研究課題
本研究課題においては、シリコン基板上高効率化合物半導体レーザの室温連続発振の実現、シリコン導波路との高効率光接続方法の実証、そしてシリコン光回路と化合物半導体レーザのハイブリッド光集積回路の検討を行う。また異種材料接合基板上における結晶成長機構を解明する研究を行う。2020年度の研究においては、量子井戸構造を活性層に導入したシリコン基板上量子井戸レーザの研究において、量子井戸層として1.5μm帯GaInAsP、障壁層として1.2μm帯GaInAsPを用いて有機金属気相成長法によりSCH構造量子井戸レーザをInP薄膜をシリコン基板に直接貼付けした基板、さらに酸化膜付シリコン基板を用いて成長した。シリコン基板上にInP薄膜層を直接貼付けした場合、結晶成長温度においてはシリコンとInPの熱膨張係数が異なるため、活性層に歪が発生すると考えられる。そこでこの量子井戸層において歪量を制御した量子井戸レーザを試作した。具体的には、量子井戸層の歪量を±1%程度の範囲内で変えた歪量子井戸構造を結晶成長し、同時に成長したInP基板とフォトルミネッセンス特性、X線回折特性の比較、またファブリペローレーザにおける発振特性の比較検討を行った。さらにしきい値電流を低減するために、電流狭搾構造である埋込み(BH)レーザの試作を行った。埋込み構造としてi-InPで埋め込んだ構造を試作した。活性層の周りをInP層で埋め込むことによって、ハイメサ構造に比べて活性層との屈折率差が減少し、しきい値電流の減少、熱拡散効率の改善により連続発振にはより適した構造と考えられる。また各種電流狭搾構造のシリコン基板上レーザの熱特性の解析をCOMSOLシミュレーションソフトウエアを使用して行った。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Physica Status Solidi A
巻: 218 ページ: 2000767 1-6
10.1002/pssa.202000767
http://pweb.cc.sophia.ac.jp/shimolab/
