シリコン上ガリウム砒素によるセンサ用新機能半導体レーザーの研究

硅基砷化镓传感器用新型功能半导体激光器的研究

• 批准号: 62211010
• 负责人: 梅野 正義
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Special Project Research
• 财政年份: 1986
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1986 至 1987
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62211010/
• 关键词: GaAs; Si; エッチピット密度; 歪超格子; 半導体レーザ; 偏光特性

Si基板上にGaP/(GaAsP/GaP歪超格子)/(GaAs/GaAsP歪超格子)を中間層としてGaAsを成長させた. 新しい結晶成長装置を使用し, 成長条件を調節することにより, これまで10^6cm^<-2>以上あった成長結晶のエッチピット密度を10^6cm^<-2>以下にすることができた.Si上に成長させたGaAsの上に各種構造のレーザを試作するとともに, 特性比較のため, GaAsバルク基板を用いた同一構造のレーザも作製した. 試作したレーザの室温(293K)パルス動作(パルス幅100ns, 繰り返し1kHz)での特性を測定した結果以下の点が明らかになった.レーザ閾値電流の平均値はGaAs上のDHレーザでは270mA, Si上のDHレーザでは528mA, Si上のMQWレーザでは324mAであった. またTUSレーザの閾値電流の代表値として379mAが得られた. Si上のレーザの最小閾値電流値としてMQW構造(井戸幅37nm)で115mAが得られた.Si上のDHレーザの微分量子効率の最大値は11.5%, MQWレーザでは20.9%であった.閾値電流の温度依存性を示す特性温度Toの値として, GaAs上のMQWレーザの場合素子温度が35°C以上では80K, 35°C以下では214Kが得られた.試作したレーザの偏光特性を測定したところGaAs上のレーザは全てTEモードのみで発振していた. これに対してSi上のレーザはクラッド層のAI組成比が0.5以下の場合TMモードのみまたはTE・TM両方のモードで発振している. Si上のレーザでもクラッド層のAI組成比が0.5より大きい場合にはTEモードのみで発振した. Si上のレーザでは結晶内に存在する応力によってTM両モードの利得がTEモードの利得より大きくなること. 及びクラッド層のAI組成比が大きくなるとTMモードの損失が増大することを考慮することによりこの偏光特性を説明できる.

GaP/(GaAsP/GaP skew superlattice)/(GaAs/GaAsP skew superlattice) on Si substrate The new crystal growth device is used to adjust the growth conditions, such as 10^6 cm ^or more, and the crystal <-2>density is 10^6 cm ^or <-2>less. The characteristics of the test operation at room temperature (293K)(amplitude: 100ns, amplitude: 1kHz) were measured. The average threshold current is 270mA on GaAs, 528mA on Si, 324mA on Si. The threshold current of TUS is 379mA. The minimum threshold current value of DH on Si is 115mA for MQW structure (well width 37nm). The maximum differential quantum efficiency of DH on Si is 11.5%, and that of MQW is 20.9%. Temperature Dependence of Threshold Current Temperature Dependence of Characteristic Temperature To, MQW on GaAs When Element Temperature is Above 35°C 80K, Below 35 ° C 214K Try to measure the polarization characteristics of GaAs. When the AI composition ratio of the Si layer is 0.5 or less, the TM layer will vibrate. The AI composition ratio of the top layer on the Si substrate is 0.5. In large cases, the bottom layer on the Si substrate vibrates. Si on the crystal inside the existence of force, TM, and gain, TE, and gain. The AI composition ratio of the layer is large, and the loss of the layer is large.