III族窒化物半導体垂直共振器レーザの作製とその展開に関する研究

III族氮化物半导体垂直腔激光器的制备与开发研究

基本信息

批准号：
03J11073
负责人：
有田宗貴
金额：
$ 1.02万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

単一光子発生器や面発光レーザといった窒化物半導体面発光デバイスの早期実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の具体的な成果は下記の通りである。1.AlGaN/Gan DBR上へのInGaN量子ドットの自己形成GaN単層膜とAlGaN/GaN DBR上へ同時にInGaN量子ドットを成長し、その形成条件を確認した。窒化物半導体の結晶成長は有機金属気相成長法(MOCVD)を用いて行った。InGaN量子ドットの作製は700℃近辺で行ない、温度など種々の成長条件に対する形状・密度・PL発光特性などの依存性を調べた。原子間力顕微鏡による観察の結果、ある条件においては平均直径15nm、平均高さ4nmのInGaN量子ドットが、8×109cm-2の密度でAlGaN/GaN DBR上に形成されることがわかった。2.InGaN量子ドット微小共振器LEDの作製InGaN量子ドットを活性層に組み込んだ微小共振器LED構造を作製した。as-grownの状態において、光学測定(反射・PL)を行った。反射スペクトルには、下地DBRの反射スペクトルを反映して共振器モード波長のシフトが明瞭に観測された。また、同じ試料のPLスペクトルには共振器モードに対応した波長に発光ピークがあり、その位置依存性も反射測定の結果とよく一致していることが分かった。さらに、このPL発光の半値幅は70meV程度と見積もられたが、この値は特別な共振器構造を有さない(GaN単層膜上の)InGaN量子ドットリファレンス試料におけるPL発光半値幅(300meV以上)に比べるとかなり狭くなっている。これらの結果は共振器モードへの、InGaN量子ドットからの自然放出光の結合が起こっていることを明瞭に示している。

该公司试图建立基本技术，以早日实现氮化物半导体表面发射设备，例如单光子发电机和表面发射激光器。今年的具体结果如下：1。在Algan/Gan DBR上Ingan量子点的自形GAN单层膜和Ingan量子点在Algan/Gan DBR上同时生长，并确认了形成条件。使用金属有机蒸气相（MOCVD）进行氮化物半导体的晶体生长。在700°C左右制造了Ingan量子点，并研究了形状，密度和PL发射特征对各种生长条件（例如温度）的依赖性。使用原子力显微镜进行观察表明，在某些条件下，在Algan/Gan DBR上以8×109 cm-2的密度形成平均直径为15 nm，平均高度为4 nm的Ingan量子点。 2。制造Ingan量子点微孔子LED的制造微孔子LED结构，其中将Ingan量子点纳入了活性层。在生长状态下进行光学测量（反射/PL）。反射光谱清楚地观察到谐振模式波长的变化，反映了基础DBR的反射光谱。此外，发现同一样品的PL光谱在对应于谐振器模式的波长下具有发射峰，并且该波长的位置依赖性与反射测定法的结果非常吻合。此外，估计该PL发射的半宽度约为70 meV，但是在Ingan量子点参考样品中，该值比没有特殊的谐振器结构（在GAN单层膜上）的INGAN量子点参考样品中PL发射（超过300 MeV）的半宽度要窄得多。这些结果清楚地表明，从Ingan量子点自发发射光到谐振器模式的耦合发生。