| 研究課題/領域番号 |
17H01055
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
竹内 哲也 名城大学, 理工学部, 教授 (10583817)
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| 研究分担者 |
田中 崇之 名城大学, 理工学部, 准教授 (10367120)
宮嶋 孝夫 名城大学, 理工学部, 教授 (50734836)
井手 利英 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90397092)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 面発光レーザー |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、GaN面発光レーザーの①高効率・高出力化、②長波長化、③高速変調を目指して進めている。以下に平成30年度の実績を報告する。
高効率化に向けて、横方向光閉じ込め構造を有する面発光レーザー、トンネル接合を有する面発光レーザー、そして下部導電性DBRを有する面発光レーザーの三種類の試作を進めた。エッチング条件とSiO2埋め込み条件を最適化することで、段差のないSiO2埋め込み閉じ込め構造の形成が可能になった。トンネル接合を有する面発光レーザーの試作も進め、室温連続動作を当研究グループとして初めて達成した。下部導電性DBRでは、それを有する面発光レーザーとしては世界最高出力となる1.8mWを達成した。来年度、試作を重ねることで、さらなる特性の改善を目指す。
長波長化に向けて、AlGaNバリア層をさらに最適化することで、540nmのLED発光として、青色LEDの40%までを達成した。今後は、この成長条件をベースに、GaN基板上に適した活性層成長条件も明らかにしていく。一方、DBR作製において、新しいAlInN/GaInN DBR構造に取り組んだものの、表面平坦性が大きく損なわれることが判明した。反射率が大きく低下する可能性が高く、現時点での実現は困難であると判断した。一方で、前年度に導入したその場反り測定装置を用いることで、DBR成長中に反りの様子、そしてInNモル分率を算出できるようにモデルを構築、実証した。今後は、この両者を用いることで、長波長面発光レーザーを目指す。
高速変調に関して、比較的高い電流密度での測定が必要になるが、現状の素子では電極が破壊される課題が明らかになった。絶縁層、電極形成を最適化することで、破壊が抑制された。一方で、変調特性を測定するためには、さらなる改善が必要な状況である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高効率・高出力化では、導電性DBRを有する面発光レーザーとして世界最高出力である1.8mWを達成した。また、トンネル接合を有する面発光レーザーの室温連続動作も実現し、出力や効率の最高値は改善されなかったものの、今後、上述した新しい素子構造の最適化による改善が期待できる。長波長化では、さらなる活性層の改善、DBR形成の再現性向上が実現した。高速変調に関しては、電極破壊が大きな課題となることが新たに判明し、その対策を進めた結果、一定の改善を得た。以上、大きく進展した項目と、あまり進展していない項目がそれぞれ存在することから、平均的におおむね順調に進展している、と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成31年度は以下の計画に沿って進める予定である。
高効率化に対して、段差のない光閉じ込め構造、トンネル接合構造、導電性DBR構造を含む面発光レーザー試作をさらに進める。結果に従って、効果の高い構造をそれぞれ組み合わせて面発光レーザーを試作し、高効率・高出力化を目指す。
長波長化に関して、GaN基板上活性層の成長条件も明らかにし、それを踏まえて、470~520nm面発光レーザーを形成、そして実現を目指す。その場反り測定装置を十分活用することで、DBR形成、さらには高品質長波長活性層作製を目論む。
高速変調に関して、さらなる絶縁層、電極構造・形成の最適化を進め、電極破壊が大幅に抑制された素子を作製するとともに、電極形状を高速変調用に変更した素子も試作、その測定を進め、現状を把握する。
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