電流注入型Ｔ型量子細線レーザーの 作製と評価

電流注入型Ｔ型量子細線レーザーの作製と評価

東大物性研、 CREST(JST) 、ルーセント・ベル研 A

岡野真人、劉舒曼、吉田正裕、秋山英文Loren N.PfeifferA 、 Ken W.WestA

27pXC-3

アウトライン 背景・目的

試料構造

実験結果（ PL ・ EL ・光励起）

まとめ・今後の展望

背景・目的

電流注入型Ｔ型量子細線レーザーの発振は 1994 年に W.Wegscheider によって報告されている。しかし、発振メカニズムなどについての詳細な報告はいまだ成されていない。

↓近年、我々の研究により高品質なＴ型量子細線レーザーが作製可能となった。

↓高品質な電流注入型Ｔ型量子細線レーザーを作製し、発振メカニズムを解明、低閾値レーザーを実現させる。・ W.Wegsheider et al. APL, 65 2510 (1994) 　

Ｔ型量子細線とは

↑メリット：構造が制御しやすい。

↓デメリット：作製が困難。品質が成長条件に大きく依存。

・ Yoshita et al. JJAP part2, 40 L252(2001)

Arm-Stem 電流注入型Ｔ型量子細線

electron

hole

電子は arm wellを通って、

正孔は stem wellを通って、細線に注入される。

Photo Luminescence スペクトル at 5K

IVは非常にきれいで、低温では leakしない。

少し均一性は悪いが、高品質な試料が作製できた。

Electro Luminescence スペクトル at 5K

EL における利得吸収スペクトル

1.560eVあたりに少し利得が見られる。

arm偏光成分には1.565eVあたりから吸収が見られる。

stem偏光成分では、吸収はすぐに減少し、全ての領域で一様な値を示す。

しかし、透明領域での吸収が arm偏光に比べ大きい。

正孔による自由キャリア吸収か？

Waveguide Emission スペクトル at 5K

励起強度に伴って利得が増加している。

ドープなしの試料と同じ

Waveguide Emission の電圧依存性

利得吸収スペクトルの電圧依存性1.2～ 1.9Vでの利得の変化は、励起強度依存性に近く、徐々に細線にキャリアが注入されていっていると推測される。

しかし、 1.9～ 3.9Vでは明らかに利得が減少して言っているのがわかる。

利得の減少がキャリアの減少によるものであれば、上と下の図はほとんど同じになるはずだが、明らかに異なる。

つまり、利得の減少はキャリアの減少ではなく、なんらかの吸収の増加によるものと考えられる。

まとめ

今後の展望１．反射面に SiO2、 Auをコーティングして発振するかどうかを試す。

２． nと pを入れ替え、 carrierがより細線部分に閉じこもりやすくする。

３．ドープ量を調整し、それに対する応答をみて発光メカニズムを探る。

１．高品質な電流注入型量子細線試料が得られた。

２．ドープ層へのコンタクトはよく取れており、細線にキャリアがよく

　　注入されている。しかし、まだ発振にはいたっていない。

３．光励起下では電圧の上昇により、細線の低エネルギー側に吸収peak

　　があらわれた。（ ELでの発振抑制の原因か？）疑問点

・電圧をかけすぎると利得が減少するのはなぜか？

・ ELの発光強度に付随して利得が増加しないのはなぜか？

Fin.

θee

eE

ll

l

I22

2

sinR4)R1(

R)1(A)(

11

R1

ln1pp

l

min

sum

FSR I

Ip

c

Eln

α ：吸収係数R ：反射率

（ Free Spectral Range ）

Cassidy 法による利得吸収スペクトル導出