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

硅衬底上选择性生长面发射激光器的研究

• 批准号: 05750290
• 负责人: 江川 孝志
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750290/
• 关键词: 面発光レーザー; シリコン上レーザー; AlGaAs; AlGaP中間層; 半導体多層膜反射鏡; 光・電子集積回路; 転位; 応力; 量子井戸

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。

Organic metal phase growth method, two-stage growth method, AlAs/GaAs(20 layers) on the substrate, semiconductor multilayer mirror, AlGaAs/GaAs quantum well surface light emission The reflectivity of AlAs/GaAs semiconductor multilayer mirrors is 93% at 860nm. Current density =4.9kA/cm^2 at room temperature.また、発振スペクトルは840.03nm、半値幅は0.28nmであった。The results of this report are as follows: The reflectivity of AlAs/GaAs semiconductor multilayer mirrors must be above 99% to achieve room temperature and continuous oscillation. The two-stage growth method is necessary to achieve three-dimensional growth in the initial stage of growth. The interface and surface of AlAs and GaAs are balanced. The reflectivity is low. High reflectivity semiconductor multilayer mirrors require a flat interface and a flat surface for AlGaAs/AlGaP intermediate layers. The observation results of AlAs/GaAs semiconductor multilayer films are as follows: In the future, the structure of the light emitting field is expected to be reduced in position and strength. The optical and electronic integration circuits can be used for optical and electronic integration.

项目成果

T.Egawa: "Fabrication of Low-Threshold AlGaAs/GaAs Patterned Quantum Well Laser Grown on Si Substrate" Jpn.J.Appl.Phys.32. L997-L999 (1993)

T.Ekawa：“在硅衬底上生长的低阈值 AlGaAs/GaAs 图案化量子阱激光器的制造”Jpn.J.Appl.Phys.32。

T.Egawa: "Optical and Electrical Degradations of GaAs-Based Laser Diodes Grown on Si Substrates" to be published in Appl.Phys.Lett.64. (1993)

T.Ekawa：“Si 衬底上生长的 GaAs 基激光二极管的光学和电性能退化”将发表在 Appl.Phys.Lett.64 上。

T.Yuasa: "GaAs/AlGaAs SQW Optical Switch on Si" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.281. 363-368 (1993)

T.Yuasa：“Si 上的 GaAs/AlGaAs SQW 光学开关”Mat.Res.Soc.Symp.Proc.281。

Y.Hasagawa: "New Technique to Fabricate Stress-Relieved Reliable Lasers on Si Substrate" Jpn.J.Appl.Phys.32. 175-177 (1993)

Y.Hasakawa：“在硅衬底上制造应力消除的可靠激光器的新技术”Jpn.J.Appl.Phys.32。

T.Egawa: "Strain-Relieved Reliable LasersGrown on Si by MOCVD" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.281. 357-362 (1993)

T.Ekawa：“通过 MOCVD 在硅上生长的应力消除可靠激光器”Mat.Res.Soc.Symp.Proc.281。