MEE法による量子ナノ構造光変調デバイスの作製に関する研究

本研究では、新たに考案したGaAs/AIGaAs系5層非対称結合量子井戸(Five-layer Asymmetric Coupled Quantum Well ; FACQW)を長波長用lnGaAs/lnAIGaAs材料に発展させ、1.55m帯用FACQWの作製技術を確立のためにマイグレーション・エンハンスト・エピタキシー(migration enhanced epitaxy ; MEE)法を導入し、FACQWの電気的・光学的特性向上を目指し、以下の研究を行った。(1)MEE法による高品質GaAs/AIGaAs-FACQWの作製現有のMBE(molecular beam epitaxy)装置にMEE法を導入するため、試作に成功したパソコンで0.1秒刻みで制御が可能なシャッターコントローラーの改良およびコントロールプログラムの改善を行った。その結果、AlGaAs成長において、AlとAs原子を同時供給した後GaとAsを交互供給する新原料シーケンスを用いるとともに、As分圧等の結晶成長条件の最適化を通して、低温(490℃)においてヘテロ界面の平坦性が極めて良好なGaAs/AlGaAs量子井戸の作製に成功した。さらに、AlAs超薄膜のMBE低温成長においても、上記と同様の成長条件で高品質のAlAs GaAs界面が実現できることを見出し、高品質でありかつ設計通りの厚さの量子ナノ構造(GaAs/AlGaAs-FACQW)の作製により長波長用InGaAs/InAlGaAs材料に発展させる見通しがついた。(2)フォトルミネセンス(Photoluminescence ; PL)法・光吸収電流法による光学測定(1)の方法によって改良されたMBE装置を用い、GaAs基板上にAlGaAs系材料を対象に、フォトルミネセンス法により発光特性を、光吸収電流法により光吸収スペクトルを測定し、上記作製条件の研究にフィードバックし、MEE法による結晶成長条件の最適条件を見いだした。そして、InGaAs/InAlGaAs系材料の結晶成長にも適用し、基礎的な成長条件を確立することができた。

本研究では、新たに考案したGaAs/AIGaAs系5層非対称結合量子井戸(Five-layer Asymmetric Coupled Quantum Well ; FACQW)を長波長用lnGaAs/lnAIGaAs材料に発展させ、1.55m帯用FACQWの作製技術を確立のためにマイグレーション・エンハンスト・エピタキシー(migration enhanced epitaxy ; MEE)法を導入し、FACQWの電気的・光学的特性向上を目指し、以下の研究を行った。(1)MEE法による高品質GaAs/AIGaAs-FACQWの作製現有のMBE(molecular beam epitaxy)装置にMEE法を導入するため、試作に成功したパソコンで0.1秒刻みで制御が可能なシャッターコントローラーの改良およびコントロールプログラムの改善を行った。その結果、AlGaAs成長において、AlとAs原子を同時供給した後GaとAsを交互供給する新原料シーケンスを用いるとともに、As分圧等の結晶成長条件の最適化を通して、低温(490℃)においてヘテロ界面の平坦性が極めて良好なGaAs/AlGaAs量子井戸の作製に成功した。さらに、AlAs超薄膜のMBE低温成長においても、上記と同様の成長条件で高品質のAlAs GaAs界面が実現できることを見出し、高品質でありかつ設計通りの厚さの量子ナノ構造(GaAs/AlGaAs-FACQW)の作製により長波長用InGaAs/InAlGaAs材料に発展させる見通しがついた。(2)フォトルミネセンス(Photoluminescence ; PL)法・光吸収電流法による光学測定(1)の方法によって改良されたMBE装置を用い、GaAs基板上にAlGaAs系材料を対象に、フォトルミネセンス法により発光特性を、光吸収電流法により光吸収スペクトルを測定し、上記作製条件の研究にフィードバックし、MEE法による結晶成長条件の最適条件を見いだした。そして、InGaAs/InAlGaAs系材料の結晶成長にも適用し、基礎的な成長条件を確立することができた。