発振波長の温度依存性がない半導体レーザのための新半導体材料の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555087
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 尾江 邦重 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (20303927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永沼 充 NTT, 光エレクトロニクス研究所, 主幹研究員 ; 福澤 理行 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (60293990) ; 山田 正良 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (70029320)
• Keywords: 温度無依存 / 発振波長 / Bi系半導体 / 半導体レーザ / 熱準安定 / MOVPE成長

Research Abstract

本年度は、目的とするGaInAsBi混晶の主たる構成要素であるGaAsBi 3元混晶につき、その結晶成長・結晶評価を中心に、高品質化を目指して研究を進めた。
結晶成長に関して得られた新たな知見は以下の通りである。
1)原料にTIPGa(トリイソピルガリウム)、TMBi(トリメチルビスマス)、TBAs(ターシャリブチルアルシン)を用いることにより、成長温度365℃において、Bi含有量2.4モル%までのGaAsBi混晶エピタキシャル層を得ることができた。
2)この混晶系の成長では、容易に3次元成長が始まるので、エピタキシャル層が得られる範囲は、非常に狭い。ウイスカー結晶の発生をできるだけ防ぐために、V/III比を最適条件に合わせることが重要である。
3)この狭い成長条件においては、固層中のBi量とガス中のBi原料量は比例関係にあった。しかし、Biを2.4モル%以上含むエピ層を得るべく、ガス中のBi供給量を増やすとウイスカーの成長が著しく増加した。
また、結晶評価に関して得られた新たな知見は以下の通りである。
1)X線回折においては、明確に分離されたピークを観測し、成長した混晶の良好な結晶性を確認した。
2)室温でホトルミネッセンス(PL)を確認し、その温度依存性を測定した。予想通りPLピークエネルギーの温度変化が、Biの含有により著しく減少していることが分かった。
以上、本年度の実験において、半導体と半金属より成る混晶半導体は、そのバンドギャップの温度依存性が著しく小さくなるはずだ、という私が提案した概念の正しいことを証明できた。

Research Products

• [Publications] P.Verma: "Raman probe of new laser materials GaAs_<1-χ>Bi_χ and InAs_<1-χ>Bi_χ"Proc.SPIE. 3945. 168-173 (2000)
• [Publications] K.Oe: "Low-temperature metalorganic vapor-phase epitxial growth of InGaAs layers on InP substrates"Journal of Crystal Growth. 219. 10-16 (2000)
• [Publications] K.Oe: "MOVPE Growth and Characterization of GaAs_<1-χ>Bi_χ Metastable Alloys"Extended Abstracts of the 19th Electronic Materials Symposium. 121-122 (2000)
• [Publications] K.Oe: "Optical Characteristics of New Semiconductor Alloy ; GaAs_<1-χ>Bi_χ"Proc.2000 IEEE Annual Meeting Conference. 788-789 (2000)
• [Publications] 尾江邦重: "新半導体GaAsBi混晶の光学的特性"電子情報通信学会 2000年エレクトロニクスソサイエティ大会 講演論文集1. 303 (2000)
• [Publications] P.Verma: "Micro-Raman investigation of new laser materials InAs_<1-χ>Bi_χ and GaAs_<1-χ>Bi_χ"第47回応用物理学関係連合講演会予稿集. 1157 (2000)