1.はじめに

　将来の光インターコネクション用発光デバイスとして垂直共振器面発光レーザ(以下面型レーザとする)が注目され、研究が進められている。2 1世紀初頭にはCMOSの駆動電圧は1.5-1.8V程度にまで下がると予想されており、システムの低コスト低消費電力化のためには低電圧駆動が可能な1.3um帯の面型レーザが必要となる。しかし、この波長帯では面型レーザに必要不可欠な高利得の活性層と高反射率のDBRミラーが同時に得られにくいのが現状である。

　本研究の目的は、新しい材料技術を用いて両者を同時に作製し、CMOS直接駆動が可能な低電圧動作の面型レーザを実現することにある。我々はその方法として図１に示すようなInGaAs 3元混晶基板上面型レーザの研究を進めている。本研究では、lnGaAs3元基板上に高利得歪量子井戸を作製、評価し、その優れた特性を実証する。更に異種半導体接着技術を用いて面型レーザを作製する技術の開発についても述べる。

2.InGaAs 3元基板上歪量子井戸の作製と評価

lnGaA s3元基板を1.3im帯の面型レーザに用いるメリットは、ポテンシャル井戸が深い、高利得の歪量子井戸が可能であるということと、高反射率のDBR ミラーが作製できるということであるこのうち、後者については本プロジェクト前期にその有用性を実証済みである。本研究では、InGaAs 基板上に高利得歪量子井戸を作製し、ストライプレーザに加工して評価した。

図2にInGaAs 3元基板上歪量子井戸レーザの電流・光出力特性を示す。室温から120℃付近までスロープ効率がほとんど温度に依存せず一定であることがわかる。また発振しきい値の変化も非常に少なく、最高140Kの特性温度が得られている。このような特性はInGaAs 3元基板上深い歪量子井戸の高い利得によって得られるもので、従来の1並基板上レーザではとうてい実現できない。この歪量子井戸活性層を高反射率DBRミラーと組み合わせることにより、1.3um帯の面型レーザの大幅な特性向上が期待できると考えている。

3.異種半導体技術の開発

　異種半導体接着技術は長波長帯面型レーザの作製にもっとも良く用いられている方法の一つである。図１のような多層の構造の成長に耐えうる lnGaAs基板を得るのが現状では困難であるために、我々もこの技術の開発に着手した。予備実験としてGaAs基板上のDBRミラーとInP基板上の共振器を水素雰囲気中で加熱接着してエタロンを作製した。図３にその断面写真を示す。良好な接着界面と、努開にも耐えうる接着強度が得られている。この技術によっても、高利得の歪量子井戸と、高反射率のDBRミラーが同時に作製できる。