分散量子ドットによる超広帯域可視・赤外光デバイスの作製

使用分散量子点制造超宽带可见光/红外光器件

基本信息

批准号：
16656107
负责人：
竹田美和
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

有機金属気相エピタキシャル成長法における液滴ヘテロエピタキシーにより、サイズ分布を大きく広げた量子ドットを持つ発光領域を作り、極めて広帯域の発光素子、光増幅素子、および受光素子を作製し、ユニークなデバイス群を生み出すことを目的とした。InP上のInAs量子ドットを持つpn接合により、0.9μmから2.2μmに及ぶ赤外域の「白色光源」とも言える発光素子の動作に室温において成功した。これを元に、極めて広帯域の光素子へと展開し、更には超多モードの半導体レーザをも視野に入れて開発を進めた。InP基板上のInAs量子ドットの液滴ヘテロエピタキシーを中心に成長を行って来たが、InPに格子整合するGaInAsPやAlInAsを障壁層とする分散量子ドットも作製し、いずれも発光ダイオードの動作に成功した。それぞれ、濡れ性の違いによるサイズ分布の違いや界面における組成傾斜の違いなどから、InP上のInAs量子ドットのサイズ分布が異なり、更に長波長域のカバー(GaInAsP上)が実現され、2.5μmを越える発光(AlInAs上)も得られた。他の材料系への展開として、GaAs基板に格子整合するGaInPを障壁層とするInPドットにより可視-赤外域の光デバイスを作製した。量子ドット活性層を1層で発光デバイスを作製しているが、この発光スペクトルの絶対強度測定を行い、電流注入発光で、20μWの光強度を得た。これをmWクラスのデバイスとするには、多層化およびドット密度の更なる向上が必要であることが明らかとなった。

有机金属气相外延生长方法中的液滴异质外延创建了具有尺寸分布大大扩展的量子点的发光区域，创建了极宽带发光器件、光放大器件和光接收器件，并创建了一组独特的器件。生产。利用 InP 上带有 InAs 量子点的 pn 结，我们成功地在室温下在 0.9 μm 至 2.2 μm 的红外范围内操作了一种可称为“白光源”的发光器件。在此基础上，我们开发了极宽带光学器件，此外，我们还致力于超多模半导体激光器的开发。虽然我们主要通过液滴异质外延在InP衬底上生长InAs量子点，但我们也使用与InP晶格匹配的GaInAsP和AlInAs作为势垒层制备了分布式量子点，并且两者都适合于发光操作二极管成功了。 InP上的InAs量子点的尺寸分布由于润湿性的差异和界面处的成分梯度的差异而导致尺寸分布不同，并且实现了更长波长范围的覆盖（在GaInAsP上）。（在AlInAs上）也获得了超过前一结果的结果。作为其他材料系统的延伸，可见光到红外范围内的光学器件是使用 InP 点和由 GaInP 制成的势垒层制造的，GaInP 与 GaAs 衬底晶格匹配。制作具有单量子点活性层的发光器件，并测量该发射光谱的绝对强度，通过电流注入发射获得20μW的光强度。很明显，为了使其成为毫瓦级器件，有必要进一步增加层数并增加点密度。