非同軸配置のパラメトリック増幅法による真空紫外超短パルスレーザー開発

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本研究の目的は、領域研究の目標に則した真空紫外領域における高出力光源の実現にある。今年度は、複合フッ化物を用いた電流注入型真空紫外発光素子開発を目的とした研究を行った。真空紫外発光素子の材料として選択した複合フッ化の光学特性に関しては、いまだ詳細な研究がなされておらず、バンドギャップなどのデータが十分に存在しないため、西松らにより報告されているペロブスカイト型複合フッ化物の局所密度近似に基づいたab initio計算によるバンド構造やバンドギャップなどのパラメータを用いて計算を行った。発光材料として選択した混晶複合フッ化物は、毒性がなく、しかも化学的に安定なLi_<(1-x)>K_xBa_<(1-y)>Mg_yF_3である。この材料の組成比の関数として記述されるバンドギャップ及び格子定数をLiBaF_3、LiMgF_3、KBaF_3、KMgF_3の4種類の複合フッ化物のバンド構造、バンドギャップ、格子定数から求めた。4種類の複合フッ化物の中で直接遷移型を示すものはLiBaF_3のみであり、組成比によって混晶は間接遷移型を示す。この材料をベースとしたダブルヘテロ構造発光素子を設計するには、発光素子として効率の高い直接遷移型(Γ領域)であり、さらに基板と格子整合する組成が必要である。この条件を満たす組成はLiBaF_3を基板に用いる場合には、Li_<0.875>K_<0.125>Ba_<0.876>Mg_<0.124>F_3であり、KMgF_3の場合には、Li_<0.870>K_<0.130>Ba_<0.847>Mg_<0.153>F_3となり、n-LiBaF_3/Li_<0.875>K_<0.125>Ba_<0.876>Mg_<0.124>F_3/p-LiBaF_3もしくはn-KMgF_3/Li_<0.870>K_<0.130>Ba_<0.847>Mg_<0.153>F_3/p-KMgF_3の構造を持つ発光素子の可能性を示唆することが出来る。これら2つの発光素子の動作波長はともに198nm(6.25eV)であると予測される。