量子井戸の選択的無秩序化技術を応用したモノリシック光集積デバイスに関する研究

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1.GaInP/AlGaInP量子井戸無秩序化と分布ブラッグ反射型(DBR)レーザの検討(1)不純物を用いず,Arガスでのバイアススパッタにより試料表面にダメージを誘起した後,高速熱処理により無秩序化する方法を検討した.我々の実験によると再現性や表面状態に著しく問題がありデバイス応用は困難とわかった.(2)スパッタ堆積ZnOを拡散源とし,熱処理によりZnを導入して無秩序化を行う方法を検討した.顕著な無秩序化と良好な表面状態を再現性良く得ることができ,選択的無秩序化技術を確立した.また堆積条件,熱処理条件による無秩序化の程度の違いもわかった.(3)DBR領域に(2)のZn拡散無秩序化技術を適用した新規無秩序化DBRレーザを作製し,評価した.パルス駆動でレーザ発振を確認し,しきい値電流20mA,最大出力44mWが得られた.無秩序化による改善は明確には確認できなかったものの良好な特性のDBRレーザができた.さらなる特性向上には拡散するZnの量を最適化することが重要であると考えられる.2.選択的無秩序化技術による新規要素技術の確立とその応用デバイスの実現(1)これまでに確立できた厚さの異なるSiO_2キャップを用いた無秩序化により横方向キャリア閉じ込め構造を有するレーザを作製し評価した.明確な性能改善は得られず,現状で得られる実効バンドギャップ差約20meVでは明らかな効果は得られないことがわかった.(2)端面の高出力光耐性を増すウィンドウ構造への適用をめざし,InGaAs/AlGaAs量子井戸でも上記1.(2)のZn拡散による無秩序化を行った.無秩序化は顕著に起こったが,損失が50cm^<-1>以上と大きくなった.一方,DBR領域を無秩序化したDBRレーザの端面にコーティングを行って,高出力光耐性の大幅な向上を達成できた.