| 研究課題/領域番号 |
19206004
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
平山 秀樹 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, チームリーダー (70270593)
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| 研究分担者 |
寺嶋 亘 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 研究員 (30450406)
池田 典明 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 研究員 (90267477)
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| キーワード | テラヘルツ / 量子カスケードレーザ / 窒化物半導体 / 金属プラズモン導波路 / MBE結晶成長 / サブバンド間遷移 / 超格子 |
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| 研究概要 |
電波と光波の両方の性質を兼ね備え持つ、未開拓の光、テラヘルツ(THz)光は、特定試薬・化学物質・構造等を非破壊かつ安全に検出するテラヘルツ分光イメージングの光源として大変注目され幅広い分野での利用が急速に進みつつある。半導体サブバンド間発光を利用したテラヘルツ帯量子カスケードレーザ(QCL)は、小型、高効率、高出力、長寿命、狭線幅テラヘルツレーザ光源として大変に期待されている。本研究では、窒化物半導体を用いて量子カスケードレーザを作製することにより、これまで不可能であった4-10THz帯を含む遠赤外-THzレーザ発振を実現することを目的とする。
本年度は、昨年度立ち上げた窒化物MBE結晶成長装置を用いて高品質窒化物半導体の結晶成長条件を把握し、QCL構造に必要であるGaN/InAlGaN無歪超格子構造を作製した。MBE結晶成長において、成長温度を変化させることによって、InAlGaN4元混晶のInの組成をコントロールできることを明らかにし、GaNに性格に格子マッチングしたInAlGaN4元の成長に成功した。GaN/InAlGaN無歪超格子からなる5-12THz帯窒化物QCL構造を試作し、断面TEM観測とXRD観測から、原子1層の制度で制御された設計通りのQCL構造ができていることを確認した。さらにICPドライエッチングプロセスを用いてQCL共振器構造を作製し、金属を蒸着してシングルメタルプラズモン導波路構造を作製した。さらに、作製した5-12THz帯窒化物THz-QCL構造にパルス電流注入を行った。
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