| 研究課題/領域番号 |
21K04914
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
赤羽 浩一 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 室長 (50359072)
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| 研究分担者 |
富永 依里子 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (40634936)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 量子ドット / 分子線エピタキシー / ビスマス / 半導体レーザ / Bi系化合物半導体 / ドロップレット / Bi |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では完全に温度無依存な半導体レーザ実現のため、Bi系半導体量子ドットの形成法確立を目的とする。量子ドットレーザはしきい値電流が温度無依存になるという特徴を持つ。しかしながら温度変化による発振波長の変化は存在し、これを解決するための詳細な議論は成されていない。本研究では量子ドットのしきい値電流に対する温度無依存の効果に加え、発振波長の温度無依存も実現すべく、Bi系化合物半導体を用いた量子ドットの結晶成長法を確立しその成長メカニズム、光物性を詳細に調べる。特に光通信波長帯で重要となるInGaAlAsP系材料における完全温度無依存量子ドットレーザ実現のための研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
本課題ではGaAs系材料、InP系材料にBiを混入する技術を確立することでしきい値電流及び発振波長が温度無依存になる量子ドットレーザの実現を目指し研究を行った。InAs量子ドットをInGaAsPで埋め込む構造において、Bi照射のある試料では、温度上昇に伴うレーザ波長シフトがBi未照射のものの1/3となる結果が得られた。一方しきい値電流の増加量はBi照射により大きくなる傾向が見られ、両者の関係にはトレードオフがあることが明らかになった。より高濃度のBiをダメージ無く結晶に取り込むことにより、温度上昇による発振波長シフトとしきい値電流増加が抑えられると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では半導体量子ドットレーザの作製の際、Bi原子を照射することにより、レーザ発振波長の温度依存性を押さえることが出来ることを見出した。これは半導体レーザの発振波長の温度依存性を材料レベルで制御した結果として学術的意義は大きい。また、この技術を発展させ、半導体レーザの動作波長や動作電流を温度無依存にできれば、冷却機構を不要にでき、情報通信などで使われるレーザ装置に関する消費電力を大幅に低減できると考えられ、社会的意義が大きい。
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