テラヘルツ量子カスケードレーザの進展と今後の展望(ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム)

概要

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テラヘルツ量子カスケードレーザ(THz-QCL)は、小型・高効率、長寿命、狭線幅、連続出力、安価なテラヘルツレーザ光源として、各種非破壊・透視検査など幅広い応用分野においてその利用が期待されている。しかし、THz-QCLは現在開発途上にあり、低温動作しか得られず、また、実現された周波数領域も限られている。本研究では、THz-QCLの動作温度の高温化と周波数領域の拡大を目的として研究開発を行っている。最近我々はGaAs/AlGaAs-QCLの3.7THzにおけるレーザ発振を実現し、最高動作温度143K、閾値電流密度0.8KA/cm^2を得た。さらに高Al組成バリアを用いることで閾値電流密度の低減を確認した。また、THz-QCLの未踏周波数領域5-12THz帯の開拓と動作温度の高温化を目指して、III族窒化物半導体を用いたTHz-QCLの開発を行った。RF-MBE法を用いてGaN/AlGaN系QCL構造を作製し、その構造及び発光特性を評価した。MBE結晶成長においてDETA法を導入し良好なQCL多層構造を実現した。QCL構造に電流注入を行うことで、1.4〜2.8THzのサブバンド間遷移による自然放出光スペクトルの観測に始めて成功した。
2011-12-07