2008 Fiscal Year Annual Research Report
再現性に優れるGaInNAs結晶技術の確立および長波長半導体レーザへの適用
| Project Area | Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential- |
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18069008
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
近藤 正彦 Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (90403170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
百瀬 英毅 大阪大学, 低温センター, 助教 (80260636)
石川 史太郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60456994)
森藤 正人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00230144)
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| Keywords | GaInNAs / 半導体レーザ / 分子線エピタキシー / フォトルミネッセンス / 高品質化 / AlAs / 活性窒素 |
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| Research Abstract |
GaInNAsは、長波長半導体レーザのブレークスルー材料として1995年に研究代表者により提案・創造された新半導体材料である。それ以降、この新材料の結晶性の向上に関する研究が世界的規模で展開されて来た。その結果、窒素を含まないGaInAsと同等の結晶性を有するGaInNAsが作製可能になった。しかし、GaInNAsの結晶成長は技術的に非常に難しく、最適な成長温度の範囲が非常に狭く再現性に難がある。
本研究の目的は、半導体レーザへ向けた再現性に優れるGaInNAs結晶技術を確立することである。本年度は、開発した分子線エピタキシー(MBE : Molecular Beam Epitaxy)装置に組み付け可能なフォトルミネッセンス(PL : photoluminescence)評価装置を用いて、GaInNAs結晶の高品質化に取り組んだ。
具体的には、AIAs層上でのGaInNAsのMBE成長時にN_2ガス導入により発生するAl混入の起因について詳細に調べた。混入するAlの濃度はN_2ガス流量とAlセル温度に依存し、活性窒素を発生させるプラズマの条件には依存しないことが分かった。Alの混入したGaInAs量子井戸ではPL発光特性が劣化した。その抑制がレーザの特性改善に有効であることが考えられる。その施策としては、活性層となるGaIn(N)Asの成長時にAlセル温度を待機温度の750℃まで降温保持すれば良いことが判った。
以上の結果は、プラズマ支援MBE法を用いて窒化物半導体をMBE成長する際普遍的に発生するものであり、同手法を用いた成長を行う際の有用な知見であると思われる。
来年度は、開発技術のGaInNAs長波長半導体レーザへの適用を目指す。
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