自然形成型(nnm)B InGaAs量子細線の開発とレーザへの応用

• Project/Area Number: 00J01858
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Osaka University
• Research Fellow: 大野 恭秀 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 量子細線 / (775)B / 自然形成 / インジウムガリウム砒素 / 半導体レーザ / 光通信 / 面発光レーザ / インジウム燐

Research Abstract

これまでの研究で、0.85μm帯において(775)Bという面方位を持つガリウム砒素(GaAs)基板上に、分子線結晶成長中に自己形成される、波板状のコラゲーションを用いて作製したインジウムガリウム砒素(InGaAs)量子細線レーザの室温パルス発振を実現している。また、この波長域では活性層に(775)B量子細線を適用した面発光レーザは光励起ではあるが、室温での発振を示し、その光出力は単一な偏光特性を示した。本年度では光通信波長である、1.3〜1.5μm帯の量子細線の開発および均一化改善を試みた。
基板を(775)B GaAsからインジウム燐(InP)に変えることで、これまでに1.3μmで発光する自己形成型量子細線は作製されているのだが、InGaAs井戸層、インジウムアルミニウム砒素(InAlAs)障壁層共にコラゲートする性質から、その均一性は低いものであった。今回、(775)B InP基板上のInGaAs層とInAlAs層は基板温度540℃で平坦に、580℃でコラゲートすることが分かったため、細線層であるInGaAs層を580℃で成長し、障壁層のInAlAs層を540℃で成長して均一性を改善した。原子間力顕微鏡(AFM)観察により、コラゲートしたInGaAs層の上に540℃で成長したInAlAs層はコラゲートせずに平坦化され、フォトルミネッセンス(PL)の発光半値幅を以前と同様に成長した試料のものと比較すると、4〜40%もの改善が見られた。また、このようにコラゲートした層の上に平坦化した層を成長できることは、デバイスプロセス上非常に有用なことである。さらに発光波長を光通信波長である1.5μmへと長波長化させるために、細線層のIn組成を、格子整合系の53%から65%まで増加させた。成長条件の最適化等の結果、室温で1.52μmで発光する良質な自己形成型量子細線構造が作製できた。

Research Products

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