タイプII量子井戸構造を用いた低温度依存性長波長帯レーザの研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650020
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 河村 裕一 大阪府立大学, 先端科学研究所, 助教授 (80275289)
• 研究分担者: 豊田 直樹 大阪府立大学, 先端科学研究所, 教授 (50124607) ; 井上 直久 大阪府立大学, 先端科学研究所, 教授 (60275287)
• キーワード: 量子井戸構造 / 分子線エピタキシ- / 長波長レーザ / タイプII構造 / As / Sb系 / バンド不連続 / ヘテロ界面 / 量子効果光デバイス

研究概要

タイプII量子井戸構造はバンドギャップより低エネルギーの発光が可能なため、長波長レーザへの応用が期待されるとともに、タイプII量子井戸構造特有の現象を利用した新機能発光素子が実現出来る可能性を有している。本年は以下の成果を得た。
1)InAlAs/InPタイプII多重量子井戸(MQW)ダイオードにおいて従来と異なる新しいタイプの負論理型光双安定特性を初めて観測した。また、この双安定特性を説明するため、電子の共鳴トンネル効果に基づく光双安定性というモデルを提案した。ただしこの光双安定特性は50K以上では消滅するため、室温動作実現のためには、新しい材料系の検討が必要であることがわかった。
2)上記双安定特性の高温動作実現を目的として、大きなバンド不連続を有するInAlAs/AlAsSbタイプII量子井戸構造を検討し、バンドギャップより低エネルギー側での発光を観測するとともに、時間分解フォトルミネッセンス測定により、この発光がバルクInAlAs層の発光より2桁以上長い発光寿命を有することを観測し、実際にタイプIIへテロ界面における発光であることを実験的に明らかにした。
3)さらに長波長での発光が得られるInGaAs/GaAsSbタイプII量子井戸構造を検討し、InGaAs/GaAsSbシングルヘテロ構造において初めて波長2ミクロンのタイプII発光を観測することに成功した。また発光エネルギーから伝導帯バンド不連続値が0.41eVであることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawamura,H.Kurisu,K.Yoshimatu,A.Kamada,H.Naito,N.Inoue: "InAlAs/AlAsSb typeII Multiple Ouartun well layers lattice-matched to InP grown by Molecular beam epitoxy" Jpn.J.Appl.Phys.36. L757-L760 (1997)
• [文献書誌] Y.Kawamura,A,Kamada,K.Yoshimatu,H.Kobayashi,H.Iwamura,N.Inoue: "Optical properties of InAlAs/InP typeII heterostructures grown on (III) B InP substrates" Inst.Phys.Conf.Ser.155. 129-132 (1997)
• [文献書誌] Y.Hakone,Y.Kawamura,K.Yoshimatu,H.Iwamura,T,Ito,N.Inoue: "Bistubility of electroluminescence in InAlAs/InP typeII MQW diodes" Appl.Surface Science. 117/118. 725-728 (1997)
• [文献書誌] J.Ringling,Y.Kawamura,L.Schrotcke,H.T.Gmlm,K.Yoshimatsu,N.Inoue: "Direct evidence of the indirect energy gap in InAlAs/AlAssb multiple quantum wells by time-resolved photoluminescence" Appl.Phys.Lett.(発表予定). (1998)
• [文献書誌] Y.Kawamura,K.Yoshimatsu,A.Kamada,H.Iwamura,N.Inoue: "Structural dependence of optical bistability of InAlAs/InP typeII MQW diodes grown by gas source molecular beam epitaxy" J.Crystal Growth. (発表予定). (1998)
• [文献書誌] K.Yoshimatsu,Y.Kawamura,H.Kurisu,A.Kamada,H.Naito,N.Inoue: "Optical and electrical properties of InAlAs/AlAssb quantum well structures grown by molecular beam epitaxy" J.Crystal Growth. (発表予定). (1998)