シリコン基板上の室温連続発振面発光レーザーに関する研究

硅基片室温连续波面发射激光器研究

• 批准号: 06650053
• 负责人: 江川 孝志
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650053/
• 关键词: シリコン上面発光レーザー; 半導体多層膜; ヘテロ量子界面; 有機金属気相成長法

Si基板上に有機金属気相成長法(MOCVD)法により二段階成長法を用いて20層のAIAs/GaAs半導体多層膜をn側反射鏡とする面発光レーザーの試作を行い、その特性評価を行った。室温・パルス動作において、しきい値電流=79mA(しきい値電流密度=4.9kA/cm^2)、発振波長860nm、半値幅0.28nmで発振するSi基板上面発光レーザーの試作に成功した。このAIAa/GaAs半導体多層膜の反射率は93%であった。また、ニ段階成長法を用いて作製したSi基板上面発光レーザーでは、透過型電子顕微鏡及び原子間力顕微鏡の観察結果から、成長初期過程でGaAsが三次元(島状)成長するため、平坦な表面及びAIAs/GaAs半導体多層膜のへテロ量子界面が得られないことが明らかになった。また、オージェ分光法を用いた組成分析の結果から、AIAs/GaAsヘテロ量子界面では、急峻な組成プロファイルが得られていないことが明らかになった。今後、原子レベルで平坦で、急峻な組成プロファイルを持つ高反射率の半導体多層膜反射鏡を作製することにより、室温・連続発振及び特性の改善が可能になると考えられる。

我们使用金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 在硅衬底上采用两步生长方法，制作了一个以 20 层 AIAs/GaAs 半导体多层膜作为 n 侧反射器的原型表面发射激光器，并评估了其特性去了。我们成功制作了室温振荡、脉冲操作的硅衬底顶发射激光器原型，其阈值电流为79mA（阈值电流密度=4.9kA/cm^2），振荡波长为860nm，半宽为0.28纳米。该AIAa/GaAs半导体多层膜的反射率为93％。此外，在采用两步生长法制造的Si衬底顶发射激光器中，使用透射电子显微镜和原子力显微镜观察表明，GaAs在初始生长过程中呈三维（岛状）生长，从而产生了已经清楚的是，无法在表面和AIAs/GaAs半导体多层膜之间获得异质量子界面。此外，使用俄歇光谱的成分分析结果表明，在AIAs/GaAs异量子界面处没有获得陡峭的成分分布。未来，人们认为，通过制造在原子水平上平坦且具有陡峭成分轮廓的高反射率半导体多层镜，可以实现室温连续振荡和改进的特性。

项目成果

Y.Hasegawa: "Vertically-stacked GaAs quantum wires on Si substrate by metalorganic chemical vapor deposition." Journal of Crystal Growth. 145. 728-733 (1994)

Y.Hasekawa：“通过金属有机化学气相沉积在硅衬底上垂直堆叠 GaAs 量子线。”

T.Egawa: "Structure of AIAs/GaAs distributed Bragg reflector grown on SI substrate by metalorhanic chemical vapor deposition." J.Appl.Phys.77(発表予定). (1995)

T.Ekawa：“通过金属化学气相沉积在 SI 衬底上生长的 AIA/GaAs 分布式布拉格反射器的结构。”J.Appl.Phys.77（待提交）。

T.Egawa: "Room-Temperature Pulsed Operation of AIGaAs/GaAs Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Diode on SI Substrate." IEEE Photonics Technology Letters22GD01:6. 681-683 (1994)

T.Ekawa：“SI 基板上 AIGaAs/GaAs 垂直腔表面发射激光二极管的室温脉冲操作”。