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希釈窒化物半導体を用いた誘電体ロッド型フォトニック結晶レーザー実現の可能性について、分子線エピタキシー結晶成長とそのフォトニック結晶展開を軸に検討した。
１．分子線エピタキシー結晶成長:(1)デルタドープ手法によるGaAsへの超極所窒素導入とバンド構造制御について検討した。低温成長を行うことにより、単原子層に制限して窒素を正確に結晶中へ導入できることを明らかにした。また、成長時の電子回折像の解析から、同構造形成時に特異な歪を示し、結晶格子が膨張・収縮する特徴的な挙動を示すことを明らかにした。(2)フォトニック結晶レーザー展開を見据えて作製したSi基板上GaAsNナノワイヤの分子線エピタキシー成長においては、前年までに確立した作製手法を発展させた。ナノワイヤ成長機構を詳細に検討することで、デバイス応用へ有効なコアーシェル構造について、原子層厚レベルの高精度で構造制御して作製することが可能となった。またシェル層の低温成長によって、同層中により高濃度の窒素が導入できることを明らかにした。さらに、窒素導入量を変化させることで発光波長が制御可能であり、その波長を950nmの赤外域まで長波長化することに成功した。
2.フォトニック結晶応用：伸張歪型GaInNAs活性層を、AlGaAsと空気で挟み込み、試料表面にフォトニック結晶を配置させたフォトニック結晶レーザテスト試料を作製した。また、光励起による同試料の光学特性を調べた。フォトニックバンドに合致する位置でフォトニック結晶未加工時のおよそ１０倍となる発光強度の増強を観測し、同材料のレーザー応用への有効性を示すことができた。
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