Si基板上のInP横方向成長と長波長レーザーダイオードの試作

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555107
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西永 頌 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10023128)
• 研究分担者: 太刀川 正美 日本電信電話会社, 光エレクトロニクス研究所光素子研究部, 主任研究員 ; 森 英史 日本電信電話会社, 光エレクトロニクス研究所光素子研究部, グループリーダー ; 成塚 重弥 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (80282680) ; 田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (30192636)
• キーワード: 液相エピタキシャル法(LPE) / レーザーダイオード / ELO比 / 横方向成長法(ELO) / 燐化インジウム(InP) / 有限要素法 / 無転位領域 / 空間分解フォトルミネッセンス法

研究概要

本年度は昨年度開始したショートラインシードを用いたSi基板上のInP LPE横方向成長(ELO)の研究を継続し、その再現性の向上に努力した。その結果、ラインシードの全数で、良好に成長した成長島の数を割ったものを成功率としたとき、90%以上を実現することができた。このようなInP島の上に有機金属気相エピタキシ法(MOCUD)を用いて、NTT側でレーザ構造を試作した。それをフォトルミネッセンスにより評価したところ、通常のInP基板を用いたものと同等の発光強度がSi基板上でも得られた。現在、電流注入型構造のレーザを試作中である。
次に、このようなELO構造内に形成される歪みの大きさにつき、有限要素法を用いて数値計算を行った。Si上にInPを成長したものを基板として、その上にSiO_2膜を堆積し、ラインシードを空け、ひし形をしたELO島を成長したとして解析を行った。その結果残留歪みはELOの厚さとともに減少すること、SiO_2層を除去することにより低減すること等が数値的に示された。
さらに、ELO成長時の界面過飽和度を成長表面に観察されるスパイラルステップの曲率から決定する方法を開発し、これが成長温度とともに、どのように変わるかを調べた。すると温度が低下するとともに過飽和度が下がり、それにつれてELO層の横・縦比も増加することが明らかになった。
以上の研究から、InP ELO層をSi基板上に成長させる場合の基礎的なデータが得られ、レーザダイオードの試作が可能となる段階まで進ことができた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Matsunaga,S.Narisuka and T.Nishinaga: "Micro-channel epitaxy of GaAs on Si(001)substrates using SiO_2 shadow masks," Record of 15th Electronic Materials Symposium,Nagaoka,. 15. 171-176 (1996)
• [文献書誌] G.Bacchin,K.Tsunoda and T.Nishinaga: "Periodic Supply Epitaxy for the Selective Area Growth of GaAs on GaAs(111)B by MBE" Record of 15th Electronic Materials Symposium,1996,Nagaoka. 15. 177-180 (1996)
• [文献書誌] H.W.Ren and T.Nishinaga: "Real time observation of reconstruction transition o GaAs(111)B vicinal surface by scanning electron microscopy," Extended Abstract,9th Meeting of KACG and 3rd Korea-Japan EMG Symposium,Onyang. 9. 14-16 (1996)
• [文献書誌] H.W.Ren,X.Q.Shen and T.Nishinaga:"In situ observation of macrostep formation on misoriented GaAs(111)B by molecular beam epitaxy," J.Crystal Growth. 166. 217-221 (1996)
• [文献書誌] T.Nishinaga and H.J.Scheel:"Crystal Growth Aspect of High-Tc Superconductors,in Advances in Superconductivity VIII,eds.H.Hayakawa and Y.Enomoto," Springer,1996. 8. 33-38 (1996)
• [文献書誌] H.W.Ren and T.Nishinaga: "Reconstruction transitions during molecular-beam epitaxy on GaAs(111)B vicinal surfaces studied by scanning election microscopy," Phys.Rev.B54(1996). B54. R11054-R11057. (1996)