発振波長が温度に依存しない半導体レーザの開発

开发出振荡波长不依赖于温度的半导体激光器

• 批准号: 09J09138
• 负责人: 富永 依里子
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09138/
• 关键词: 電子・電気材料; 結晶成長; 量子井戸; 半導体・半金属混晶; 分子線エピタキシー; ホトルミネセンス; 半導体レーザ; 半導体物性; 光物性

半導体半金属混晶の一つ、GaAsBiの禁制帯幅は、小さい温度依存性を有することが実証されている。本研究では、Bi系III-V族半導体半金属混晶のこの特性を活用して発振波長が温度に依存しない光通信用半導体レーザを得ることを最終目的としている。GaAsByGaAs薄膜におけるレーザ発振と、その発振波長が小さい温度依存性を有することは光励起法により平成21年度に確認したが、現時点では発振しきい値が一般的な半導体レーザのものよりもはるかに大きいことがわかっている。この要因としてGaAsBiとGaAsの伝導帯オフセットがほぼ平坦で、電子が活性層であるGaAsBiに充分に閉じ込められないことが考えられる。電子の閉じ込めに充分な伝導帯オフセットを形成する方法の一つに、GaAsBiにIh原子を添加し、InGaAsBi/GaAsヘテロ構造を形成することが考えられる。しかし、Bi原子とIn原子はInGaAsBi層内で表面偏析をする懸念があった。そこで当該年度は、InGaAsBi/GaAs多重量子井戸(MQW)の構造評価を行い、BiとInの表面偏析の度合いを調べた。InGaAsBi/GaAsMQWは、分子線エピタキシー法を用いてGaAs(001)基板上に350℃で成長した。成長後に、X線回折、二次イオン質量分析および断面透過電子顕微鏡観察を用いて本MQWの構造評価を行った結果、MQW層内にInやBiの極端な表面偏析は確認されず、平坦な界面を有するMQWが得られることが実証された。一方で、GaAs1-xBix。/GaAsMQwの場合の約2分の1のGaBiモル比でInGaAsBi/GaAsMQWの周期構造に乱れが生じることが明らかになった。これは、GaAs上のInGaAsBi層の成長において、歪を有するInGaAsエピタキシャル層にBi原子が取り込まれにくくなることによるものであると推測される。当該年度の成果は、Bi系III-V族半導体半金属混晶を用いた半導体レーザの製作に必要な、高品質な量子井戸やヘテロ構造を得るための指針を示した点で意義があるといえる。

Semiconductor semi-metal mixed crystal の一つ, GaAsBi の prohibition width は, small さ い temperature dependence を す る こ と が実 Certificate さ れ て い る. The ultimate goal of this study is to use the characteristics of Bi-based III-V semiconductor semi-metal mixed crystals and the temperature dependence of the oscillation wavelength to achieve the purpose of developing semiconductors for optical communications. GaAsByGaAs thin film におけるレーザ発発と, その発発纺が小さいTemperature dependence を有することはOptical excitation method によりHeisei 2 1 year's confirmation, the current point is the normal half Conductor レーザのものよりもはるかに大きいことがわかっている.このcautionとしてGaAsBiとGaAsの伝guide帯オフセットがほぼ平で、电The active layer of the sub-active layer is GaAsBi, which is fully closed and closed. Electron closing method, GaAsBi method, full guide and conductor formation method, GaAsBi method h atoms are added, and InGaAsBi/GaAs structure is formed.しかし、Bi atoms and In atoms は InGaAsBi layer and surface segregation をするsuspended があった.そこでWhen it is the year, InGaAsBi/GaAs multiple quantum well (MQW) structural evaluation 価 を row い, Bi とIn の surface segregation の degree and い を adjustment べ た. InGaAsBi/GaAsMQW, molecular wires are grown on a GaAs(001) substrate at 350℃ using the GaAs(001) substrate. After growth, X-ray retrieval, secondary quality analysis, cross-section observation through electron microscopy, and evaluation results using the structure of this MQW , The extreme surface segregation in the MQW layer is confirmed, and the flat interface is confirmed. The MQW layer is confirmed. One side, GaAs1-xBix. /GaAsMQw の occasion is about 2 minutes の1 のGaBi モル Ratio InGaAsBi/GaAsMQW の periodic structure に乱 れが生 じることが明らかになった.これは、The growth of InGaAsBi layer on GaAs、The growth of InGaAsエピタキシャルlayerにBiatomicがtakeり込まれにくくなることによるものであるとguessされる. When the results of this year are achieved, Bi-based III-V semiconductor semi-metallic mixed crystals must be produced using Bi-type semiconductor semiconductor materials. It is necessary to use high-quality Quantum Well Todo やヘテロ structure and るためのPointer をshow したPoint でmeaning があるといえる.

项目成果

Molecular beam epitaxial growth of In_yGa_<1-y>As_<1-x>Bi_x/GaAs multiquantum wells

In_yGa_<1-y>As_<1-x>Bi_x/GaAs多量子阱的分子束外延生长

• 发表时间: 2011
• 作者: Yoriko Tominaga;Kazuya Yamada;Kunishige Oe;Masahiro Yoshimoto
• 通讯作者: Masahiro Yoshimoto

GaAS_<1-x>Bi_xファブリ・ペローレーザの発振波長の低温度依存性

GaAS_<1-x>Bi_x法布里-珀罗激光器振荡波长的低温依赖性

• 发表时间: 2010
• 作者: 富永依里子;尾江邦重;吉本昌広
• 通讯作者: 吉本昌広

Photo-pumped GaAs_<1-x>Bi_x lasing operation with low-temperature-dependent oscillation wavelength

具有低温相关振荡波长的光泵 GaAs_<1-x>Bi_x 激光操作

• DOI: 10.1117/12.907098
• 发表时间: 2012
• 期刊: Proceedings of SPIE, Novel In-Plane Semiconductor Lasers XI
• 作者: Yoriko Tominaga;Kunishige Oe;Masahiro Yoshimoto
• 通讯作者: Masahiro Yoshimoto

Lasing in GaAsBi with low temperature dependence of oscillation wavelength

GaAsBi 中的激光振荡波长对温度的依赖性较低

• 发表时间: 2011
• 作者: Masahiro Yoshimoto;Yoriko Tominaga;Kunishige Oe
• 通讯作者: Kunishige Oe

GaAs_<1-x>Bi_x/GaAsヘテロ接合界面の急峻性の熱処理による変化

热处理引起的GaAs_<1-x>Bi_x/GaAs异质结界面陡度的变化

• 发表时间: 2011
• 作者: 富永依里子;尾江邦重;吉本昌広
• 通讯作者: 吉本昌広