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歪補償低次元量子構造を用いる高性能レーザと新機能光デバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 13305021
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

荒井 滋久  東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 教授 (30151137)

研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)
2003年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2002年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2001年度: 27,820千円 (直接経費: 21,400千円、間接経費: 6,420千円)
キーワード半導体レーザ / 量子細線レーザ / 歪量子細線レーザ / 分布反射型レーザ / GaInAsP混晶 / 電子線リソグラフィー / 有機金属気相成長法 / ドライエッチング / 多重極微共振器レーザ / GalnAsP混晶 / 低次元量子構造 / 分布帰還レーザ / 極微構造形成法
研究概要

本研究では、歪補償低次元量子構造の微細化・高品質化、および高密度化を推進して、現状の歪量子井戸構造半導体レーザを凌駕する高性能半導体レーザ、および機能光デバイスのための新しい極微構造を実現することを目的としている。
本年度は昨年度実現した歪補償量子細線レーザの室温連続動作寿命試験を行うと共に、量子細線幅の不均一性の評価を行い、以下に挙げる成果を得た。
1)電子線リソグラフィー、メタンと水素の混合ガスによるドライエッチングと2回の有機金属気相成長法(トップダウン的手法)によって、量子細線幅23nm、周期80nmの5層歪量子細線レーザ(量子細線幅23nm、周期80nm)の室温連続動作条件下での寿命試験を行い、10,000時間以上経過後も特性劣化が生じないことを確認した。この結果より、本研究で開拓した極微構造形成法は、実用水準の光デバイス作製に有望な低損傷界面を実現できることを明らかにした。
2)さらに、極微構造形成を推進し、量子細線幅14nm、周期80nmの5層歪量子細線レーザを実現した。
3)極微構造形成プロセスを検討した結果、幅27nmおよび18nmの多層歪量子細線構造において、細線幅の揺らぎ(標準偏差)が±10%以下の高い均一性が得られることを実証した。
4)歪量子井戸構造を極微加工して得られる量子細線構造に残留する歪応力を考慮したバンド構造解析を世界で初めて行った。その結果、従来の理論解析では説明できなかった、細線幅に対する遷移エネルギーのブルーシフト量の実験結果を説明できることを明らかにした。
5)量子閉じ込め効果による遷移エネルギーの増大を利用して、幅の広い細線状活性層を回折格子周期(240nm)で配置すると共に、幅の狭い量子細線活性層を同様の回折格子周期(240nm)で配置することにより、前者をDFBレーザ領域、後者をDBR領域として用いる分布反射型(DR)レーザを試作し、室温連続動作条件下で低電流(しきい値2.8mA)・高効率(微分量子効率35%/出力端面)・良好な単一モード動作(SMSR=55dB)を達成した。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (81件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (81件)

  • [文献書誌] N.Nunoya: "High-Performance 1.55 μm Wavelength GaInAsP-InP Distributed-Feedback Lasers with Wirelike Active Regions"IEEE J.Select.Topics in Quantum Electron.. 7. 249-258 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Raj: "High-Reflectivity Semiconductor/Benzocyclobutene Bragg Reflector Mirrors for GaInAsP/InP Lasers"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 2269-2277 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann: "Deeply Etched Semiconductor/Benzocyclobutene Distributed Bragg Reflector Laser Combined with Multiple Cavities for 1.5-μm-Wavelength Single-Mode Operation"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 4031-4037 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann: "1.5 μm Wavelength Distributed Reflector Lasers with Vertical Grating"Electron.Lett.. 37. 831-832 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim: "1.5-μm-Wavelength Distributed Feedback Lasers with Deeply Etched First-Order Vertical Grating"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. L1107-L1109 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto: "Continuous Wave Operation of Optically Pumped Membrane DFB Laser"Electron.Lett.. 37. 1455-1457 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-H.Jeong: "Polarization Insensitive Deep-Ridge Vertical-Groove DFB Waveguide for All-Optical Switching"Electron.Lett.. 37. 1387-1389 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann: "GaInAsP/InP Distributed Reflector Lasers Consisting of Deeply Etched Vertical Gratings"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 6845-6851 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi: "GaInAsP/InP Strain-Compensated Quantum-Wire Lasers Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Organometallic Vapor-Phase-Epitaxial Regrowth"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. L186-L189 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira: "Distributed Reflector Laser with Wirelike Active Regions for Asymmetric Output Property"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 1417-1418 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto: "Single-Mode Operation of Optically Pumped Membrane Buried Heterostructure Distributed-Feedback Lasers"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. L249-L251 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Shim: "Facet Reflectivity of a Spot-Size-Converter Integrated Semiconductor Optical Amplifier"IEEE J.Quantum Electron.. 38. 665-673 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] V.M.Kaganer: "Strain in buried quantum wires : Analytical calculations and x-ray diffraction study"Phys.Rev.B. 66. 035310 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-H.Jeong: "Polarization-Independent All-Optical Switching in a Nonlinear GaInAsP-InP Highmesa Waveguide with a Vertically Etched Bragg Reflector"IEEE J.Quantum Electron.. 38. 706-715 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi: "Low-Damage Etched/Regrown Interface of Strain-Compensated GaInAsP/InP Quantum-Wire Laser Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Regrowth"Appl.Phys.Lett.. 81. 966-968 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto: "Low-Threshold Singlemode Operation of Membrane BH-DFB Lasers"Electron.Lett.. 38. 1444-1446 (2002)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim: "Distributed Reflector Lasers with First-Order Vertical Grating and Second-Order Bragg Reflectors"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 7396-7397 (2002)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira: "Reliable Operation of GaInAsP/InP Distributed Feedback Laser with Wirelike Active Regions"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 475-476 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sano: "Multiple-Quantum-Wire Structures with Good Size Uniformity Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Organometallic Vapor-Phase-Epitaxial Regrowth"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 3471-3472 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi: "Room Temperature-Continuous Wave Operation of GaInAsP/InP Multiple-Quantum-Wire Lasers by Dry Etching and Regrowth Method"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L748-L750 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim: "Narrow-stripe distributed reflector lasers with first-order-vertical grating and distributed Bragg reflector"IEEE Photon.Technol.Lett.. 15. 1032-1034 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Haque: "Electronic band structures of GaInAsP/InP vertically stacked multiple quantum wires with strain-compensating barriers"J.Appl.Phys.. 94. 2018-2023 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira: "Distributed Reflector Laser Integrated with Active and Passive Grating Sections Using Lateral Quantum Confinement Effect"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. L921-L923 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim: "1.5μm-Wavelength Narrow Stripe Distributed Reflector Lasers for High-Performance Operation"IEEE J.Select.Topics in Quantum Electron.. 9. 1146-1152 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira: "Stable Single-Mode Operation of Distributed Feedback Lasers With Wirelike Active Regions"IEEE J.Select.Topics in Quantum Electron.. 9. 1166-1171 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto: "Optically Pumped Membrane BH-DFB Lasers for Low-Threshold and Single-Mode Operation"IEEE J.Select.Topics in Quantum Electron.. 9. 1361-1366 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto: "Low Threshold Membrane BH-DFB Laser Arrays with Precisely Controlled Wavelength over a Wide Range"IEEE Photon.Technol.Lett.. 16. 1242-1244 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi: "GaInAsP/InP Partially Strain-Compensated Multiple-Quantum-Wire Lasers Fabricated by Dry Etching and Regrowth Processes"Jpn.J.Appl.Phys.. 43. (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Haque: "Anomalous in-plane polarization dependence of optical gain in compressively strained GaInAsP/InP quantum wire lasers"IEEE J.Quantum Electron.. (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nunoya, M.Nakamura, M.Morshed, STamura, S.Arai: "High-Performance 1.55μm Wavelength GaInAsP-InP Distributed-Feedback Lasers with Wirelike Active Regions"IEEE J. Select Topics in Quantum Electron.. vol.7,no.2. 249-258 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.M.Raj, J.Wiedmann, S.Toyoshima, Y.Saka, K.Ebihara, S.Arai: "High-Reflectivity Semiconductor/Benzocyclobutene Bragg Reflector Mirrors for GaInAsP/InP Lasers"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.40,part1,no.4A. 2269-2277 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann, M.M.Raj, K.Ebihara, K.Matsui, S.Tamura, S.Arai: "Deeply Etched Semiconductor/Benzocyclobutene Distributed Bragg Reflector Laser Combined with Multiple Cavities for 1.5-μm-Wavelength Single-Mode Operation"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.40,part 1,no 6A. 4031-4037 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann, K.Ebihara, H-C.Kim, B, Chen, M.Ohta, K.Matsui, S.Tamura, S.Arai: "1.5 μm Wavelength Distributed Reflector Lasers with Vertical Grating"Electron. Left. vol.37,no.13. 831-832 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim, J.Wiedmann, K.Matsui, S.Tamura, S.Arai: "1.5-μm-Wavelength Distributed Feedback Lasers with Deeply Etched First-Order Vertical"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.40,part 2, no.10B. L1107-L1109 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto, N.Nunoya, Y.Onodera, S.Tamura, S.Arai: "Continuous Wave Operation of Optically Pumped Membrane DFB Laser"Electron. Left.. vol.37, no.24. 1455-1457 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-H.Jeong, H.-C.Kim, T.Mizumoto, J.Wiedmaun, S.Arai, M.akenaka, Y.Nakano: "Polarization Insensitive Deep-Ridge Vertical-Groove DFB Waveguide for All-Optical Switching"Electron. Left.. vol.37, no.23. 1387-1389 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wiedmann, H.-C.Kim, K.Ebihara, B.Chen, M.Ohta, S.Tamura, J.-I.Shim, S.Arai: "GaInAsP/InP Distributed Reflector Lasers Consisting of Deeply Etched Vertical Gratings"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.40, part 1, no.12. 6845-6851 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi, K.Muranushi, N.Nunoya, T.Sano, S.Tamura, S.Arai: "GaInAsP/InP Strain-Compensated Quantum-Wire Lasers Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Organometallic Vapor-Phase-Epitaxial Regrowth"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.41, part 2, no.2. L186-L189 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira, N.Nunoya, S.Tamura, S.Arai: "Distributed Reflector Laser with Wirelike Active Regions for Asymmetric Output Property"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.41, part 1, no.3A. 1417-1418 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto, N.Nunoya, Y.Onodera, S.Tamura, S.Arai: "Single-Mode Operation of Optically Pumped Membrane Buried Heterostructure Distributed-Feedback Lasers"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.41, part 2, no.3A. L249-L251 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Shim, J.Kim, D.Jang, Y.Eo, S.Arai: "Facet Reflectivity of a Snot-Size-Converter Integrated Semiconductor Ontical Amplifier"IEEE J. Quantum Electron.. vol.38, no.6. 665-673 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] V.M.Kaganer, B.Jenichen, G.Paris, K.H.Ploog, O.Konovalov, P.Mikulik, S.Arai: "Strain in Buried Quantum Wires : Analytical Calculations and X-Ray Diffraction Study"Phys. Rev. B. vol.66, no.3. 035310 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.H.Jeong, H.-C.Kim.T.Mizumoto, J.Wiedmann, S.Arai, M.Takenaka.Y.Nakano: "Polarization-Independent All-Optical Switching in a Nonlinear GaInAsP-InP Highmesa Waveguide with a Vertically Etched Bragg Reflector"IEEE J. Quantum Electron.. vol.38, no.7. 706-715 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi, K.Muranushi, N.Nunoya, T.Sano, S.Tamura, S.Arai: "Low-Damage Etched/Regrown Interface of Strain-Compensated GaInAsP/InP Quantum-Wire Laser Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Regrowth"Appl.Phys.Lett.. vol.81, no.6. 966-968 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okamoto, N.Nunoya, Y.Onodera, S.Tamura, S.Arai: "Low-Threshold Singlemode Operation of Membrane BH-DFB Lasers"Electron. Left.. vol.38, no.23. 1444-1446 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim, H.Kanjo, S.Tamura, S.Arai: "Distributed Reflector Lasers with First-Order Vertical Grating and Second-Order Bragg-Reflectors"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.41, no.12, part 1, no.12. 7396-7397 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira, N.Nunoya, H.Yagi, K.Muranushi, A.Onomura, S.Tamura, S.Arai: "Reliable Operation of GaInAsP/InP Distributed Feedback Laser with Wirelike Active Regions"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.42, part 1, no.2A. 475-476 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sano, H.Yagi, K.Muranushi, S.Tamura, T.Maruyama, A.Haque, S.Arai: "Multiple-Quantum-Wire Structures with Good Size Uniformity Fabricated by CH_4/H_2 Dry Etching and Organometallic Vapor-Phase-Epitaxial Regrowth"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.42, part 1, no 6A. 3471-3472 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yagi, T.Sano, K.Ohira.T.Maruyama, A.Haque, S.Arai: "Room Temperature-Continuous Wave Opelation of GaInAsP/InP Multiple-Quantum-Wire Lasers by Dry Etching and Regrowth Method"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.42, part 2, no.7A. L748-L750 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim, H Kanjo, S.Tamura, S.Arai: "Narrow-stripe distributed reflector lasers with first-order-vertical grating and distributed"IEEE Photon. Technol. Lett.. vol.15, no.8. 1032-1034 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Haque, H.Yagi, T.Sano, T.Maruyama, S.Arai: "Electronic band structures of GaInAsP/InP vertically stacked multiple quantum wires with strain-compensating barriers"J. Appl. Phys.. vol.94, no.3. 2018-2023 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ohira.T.Murayama, H.Yagi, S.Tanuira, S.Arai: "Distributed Reflector Laser Integrated with Active and Passive Grating Sections Using Lateral Quantum Confinement Effect"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.42, part 2, no.8A. L921-L923 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.-C.Kim, H.Kanjo, T.Hasegawa, S.Tamura, S.Arai: "1.5μm-Wavelength Narrow Stripe Distributed Reflector Lasers for High-Performance Operation"IEEE J. Select. Topics in Quantum Electron.. vol.9, no.5. 1146-1152 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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