InP基板上Be系II-VI族半導体新材料の開発とフルカラーデバイスへの応用

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分子線エピタキシー(MBE)法を用いてInP基板上のBe系新材料の開発を行い、これを応用することで、この材料系で世界初の560nm帯黄緑色レーザ発振に成功した。以下に具体的な内容を述べる。1. BeZnTe単層膜及びZnCdSe/BeZnTe超格子を作製し評価した。BeZnTeでは3eV以上の広い直接遷移ギャップが確認され、10^<18>cm^<-3>以上の高p型ドーピングが得られた。また、超格子の15Kにおけるフォトルミネッセンス(PL)測定において、ピーク波長が740nmから507nmの良好な発光が得られた。2. BeZnCdSe及びMgSe/BeZnCdSe超格子の成長及び評価を行った。15KでのPL測定より、572nmから470nmの波長域において良好な発光特性が得られた。3. BeZnTe、ZnCdSe/BeZnTe超格子、MgSe/BeZnTe超格子の屈折率を測定し、これら材料を用いたレーザ構造の導波路解析に応用した。その結果、レーザ発振に必要な充分な光閉じ込め効果があることが示された。4.これまで開発してきた材料を用いてレーザダイオード(LD)及び発光ダイオード(LED)を試作した。LDの構造は活性層をZnCdSe、pクラッド層をMgSe/BeZnTe : N超格子、nクラッド層をMgSe/ZnCdSe : Cl超格子とした。LDを77Kにおけるパルス電流駆動により評価したところ、560nm帯の黄緑色レーザ発振が得られた。またLEDでは、ピーク波長が554nmから644nmの黄緑色から赤色の発光が得られた。さらに、寿命試験により2000時間以上の連続動作が確認され、高い信頼性が示された。5. InP基板上ZnCdSeの高品質化のための新たな手法として、BeZnTeバッファーの導入を行った。これにより10^3cm^<-2>台までの欠陥密度の低減が達成された。