広い可視光領域をカバーする光デバイス用材料の開拓

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本研究では、広い可視光領域をカバーする光デバイス材料の開拓を目指してInP基板上MgZnCdSe/BeZnTe及びZnTe基板上ZnCdSeTe/MgZnSeTeII-VI族半導体に着目し、材料開発及び発光デバイスへの応用を検討した。1.黄〜緑色域の発光材料としてInP基板に格子整合するBeZnSeTe四元混晶を新たに提案し、分子線エピタキシー(MBE)法を用いて材料開拓を行った。Be組成を0.11から0.29に変えることで15Kにおけるフォトルミネッセンス(PL)測定より、ピーク波長が506から471nmの単峰性の良好な発光が得られた。また、BeZnSeTeの反射率測定から屈折率を見積もったところ、先に開発したMgZnCdSe材料よりも高い屈折率を有することが示された。これよりBeZnSeTeを半導体レーザの活性層に用いることで光閉じ込めにも効果的であることが分かった。2.活性層にBeZnSeTe、nクラッド層にMgSe/ZnCdSe超格子、pクラッド層にMgSe/BeZnTe超格子を用いた発光ダイオード(LED)を試作した。活性層の組成を変えることで、室温においてピーク波長が594、575、542nmの燈色から黄緑色の良好な単峰性発光が観測された。575nm帯黄色LEDを室温において比較的高い直流電流(130A/cm^2)で連続動作を行ったところ2500時間以上、殆ど劣化のない長寿命特性が得られた。これより、従来のII-VI族デバイスにおける最大の問題である寿命特性を改善し、信頼性の高いII-VI族可視光デバイス実現の可能性が示唆された。3.ZnTe基板上のZnCdSeTe及びMgZnSeTeII-VI族材料を作製し、禁制帯幅や屈折率等の特性を評価した。活性層にZnCdTe、クラッド層にMgZnSeTeを用いたLEDを試作し、室温においてピーク波長583nmの黄色発光を得た。