2002 Fiscal Year Annual Research Report
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12650309
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
石田 明広 静岡大学, 工学部, 助教授 (70183738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 翼 静岡大学, 工学部, 助手 (90324334)
藤安 洋 静岡大学, 工学部, 教授 (60022232)
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| Keywords | 量子井戸 / カスケードレーザ / IV-VI族半導体 / 窒化物 / AlN / 中赤外レーザ / サブバンド間遷移 / ピエゾ |
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| Research Abstract |
波長3μmを超える長波長赤外線レーザへの応用をめざして、ホットウォールエピタキシー(HWE)法によるバンド間遷移IV-VI族半導体薄膜・量子井戸及び伝導帯のサブバンド間遷移を利用するAlGaN系量子井戸の研究を行った。IV-VI族半導体においては、波長4〜6μm帯PbCaTe/PbTeダブルヘテロ及び量子井戸レーザの作製を行い、235Kまでのレーザ動作が得られた。また、波長6〜20μm帯PbSnTeレーザのクラッド層・量子障壁層として、PbSnTe活性層と格子整合したPbSnCaTe4元混晶薄膜を成長し、PbSnCaTe/PbSnTe超格子も作製した。この超格子の光学透過特性を測定し、この超格子がPbSnTe側に電子と正孔を閉じ込めできるタイプIの超格子となることが分かった。また、サブバンド間遷移量子カスケードレーザへの応用を目指して、AlGaN、AlN薄膜の作製を行った。HWE法により、平坦性の良いAlGaN、AIN薄膜が作製できることが分かった。AlGaN/GaNを量子カスケードレーザへ応用する場合、量子井戸に現れる巨大なピエゾ電界によりレーザ構造の設計が難しくなる。そこで、この問題を解決する方法として、10原子層程度のGaNに1原子層程度のAlNを周期的に挟んだ(AlN)_1/(GaN)_n短周期超格子を発光層に用いることを提案し、この構造をHWE法により作製した。この短周期超格子の,X線回折測定により良好な量子井戸が作製できることを示した。さらに、AlN/GaN系量子井戸に発生する巨大なピエゾ電界を励起サブバンドへの電子注入に利用する[(AlN)_1/(GaN)_<n1>]_m/(AlN)_<n2>量子カスケード構造を提案・作製し、X線回折および透過電子顕微鏡測定によりその構造を評価した。平坦で転位密度の少ないGaN上へカスケード構造を作製することにより、周期性と平坦性の優れた量子力スケード構造が作製できることがわかった。
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[Publications] A.Ishida, T.Ose, H.Nagasawa, K.Ishino, Y.Inoue, H.Fujiyasu: "Quantum-Cascade Structure in AlN/Gan System Assisted by Piezo-Electric Effect"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(2)3A. L236-L238 (2002)
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[Publications] A.Ishida, M.Kitano, T.Ose, H.Nagasawa, K.Ishino, Y.Inoue, H.Fujiyasu, H.Kan, H.Makino, T.Yao: "AlN/GaN short-period superlattices with monolayer AlN for optical-device applications"Physica E. 13. 1098-1101 (2002)
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[Publications] A.Ishida, T.Ohashi, S.Wang, T.Tsuchiya, K.Ishino, Y.Inoue, H.Fujiyasu: "PbSnCaTe Films and PbSnCaTe/PbSnTe Superlattices Prepared by Molecular Beam Epitaxy"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(1)・6A. 3655-3657 (2002)
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[Publications] A.Ishida, Y.Inoue, M.Kuwabara, H.Kan, H.Fujiyasu: "AlN/GaN Near-Infrared Quantum-Cascade Structures with Resonant-Tunneling Injectors Utilizing Polarization Fields"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(2)・11B. L1303-L1305 (2002)
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[Publications] A.Ishida, T.Ose, H.Nagasawa, Y.Inoue, H.Tatsuoka, H.Fujiyasu, H.-J.Ko, H.Makino, T.Yao, H.Kan: "Characterization of AlN/GaN Quantum Cascade Structures Prepared by Hot-Wall Epitaxy"Phys. Stat. Sol. (c). 0・1. 520-523 (2002)
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[Publications] D.Khokhlov, Y.Ravich, G.Springholtz, H.Pascher, G.Bauer, J.Oswald, T.Story, A.Ishida, H.Fujiyasu, G.Dashevsky, H.Zogg: "Lead Chalcogenides : Physics and Applications"Taylor & Francis. 720 (2002)
