混晶デバイスと新プロセス技術に関する研究

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混晶デバイスと新プロセス技術に関して研究を行い、以下に述べることを明らかにした。有機金属気相エピタキシーによるGaInAsP/InP単層量子井戸レーザの発振に成功し、さらに、量子化の次元を進めた三次元量子井戸構造について、より低しきい値で動作する半導体レーザの可能性を理論的に示し、試作を行い、電流注入による発光を得た。プラズマアシステッドエピタキシー法によるInAs、InSb、のGaAs、InP基板上へのエピタキシャル成長法を確立し、組成不安定領域の(In、Ga)Asの低温エピタキシャル成長に有効であり、水素プラズマ処理によって、Si表面の低温清浄化が可能であることを示した。混晶の混合不安定性について三元及び四元混晶の相図に及ぼす影響を明らかにし、GaAs上GaInPAs四元混晶の液相成長において混合不安定性の影響が結晶の方位面に強く依存することを見いだすとともに、混合不安定領域の結晶の組成変動による異常が熱処理で消失することを見いだした。GaAs/AlAs混晶多層薄膜構造についてその励起子吸収ピーク付近の非線形屈折率を実験的に求め、この結果を非線形導波路に用いて、強度依存光閉じ込めが十分起こることを解析により示し、混晶ヘテロ接合界面2次元電子ガスを用いた光検出器で、22psの高速応答を実験的に得た。電界下での量子井戸構造の屈折率と光吸収係数についての測定を行い、室温においても励起子が安定に存在する結果として、電界効果により屈折率の大きな変化が得られることを見いだし、また、電界による吸収係数変化と屈折率変化の関係を検討した。混晶材料のリアテイブイオンエッチング技術について確立し、これを用い、AlGaAs材料では、CTJ型面発光素子、InGaAsP材料ではetched cavity レーザという新しい混晶光デバイスの試作し、この加工技術の優れた特性を明らかにした。