2021 Fiscal Year Annual Research Report
新規構造半導体レーザの高温動作メカニズムの解明と光電子融合集積回路への応用
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19K15056
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
松本 敦 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 主任研究員 (30580188)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 半導体レーザ / モノリシック集積 / 光集積回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の通信システムでは光集積回路による高速大容量通信の要求・期待が大きくなっている。特に5G無線の普及やICTを用いた様々なサービスの広がりにより通信容量がさらに増加し、ICT環境の大幅な改善が必須となった。このため、この分野の研究開発は非常に重要度が増している。本課題は重要な課題の一つである高温環境下においても性能の劣化が極力抑制された光集積回路の実現を目指している。
これまで、量子ドット（QD）構造を有する半導体レーザ（LD）にイオンを注入し、急速加熱処理を加えることでその組成が変化し、温度特性が極めて向上することを本研究課題申請者は見出してきた（IID-QDI技術：Ion-implantation Induced Disordering Quantum Dot Intermixing）。
R３年度ではこの技術を用いて作製した量子ドット半導体レーザ（QD-LD）に関して電子顕微鏡やEDS分析によって物理現象を理解するための実験を行い、さらにArとBイオンでIID-QDI技術によるQD-LDの温度特性を評価し、その特性の違いについてもさらに検討した。BイオンによりQD-LDの電気特性を大幅に改善することに成功した。また、温度特性についても、通常のQD-LDやArによるIID-QDI技術を用いたQD-LDよりもさらに良好な温度特性が得られた。電子顕微鏡による観察とEDS分析により、Bイオンを注入した際に生じた点欠陥である空孔を介してInとGa原子が相互に置換され、また量子ドット内外のIn・Gaの濃度勾配による拡散によって内部の量子構造が変化し、組成や内部のエネルギー状態が変化することでこのような非常に良好な温度特性が得られるようになったと考えられる。
これまでの研究成果は光関連の国際会議CLEO等や国内の応用物理学会などで成果発表を行った。
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