電子線励起法による窒化物半導体量子井戸構造を用いた深紫外レーザに関する研究

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①高Al組成AIGaN/AIN量子井戸の光学利得特性光学利得特性を理解することは, 発振閾値の低減化などデバイスへの応用上非常に重要である. そこで, 励起長可変法を用いて光学利得特性の評価を行った. 励起長を変化させながら, 端面PLを測定した結果, 増幅された自然放出光(ASE)の観測に成功した. また, 様々なA1組成・井戸幅を持つAIGaN/AIN量子井戸の光学利得を測定した結果, 最大で140㎝^<-1>(Al組成79%, 井戸幅5nm)という大きな光学利得を得た. さらに, 光学利得の偏光依存性の評価を行った結果, TEモ一ドとTMモードの光学利得がAl組成80%程度で入れ替わることを実験的に初めて実証した. この結果は, AIN上にコヒーレントに成長したAIGaNの価電子帯が80%でスイッチングすることに起因している.②CLマッピング測定による高A1組成AIGaN/AIN量子井戸の励起子のダイナミクスの評価励起子の空間的なダイナミクスを直接的に観測するために, スイスのAttolightにて, CLマッピングの温度特性の評価を行った, 電子線をピンホールとガンレンズで収束した後, サンプルに照射した. 加速電圧は2kV, 照射電流は0.75nAに設定し, 温度は18Kから300Kの問で変化させて測定を行った. CLはNAが0.72の対物レンズで集光した後, 32cmの分光器およびCCDを用いて検出した. 18Kから温度を上げていくと, CL強度およびピークエネルギーの分布が広がり, 平均エネルギーが高エネルギー側にシフトすることから, 励起子が非局在化を反映した結果が得られた. 100Kからさらに温度を上げると, CL強度の分布が広がる一方で, 高エネルギー側の成分が減少して低エネルギー側に裾を引くことから, 高エネルギー側から低エネルギーへのキャリアの流れ込みを反映した結果が得られた. これらの結果は, 以前に報告したPLのと同じ傾向が得られていることからAIGaN/AIN量子井戸の励起子ダミクスにして統一的な見解が得られたと考えている.