| 研究課題/領域番号 |
15360164
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤原 康文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)
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| 研究分担者 |
吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929)
竹田 美和 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20111932)
宮本 智之 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (70282861)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
14,900千円 (直接経費: 14,900千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2004年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
2003年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
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| キーワード | 希土類添加III-V族半導体 / 新規半導体レーザ用材料 / 原子レベル制御成長 / 誘導放出 / エルビウム / ダブルヘテロ構造 / 非平衡キャリアグイナミクス / carrier dynamics |
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| 研究概要 |
本研究では、これまでの研究成果を大きく発展させ、「電流注入による希土類元素発光準位を介する誘導放出」を用いた光情報通信帯域波長超安定新規半導体レーザ実現の可能性を探ることを目的とする。得られた知見を以下にまとめる。
(1)GaAs/GaInPヘテロ構造はAs/P界面を有することから、急峻な界面構造を得ることが困難な材料系として知られている。原料ガスフローを物理的に分離する反応管構造や、界面形成を550℃以下で行う成長温度シーケンスを用いることにより、原子レベルで急峻な界面構造を得ることに成功した。
(2)ErとOを共添加したGaAs(GaAs:Er,O)において、Er発光中心がEr-2O発光中心に単一化され、発光強度が2桁程度増大することを確認した。また、Er発光強度には成長雰囲気中のOが重要な役割を果たしており、その添加量の最適化が重要である。
(3)pn制御を施したGaInP/GaAs:Er,O/GaInP DH構造において、室温でErに起因する電流注入発光を観測した。そのスペクトル形状はEr-2O発光中心のものと一致していることから、電流注入によりEr-2O発光中心が効果的に励起されていることを明らかにした。
(4)その発光強度の注入電流密度依存性や、発光の立ち上がり/立ち下がり時間の解析を通じてEr励起断面積を見積もったところ、今日、実用化されているEr添加ファイバ増幅器のものと比較して、5〜6桁高い値が得られた。
(5)発光デバイス特性の高性能化を目的に、GaAs:Er,Oにおける非平衡キャリアダイナミクスをポンプ・プローブ光反射率測定により調べた。Er濃度に依存してピコ秒の時間スケールで発現する特徴的な緩和プロセスを見出し、それがErトラップによるキャリア捕獲によることを明らかにした。一方、Er濃度に依存しない緩和プロセスも同時に観測され、Erトラップに捕獲された電子-正孔対によるErイオンの4f殻励起に対応するものと考えられる。
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