| 研究課題/領域番号 |
17206029
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大野 英男 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00152215)
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| 研究分担者 |
大谷 啓太 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40333893)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
2006年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2005年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
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| キーワード | 量子カスケードレーザー / サブバンド間光学遷移 / InAs / AlSb / テラヘルツ / 中赤外 / 量子カスケードレーザ |
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| 研究概要 |
本研究ではInAs量子カスケードレーザーの活性領域におけるバンド構造と電気・光学特性の関係を明らかにすると同時に、どのように構造設計すれば特性の向上につながるかを理論、実験の両面から検討を行い、レーザーの高性能化を進めた。具体的には1.低温低閾値電流密度化、2.室温動作化、3.室温高出力化、及び4.高温動作を目指した。以下にその成果の概要を示す。
1.低温低或閾値電流密度化
振動子強度の大きいInAs/Al_<0.2>Ga_<0.8>Sb超格子構造を用いて、0.4kA/cm^2というこれまで報告されている最低閾値電流密度(液体窒素温度)に近い電流密度を実現した。又観測された発振波長(10.1μm)は設計値とほぼ一致した。
2.室温動作化
熱活性型のフォノン散乱による励起サブバンドへの注入効率の減少を抑えるために、励起サブバンドの波動関数が局在した発光層構造を用い室温パルス発振に成功した。このとき観測された室温(300K)における閾値電流密度は12kA/cm^2であり、発振波長は8.9μmで設計値にほぼ一致した。又最高動作温度は305Kであった。
3.室温高出力化
注入層のドーピング濃度を増大させ、注入電流のダイナミックレンジを増大させることで、室温においてピーク出力100mW以上の高出力化に成功した(発振波長12μm)。又室温における閾値電流密度を4.OkA/cm^2まで低減させることに成功した。観測された最高動作温度は340Kであった。
4.高温動作化
発光層として結合量子井戸を用いた構造に注目し構造と利得係数及び最高動作温度の関係について調べた結果、利得係数が最大となる構造で最高動作温度+100℃を実現した。このとき観測された発振波長は6μmで、閾値電流密度は15.5kA/cm^2であった。
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