選択成長法を用いたシリコン基板上の面発光レーザーに関する研究

硅衬底上选择性生长面发射激光器的研究

基本信息

批准号：
05750290
负责人：
江川孝志
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機金属気相成長法により二段階成長法を用いてシリコン基板上にAlAs/GaAs(20層)から成る半導体多層膜反射鏡を有するAlGaAs/GaAs量子井戸面発光レーザーを作製した。作製したAlAs/GaAs半導体多層膜反射鏡の反射率は、860nmの波長において93%であった。そして、この面発光レーザーは、しきい値電流=79mA,しきい値電流密度=4.9kA/cm^2で室温・パルス発振した。また、発振スペクトルは840.03nm、半値幅は0.28nmであった。この特性は、従来報告された結果より優れたものである。また、室温・連続発振を達成するには、AlAs/GaAs半導体多層膜反射鏡の反射率を99%以上にする必要があるが、二段階成長法では成長初期過程においてガリウム砒素が三次元成長するため、AlAsとGaAsの界面及び表面の平担性が悪く、反射率の低下を招いたものと考えられる。高反射率の半導体多層膜反射鏡を得るには、AlGaAs/AlGaP中間層を用いて平坦な界面及び表面を得る必要がある。さらに、透過型電子顕微鏡の観察結果では、AlAs/GaAs半導体多層膜は、転位の低減には有効でないことが明らかになった。今後は、発光領域を極微構造化することにより転位の低減及び応力を緩和し、低しきい値化が期待できる。そして、シリコン上面発光レーザーを二次元的に配列し、二次元アレイを作製することにより、光・電子集積回路への応用が可能である。

采用金属有机气相外延的两步生长方法在硅衬底上制造了具有由 AlAs/GaAs（20 层）制成的半导体多层反射器的 AlGaAs/GaAs 量子阱表面发射激光器。所制作的AlAs/GaAs半导体多层膜反射镜在860 nm波长下的反射率为93%。该表面发射激光器在室温下脉冲，阈值电流为 79mA，阈值电流密度为 4.9kA/cm^2。另外，振荡光谱为840.03nm，半宽度为0.28nm。该特性优于之前报道的结果。另外，要实现室温下的连续振荡，AlAs/GaAs半导体多层反射器的反射率必须达到99%或更高，但在两步生长方法中，砷化镓在初始生长过程中是三维生长的，因此。，认为AlAs和GaAs之间的界面和表面平坦度较差，导致反射率下降。为了获得高反射率的半导体多层镜，需要使用AlGaAs/AlGaP中间层以获得平坦的界面和表面。此外，使用透射电子显微镜的观察结果表明，AlAs/GaAs半导体多层膜对于减少位错没有效果。未来，预计通过使发光区域结构极其精细，可以减少位错并减轻应力，从而降低阈值。通过二维排列硅顶发射激光器以创建二维阵列，可以将该方法应用于光学/电子集成电路。