Novel broadband mid-infrared emitting quantum structures fabricated by metal organic vapor phase epitaxy

金属有机气相外延制备新型宽带中红外发射量子结构

• 批准号: 22K04245
• 负责人: 前田 幸治
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04245/
• 关键词: 超格子構造; エネルギーバンド計算; 発光の温度-励起強度ダイアグラム; 発光遷移図; PLスペクトル; MOVPE; InAs/GaSb; 中赤外線; 超格子; バンド構造

本研究は、InAs/GaSb超格子構造を用いて室温付近で広い発光スペクトルを持ち、強い中赤外発光を得られる素子を作製することが目的である。2022年度は実際の超格子構造の作製に先立ち、まず2種類の超格子構造について5Kから300Kまで、11点の温度および、10^21から10^25/m^3の範囲の励起キャリア密度の組み合わせでエネルギーバンド計算を行い、自然放出による発光スペクトルの励起強度依存性と温度依存性を詳細に検討した。その結果、発光の温度-励起強度ダイアグラムは大きく3つの領域に分けられることを明らかにした。それは、低温低励起、中温中励起、高温高励起状態であった。次にそれらの発光が、どのようなバンド構造に由来するかを知るために、各温度のバンド図から発光遷移図を作成し発光準位との対応を行った。その結果、低温低励起状態から中温中励起状態への変化は、最低の準位間が最も強く発光している状態から最低の次に低い状態間の方が発光強度が強くなる時に起きたことを明らかにした。一方、中温中励起状態から高温高励起状態への変化は、最低の次に低い状態間から3番目に低い状態間の遷移が優勢になる領域に相当していた。しかし、この変化は、温度や励起強度により発光の変化のパターンが変化に富み、統一的に説明することはまだできていない。これらの結果より室温付近の発光を支配するのは最低の準位間ではなく、それより大きなエネルギーをもつ下から2番目、3番目の準位間の設計が重要であることを示すことができた。次にこれらの結果を参考にMOVPEにより、超格子の作製を行った。しかし、測定装置の故障が続きまだ室温のデータしか得られていない。その予備的な結果では、成膜温度に対する発光強度の変化が大きく、強く発光する素子の作製温度範囲は狭いことが明らかになっている。これらの結果を元に現在作製条件の最適化を行っている。

In this study, InAs/GaSb superlattice structure is used to control the emission of light in close proximity to room temperature. In 2022, the actual operation of the superlattice structure was carried out in advance, and the excitation intensity dependence and temperature dependence of two types of superlattice structure were discussed in detail. The result is that the temperature of the light emission-the excitation intensity-is higher than that of the light emission. Low temperature low excitation, medium temperature medium excitation, high temperature high excitation state. The light emission level of the light source structure is determined according to the temperature of the light source structure. As a result, the low temperature and low excitation state, the medium temperature and medium excitation state, the lowest level, the strongest light emission state, the lowest level, the lowest light emission state, the strongest light emission state, the highest light emission state, the lowest light emission state, the highest light intensity state, the highest light emission state, the lowest light emission state, the highest light emission state, One side, medium temperature, medium excitation state, high temperature, high excitation state, low excitation state, low excitation state, low For example, the temperature and excitation intensity of the light are different, and the light intensity and excitation intensity are different. The result is that the room temperature is close to the light emission, and the design of the minimum level between the two levels is important. The results of this review are as follows: MOVPE, Super Grid, etc. The fault of the measuring device is caused by the temperature change. As a result of the preparation, the intensity of light emission varies greatly depending on the film formation temperature, and the temperature range of light emission is narrow. The result of this study is to optimize the operating conditions.