2021 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum dot formation by surface energy control and realization of highly reliable yellow semiconductor laser
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20H02192
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
秋本 良一 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, 上級主任研究員 (30356349)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 電子線 / 半導体レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、レーザー活性層に量子ドットを導入したII-VI族半導体材料を用いて、黄色波長域で動作する信頼性の高い半導体レーザーを実現することである。活性層に量子ドットを導入することにより、量子ドット内に局在した注入キャリアと活性層に内在する点欠陥との空間分離効果を用いて欠陥増殖を抑制し、信頼性の高いレーザーを黄色波長帯で実現できる可能性がある。昨年度までの研究において、成長直後のCdSe層に表面構造観察用の電子線を照射すると、照射した箇所に高効率で黄色発光する量子ドットを形成できることを発見している。本年は（１）電子線照射による量子ドットの形成過程を解明するため、量子ドット構造と発光特性の関係に関する研究、（２）量子ドット形成場所の位置制御に関する研究を行った。試料の断面構造を透過電子顕微鏡により観察したところ、電子線を照射した場所の量子ドットのサイズが、未照射場所のドットと比較して大きくなると同時に密度が減少していることを確認した。また電子線照射時間を長くすると、発光波長が緑から黄色の波長へ変化しており、照射時間により発光波長の制御が可能であることを示唆する実験結果を得た。さらに、電子線照射と未照射の境界域において、光学顕微鏡で分離観測できる程度に低密度の黄色発光を示す量子ドットが形成されていることを見出した。また、この境界域において各量子ドットからの発光スペクトルを分離観測することに成功した。以上の結果を論文として発表した。次に、レーザー素子作成時に必要となる位置制御量子ドット形成方法に関する研究を行った。具体的には、基板面内回転と電子線偏向を連動して制御することにより、線状の電子線照射跡を平行に1mm程度のピッチで２インチ基板上に多数配置することが可能であることを確認した。
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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
進捗状況に記載のとおり、電子線照射による量子ドット形成のメカニズムや量子ドット形成位置の制御について当初の計画どおりの成果が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
量子ドット形成のメカニズムを解明のためのさらに追加実験を実施し、続報論文の発表を行う。またこれを活性層に用いた素子を作製して劣化抑制効果を検証する
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