Si上の無転位GsAs成長層を基板とした面発光レーザーの試作

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555096
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 西永 頌 名城大学, 理工学部, 教授 (10023128)
• 研究分担者: 浅川 潔 技術研究組合, フェムト秒テクノロジー, グループリーダー ; 成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 助教授 (80282680)
• キーワード: Si基板上のGaAsエピタキシ / 面発光ダイオード / マイクロチャネルエピタキシ / 横方向成長 / 液相エピタキシ / 分子線エピタキシ / 反応性イオンエッチング / 光・電子集積回路

研究概要

本研究は、光・電子集積回路を実現するため、シリコン基板上に無転位GaAsを成長させ、これを基板としてGaAs系面発光ダイオードを試作することを目的としている。このためシリコン基板上にわれわれが開発したマイクロチャネルエピタキシ技術を用いて、無転位GaAsを成長させる研究を行ってきた。現在、液相エピタキシ技術を用いてシリコン基板上に幅100μm、長さ数mm、厚さ10μm程度の無転位GaAs層を成長させることに成功している。本研究では、まずこのようなシリコン基板上無転位GaAs基板をLPE法を用いて作製した。また、同時にマイクロチャネルエピタキシの条件最適化およびマイクロチャネルエピタキシにより成長させた層が合体するときの欠陥導入メカニズムを調べた。
次に、このようなマイクロチャネルエピタキシャル成長層上に光デバイスを形成するための分子線エピタキシ成長を行った。光デバイスとしては、最終目標の面発光レーザ作製の準備として、まずシリコン基板上に GaAs-GaAs系発光ダイオードを作製した。測定の結果、良好な発光特性を示すことがわかった。次にシリコン基板上に形成されたマイクロチャネルエピタキシGaAs層上にGaAs-GaAlAs系端面発光型レーザダイオードを試作する研究を行った。分子線エピタキシーによりダブルへテロ構造を作製し、共振器を構成する端面を反応性イオンエッチングにより形成している。今年度はまだ測定には至っていないが、来年度始めには測定を行い、その結果をもとに次年度計画を立てる予定である。シリコン基板上飲む転位GaAsを用いた光デバイスの試作を始めることが出来たので、次年度はそれをさらに発展させる形で研究を行う。

研究成果

• [文献書誌] Z.Yan,S.Naritsuka,T.Nishinaga: "Two-dimmensional numerical calculation of solute diffusion in microchannel epitaxy of InP"Journal of Crystal Growth. 209. 1-7 (2000)
• [文献書誌] Shigeya Naritsuka,Tatau Nishinaga,Masami Tachikawa and Hidehumi Mori: "Optimization of InP microchannel epitaxy on Si substrate achieved by addition of upper source"Journal of Crystal Growth. 211. 395-399 (2000)
• [文献書誌] Zheng Yan,Yoshiyuki Hamaoka,Shigeya Naritsuka,Tatau Nishinaga: "Coalescence in microchannel epitaxy of InP"Journal of Crystal Growth. 212. 1-10 (2000)
• [文献書誌] 西永頌: "化合物半導体における格子不整合とマイクロチャネルエピタキシー(解説)"表面科学. 21巻6号. 320-325 (2000)
• [文献書誌] Y.Matsunaga,S.Naritsuka and T.Nishinaga: "Crystallization of amorphous GaAs buffer layers on Si(001) step structures induced by As deposition studied with STM and AFM"Proceedings of The Fourth symposium on Atomic-Scale Surface and Interface Dynamics. 51-56 (2000)
• [文献書誌] T.Nishinaga: "Understanding and control of crystal growth -for growing high quality semiconductor crystals-"Extended abstracts of the 19th Electronic Materials Symposium, Izu-Nagaoka. 1-2 (2000)