Si上の無転位GaAs成長層を基板とした面発光レーザーの試作

2002 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: 成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 助教授 (80282680)
• 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, グループリーダ研究職 ; 丸山 隆浩 名城大学, 理工学部, 講師 (30282338)
• キーワード: Si基板上のGaAsエピタキシー / 面発光レーザダイオード / マイクロチャンネルエピタキシー / 横方向成長 / 分子線エピタキシ(MBE) / 酸化ブロック構造 / 電流酸化狭窄構造 / 光・電子集積回路

研究概要

GaAs基板上にレーザー構造が成長したウエファーを用い、従来型の面発光レーザーを試作した。室温連続発振のための閾値電流は17mAとなり、良好な初期特性を有することが確かめられた。また、1ヶ月以上にわたる安定な室温連続動作も確認でき、我々が開発したプロセス技術を用い良好な面発光レーザーが作製可能なことがわかった。
次に、面発光レーザープロセスの自由度向上のため、"酸化ブロック効果"について調べた。高温で酸化された層は酸素の拡散が強く稠密になる。その結果、引き続く低温での酸化過程において酸素の侵入が阻止される。つまり、稠密層をあらかじめ形成した領域では、酸化が進行しない。したがって、上部P-DBRミラー部分に"酸化ブロック層"を形成すると、その後の電流狭窄層の酸化過程において、P-DBR層をそれ以上酸化させないことが可能となる。酸化ブロック効果実現ため、パラメーターの最適化を試みた。
さらに、我々はマィクロチャンネルエピタキシによるSi基板上のGaAs無転位領域を用いて、端面発光型レーザーダイオードのプロセスをおこなった。本レーザー構造としては、昨年度に開発したAlAs酸化狭窄構造を電流狭窄のために用いた構造とした。今後の追加実験として、プロセスの仕上げ、特性測定を予定している。
また、われわれは、面発光レザーのMBE成長その場制御のために、その場反射スペクトラム測定システムの動作試験を行った。その結果、リアルタイムに反射スペクトラムを観察することが可能なシステムを構築できることが確認された。

研究成果

• [文献書誌] S.Naritsuka, Y.Mochizuki, K.Motodohi, S.Ohya, N.Ikeda, Y.Sugimoto, K.Asakawa, W.D.Huang, T.Nishinaga: "Room-temperature pulsed oscillation of an AlGaAs-based multi-quantum-well laser fabricated on a GaAs microchannel epitaxy(MCE)layer on Si"J. Research Institute of Meijo University. 1. 77 (2002)
• [文献書誌] D.Kishimoto, T.Nishinaga, S.Naritsuka, H.Sakaki: "Start of 2D nucleation by accumulation of Ga adatoms GaAs (111)B facet"J. Crystal Growth. 240. 52-56 (2002)
• [文献書誌] S.Naritsuka, O.Kobayashi, K.Mitsuda, T.Maruyama, T.Nishinaga.: "Oxygen incorporation into MBE-grown AlGaAs layers"Abstract of Materials Research Society Fall Meeting. 2-6. 323 (2002)
• [文献書誌] S.Naritsuka, O.Kobayashi, K.Mitsuda, T.Nishinaga: "Incorporation mechanism of oxygen atoms into MBE-grown AlGaAs layers"Extended Abstracts of the 21st Electronic Materials Symposium. 19-21. 149-150 (2002)