板上BeZnTe/ZnSeTe超格子擬似混晶における発光波長制御 (2012)
  • Author(s): 小林俊輝
  • Organizer: 第73回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛県松山市
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] InP基板上ZnCdSe/BeZnTeタイプII超格子におけるフォトルミネッセンス発光特性の評価 (2012)
  • Author(s): 村上佳介
  • Organizer: 第73回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛県松山市
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Development of II-VI Compound Semiconductors on InP Substrates for Green and Yellow Lasers (2012)
  • Author(s): Ichirou Nomura
  • Organizer: The 1st Annual World Congress of Advanced Materials Conference (WCAM-2012)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] InP基板上BeZnTe/ZnSeTe超格子擬似混晶の作製と評価 (2012)
  • Author(s): 小林俊輝
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] InP基板上BeZnSeTe II-VI族半導体混晶の発光特性評価 (2010)
  • Author(s): 村石一生
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] InP基板上BeZnSeTeダブルヘテロ構造における緑色域光励起発振特性の評価 (2009)
  • Author(s): 澤藤豊
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2009-09-08
• [Presentation] Green to yellow light emitters with II-VI semiconductors (2009)
  • Author(s): Katsumi Kishino
  • Organizer: 14th International Conference on II-VI Compounds
  • Place of Presentation: St. Petersburg, Russia
  • Year and Date: 2009-08-28
• [Presentation] Photopumped lasing characteristics of yellow-green BeZnSeTe double-heterostructures grown on InP substrates (2009)
  • Author(s): 澤藤豊
  • Organizer: 14th International Conference on II-VI Compounds
  • Place of Presentation: St. Petersburg, Russia
  • Year and Date: 2009-08-24