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量子細線 / 半導体レーザー / 光学利得 / 多体効果 / 理論計算 / 薄膜・量子構造 / レーザー / MBE / へき開再成長

半導体レーザーの利得性能計算には、自由電子近似に基づくバンド理論が用いられてきた。本研究では、計算パラメータをk・p 摂動論に基づいて決定し、1 次元量子細線系と2 次元量子井戸系用のキャリア間多体クーロン相互作用を平均場近似で取り入れ、レーザーのモード利得を定量的に計算する理論を、コードとして試作した。遮蔽クーロン相互作用の波数依存性を無視した計算も行った。実験では、高品質3周期T型量子細線試料を用いて、利得スペクトルのキャリア密度依存性を精密測定した。理論により得られた定量的利得スペクトルやピーク利得値を実験と比較して、開発した理論の有用性を明らかにした。

薄膜・量子構造 / 量子細線 / レーザー / MBE / へき開再成長 / 量子細線レーザー / 低しきい値 / 光励起 / 電流注入 / 定量計測 / 絶対感度

MBEへき開再成長T型GaAs量子細線の利点を生かして、量子細線レーザーの低しきい値発振を行い、そしてそれらのデバイスが示すレーザー発振特性と光学物性・光学応答を定量計測し、量子細線レーザーの利点や性能が上記の最初の理論予測どおりなのかどうかを検証した。15-20周期の量子細線を活性層に用いた垂直配置p-n接合を有する電流注入量子細線レーザー、そのp型とn型を逆に配置した転置型電流注入量子細線レーザー、平行配置p-n接合を有する電流注入量子細線レーザーなど、非ドープおよびn型変調ドープ単一量子細線レーザーなど各種のデバイスに対して、電流注入と光励起により非中性及び中性の電子正孔分布を形成し、利得スペクトルやピーク利得の定量評価を行い、半導体ブロッホ方程式理論をもとに、定量的理論計算を行い比較を行った。全体的なスペクトル形状に関して定量的な良い一致が得られた一方、低エネルギーテイルの部分の不一致が明らかになった。

【研究分担者】
吉田正裕	東京大学	物性研究所	助教	(Kakenデータベース)