バンド間遷移及びサブバンド間遷移長波長赤外線レーザの研究

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15560274
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 藤安 洋 静岡大学, 工学部, 教授 (60022232)
• 研究分担者: 石田 明広 静岡大学, 工学部, 助教授 (70183738) ; 井上 翼 静岡大学, 工学部, 助手 (90324334)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• キーワード: 窒化物 / 量子井戸 / カスケード / 中赤外線 / テラヘルツ / IV-VI族半導体 / 多層膜ミラー / TEM

研究概要

近赤外からテラヘルツ領域のサブバンド間遷移量子カスケードレーザへの応用をめざして、AlN/GaN系窒化物半導体量子井戸の研究をおこなった。まず、AlN/GaN量子井戸中の自発分極とピエゾ分極を考慮した量子カスケード構造を設計するために、任意の1次元ポテンシャル形状において電子状態が計算できる計算機プログラムを開発し、量子カスケードレーザの活性層構造を設計した。波長5μm領域の量子カスケードレーザの作製をめざし、ホットウォールエピタキシー(HWE)法を用いて[(AlN)_1/(GaN)n1]_m/(AlN)_<n2>量子カスケード構造を作製し、高解像度透過電子顕微鏡(HRTEM)測定により評価した。HRTEM像には1原子層AlNの存在が確認され、拡散のない[(AlN)_1/(GaN)n1]_m、/(AlN)_<n2>量子カスケード構造が作製できることがわかった。波長4〜20μmの長波長領域で動作するPbSnCaTe系バンド間遷移チューナブルレーザを作製するためPbCaTe/PbTeMQW及びPbCaTe/PbSnTeサイドオプティカルキャビティレーザの作製を行い、PbSnTeを活性層にしたレーザにおいてもレーザ動作が得られた。さらに、IV-VI族半導体面発光レーザや量子カスケードレーザの高反射率端面ミラーを実現するために、PbS/SrS多層膜ミラー・共振器も試作した。

研究成果

• [雑誌論文] Resonant-tunneling electron emitter in AlN/Gan system (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida 他
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 86 ページ: 183102-1-183102-3
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] エンベロップ関数近似による量子カスケード構造の設計 (2005)
  • 著者名/発表者名: 石田 明広
  • 雑誌名: 日本赤外線学会誌 14 ページ: 83-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Design and preparation of AlN/GaN quantum wells for quantum cascade laser application (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida 他
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Resonant-tunneling electron emitter in AlN/GaN system (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida, K.Matsue, Y.Inoue, H.Fujiyasu
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 86 ページ: 183102
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Design of quantum-cascade structures by envelope-function approximation (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Infrared Sci.and Technol. Vol.14(2) ページ: 83-86
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] [(AlN)_1/(GaN)_<n1>]/(AlN)_<n2>-based quantum wells for quantum cascade-laser application (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida 他
  • 雑誌名: Physica E 21 ページ: 765-769
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of short period AlN/GaN quantum cascade laser structures (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Inoue 他
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 265 ページ: 65-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Strong luminescence from dislocation-free GaN nanopillars (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Inoue 他
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 85 ページ: 2340-2442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] [(AlN)_1/(GaN)_<n1>]/(AlN)_<n2>-based quantum wells for quantum Cascade laser application (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Ishida, Y.Inoue, H.Nagasawa, N.Sone, K.Ishino, J.J.Kim, H.Makino, T.Yao, H.Kan, H.Fujiyasu
  • 雑誌名: Physica E 21 ページ: 765-769
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fabrication and characterization of short period AlN/GaN quantum cascade laser structures (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Inoue, H.Nagasawa, N.Sone, K.Ishino, A.Ishida, H.Fujiyasu, J.J.Kim, H.Makino, T.Yao, S.Sakakibara, M.Kuwabara
  • 雑誌名: J.Cryst.Growth 265 ページ: 65-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Strong luminescence from dislocation-free GaN nanopillars (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Inoue, T.Hoshino, S.Takeda, K.Ishino, A.Ishida, H.Fujiyasu, H.Kominami, H.Mimura, Y.Nakanishi
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 85 ページ: 2340-2442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Design and preparation of AlN/GaN quantum wells for quantum cascade laser application
  • 著者名/発表者名: A.Ishida, K.Matsue, Y.Inoue, H.Fujiyasu, H.J.Ko, A.Setiawan, J.J.Kim, H.Makino, T.Yao
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. (To be published in Jpn.)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より