研究課題
本研究の目的は、シリコンフォトニクス光源材料として有望なErSiO超格子結晶を用い、電流注入で発振する1.54μmレーザダイオード(LD)実現に向けて、ErSiO超格子結晶膜の作製、発光特性、デバイス構造設計、そのフォトルミネセンス(PL)およびエレクトロルミネセンス(EL)特性を明らかにする。それらの成果をもとに、pn接合構造による発光ダイオード(LED)、光導波路構造による光増幅特性、最終的に電流注入励起による誘導放出、LDの作製に挑戦する。平成19年度は、下記の成果を得た。1.XRD、SIMS測定により、ErSiO超格子結晶の組成が、Er_2SiO_5であることを明らかにした。この結果を基に、光導波路、発光デバイス化に必要な品質と厚さを持つEr_2SiO_5超格子結晶層の成長を研究、ゾルゲル法、レーザーアブレーション法、MOMBE法の成長技術をほぼ確立した。2.数十μsの短い蛍光寿命の起源を調べ、強い結晶場による発光再結合速度の促進であることを示唆する結果を得た。3.高濃度Er(25at%)により懸念されるアップコンバーションの半定量的評価を行い、Erドープ半導体における報告より非常に小さいことを明らかにした。これは、速い発光再結合の結果である。4.キャリヤを介したEr励起可能なEr_2SiO_5超格子結晶層の作製プロセスを確立した。この試料とSiとのへテロ接合を作製し、整流特性を得た。EL発光を観測するシステムを整備した。
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