発振波長が温度に依存しない希釈ビスマスⅢ‐Ⅴ族半導体レーザの実現

• 研究課題/領域番号: 24246008
• 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: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 吉本 昌広 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (20210776)
• 連携研究者: 尾江 邦重 京都工芸繊維大学, 名誉教授 (20303927)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2013年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2012年度: 29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円)
• キーワード: レーザダイオード / III-V族半導体 / 半金属 / 分子線エピタキシー / レーザ / 結晶成長 / ビスマス / 局在準位 / 半金属半導体合金

研究成果の概要

半導体半金属混晶GaAsBiを用いることで、発振波長が温度に依存しない光通信用半導体レーザの実現が期待される。分子線エピタキシャル法を用いて、高品質なGaAsBiを得た。Bi組成9.5%のGaAsBi薄膜から、室温において通信波長帯である1.3μmで発光が得られた。GaAsBiレーザダイオード(LDs)を試作し，最大波長1045 nmでの室温レーザ発振を実現し、その発振波長の温度係数が低減できることを世界で初めて実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrically pumped room-temperature operation of GaAs1-xBix laser diodes with low-temperature dependence of oscillation wavelength (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fuyuki, K. Yoshida, R. Yoshioka, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 7 号: 8 ページ: 082101-082101
  • DOI: 10.7567/apex.7.082101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-wavelength emission in photo-pumped GaAs_<1-x>Bi_x laser with low temperature dependence of lasing wavelength (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuma Fuyuki, Ryo Yoshi oka, Kenji Yoshida and Masahiro Yoshimoto
  • 雑誌名: Applied of Physics Letters 巻: 103 号: 20 ページ: 202105-202105
  • DOI: 10.1063/1.4830273
  • 査読あり
• [雑誌論文] GaAs1-xBixおよびGaAs/GaAs1-xBixヘテロ界面における局在準位 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真、伊藤瑞記、角 浩輔、吉本昌広
  • 雑誌名: 材料 巻: 62 ページ: 672-678
  • NAID: 130003384103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative estimation of density of Bi-induced localized states in GaAs1-xBix grown by molecular beam epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshimoto, Mizuki Itoh, Yoriko Tominaga, and Kunishige Oe
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: available online ページ: 73-76
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface States in p-Type GaAs/GaAs_1-xBix Heterostructure (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fuyuki. S. Kashiyama, K. Oe, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: The Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 11S ページ: 11PC02-11PC02
  • DOI: 10.1143/jjap.51.11pc02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of the Deep Levels of a GaAs/p-GaAs_1-xBixHeterostructure Grown by Molecular Beam Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fuyuki, S. Kashiyama, K. Oe, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1432 ページ: 27-32
  • DOI: 10.1557/opl.2012.904
  • 査読あり
• [学会発表] GaAsBi Laser Diodes with Low Temperature Dependence of Lasing Wavelength (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: 6th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors
  • 発表場所: Madison, Wisconsin, USA
  • 年月日: 2015-07-19 – 2015-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular beam epitaxy of GaAsBi and its application to laser diodes with low-temperature dependence of oscillation wavelength (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: 18th European Molecular Beam Epitaxy workshop
  • 発表場所: Canazei, Italy
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] 発振波長の低い温度依存性を有するGaAs1-xBixレーザダイオードの実現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真，吉田憲司，吉岡諒，吉本昌広
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxy of Laser-quality GaAsBi (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Yoshioka, T. Fuyuki, K. Yoshida, M. Yoshimoto
  • 学会等名: 8th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE 2014)
  • 発表場所: Flagstaff, Arizona, USA
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 発振波長の低い温度依存性を有するGaAsBiレーザダイオードの実現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真、吉田憲司、吉岡 諒、吉本昌広
  • 学会等名: 電子情報通信学会 信頼性/機構デバイス/電子部品・材料/光エレクトロニクス/レーザ・量子エレクトロニクス合同研究会
  • 発表場所: 小樽経済センター
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] Molecular beam epitaxy of GaAsBi and its lasing chracteristics (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: 6th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA)
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] GaAsBi laser diodes fabricated by molecular beam epitaxy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto, R. Yoshioka, K. Yoshida, and T. Fuyuki
  • 学会等名: 5th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors
  • 発表場所: Cork, Ireland
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-16
• [学会発表] GaAsBi Laser Diodes with Low Temperature Dependence of Lasing Wavelength (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fuyuki, R. Yoshioka, K. Yoshida, M. Yoshimoto
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2014
  • 発表場所: San Jose, CA , USA
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-13
• [学会発表] MBE成長GaAs1-xBixレーザダイオードの室温発振 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真、吉田憲司、吉岡諒、吉本昌広
  • 学会等名: 2014年春季 第61回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] レーザ発振を示すGaAs1-xBixのMBE成長と特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉岡諒，冬木琢真，吉本昌広
  • 学会等名: 2014年春季 第61回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] Long wavelength emission of GaAs1-xBix laser with low-temperature coefficient of lasing wavelength (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuma Fuyuki, and Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 40th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2013), Kobe, Japan
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Wavelength Extension of GaAs1-xBix Laser with Low Temperature Coefficient of Lasing Wavelength (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuma Fuyuki, and Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 4th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors: Growth, Properties and Devices
  • 発表場所: Arkansas, USA
• [学会発表] Localized states in GaAsBi and GaAs/GaAsBi heterostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto and T. Fuyuki
  • 学会等名: 4th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors: Growth, Properties and Devices
  • 発表場所: Arkansas, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 発振波長の低温度依存性を有する光励起GaAsBiレーザの長波長化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真、 吉本昌広
  • 学会等名: 第32回電子材料シンポジウム
  • 発表場所: 守山市
• [学会発表] 発振波長の低温度依存性を有する光励起GaAs1-xBixレーザの長波長化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真，吉本昌広
  • 学会等名: 2013年春季 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 厚木市
• [学会発表] Quantitative estimation of the density of Bi-induced localized states in GaAs1-xBix grown by molecular beam epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Itoh, Yoriko Tominaga, Kunishige Oe, Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
  • 発表場所: 奈良
• [学会発表] High Hole Mobility in GaAs1-xBix Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Kado, Mizuki Itoh, Yoriko Tominaga, Takuma Fuyuki, Kazuya Yamada, Kunishige Oe, Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors: Growth, Properties and Devices
  • 発表場所: Victoria, Canada
• [学会発表] Interface States in GaAs/p-GaAsBi Heterointerface Using Admittance Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuma Fuyuki, Shota Kashiyama, Kunishige Oe, Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors: Growth, Properties and Devices
  • 発表場所: Victoria, Canada
• [学会発表] Study of the Deep Levels of a GaAs/p-GaAs1-xBix Heterostructure Grown by Molecular Beam Epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuma Fuyuki, Shota Kashiyama, Kunishige Oe, Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 2012 Materials Reserch Society (MRS) Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] アドミタンス法によるGaAs/pGaAsBiヘテロ界面評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 冬木琢真、柏山祥太, 尾江邦重, 吉本昌広
  • 学会等名: 第31回電子材料シンポジウム
  • 発表場所: 守山市
• [図書] Bismuth-Containing Compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshimoto, Takuma Fuyuki
  • 総ページ数: 23
  • 出版者: Springer
• [図書] Molecular beam epitaxy of GaAsBi and related quaternary alloys" Chapter 8 in "Molecular Beam Epitaxy: From research to mass production" (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshimoto, Kunishige Oe
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Elsevier Inc.