横成長によるハイブリッド構造GaN系面発光レーザの検討に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750284
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 坂口 孝浩 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (70215622)
• Keywords: GaN系レーザ / 横成長 / ハイブリッド構造 / 多層膜反射鏡 / 面発光レーザ

Research Abstract

GaN系面発光レーザで、GaN系半導体材料を用いた多層膜反射鏡の製作が試みられているものの、反射率99%以上の高反射率反射鏡を実現するのは困難であり、GaN系面発光レーザを実現するには、比較的容易に高反射率が得られる誘電体多層膜反射鏡を用いることが有効であると考えた。また、SiO_2を用いた横成長を用いることで、転位密度が従来のGaN膜よりも2桁程度低い、低欠陥GaNが実現できており、誘電体多層膜反射鏡の最終面をSiO_2とし、GaN横成長を用い、誘電体多層膜反射鏡をGaN中に埋め込むことで、GaN系面発光レーザで問題と考えれれている反射鏡形成とGaN膜の高品質化が同時に実現可能であると考えた。そこで、横成長によるGaN系面発光レーザ構造を提案し、実際にGaN横成長を用い、誘電体多層膜反射鏡をGaN中に埋め込み、GaN横成長条件の把握を目的した。
本研究では、電子ビーム蒸着装置によるSiO_2/ZrO_2などを用いて誘電体多層膜反射鏡の製作を試みるとともに、反射率の向上を目指した。また、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)およびアンモニア(NH_3)を用いるMOVPE法によりGaNの横成長埋め込み成長を行った。本年度は、横成長による高反射率の反射鏡を実現を目指し、下記の手法にて研究を行った。1)半導体レーザの発振波長(紫外・青色365nm〜500nm)にあった誘電体と吸収の少ない材料の探索を行い、それらの材料の多層膜構造による反射鏡の基礎設計を行った。2)電子ビーム蒸着装置により、SiO_2/ZrO_2などの誘電体多層膜反射鏡の蒸着を試みるとともに、それぞれの屈折率や膜厚などの特性を評価し、反射率の向上を行った。3)MOVPE装置により、SiO_2をマスクとしたGaNの横成長をを行い、良好なGaNの結晶を得た。今後、マスクをSiO_2からSiO_2/ZrO_2多層膜反射鏡に変え、高反射率が得られる、GaNの横成長埋め込み成長条件の把握を行う。

Research Products

• [Publications] 坂口孝浩、井上彰、岩田雅年、内田慶彦、小山二三夫、伊賀健一: "GaN 系青色面発光レーザ構造の形成に関する基礎検討"信学技報. LQE99-19. 19-24 (1999)
• [Publications] 岩田雅年、坂口孝浩、森口雄一郎、内田慶彦、宮本智之、小山二三夫、伊賀健一: "GaInN 量子井戸構造における AlGaN バリア層の検討(II)"1999年秋季第60回応用物理学会学術公演会. 304 (1999)
• [Publications] T.Sakaguchi,M.Iwara,F.Koyama and K.Iga: "Higyly Reflective AlN/GaN and ZrO_2/SiO_2 Multilyer Distributed Bragg Reflectors for GaInN/GaN Surface Emitting Lasers"2nd Japan-Korea Joint Worksohp on Short-wavelenght Semiconductor Optoelectronics Devices and Materials. 111-113 (1999)