MBE法によるGaAs上1.5μm帯InAs/GaInAsSb量子ドットレーザ

使用 MBE 方法在 GaAs 上进行 1.5μm 波段 InAs/GaInAsSb 量子点激光器

• 批准号: 05J08424
• 负责人: 松浦 哲也
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08424/
• 关键词: アンチモン; サーファクタント効果; 量子ドット; InAs; 分子ビーム成長法; 偏波無依存; 長波長化; 面発光レーザ; AFN

次世代光通信のキーデバイスとして面発光レーザ(VCSEL)が期待されている.実用的な特性の実現には,GaAs基板上における1.5μm帯の長波長帯発振が必要であり,新たな材料とその形成技術の確立が必要である.活性層にInAs量子ドットを用い,GaInAsをドットのカバー層に用いた構造は長波長帯材料の候補だが,GaAs基板に対し高歪化することによる発光効率の劣化が課題であった.一方,結晶成長表面に作用するサーファクタントにアンチモン(Sb)を用いた高歪結晶の形成が検討され,GaIAsSb量子井戸において低しきい値レーザが報告されている.そこで,本研究では『Sbを導入したGaAs基板上長波長帯材料による量子ドットレーザの実現』を目標とし,研究を遂行している.昨年度までにGaAs基板上に成長可能な長波長帯材料としてInAs/GaInAsSb系自己形成量子ドット(QD)を提案し,室温PLにおいて1.5μm帯までの長波長化と発光効率の向上を達成している.AFM観察とその粒子解析の結果,歪カバー層による高さの増大と幅の収縮かつ平均体積の増加が観測され,カバ-層へのIn添加に較べ,Sb添加の場合にはサイズ揺らぎを抑える方向が顕著であることを見出した.本年度は,種々の特徴量をもとにSb導入によるQDの形成過程とその偏光特性への影響について検討した.具体的にはカバー層へのSbの導入により,結晶品質を損なうことなく長波長面発光型受動デバイスの偏波無依存化が期待でき,さらにInを加えることで偏光度差の面方位依存性を最小に出来ることがわかった.本手法が進行波型デバイスの偏波無依存化への応用にも有効であることを示した.カバー層の最適成長条件について詳細に検討を進め,GaInAsSb高歪薄膜を低速度で形成することの重要性を示し,実際に端面出射レーザ構造において1.4μm帯電流注入動作を確認した.

The next generation optical communication technology is expected to develop in the future. In order to realize the characteristics of practical applications, it is necessary to develop long-wavelength oscillation in the 1.5μm band on GaAs substrates, and it is necessary to establish the formation technology of new materials. The problem of degradation of luminescence efficiency in GaAs substrates is that the active layer is used for InAs quantum dots, and the GaAs substrate is used for long wavelength materials. On the other hand, the crystal growth surface effect of GaIAsSb (Sb) crystal formation model is discussed,GaIAsSb quantum well is reported. In this paper, we aim to study the realization of quantum chemistry by introducing Sb into GaAs substrate with long wavelength band. Last year, it was proposed that the growth of long-wavelength materials on GaAs substrates should be self-formed quantum dots (QD). The long-wavelength conversion and emission efficiency at room temperature PL of 1.5μm were achieved.AFM observed the results of particle analysis, and the average volume of the askew layer increased. Sb. is added to the list. This year, we will examine the effects of Sb introduction on QD formation and polarization characteristics. The crystal quality is deteriorated due to the introduction of Sb into the crystal layer, and the polarization dependence of the polarized light is minimized due to the addition of Sb into the crystal layer. This method can be used to make the wave shape independent. The optimum growth conditions for GaInAsSb thin films were investigated in detail. The importance of low velocity GaInAsSb thin film formation was demonstrated. In fact, the current injection action in the 1.4μm band was confirmed.

项目成果

GaInAsSbカバー層を有するInAs量子ドットの面発光型デバイス応用に向けた面内偏光特性の検討

具有GaInAsSb覆盖层的InAs量子点面内偏振特性研究应用于表面发射器件

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌 vol.J90-C no.1
• 作者: Goto-Azuma;K.;松浦哲也
• 通讯作者: 松浦哲也

PL characteristics of InAs quantum dots with Sb irradiation in growth interruption

Sb辐照InAs量子点生长中断的PL特性

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Cryst.Growth vol.278 no.1-4
• 作者: Haruichi Kanaya;et. al.;Jian Ping Gong;X.Q.Zhang;X. T. Hao;Tetsuya Matsuura
• 通讯作者: Tetsuya Matsuura

Topological characteristics of InAs quantum dot with GaInAs cover using Sb surfactant

• DOI: 10.1063/1.2200395
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Matsuura;T. Miyamoto;F. Koyama