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光・電子・無線機能集積のための半導体ヘテロ機能デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 10J09593
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京工業大学

研究代表者

白尾 瑞基  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード半導体レーザ / トランジスタレーザ / AlGaInAs/InP / 埋め込みヘテロ構造
研究概要

電子・無線・光領域をシームレスに接続する事が可能な素子として、THz-光信号直接変換技術及び3電気端子を有する光増幅器・光源などの研究を行っている。昨年度は、特に次世代システムにおいて利用可能な、3電気端子を有する長波長帯トランジスタレーザ(TL)の実現に向け、理論解析・素子作製を行った。理論解析においてはLDの動作速度制限の要因であるキャリア輸送に伴う利得低下の影響がTLにおいて低減可能であると示し、その優位性を示した。適切な設計を行うことでLDでは実現困難な100Gb/sを越える変調速度を実現する事が可能であることを示し、キャリア引き抜きによる消費電力増加と変調帯域の評価を行うことで他の変調方式と比べて低い消費電力で40GHz程度の変調速度を実現できると述べた。
一方、素子作製に向けては、昨年度までに達成してきたAlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造形成法・数値計算による設計を元に、pnp型及びnpn型のTL作製を行った。ストライプ幅1.8μm、共振器長500μmのp/n/p型のTLにおいてしきい値エミッタ電流密度J_<Eth>=1.9kA/cm^2、注入効率47%などを実現し、室温連続発振動作及びコレクタ電圧による光出力制御を得た。次に、npn型TLの室温パルス発振を達成し、しきい値ベース電流18mA、しきい値エミッタ電流150mA、しきい値における電流利得7.3を観測し、変調帯域増大に不可欠な電流増幅とレーザ発振を長波長帯TLとして初めて実現した。本素子は、別個の素子を同一チップ上に集積する光電子集積回路(OEIC)などとは異なり、異種デバイス融合による単一素子への集積化であり、シンプルかつ高性能デバイスとして情報通信ネットワーク発展に大いに貢献できると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

電子・無線。光領域をシームレスに接続する新素子として、光-THz直接変換素子に関する基礎実験、高速・多機能動作が可能な長波長帯トランジスタレーザ室温動作を達成した。本研究課題は今年度で終了となるが、これまでの結果により、研究目的である次世代システムに利用可能な新規素子開発に成功したと言える。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Room-Temperature Continuous-Wave Operation of 1.3-μm Transistor Laser with AlGaInAs/InP Quantum Wells2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 4 号: 7 ページ: 072101-072101

    • DOI

      10.1143/apex.4.072101

    • NAID

      10029239379

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regrowth Interface Quality Dependence on Thermal Cleaning of AlGaInAs/InP Buried-Heterostructure Lasers2011

    • 著者名/発表者名
      瀧野祐太
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 50 号: 7R ページ: 070203-070203

    • DOI

      10.1143/jjap.50.070203

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-Signal Analysis of a Transistor Laser2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 雑誌名

      IEEE J.Quantum Electron.

      巻: 47 ページ: 359-367

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] AlInAs酸化狭窄層を有するGaInAsP/InP-Siハイブリッドレーザの構造設計2011

    • 著者名/発表者名
      長部亮
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形県
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ICP-RIEを用いたAlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造レーザ2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤憲明
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形県
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 1.3-μm帯npn-AlGaInAs/InPトランジスタレーザの室温パルス動作2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝司
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形県
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of Optical Gain of a 3-terminal HBT-SOA2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      CLEO Pacific Rim.
    • 発表場所
      Australia Sydney
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] CW Operation of a 1.3 μm Wavelength AlGaInAs/InP Buried-Heterostructure Transistor Laser2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      LQE2011
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2011-08-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Wide Bandwidth (>25Gbit/s) Modulation of Low Power Consumption Distributed Reflector Lasers with Wire-like Active Region2011

    • 著者名/発表者名
      西山伸彦
    • 学会等名
      IEICE-LQE2011-06-30
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Thermal Cleaning on Regrowth Interface Quality of AlGaInAs/InP Buried Heterostructure Lasers2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤憲明
    • 学会等名
      ISCS2011
    • 発表場所
      German Berlin
    • 年月日
      2011-05-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Lasing Operation of Long-Wavelength Transistor Laser Using AlGaInAs/InP Quantum Well Active Region2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      IPRM2011
    • 発表場所
      German Berlin
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Lasing Operation of Long-Wavelength Transistor Laser Using AlGaInAs/InP Quantum Well Active Region2011

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Shirao
    • 学会等名
      23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2011)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Thermal Cleaning on Regrowth Interface Quality of AlGaInAs/InP Buried Heterostructure Lasers2011

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Sato
    • 学会等名
      38th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2011)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 3端子を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ型SOAの数値解析2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] AlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造レーザにおけるサーマルクリーニング中温度の再成長界面品質に対する影響2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤憲明
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 1.3-μm帯pnp-AlGaInAs/InPレーザトランジスタの室温連続動作2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝司
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] AlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造レーザにおけるサーマルクリーニング中雰囲気の再成長界面品質に対する影響2010

    • 著者名/発表者名
      瀧野祐太
    • 学会等名
      第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎県
    • 年月日
      2010-08-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Large Signal Analysis of AlGaInAs/InP Laser Transistor2010

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      CLEO/IQEC 2010
    • 発表場所
      San Jose, CA, USA
    • 年月日
      2010-05-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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