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2010 年度 実績報告書

光・電子・無線機能集積のための半導体ヘテロ機能デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 10J09593
研究機関東京工業大学

研究代表者

白尾 瑞基  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード半導体レーザ / トランジスタレーザ / AlGaInAs/InP / 埋め込みヘテロ構造
研究概要

電子・無線・光領域をシームレスに接続する事が可能な素子として、THz-光信号直接変換技術及び3電気端子を有する光増幅器・光源などの研究を行っている。昨年度は、特に次世代システムにおいて利用可能な、3電気端子を有する長波長帯トランジスタレーザ(TL)の実現に向け、理論解析・素子作製を行った。理論解析においては数値計算法によりその動作機構を解明するとともにレーザダイオード(LD)では実現困難な40Gbpsでの高速変調の可能性を示し、TLの優位性を示した。一方、素子作製に向けては、導入予定の埋め込みヘテロ(BH)構造形成法に関する検討を行った。本研究で用いるAlGaInAs/InP材料系は、空気中で酸化されやすいという問題があり、その成長界面評価法も確立していない。本研究においては表面再結合速度Sを用いた成長界面評価を行い、その指数であるSτ値で12nmと良好なBH構造形成を実現した。この値は、GaInAsP/InP-BH-LDでの68nmと比べても低く、酸化影響の無い構造形成に成功した。
また、ストライプ幅1.6μm、共振器長500μmにおいて注入効率76%、しきい値電流密度J_<th>=1.0kA/cm^2と、世界最高水準の性能を有するAlGaInAs/InP-BH-LD作製に成功した。
また、実際にTL作製を行い、ストライプ幅1.8μm、共振器長500μmのp/n/p型のTLにおいてしきい値エミッタ電流密度J_<Eth>=1.9kA/cm^2、注入効率47%などを実現し、室温連続発振動作及びコレクタ電圧による光出力制御を得た。本素子は、別個の素子を同一チップ上に集積する光電子集積回路(OEIC)などとは異なり、異種デバイス融合による単一素子への集積化であり、シンプルかつ高性能デバイスとして情報通信ネットワーク発展に大いに貢献できると考えている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Large-Signal Analysis of a Transistor Laser2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 雑誌名

      IEEE J.Quantum Electron.

      巻: 47 ページ: 359-367

    • 査読あり
  • [学会発表] Lasing Operation of Long-Wavelength Transistor Laser Using AlGaInAs/InP Quantum Well Active Region2011

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Shirao
    • 学会等名
      23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2011)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-24
  • [学会発表] Effect of Thermal Cleaning on Regrowth Interface Quality of AlGaInAs/InP Buried Heterostructure Lasers2011

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Sato
    • 学会等名
      38th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2011)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-23
  • [学会発表] 3端子を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ型SOAの数値解析2011

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-27
  • [学会発表] AlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造レーザにおけるサーマルクリーニング中温度の再成長界面品質に対する影響2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤憲明
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 1.3-μm帯pnp-AlGaInAs/InPレーザトランジスタの室温連続動作2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝司
    • 学会等名
      春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] AlGaInAs/InP埋め込みヘテロ構造レーザにおけるサーマルクリーニング中雰囲気の再成長界面品質に対する影響2010

    • 著者名/発表者名
      瀧野祐太
    • 学会等名
      第71回 応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎県
    • 年月日
      2010-08-19
  • [学会発表] Large Signal Analysis of AlGaInAs/InP Laser Transistor2010

    • 著者名/発表者名
      白尾瑞基
    • 学会等名
      CLEO/IQEC 2010
    • 発表場所
      San Jose, CA, USA
    • 年月日
      2010-05-17

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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