2000 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体量子構造の結晶成長と青紫色面発光レーザへの応用
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12650037
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
染谷 隆夫 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90292755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西岡 政雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (70218121)
荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
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| Keywords | 青紫色面発光レーザ / 窒化物半導体 / 量子ドット構造 / 量子ナノ構造 / 高密度光メモリー / InGaN / 青色レーザ / 有機金属気層成長 |
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| Research Abstract |
高度情報化時代では、大容量メモリーが重要な役割を果たすため、窒化ガリウム(GaN)系の青紫色半導体レーザが開発され、これを光源としてDVDなどの超高密度光メモリが試作されている。光メモリへのアクセスを高速にするには、平面状に青紫色レーザを配列する手法が不可欠であるため、配列化に有利な面発光型の青紫色レーザへ期待が高まっている。筆者らは、既に世界に先駆けて青紫色面発光レーザの室温光励起発振に成功しているが、電流注入型素子の青紫色面発光レーザの室温発振を目的とした研究を遂行し、本年度は主として下記の研究成果を上げることができた。
(1)ナイトライド量子ドットの微細化と均一化
青紫色面発光レーザの発振しきい値を低減する目的で、InGaN量子ドットを活性層に導入する研究を遂行した。筆者らは、独自の手法によって、10ナノメートル寸法のInGaN量子ドットの形成に成功している。しかし、量子ドットのメリットを最大限に引き出すためには、ドット寸法をさらに小さくし、かつ均一化させる必要がある。そこで、本年度は均一化と微細化に有望な有機金属気層成長法の選択領域成長法に取り組み、量子ドット構造の先端曲率が7nm以下の構造を作製することに成功した。さらに、電子ビーム露光装置を用いて、100nm寸法の微細なパターン基板を作製し、従来よりも量子ドットの密度を1桁向上させることに成功した。
(2)青紫色縦型共振器構造における伝導特性の制御
電流注入型の青紫色面発光レーザを実現するために、伝導層の制御を試みた。申請者らは既に良好なp型とn型伝導層を得ているので、本研究ではこれらの技術を応用して伝導性のある多層膜反射鏡の作製を行った。その結果、5x1017cm-2程度のn型キャリアーのドープによって、半導体ミラーの反射率や表面モフォロジーが著しく劣化するなどの新知見が得られ、次年度以降電流注入型の青紫色面発光レーザを実現するための設計指針を得ることができた。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] O.Moriwaki,T.Someya,K.Tachibana,S.Ishida,and Y.Arakawa: "Narrow photoluminescence peaks from localized states in InGaN quantum dot structures"Appl.Phys.Lett.. Vol.76No.17. 2361-2363
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[Publications] K.Tachibana,T.Someya,S.Ishida,and Y.Arakawa: "Selective growth of InGaN quantum dot structures and their microphotoluminescence at room temperature"Appl.Phys.Lett.. Vol.76No.22. 3212-3214
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[Publications] K.Tachibana,T.Someya,S.Ishida,and Y.Arakawa: "Formation of uniform 10-nm-scale InGaN quantum dots by selective MOCVD growth"J.Crystal Growth. Vol.221. 576-580
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[Publications] K.Tachibana,T.Someya,and Y.Arakawa: "Growth of InGaN self-assembled quantum dots and their application to lasers"IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics. Vol.6No.3. 475-481
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[Publications] J.Tatebayashi,M.Nishioka,T.Someya,and Y.Arakawa: "Area-controlled growth of InAs quantum dots and improvement of density and size distribution"Appl.Phys.Lett.. vol.77,no.21. 3382-3384
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[Publications] T.Someya,K.Hoshino,J.C.Harris,K.Tchibana,and Y.Arakawa: "Photoluminescence from sub-monolayer-thick GaN/AlGaN quantum wells"Applied Physics Letters. Vol.77No.9. 1336-1338
