2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H01055
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
竹内 哲也 名城大学, 理工学部, 教授 (10583817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 崇之 名城大学, 理工学部, 准教授 (10367120)
宮嶋 孝夫 名城大学, 理工学部, 教授 (50734836)
井手 利英 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90397092)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 面発光レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、GaN面発光レーザーの①高効率・高出力化、②長波長化、③高速変調を目指して進めている。以下に平成30年度の実績を報告する。
高効率化に向けて、横方向光閉じ込め構造を有する面発光レーザー、トンネル接合を有する面発光レーザー、そして下部導電性DBRを有する面発光レーザーの三種類の試作を進めた。エッチング条件とSiO2埋め込み条件を最適化することで、段差のないSiO2埋め込み閉じ込め構造の形成が可能になった。トンネル接合を有する面発光レーザーの試作も進め、室温連続動作を当研究グループとして初めて達成した。下部導電性DBRでは、それを有する面発光レーザーとしては世界最高出力となる1.8mWを達成した。来年度、試作を重ねることで、さらなる特性の改善を目指す。
長波長化に向けて、AlGaNバリア層をさらに最適化することで、540nmのLED発光として、青色LEDの40%までを達成した。今後は、この成長条件をベースに、GaN基板上に適した活性層成長条件も明らかにしていく。一方、DBR作製において、新しいAlInN/GaInN DBR構造に取り組んだものの、表面平坦性が大きく損なわれることが判明した。反射率が大きく低下する可能性が高く、現時点での実現は困難であると判断した。一方で、前年度に導入したその場反り測定装置を用いることで、DBR成長中に反りの様子、そしてInNモル分率を算出できるようにモデルを構築、実証した。今後は、この両者を用いることで、長波長面発光レーザーを目指す。
高速変調に関して、比較的高い電流密度での測定が必要になるが、現状の素子では電極が破壊される課題が明らかになった。絶縁層、電極形成を最適化することで、破壊が抑制された。一方で、変調特性を測定するためには、さらなる改善が必要な状況である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高効率・高出力化では、導電性DBRを有する面発光レーザーとして世界最高出力である1.8mWを達成した。また、トンネル接合を有する面発光レーザーの室温連続動作も実現し、出力や効率の最高値は改善されなかったものの、今後、上述した新しい素子構造の最適化による改善が期待できる。長波長化では、さらなる活性層の改善、DBR形成の再現性向上が実現した。高速変調に関しては、電極破壊が大きな課題となることが新たに判明し、その対策を進めた結果、一定の改善を得た。以上、大きく進展した項目と、あまり進展していない項目がそれぞれ存在することから、平均的におおむね順調に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は以下の計画に沿って進める予定である。
高効率化に対して、段差のない光閉じ込め構造、トンネル接合構造、導電性DBR構造を含む面発光レーザー試作をさらに進める。結果に従って、効果の高い構造をそれぞれ組み合わせて面発光レーザーを試作し、高効率・高出力化を目指す。
長波長化に関して、GaN基板上活性層の成長条件も明らかにし、それを踏まえて、470~520nm面発光レーザーを形成、そして実現を目指す。その場反り測定装置を十分活用することで、DBR形成、さらには高品質長波長活性層作製を目論む。
高速変調に関して、さらなる絶縁層、電極構造・形成の最適化を進め、電極破壊が大幅に抑制された素子を作製するとともに、電極形状を高速変調用に変更した素子も試作、その測定を進め、現状を把握する。
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[Presentation] Embedded SiO2 waveguide structure for GaInN VCSELs2019
Author(s)
Ryosuke iida, Wataru Muranaga, Sho Iwayama, Tetsuya Takeuchi, Satoshi Kamiyama, Motoaki Iwaya, Isamu Akasaki
Organizer
11th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials 12th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] A 1.8mW GaN-based VCSEL with an n-type conducting bottom DBR2018
Author(s)
Wataru Muranaga, Ryota Fuwa, Takanobu Akagi, Shotaro Yoshida, Junichiro Ogimoto, Yasuto Akatsuka, Sho Iwayama, Tetsuya Takeuchi, Satoshi Kamiyama, Motoaki Iwaya, Isamu Akasaki
Organizer
The International Workshop on Nitride Semiconductors 2018
Int'l Joint Research
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