| Research Abstract |
{11-22}半極性GaN基板上でのInGaN/GaN量子井戸レーザダイオード(LD)構造に関して,現有の有機金属気相成長装置を用いた結晶成長と光物性の評価・理論的解析を行った.
(1)LD構造のガイド,クラッド層となるInGaNおよびAlGaN層の成長条件を確立した.
(2)装置固有の問題により,p型伝導型制御が困難であることが判明したため,装置に改造を加え,p型電動系の制御を達成した.さらにLD構造では,Alを含んだクラッド層でも伝導型制御を達成することが必要であり,成長条件の最適化によりそれを達成した.
(3)利得計算を行い,量子井戸活性層の構造(特に量子井戸膜厚)の設計指針を得た.それを参考に,結晶成長によって内部量子効率の高い量子井戸構造を探索した.実際には,必ずしも設計どおりの結果は得られておらず,そのずれに関しては,今後の検討課題である.
(4)基礎物性評価としては,近接場光学顕微鏡によって低温におけるフォトルミネッセンス特性をマッピングした.従来の(0001)とは様子が大きく異なり,分解能30nmでも発光スペクトルはブロードであり,一方で,強度マッピングは均一であることがわかった.これは,ポテンシャル揺らぎが30nm以下のナノメータスケールで生じていることを示している.一因として,キャリアの再結合確率が(11-22)面の場合は,(0001)よりも桁違いに高いために,キャリアが拡散しにくいことが考えられ,この面特有の現象である.
(5)また,歪みが電子構造への影響を記述する重要な物性パラメータである変形ポテンシャルを,実験から高い精度で求めることに成功した.これにより,半極性面上InGaN系歪量子井戸における物性予測の精度が格段に向上した.
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