T-型量子細線レーザーにおける発振および発光の温度特性東大物性研，ルーセント・ベル研A，コロンビア大B 渡邉紳一，早水裕平，高橋和，吉田正裕，秋山英文， L. N. PfeifferA，K. W. WestA，A. PinczukB [Outline] 高品質 T-型量子細線 (T-wire) レーザーの実現（吉田ら、24pWE-1、高橋ら、24pWE-2) 単一 T-wire レーザーの実現 (早水ら、24pWE-3) T-wire レーザーの温度特性の理解（本発表）（室温 T-wire レーザーへ向けて） Sample structure ２０周期T-型多重量子細線レーザー構造 T-wire (x 20) Arm-QW 第二成長 [110] [001] 第一成長 Stem-QW (x 20) x の値＝ AlGaAs の Al 組成測定方法低温弱励起発光スペクトル一度Stem-QWで励起されたキャリアがT-wireに流れ込んで発光する。 T = 4 K, 30 Kのレーザー発振スペクトル T=4K T = 30 K T-wire Arm -QW Stem-QW T = 30 K では、T-wire の発振しきい値が下がる T = 80 Kのレーザー発振スペクトル発振しきい値： T=30 K と比べ、T-wire は増加、Arm-QW は減少励起強度依存性： Arm-QWが発振すると T-wireの発振がとまる Threshold Pump Power 発振しきい値の温度依存性 (mW) 100 Stem-QW T-wire 10 0 Arm-QW T > 83 K では、 T-wire は発振しない 50 100 150 Temperature (K) 200 室温 T-wire レーザーを実現するためには？・T-wire と Arm-QW のエネルギー差を大きくする → 構造の改善が必要・構造の損失を減らして、少ない利得で発振させる G ・G (Gain) > L (Loss) [発振条件] G ；光閉じ込め係数へき開面金コートによる、反射損失の低減化へき開面両面の金コート反射率が 30 % からほぼ100 %へ Stem -QW T-wire GaAs 1.4 1.5 1.6 Photon Energy (eV) Pump Power (mW) 515 205 129 82 52 (th.) 33 21 13 Peak Intensity (arb. units) Intensity (arb. units) T = 210 K での発振スペクトル励起；パルス状 Ti:Sapphire レーザー T-wire ピーク強度の励起強度依存性 0 200 400 600 Excitation power (mW/500 mm) まとめ T-wire レーザー発振の温度依存性・T=4 K→30 K ; T-wire 発振しきい値の減少 Stem-QW から T-wire へのキャリアの流れ込み・T > 30 K ; T-wire 発振しきい値の増加 T-wire から Arm-QW へのキャリアのしみだし室温レーザーを実現するためには？ T-wire と Arm-QW のエネルギー差を大きくする損失を抑える ; へき開面の金コートが有効各構造からの光放出強度の励起強度依存性 (T = 80 K) 両対数プロット強励起下では、T-wire のキャリアが飽和し、Arm-QW を占有する。 Lasing Energy (eV) レーザー発振波長の温度依存性 cw-laser 励起 ▲: pulse-laser 励起 ●: 1.59 1.58 1.57 1.56 1.55 1.54 1.53 1.52 : Bandgap Energy の温度変化（計算値） 0 50 100 150 200 250 Temperature (K) 発振起源はどの温度でも T-wire であると考えられる。