有機金属気相成長法による1.3μm帯面発光レーザの実現

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波長13〜1.5μm帯のGaInNAs面発光レーザが,高速・低消費電力動作,シリカファイバへの整合性,大規模アレー動作,優れた生産性などの卓抜した利点から強く期待されている.本研究は,その重要性を確信し,「波長1.3μm帯面発光レーザのためのMOCVD法によるGaInNAsレーザの確立」を目的に遂行した.GaInNAsでは結晶の高い非混和性が知られている.これに伴う相分離の抑制が高品質結晶を制作する上での課題と考え,表面マイグレーション制御の観点から成長温度,V/III比,成長速度について検討した.低温,高As/III比のとき高効率発光することを実験的に明らかにした.表面マイグレーションの低減が相分離を弱め,発光特性の改善に寄与した可能性があることを指摘した.量子構造ポテンシャルを制御して,N組成を提言する構造を検討した.GaInNAs量子井戸の両側へのGaInAsおよびGaInNAs中間層の挿入を提案した.これらの中間層により,井戸の量子化エネルギーを低減して発光波長が長くなることを実証し,また,中間層構造が発光効率を高める上で有効であることを示した.端面出射形レーザを製作し,特性を評価した.N組成を0〜1.3%に変えたレーザにおいて,波長1.16〜1.34μmで発振を得た.製作したデバイスのしきい値電流密度は0.13〜0.9kA/cm^2であった.これらの値は,従来型のレーザと同等の水準であるとともに,面発光レーザに十分に適応可能な水準である.以上より,MOCVD法で製作したGaInNAs材料が面発光レーザに十分適応可能であることを示した.