2003 Fiscal Year Annual Research Report
新規半導体レーザ用材料:希土類添加III-V族半導体の原子レベル制御成長と高品質化
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13555002
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 康文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高幣 謙一郎 アンリツ(株), 研究所, 主席研究員
竹田 美和 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20111932)
吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929)
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| Keywords | 希土類添加III-V族半導体 / 新規半導体レーザ用材料 / 原子レベル制御成長 / 誘導放出 / エルビウム / ダブルヘテロ構造 / ヘテロ界面制御 |
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| Research Abstract |
本研究では、「電流注入による希土類元素発光の誘導放出(レーザ発振)」を最終目標とする。そのために、高品質な希土類元素添加III-V族半導体の作製を目指して、これまでに掌握している有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法を用いたIII-V族半導体への希土類元素添加技術を再点検し、高い発光効率を示すように設計された希土類原子周辺局所構造を選択的に作り込む、原子レベル制御不純物添加技術に発展させることを第一の目的とする。その際、新規希土類原料の設計および合成技術や、蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法といったミクロ構造評価技術との有機的連携は不可欠である。さらに、キャリアと光の閉じこめ機能を有するレーザ構造を作製し、「光励起」および「電流注入」による希土類元素発光準位を介する誘導放出の観測/高効率化を世界に先駆けて行うことを第二の目的とする。
今年度は、Er添加GaAsとGaInPからなるダブルヘテロ(DH)構造を取り上げ、室温においてErに起因する電流注入発光をプローブとして、Er励起断面積を評価し、Er添加GaAs活性層厚に対する依存性を調べた。
1.観測されるEr励起断面積は実用化されているEr添加光ファイバ増幅器のものと比較して、5〜6桁高い。
2.Er添加GaAs活性層厚の増加とともに、指数関数的に減少する。このことはEr励起プロセスがクラッド層から注入される電子および正孔の拡散長により律速されていることを示唆している。
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[Publications] 藤原 康文: "希土類添加III-V族半導体による電流注入型発光デバイス"応用物理. 73(2). 224-228 (2004)
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[Publications] Y.FUJIWARA: "Room temperature 1.5 m electroluminescnence from GaInP/Er,O-codoped GaAs/GaInP double heterostructure injection-type light emitting diodes grown by organometallic vapor phase epitaxy"Materials Science and Engineering B. 105(1-3). 57-60 (2003)
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[Publications] Y.FUJIWARA: "Reactor structure dependence of interface abruptness in GaInAs/InP and GaInP/GaAs grown by organometallic vapor phase epitaxy"Applied Surface Science. 216. 564-568 (2003)
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[Publications] Y.FUJIWARA: "Extremely large Er excitation cross section in r,O-codoped GaAs light emitting diodes grown by organometallic vapor phase epitaxy"Materials Research Society Symposium Proceedings, Progress in Semiconductors II, Electronic and Optoelectronic Applications. 744. 149-154 (2003)
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[Publications] A.KOIZUMI: "Room-temperature electroluminescence properties of Er,O-codoped GaAs injection-type light-emitting diodes grown by organometallic vapor phase epitaxy"Applied Physics letters. 83(22). 4521-4523 (2003)
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[Publications] A.KOIZUMI: "Room-temperature 1.54μm light emission from Er,O-codoped GaAs/GaInP LEDs-grown by low-pressure organometallic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 42(4B). 2223-2225 (2003)
