シリコン基板上の室温連続発振面発光レーザーに関する研究

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Si基板上に有機金属気相成長法(MOCVD)法により二段階成長法を用いて20層のAIAs/GaAs半導体多層膜をn側反射鏡とする面発光レーザーの試作を行い、その特性評価を行った。室温・パルス動作において、しきい値電流=79mA(しきい値電流密度=4.9kA/cm^2)、発振波長860nm、半値幅0.28nmで発振するSi基板上面発光レーザーの試作に成功した。このAIAa/GaAs半導体多層膜の反射率は93%であった。また、ニ段階成長法を用いて作製したSi基板上面発光レーザーでは、透過型電子顕微鏡及び原子間力顕微鏡の観察結果から、成長初期過程でGaAsが三次元(島状)成長するため、平坦な表面及びAIAs/GaAs半導体多層膜のへテロ量子界面が得られないことが明らかになった。また、オージェ分光法を用いた組成分析の結果から、AIAs/GaAsヘテロ量子界面では、急峻な組成プロファイルが得られていないことが明らかになった。今後、原子レベルで平坦で、急峻な組成プロファイルを持つ高反射率の半導体多層膜反射鏡を作製することにより、室温・連続発振及び特性の改善が可能になると考えられる。