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超広波長帯域光源実現のためのメタモルフィック材料集積の研究

Research Project

Project/Area Number 15H06513
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

荒井 昌和  宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)

Project Period (FY) 2015-08-28 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords光センシング / 結晶成長 / 中赤外
Outline of Annual Research Achievements

環境ガス、医療用途の光センシング用光源として中赤外波長域で高い光出力を持つ半導体レーザの需要は大きい。これまで波長2.5~5ミクロン帯は半導体材料の基板の格子定数による材料制限により作製が難しく、近赤外帯域に比べると半導体レーザの開発が遅れていた。
本研究では、有機金属気相成長法を用いて、基板の格子定数による制限を緩和するために意図的に転位を導入し、仮想的に異なる格子定数をもつ基板を作製する技術(メタモルフィック成長)を中赤外帯域に応用した。
理論的検討として、仮想的な基板上に成長した半導体レーザを構成する材料のバンドオフセットの見積もりを行った。混晶組成および非線形因子を考慮した計算により、電子や正孔を十分閉じ込められる構造が可能であることを確認した。
次に実験的検討として、ガリウムヒ素基板上に意図的に転位を導入するガリウムアンチモンから成るバッファ層を成長し、格子定数を変化させたあと、中赤外にバンドギャップ波長をもつインジウムヒ素アンチモンを結晶成長した。結晶成長条件の最適化により、平坦な成長表面を実現した。フーリエ変換型分光光度計(FT-IR)測定により波長3ミクロンから6ミクロン帯に吸収端を持つ複数の組成の異なる結晶ができたことを確認した。
これらの検討により、これまで困難であった中赤外波長域での高性能な半導体レーザに必要な結晶成長技術の足掛かりをつかんだ。今後は実際に半導体レーザデバイスを作製し、光センシングの実証実験を行う予定である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2016

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] 3~5μm 帯GaAs基板上InAsSbのMOVPE成長2016

    • Author(s)
      今村優雅、吉元圭太、荒井昌和
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] メタモルフィック成長を用いた中赤外帯域type-Ⅰ型レーザの構造検討2016

    • Author(s)
      吉元圭太、今村優雅、荒井昌和
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 光ガスセンシング用中赤外半導体レーザ、LED、受光素子のための格子歪緩和による波長域拡大の検討2016

    • Author(s)
      吉元 圭太,西岡 賢祐,荒井 昌和
    • Organizer
      レーザー学会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2016-01-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-08-26   Modified: 2017-01-06  

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