半導体微小共振器と量子細膜構造を有する次世代超高性能レーザの試作研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555100
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 茅根 直樹 日立製作所, 中央研究所, 部長 ; 榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226) ; 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110)
• Keywords: 量子細線 / 量子箱 / 歪構造 / MOCVD / 半導体レーザ / 微小共振器 / 量子ドット / ステップエッジ

Research Abstract

21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。これまで、空間軸上では、面発光レーザを用いた2次元集積アレイ化が試みられている。しかし、消費電力を抑えるためにしきい値電流をさらに下げなければならないという課題が残っている。また、時間軸上では100GHz以上の変調が必要であるが、しかし実現の道はそれほど近くはない。したがって、このような次世代光技術をささえるために新たな半導体レーザを開拓し、その技術を確立することは急務といわざるを得ない。本試験研究では、上述の究極レーザのひとつとして、量子細線を活性層に有する垂直型微小共振器レーザをこれまでの本研究者の実績をふまえて試作し、その高性能性を明らかにする。これにより「量子微小レーザ」が超高密度(時間的・空間的)集積光システムの中心になり得ることを実証し、次世代の集積レーザのあり方が浮き彫りにする。
本年度は、主として量子細線、量子ドットの作製技術の確立をはかった。量子細線については、これまですすめてきたSiO2パターン上の選択成長法による作製技術の確立をはかるとともに、ステップバンチングにより形成されたマルチステップエッジへの歪量子細線の形成を行った。一方、量子ドットについては2次元V溝構造を形成し、そこに量子ドットを成長させる技術の確立をはかった。これらの成果をふまえて、垂直型微小共振器量子細線レーザの作製を行い、光ポンピングによる発振を実現する予定である。

Research Products

• [Publications] R.J.Helkey: "Cavity Optimization for Minimum Pulsewidth of Gain-Switched Semiconductor Lasers" IEEE Photonics Technology Letters. Vol.7. (1995)
• [Publications] T.Kono: "Exciton Radiative Lifetime in GaAs Quantum Wires grown by Metal Organic Chemical Vapor Selective growth" Applied Physics Letters. Vol.64. 1564-1566 (1994)
• [Publications] M.Willatzen: "Polarization Dependence of Optoelectronic Properties in Quantum Dots and Quantum Wires---Consequences of Valence-Band Mixing" IEEE J.of Quantum Electronics. Vol.30. 640-653 (1994)
• [Publications] T.Arakawa: "Fabrication of vertical-microcavity quantum wire lasers" Applied Physics Letters. Vol.64. 2200-2202 (1994)
• [Publications] Y.Nagamune: "GaAs Quantum Dots with Lateral Dimension of 25nm Fabricated by Selecrive Metal Organic Chemical Vapor Deposition Growth" Applied Physics Letter. Vol.64. 2495-2497 (1994)
• [Publications] Y.Arakawa: "Fabrication of Quantum Wires and Dots by MOCVD Selective Growth" Solid-State Electronics. Vol.37. 523-528 (1994)
• [Publications] Y.Nagamune: "Optical Properties of GaAs Quantum Dots Fabricated by MOCVD Selective Growth" Solid-State Electronics. Vol.37. 579-581 (1994)
• [Publications] J.Oshowo: "Highly uniform InGaAs/GaAs quantum dots(^〜15nm)by metalorganic chemical vapor deposition" Applied Physics Letters. Vol.65. 1421-1423 (1994)
• [Publications] T.Tanaka: "Magneto-exciton in quantum wires confined with an anistropic parabolic potential" Physical Review B. Vol50. 7719-7723 (1994)
• [Publications] T.Norris: "Time-resolved vacuum Rabi oscillations in a semiconductor quantum microcavity" Physical Review B. Vol.50. 14663-14666 (1994)
• [Publications] J.Oshinowo: "Area Density Control of Quantum-Size InGaAs/Ga(Al)As Dots by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Jpn.Journal of Applied Physics. Vol.33. L1634-L1637 (1994)
• [Publications] Y.Arakawa: "Quantum Wires and Quantum Dots for Fully Confined Semiconductor Lasers" Springer Series in Materials Science. Vol.31. 199-207 (1994)
• [Publications] T.Kono: "Excutive Radiative Lifetime in GaAs Quantum Wires:Wire Width Dependence" Springer Series in Materials Science. Vol.31. 140-144 (1994)
• [Publications] Y.Nagamune: "Magneto-optical efffect in GaAs quantum wires:wire width dependence" Springer Series in Materials Science. Vol.31. 145-147 (1994)
• [Publications] S.Wakabayashi: "Fabrication of AlGaAs/GaAs Multi-QWRS with 15nm Wire Width Using" Springer Series in Materials Science. Vol.31. 194-196 (1994)
• [Publications] 荒川泰彦(分担): "メゾスコピック現象の基礎(難波進編)" オーム社, 13 (1994)
• [Publications] J.Osinowo: "Highly uniform InGaAs quantum dots(15nm)by MOVPE on GaAs,Metalorganic Vapor Phase Epitaxy 1994" North Holland Elsevier, 2 (1994)