電子線励起法による窒化物半導体量子井戸構造を用いた深紫外レーザに関する研究

采用电子束激发法的氮化物半导体量子阱结构深紫外激光器研究

基本信息

批准号：
11J05168
负责人：
大音隆男
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

①高Al組成AIGaN/AIN量子井戸の光学利得特性光学利得特性を理解することは, 発振閾値の低減化などデバイスへの応用上非常に重要である. そこで, 励起長可変法を用いて光学利得特性の評価を行った. 励起長を変化させながら, 端面PLを測定した結果, 増幅された自然放出光(ASE)の観測に成功した. また, 様々なA1組成・井戸幅を持つAIGaN/AIN量子井戸の光学利得を測定した結果, 最大で140㎝^<-1>(Al組成79%, 井戸幅5nm)という大きな光学利得を得た. さらに, 光学利得の偏光依存性の評価を行った結果, TEモ一ドとTMモードの光学利得がAl組成80%程度で入れ替わることを実験的に初めて実証した. この結果は, AIN上にコヒーレントに成長したAIGaNの価電子帯が80%でスイッチングすることに起因している.②CLマッピング測定による高A1組成AIGaN/AIN量子井戸の励起子のダイナミクスの評価励起子の空間的なダイナミクスを直接的に観測するために, スイスのAttolightにて, CLマッピングの温度特性の評価を行った, 電子線をピンホールとガンレンズで収束した後, サンプルに照射した. 加速電圧は2kV, 照射電流は0.75nAに設定し, 温度は18Kから300Kの問で変化させて測定を行った. CLはNAが0.72の対物レンズで集光した後, 32cmの分光器およびCCDを用いて検出した. 18Kから温度を上げていくと, CL強度およびピークエネルギーの分布が広がり, 平均エネルギーが高エネルギー側にシフトすることから, 励起子が非局在化を反映した結果が得られた. 100Kからさらに温度を上げると, CL強度の分布が広がる一方で, 高エネルギー側の成分が減少して低エネルギー側に裾を引くことから, 高エネルギー側から低エネルギーへのキャリアの流れ込みを反映した結果が得られた. これらの結果は, 以前に報告したPLのと同じ傾向が得られていることからAIGaN/AIN量子井戸の励起子ダミクスにして統一的な見解が得られたと考えている.

① 高Al成分AIGaN/AlN量子阱的光学增益特性了解光学增益特性对于降低激光阈值等器件应用非常重要，因此，我们使用可变激发长度方法来评估光学增益。通过在改变激发长度的同时测量端面 PL，我们成功地观察到了放大自发发射 (ASE)。作为测量具有各种Al成分和阱宽度的AlGaN/AlN量子阱的光学增益的结果，我们获得了高达140cm^-1的大光学增益（Al成分79%，阱宽度5nm）。通过评估光学增益的偏振依赖性，我们首次通过实验证明了TE模式和TM模式的光学增益在Al成分约为80%时切换。这是由于 AlGaN 上相干生长的价带以 80% 开关。 ② 通过 CL 映射测量评估高 A1 成分 AIGaN/AIN 量子阱中的激子动力学。瑞士 Attolight 的 CL 映射的温度特性用针孔和枪透镜会聚电子束后，我们照射了样品。加速电压设置为2 kV，照射电流设置为0.75 nA，温度从18 K变化到300 K。使用NA为0.72的物镜收集CL，然后使用32 cm光谱仪收集CL。随着温度从18 K升高，CL强度和峰值能量的分布变宽，平均能量向更高能量移动。得到了反映激子离域的结果，随着温度从 100 K 进一步升高，CL 强度的分布变宽，而高能成分减少并向低能侧拖尾。获得了从高能侧到低能侧的载流子。由于我们获得了与之前报道的 PL 相同的趋势，因此我们相信已经获得了 AIGaN/AlN 量子阱激子达米克的统一观点。