| 研究概要 |
本研究はInAs/GaSb量子カスケード構造のサブバンド間光学遷移を利用した遠赤外〜テラヘルツ帯における高効率発光素子を実現することを目的として行われた。科学研究費補助金を請けて研究期間の初年度には遠赤外ステップスキャン方式フーリエ赤外分光器を、最終年度には光学測定用無振動冷凍機を新しく購入し、それを用いて以下の項目について研究を行った。
1.開発した計算機シュミレーターを用いてInAs/GaSb量子カスケード構造のレーザー閾値電流密度の理論的検討を行った結果、従来のタイプI量子カスケードレーザーの閾値電流密度の理論値と比較して、室温における閾値電流密度がおよそ1/5程度になることがわかった[大谷、大野、固体物理、Vol.34、699(1999)]。
2.InAs/GaSb量子カスケード構造だけでなく、非常に大きな波長可変性ををもつInAs/AlSb量子カスケード構造にも注目し、新しく購入した高感度ステップスキャンフーリエ変換赤外分光器を用いて世界で初めて電流注入サブバンド間発光を観測した[K.Ohtani et al., Electron Lett., Vol.35, 935(1999)]。
3.新しく購入した高感度ステップスキャンフーリエ変換赤外分光器を用いて、InAs/GaSb量子カスケード構造におけるエレクトロルミネッセンスの構造依存性及び温度依存性を調べ、サブバンド間発光とバンド構造の関係を明らかにした[K.Ohtani et al., Physica E, Vol.7, 80(2000)]。
4.InAs/AlSb量子井戸構造における光学特性が界面に形成されるボンドとバッファー層の種類に大きく依存することを明らかにした[K.Ohtani et al., Appl.Surf.Sci., Vol.159-160, 313(2000)]。
5.InAs/GaSb量子カスケード構造における周期数と発光強度の関係を調べ、発光強度が周期数に比例することを明らかにした[K.Ohtani et al., Proceedings of the 25^<th> International Conference on the Physics of Semiconductor, World Scientific, Singapore, 2001]。
6.InAs/GaSb量子カスケード構造における新しい発光素子構造を提案し、その構造を用いれば高効率に1THz近傍まで長波長化できることを理論的に示した[K.Ohtani et al., 論文投稿中]。
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