| 研究課題/領域番号 |
15206034
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
冷水 佐壽 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50201728)
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| 研究分担者 |
小川 真人 神戸大学, 工学部, 教授 (40177142)
北田 貴弘 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (90283738)
下村 哲 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (30201560)
菅谷 武芳 大阪大学, 産業総合技術研究所・光技術研究部門, 主任研究員(研究職)
小倉 睦郎 大阪大学, 産業総合技術研究所・光技術研究部門, グループ長(研究職)
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| キーワード | 面発光レーザ / 量子細線 / InGaAS / InAlAs / (775)B GaAs基盤 / (775)B InP基盤 / 偏光制御 / 分布型ブラッグ反射器 |
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| 研究概要 |
高指数面基板上に分子線結晶成長で作製した自己形成型量子細線は、量子細線方向に偏光した光に対して優先的な光学利得をもつ。この量子細線の効果を利用して偏光安定を図る0,85μm帯の量子細線面発光レーザを作製し、光励起により偏光安定な室温発振を得た。さらに、分布型ブラッグ反射(DBR)層の低抵抗化を図るため、正弦波状に組成を変調させたDBR層を作製し、98%以上の高い反射率が(100)GaAs基板上と同様(775)B GaAs基板上でも形成できることを確認した。
(775)B GaAs基板上に(GaAs)_6(AlAs)_1超格子を障壁層にして厚さ3nmのIn_<0.1>Ga_<0.9>As量子井戸層を分子線エピタキシャル成長すると、In_<0.1>Ga_<0.9>As層界面に形成される周期38nm振幅3nmのコラゲーションにより量子井戸の厚さが大きく周期的に変調横方向にnmスケールの幅でキャリアを閉じ込める量子細線が2.8x10^5本/cmの高い密度で形成される。この量子細線層では、横方向に生じた細線の閉じ込めポテンシャルにより混じるため、重い正孔状態に軽い正孔状態が混じり、基板表面からホトルミネッセンススペクトルを測定すると偏光度P=(I_<//>・I_⊥)/(I_<//>+I_⊥)=0.19と細線方向に強く偏光する。この量子細線を活性層に有する量子細線面発光レーザを作製した。波長760nm、2.5kW/cm^2のTi-Sapphireパルスレーザ励起で室温発振し、発振波長831nmを得た。4.3kW/cm^2まで全ての励起強度で量子細線に沿った方向に偏光した安定な発振を得た。本量子細線面発光レーザでは、電流注入による室温発振は得られなかった。原因のひとつはDBR層が高抵抗であったためと考えられる。電子および正孔に対するポテンシャル変化を緩やかにしてDBR層を流れるキャリアの低抵抗化を図るため、AlGaAs/AlAsを用いたこれまでの矩形の組成プロファイルをもつDBRに替えて、(775)B GaAs基板上にAl組成が0.15から0.9まで正弦波状に組成変化するDBRを36周期分子線結晶成長法により作製した。室温における反射率スペクトルを測定し、ストップバンド幅68nmで98%以上の高い反射率を得た。一方、1.3μm帯では、(775)B InP基板上にInGaAs/InAlAs自己形成型量子細線ストライプレーザを作製し150Kまでの電流注入パルス発振を確認した。
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