窒化物半導体極短波長面発光レーザの研究

氮化物半导体超短波长面发射激光器的研究

基本信息

批准号：
05805031
负责人：
天野浩
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Meijo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05805031/
关键词：
GaN AlGaN GaN DH 面発光誘導放出光励起室温誘導放出 GaInN DH MOVPE 屈折率

项目摘要

面発光レーザダイオードは、(1)へき開を必要としないこと、及び(2)モード間隔が広く、動的単色性に優れること、など従来のレーザダイオードにはない特徴を有している。東工大の伊賀教授らのグループにより初めてGaAs系で赤外発振に成功している。短波長面発光レーザに関しては、同教授等のグループを中心としてII-VI族化合物半導体を用いて研究が遂行中である。III族窒化物半導体はII-VI族化合物半導体と同様、大きな直接遷移型バンド構造を有するため、短波長面発光レーザの実現に有望である。III族窒化物半導体を用いて面発光レーザを実現するためには、電気的特性の制御は勿論のこと、利得生成、高反射率鏡作製のための屈折率波長分散の組成依存性等の基礎物性の把握が第一に重要である。本研究では、本科学研究費による補助などにより、【.encircled1.】分光エリプソメーターを用いたAlGaN,GaInN混晶における屈折率の波長分散の測定、【.encircled2.】AlGaN/GaN DH,AlGaN/GaInN DHの作製と窒素パルスレーザを励起光源として用いた誘導放出の測定、【.encircled3.】励起ストライプ変化法によるバルクGaNの室温における光学利得の測定を行った。その結果、1.価電子帯上端-伝導帯下端間近くのエネルギーでのM1特異点による波長分散の混晶組成依存性を明らかにし、2.特にAlGaN/GaN DHにおいて室温面発光光励起紫外光誘導放出を実現した。また、3.室温でのGaNの光学利得が励起密度200KW/cm^2において160cm^<-1>であることが明かとなった。一方、光学利得はバンド端と比較して約90meV程度低エネルギー側で発生し、従来のIII-V族半導体における電子正孔プラズマモデルでは必ずしも説明出来ない点があることもわかった。今後、この機構を明らかにし、短波長面発光レーザダイオード実現に向けて研究を遂行する。

表面发射激光二极管具有在常规激光二极管中未发现的特征，例如（1）不需要裂解和（2）宽模式间距和出色的动态单色性。这是东京理工学院IGA教授的第一组，它成功地使用了GAAS系统实现了红外振荡。关于短波长表面发射激光器，目前正在使用II-VI组化合物半导体进行研究，主要由同一教授。与II-VI化合物半导体类似，III氮化物半导体具有较大的直接过渡带结构，并且有望实现短波表面发射激光器。为了使用III氮化物半导体实现表面发射激光器，不仅要控制电气特性，而且重要的是要了解基本的物理特性，例如增益产生和折射率色色色散的组成依赖性，以制造高反射镜。在这项研究中，在科学研究的协助下，我们使用光谱椭圆机，Algan/Gan/Gainn DH，Algan/Gainn DH进行了使用氮气脉冲手段作为兴奋光源和测量的Bulk GAN的启发，使用光脉冲脉冲的方法来测量Algan和Gainn混合晶体在Algan和Gainn混合晶体中的色散，并刺激刺激的排放。结果，1。我们阐明了由M1奇异性在价带的上端和传导带的下端的能量上引起的色散的混合晶体组成的依赖性，而2。我们实现了室内体温的室温室温，室内充足的紫外线紫外线紫外线诱导的紫外线诱导了Algan/Gan/gan dh。还揭示了室温下GAN的光学增益为160 cm^<-1>，激发密度为200 kW/cm^2。另一方面，已经发现，与频带边缘相比，光学增益是在约90 meV的低能侧产生的，并且有些点无法通过IIII-V半导体的常规电子孔等离子模型来解释。将来，将阐明这种机制，并将进行研究以实现短波长度发射激光二极管。