自己形成InGaAsN／GaPN量子ドットの成長と発光特性

摘要

Si 基板上の半導体レーザの活性層への応用を目的として、直接遷移型であるInGaAsN 混晶に着目し、In_xGa_(1-x)As_(1-y)N_y/GaPN 量子ドット（QD）の伝導帯バンドオフセットの検討ならびに成長機構の検討を行った。N 無添加で伝導帯バンドオフセットが最も得られるInAs/GaP QD わ MBE 成長では、格子不整合が11.1％と非常に大きいため、ミスフィット転位が導入された。そこで、格子不整合を低減するために、In_(0.5)Ga_(0.5)AsN/GaP QD を検討した。この時、活性層を障壁層で埋め込む際の As/P 交換における As/P 置換反応を抑制するために、シャッターシーケンスの最適化を行った。これらの検討から、InGaAsN/GaPN QD の5層まで多層化に成功した。この試料の室温PL が観測され、Si 基板上の QD 活性層応用への可能性が示された。%In order to realize dislocation-free quantum dot (QD) laser diodes on Si, we calculated the conduction band offsets of InGaAsN/GaPN quantum structures as the active layer and investigated the characterization of the InGaAsN/GaPN QDs grown by molecular beam epitaxy (MBE). We successfully grew multiple stacked In_(0.5)Ga_(0.5)AsN/GaPN QDs up to 5QD layers without any structural defect formation by the suppression of the As/P exchange reaction for the multiple stacked InGaAsN/GaPN QDs. Room-temperature photoluminescence emission was observed for the multiple stacked InGaAsN/GaPN QDs. Therefore, the InGaAsN/GaPN QDs are extremely suitable as the active layer.