| 研究課題/領域番号 |
02452147
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子材料工学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
藤田 茂夫 京都大学, 工学部, 教授 (30026231)
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| 研究分担者 |
川上 養一 京都大学, 工学部, 助手 (30214604)
藤田 静雄 京都大学, 工学部, 助協授 (20135536)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
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| キーワード | 短波長半導体レ-ザ / 二重異種接合 / バンド不連続 / 新混晶半導体 |
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| 研究概要 |
1.ZnCdSSe新混晶半導体の禁制帯幅、格子定数、多層構造における歪を考慮したバンドライインナップを求める手法を明らかにして、短波長レ-ザ設計の手法を確立した。その結果、各層がコヒ-レントに成長するという条件の範囲内で、ZnCdSe/ZnSSe青緑レ-ザ、ZnSSe/ZnCdSSe紫外レ-ザが実現可能なことを示した。
2.ZnSe、ZnSSe、ZnCdSe、ZnCds、ZnCdSSeの有機金属分子線成長を行い、GaAs基板との厳密な格子整合もしくはコヒ-レント成長の条件を明らかにした。この際、GaAs基板の硫黄処理によって、結晶成長の原子レベル制御およびエピ層、エピ層/GaAs界面の高品質化を達成できた。さらに、上記各種薄膜の多層構造において、反射電子線回折(RHEED)その場観察結果を原料切り替えシ-ケンスにフィ-ドバックして、各層の膜厚、平坦性、均一性、界面急峻性を達成した。
3.得られたエピ層および多層構造の結晶学的および光学的測定により解析し、ヘテロ接合における界面急峻性、相互拡散、価電子帯及び伝導帯の不連続に関する知見を得た。
4.n型不純物としてCl、p型不純物としてNを添加することによって、伝導性制御を達成する見通しを得た。
5.光ポンピングによりこれらダブルヘテロ接合にレ-ザ発振に成功した。発振しきい値、量子効率、偏光等の基礎特性の評価から、バンド不連続がレ-ザの高効率化にとって非常に重要であるとの知見を得た。
6.GaP基板上にZnCdSSe混晶の多層構造を作製して、格子整合条件と基礎物性を調べた。その結果、この構造がタイプI型のバンド構造を持ち、キャリアが活性層中に閉じ込められることが判明し、紫外領域でのレ-ザ応用に対して有用であることが明かとなった。
以上の研究を通じて、短波長レ-ザ用材料として望ましい物性を持つ新混晶ZnCdSSeの作製に成功し得た。今後そのさらに詳細な物性制御と物性評価により、この領域でのレ-ザ実現に大きく寄与しうる見通しを得た。
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