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希釈ビスマス系III-V族混晶は、禁制帯幅が温度無依存化するなど特異な物性を示す半導体半金属混晶である。申請者らが世界に先駆けて切り開いてきた日本発の半導体材料である。本研究の最終目的は、発振波長が温度無依存である半導体レーザを実現することである。具体的には、(1)光通信波長帯で発光する高品質の高Bi含有GaAsBiを制御性よく得る方法を確立し、(2)AlGaAsをクラッド層、GaAsBiを活性層とするヘテロ接合構造を製作し、電流注入レーザ発振を実現する。この過程で、(3)高品質のGaAsBiを用いて、この材料のもつ真の物性を探求する。前年度までに、発光波長の長波長化を目指して、高品質で高Bi組成のGaAsBi結晶成長法を確立し、Bi組成11.8%の薄膜から波長1.45umの発光を得た。ストライプ電極利得導波路型GaAsBiレーザダイオードを試作し、最長波長1.045 umでレーザ発振させた。本レーザは高い特性温度および低い発振波長の温度依存性を併せ持つことを世界で初めて実証した。
本年度は、GaAsBiレーザダイオードの発振しきい値電流を低減するためにレーザ構造の改良を進めた。利得導波路を形成するための電流狭窄構造の改善を進め、明確な漏れ電流の抑制には成功したが、しきい値電流の低減には到らなかった。
計画全般を通じて、当初の目的である低い発振波長の温度依存性を持つGaAsBi電流注入レーザを世界で初めて実現した。発振しきい値電流の低減が課題として残った。今後、引き続きしきい値電流の低減に注力しつつ、GaNAsBi四元混晶レーザへの展開を図る。
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