選択成長法を用いたシリコン基板上の面発光レーザーに関する研究

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有機金属気相成長法により二段階成長法を用いてシリコン基板上にAlAs/GaAs(20層)から成る半導体多層膜反射鏡を有するAlGaAs/GaAs量子井戸面発光レーザーを作製した。作製したAlAs/GaAs半導体多層膜反射鏡の反射率は、860nmの波長において93%であった。そして、この面発光レーザーは、しきい値電流=79mA,しきい値電流密度=4.9kA/cm^2で室温・パルス発振した。また、発振スペクトルは840.03nm、半値幅は0.28nmであった。この特性は、従来報告された結果より優れたものである。また、室温・連続発振を達成するには、AlAs/GaAs半導体多層膜反射鏡の反射率を99%以上にする必要があるが、二段階成長法では成長初期過程においてガリウム砒素が三次元成長するため、AlAsとGaAsの界面及び表面の平担性が悪く、反射率の低下を招いたものと考えられる。高反射率の半導体多層膜反射鏡を得るには、AlGaAs/AlGaP中間層を用いて平坦な界面及び表面を得る必要がある。さらに、透過型電子顕微鏡の観察結果では、AlAs/GaAs半導体多層膜は、転位の低減には有効でないことが明らかになった。今後は、発光領域を極微構造化することにより転位の低減及び応力を緩和し、低しきい値化が期待できる。そして、シリコン上面発光レーザーを二次元的に配列し、二次元アレイを作製することにより、光・電子集積回路への応用が可能である。