2017 Fiscal Year Annual Research Report
量子ドット超格子による高信頼性黄色半導体レーザーの実現
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16H04337
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
秋本 良一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (30356349)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | II-VI族半導体 / 半導体レーザー / 量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、レーザー活性層に量子ドットを導入したII-VI族半導体材料を用いて、信頼性の高い黄色波長域で動作する量子ドット半導体レーザーを実現することである。量子ドット特有の効果である、量子ドット内に局在した注入キャリアと活性層に内在する点欠陥との空間分離効果に着目し、従来から量子井戸レーザーの高信頼性化を阻害してきたキャリアと点欠陥の光反応による欠陥自己増殖が、量子ドットの導入により抑制されるかを検証する。また量子ドット層を多層化し、層間の電子的結合効果を制御した量子ドット超格子を導入して、発光波長を長波長化した黄色波長レーザーを実現する。これまで活性層を中心にして研究を行い、量子ドット試料の成長条件と発光波長の関係を明らかにした。CdSe供給量が2.5分子層（ML）において発光ピーク波長520nmにおいて、最大発光強度が得られた。量子井戸層の中心に量子ドット層を配置するdot-in-a-well構造の検討を行い560nmまで長波長化することに成功した。本年は、レーザー素子の層構造において、活性層の上下に配置するクラッド層およびコンタクト層の結晶成長をさまざまな条件で行い、最終年度で計画しているレーザー素子作製に向けた準備を行った。n層およびp層クラッドで用いるBeZnMgSeとZnSe/BeMgZnSe超格子層のドーピング効率、および基板への格子整合条件について、最適な条件を明らかにした。また、p側のコンタクト層に用いるZnSe/BeTe超格子の層構造に関して、この層にかかる電圧を最小化するように構造を決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は量子ドット活性層の発光特性について研究しその特性が明らかにした。今年度はレーザー素子構造のクラッド層等の成長条件を確定することができた。最終年度のレーザー発振の実現と量子ドットがレーザー素子動作の信頼性にどのように影響するかについて明らかにするための、基盤技術を確立することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
活性層にCdSe量子ドットを導入したレーザー素子を作製し、注入された電子・正孔の再結合中に発生する欠陥増殖・伝搬効果が抑制されるかどうか、また量子ドットが室温連続発振条件下での信頼性に与えるインパクトを明らかにする。
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Research Products
(1 results)
