| Project/Area Number |
24K07610
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
荒井 昌和 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 剛 法政大学, 理工学部, 教授 (70557660)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 半導体レーザ / 有機金属気相成長法 / 結晶成長 |
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| Outline of Research at the Start |
情報量の増大に伴い高密度集積した光電子融合回路が用いられる。使用環境は高温となり、従来の光ファイバ通信用半導体レーザでは、この高温によるレーザ特性の低下が、システム全体のボトルネックになる。本課題ではこれまでの限界を半導体結晶成長と材料選択から見直し飛躍的に高める。基板の格子定数とは異なる材料系の成膜が可能な、転位をバッファ層に閉じ込める成長により深い量子井戸を形成し高温環境下での量子効率の低下抑制効果を検証する。さらに電子・正孔分離型ヘテロ構造量子井戸で高温下での光損失を低減する。これらにより従来の通信用レーザの限界を超える高い温度領域で安定動作するレーザを実証しその有用性を示す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光ファイバ通信に用いる波長1.3ミクロンで発光し、高温環境においても特性の劣化が少ない半導体レーザを材料から変えて検討を行っている。従来はInP基板上のInGaAsPやInAlGaAsを用いているが、本研究ではGaAs基板上のInGaAsおよびGaAsSbからなるType-IIヘテロ構造を用いている。これにより大きなバンドオフセットによる電子の閉じ込め向上とオージェ再結合の低減が期待される。しかしながら、InGaAs、GaAsSbともにGaAs基板には圧縮歪となるため、臨界膜厚が設計自由度の制限となる。本研究では、格子緩和させるInGaAsバッファ層を用いることで、この制限を緩和することを目的としている。
本年度はInGaAs/GaAsSb/InGaAs量子井戸およびGaAsSb/InGaAs/GaAsSbの両構造の比較や、量子井戸数とフォトルミネッセンス強度の関係の調査や、InGaAs格子緩和層を導入したフォトルミネッセンス強度の比較を行った。格子緩和層を導入することで、発光強度の向上を確認した。また、半導体レーザ構造を作製し、InGaAs/GaAsSb/InGaAs量子井戸およびGaAsSb/InGaAs/GaAsSbの両構造ともにレーザ発振を確認した。しかしながら半導体レーザを作製した際の閾値電流に試料間のばらつきが多く、その原因究明と対策が必要と考えている。また、InGaAs格子緩和層の結晶性の改善なども今後必要と考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
InGaAs,GaAsSbからなる量子井戸の光学特性評価およびInGaAsバッファ層導入の効果の確認、レーザ発振の確認までできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
半導体レーザを作製した際の閾値電流に試料間のばらつきが多く、その原因究明と対策が必要と考えている。また、高温環境での特性評価のための測定系の構築が必要となるため、次年度に実施を予定している。
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