サブバンド間遷移を用いた3μm帯室温発振赤外半導体レーザ

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360196
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪電気通信大学
• 研究代表者: 須崎 渉 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (00268294)
• 研究分担者: 富岡 明宏 大阪電気通信大学, 工学部, 助教授 (10211400) ; 大野 宣人 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (20194251) ; 松浦 秀治 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (60278588)
• キーワード: 超格子レーザ / ミニバンド間遷移 / AlInAs / InGaAs超格子 / AlGaAsSb障壁層 / MBE / InP基板 / カスケードレーザ / 赤外

研究概要

InP基板を基板とする伝導帯のサブバンド間遷移を利用した赤外レーザで4μm以下の波長で発振する超格子作製のための構造と材料の設計を行った。電流注入層としてAlInAs/InGaAs超格子、発光層としてAlInAs/InGaAs超格子の一部のAlInAsをAlGaSbに置き換えた超格子を単位周期とする超格子レーザの短波長化について検討を行った。
電流注入層が4個の量子井戸、発光層が3個の量子井戸で構成する単位超格子において発光層と次段の電流注入層の間の障壁層にAlGaSb層を挿入することによる電子閉じ込めによりミニバンド間遷移確率を改善について計算機シミュレーションを行った。厚さが異なるAlInAs障壁層、InGaAs量子井戸層、AlGaSb障壁層の厚さはInP単位原子層(0.58nm)の整数倍に設定している。各層の厚さを変化させてSchroedinnger方程式の数値解析によりサブバンドエネルギー、波動関数をもとめる計算を繰り返し行い、AlGaSb障壁層による発光層の上ミニバンドでのの電子の閉じ込め、下のミニバンドでは次段への電子のトンネル確率が大きくなる設計を行った。
MBEによる超格子の作製に必要なInP基板の分解防止と超格子成長のためのInGaAsバッファ層のおよび超格子作製のためのAlInAs/InGaAsヘテロ接合、AlAsSb/InGaAsヘテロ接合の成長を行い、XRD(本学に既設)による格子定数測定により格子整合する成長条件を決定した。来年度に向けて発光層超格子作製のためのAlAsSb/InGaAsヘテロ接合の成長、単位超格子のために本研究補助金で申請しているSbクラッキングセルを導入し、MBE装置の改造を進めている。
作製した超格子の光学的評価のため、既存の分光測定装置に組み合わせるロックインアンプと次年度に予定していた光スペクトルアナライザ(中古品)を本補助金で導入した。

研究成果

• [文献書誌] W.Susaki, N.Ohno, et al.: "Determination of subband levels of double quantum well AlGaAs lasers by photoreflectance and self-excited electron Raman scattering"Physica E. 21. 793-797 (2004)
• [文献書誌] W.Susaki, N.Ohno, et al.: "Determination of subband levels of double quantum well AlGaAs lasers by photoreflectance and self-excited electron Raman scattering at 300K"Prooc.OFSET. 210-213 (2004)
• [文献書誌] W.Susaki, N.Ohno, et al.: "Determination of subband levels of double quantum well AlGaAs lasers by photoreflectance and self-excited electron Raman scattering"Ext.Abs.International Symposium on Compound Semiconductors. IEEE Catalog No.03TH8675. 157-158 (2003)
• [文献書誌] K.Hamahara, W.Susaki, et al.: "Fabrication of the InGaAsSb/AlGaAs/AlGaAsSb quantum well for the 2μm wavelength lasers by MBE"Ext.Abs. 22^<nd> Electronic Materials Symposium. 133-134 (2003)
• [文献書誌] K.Hayakawa, W.Susaki, et al.: "MBE fabrication of quantum well for 1.3μm GaAsSb/AlGaAs laser on GaAs by substrate temperature control"Ext.Abs.22^<nd> Electronic Materials Symposium. 135-136 (2003)