量子細線レ-ザの試作に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555083
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30134638)
• 研究分担者: 今井 元 富士通厚木研究所, 部長 ; 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110) ; 榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226)
• キーワード: 半導体レ-ザ / 量子マイクロ構造 / 量子細線 / 量子井戸 / 量子ドット / ガリウムひ素 / インジウムガリウムひ素

研究概要

21世紀の超高速大容量光情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化が可能な光源の開発が不可欠である。これまで、空間軸上では、面発光レ-ザを用いた2次元集積アレイ化が試みられている。しかし、消費電力を抑えるためにしきい値電流を下げるという課題が残っている。一方、時間軸上では100GHz以上の変調が必要であるが実現の道はそれほど近くはない。
本研究では、本研究代表者のこれまでの研究実積に基づき、量子細線レ-ザの実現のための作製技術の確立をはかり、このレ-ザが超高密度(時間的・空間的)集積光システムの中心になり得ることを実証することをめざしている。
本年度は、MOCVD選択成長によるGaAs量子細線の実現とその光学的性質を解明した。まず、SiO2パタ-ン上にMOCVD法を用いて選択成長をおこなうことにより、一辺が最小10nm程度の三角形状のGaAs量子細線を作製することに成功した。さらにさまざまな寸法の量子細線を作製し、そのフォトルミネッセンス(PL)、PL励起スペクトルの測定を定い、量子準位に対応したピ-クのブル-シフトが得られることを示した。また、量子細線効果の存在を磁気光学PLを測定することにより明らかにした。
さらに、歪を伴うInGaAs量子細線の作製も行うとともに、光ポンピングが可能な量子細線構造の試作を行った。これらの成果は、それ自体大変重要な成果であると共に、来年度の基礎固めとなるものである。

研究成果

• [文献書誌] M.Willatzen,T.Takahashi,Y.Arakawa:"¨Nonlinear Gain Effects Due to Carrier Heating and Spectral Holebuming in Strained Layer Lasers¨" IEEE Photonics Tech.Letters. 4. 682-685 (1992)
• [文献書誌] J.Singh,Y.Arakawa,P.Battacharya:"¨Consequence of Structural Diosorder on Laser Properties in Quantum Wire Lasers¨" IEEE Photonics Tech.Lett.4. 835-837 (1992)
• [文献書誌] T.Takahashi,Y.Arakawa,M.Nishioka,T.Ikoma:"¨MOCVD Selective Growth of GaAs:C Wire and Dot Structures by Electron Beam Irradiation¨" Journal of Crystal Growth. 124. 213-219 (1992)
• [文献書誌] M.Nishioka,S.Tsukamoto,Y.Nagamune,T.Tanaka,Y.Arakawa:"¨Fabrication of InGaAs Strained Quantum Wires Using Selective MOCVD Selective Growth on SiO2-Pattemed GaAs Substrate¨" Journal of Crystal Growth. 124. 502-506 (1992)
• [文献書誌] Y.Nagamune,Y.Arakawa,S.Tsukamoto,M.Nishioka:"¨Photoluminescence Spectra and Anistropic Energy Shift of GaAs Quantum Wires in Magnetic Fields¨" Physical Review Letters. 69. 2963-2966 (1992)
• [文献書誌] C.Weisbuch,M.Nishioka,A.Ishikawa,Y.Arakawa:"¨Observation of the Coupled Exciton-Photon Mode Splitting in a Semiconductor Quantum Microcavity¨" Physical Review Letters. 69. 3314-3317 (1992)
• [文献書誌] Y.Arakawa,Y.Nagamune,S.Tsukamoto,M.Nishioka:"¨Optical properties of in-situ grown GaAs quantum wires by MOCVD selective growth¨" Institute of Physics Conference Series. 127. 199-203 (1992)
• [文献書誌] S.Tsukamoto,Y.Nagamune,M.Nishioka,Y.Arakawa:"¨Fabrication of GaAs Arrowhead-shaped Quantum Wires by Metalorganic Chemical Vapor Deposition Selective Growth¨" Applied Physics Letters.62. 49-51 (1993)
• [文献書誌] T.Tanaka,J.Singh,Y.Arakawa,P.Battacharya:"¨Theoretical Study of Polarization of Optical Transition in Quantum Wires and Dots Using a Formalism for 3-D Confined Structures¨" Applied Physics Letters. 62. (1993)
• [文献書誌] Y.Arakawa,Y.Nagamune,M.Nishioka,S.Tsukamoto:"¨Fabrication and Optical Properties of GaAs Quantum Wires and Dots by MOCVD Selective Growth¨(Invited)" to be published in Semiconductor Science and Technology. (1993)
• [文献書誌] T.Yamauchi,T.Takahashi,J.N.Schulman,Y.Arakawa:"¨Theoretical Analysis of Band Structures and Lasing Characteristics in Strained Quantum Wire Lasers¨" to be published in IEEE J.of Quantum Electronics. (1993)
• [文献書誌] S.Tsukamoto,Y.Nagamune,M.Nishioka,Y.Arakawa:"¨Fabrication of GaAs Quantum Wires(10〜)by MOCVD Selective Growth¨" to be published in Applied Physics Letters. (1993)
• [文献書誌] Y.Arakawa:"Single-Electron Tunneling and Mesoscopic Devices" Springer-Verlag Berlin Heiderberg, 8 (1992)
• [文献書誌] Y.Nagamune,Y.Arakawa,S.Tsukamoto,M.Nishioka,S.Sasaki,N.Miura:""Science and Technology of Mesoscopic Structures"" By Springer-Verlag Tokyo, 7 (1992)
• [文献書誌] 荒川 泰彦: "“先端レ-ザ-テクノロジ-"(レ-ザ学会編)" 日経技術図書, 8 (1992)