GaN系面発光レーザの基礎設計と有機金属気相成長法による試作

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07750051
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 本田 徹 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (20251671)
• Keywords: 窒化ガリウム / 面発光レーザ / 有機金属気相成長法

Research Abstract

本研究では、短波長発光材料として窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)およびその混晶系を用いた場合の短波長面発光レーザの実現を理論的に検討した。また、新設の有機金属気相装置(MOVPE)を用いて、面発光レーザ素子ための結晶成長の検討を行った。以下に具体的に述べる。
1.GeN系面発光レーザの最適構造の理論的検討
面発光レーザ実現のための最適構造を従来のGaAsに代表されるIII-VI族化合物で用いられてきた線形利得の理論的検討を拡張して短波長発光材料であるGaN系に適応して、活性層、クラッド層および反射鏡の構造の理論的最適化を図った。また、GaN系レーザについて、II-VI族化合物の半導体レーザとの特性予測を行い、比較をした。
2.GaN系材料の結晶成長
新設の有機金属気相成長装置を用いてGaN系材料の結晶成長を行う。この際に、欠陥密度が少なくなるような基板の選択、および成長緩衝(バッファ)層の選択を行った。基板ついては、サファイア基板の面方位の選択、また、シリコンの使用など成長を実際行うことによって最適な基板を検討した。面発光レーザについて理論的に求めた構造を含めて構造の最適化を行うために、既存の設備である2結晶X線回折装置、フォトルミネッセンス測定装置などを用いて成長した結晶の最適構造を把握した。
3.青色・紫外用高反射率反射鏡の製作
理論的検討より、高反射率反射鏡の製作が不可欠であるとの結論を得たので緑色から紫外にかけて高反射率を有する多層膜反射鏡の検討製作を行った。

Research Products

• [Publications] T.Honda etal.: "Threshold Estimation of GaN-based Surface Emitting Lasers Operating in Jltraviolet Spectval Region" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 3527-3532 (1995)
• [Publications] T.Honda etal.: "Optically Pumped ZuSe-based Vertical Cavity Surface Emitter with SiO_2/TiO_2 Multilayer Reflector" Journal of Applied Physics. 78. 4784-4786 (1995)
• [Publications] T.Honda etal.: "Design and Fabrication of ZuSe-based Blue/Green Surface Emitting Lasers" Journal of Crystal Grouth. (To be published). (1996)