成果報告書詳細
管理番号20090000000149
タイトル平成20年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発/エネルギー使用合理化技術実用化開発/省エネ性に優れた光通信用半導体レーザーの実用化開発
公開日2009/7/30
報告書年度2008 - 2008
委託先名独立行政法人宇宙航空研究開発機構
プロジェクト番号P03033
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約温度制御装置を必要としない、光通信用・波長1.3 ミクロン帯帯で変調速度が10Gb/sであるInGaAs基板上半導体レーザーを実用化する際の鍵となるのは、大型・高品質InGaAs単結晶基板製造方法の確立である。従来In(x)Ga(1-x)As(x: 0.1以上)の均一組成バルク結晶の製造は困難とされてきたが、宇宙航空研究開発機構(JAXA)が考案した飽和溶融帯移動法(英文名Traveling Liquidus-Zone 法、略称TLZ法)によりその製造が初めて可能になった。本実用化開発は製造単結晶の高品質領域の拡大、歩留まりの向上、一層の大型化を狙って実施したものである。平成18年度にJAXAが開発したTLZ法によるIn(x)Ga(1-x)As(x: 0.10-0.17)単結晶基板の製造技術を量産化を担当するフルウチ化学(株)に技術移転を済ませているが、平成20年度は、単結晶の高品質化に向けてフルウチ化学(株)への技術指導を強化した。その結果、フルウチ化学(株)の製造技術がJAXAとほぼ同じレベルに高まり、30×30平方mm以上の表面積を持つ板状単結晶の育成に成功するとともに、レーザー用基板としての品質を備えたIn0.1Ga0.9As単結晶領域(面積15×30平方mm以上)を製造できるようになった。また、複数枚同時製造による量産化に目処がついた。量産に適した方法である径方向結晶成長方法に関しては、SiとGeを用いたモデル実験を行い、径方向への成長を確認した。以上の結果、平成20年度の目標を達成した。
英文要約Title: Applied Technology Development of Semiconductor Laser with Excellent Conservation of Energy for Optical Communication (FY 2008) Final Report
This research is aiming at developing energy saving type semiconductor lasers used in the optical communication system at the wavelength of 1.3 micro-meter. Commercial 1.3 micro-meter semiconductor lasers have drawbacks, that is, temperature dependence of their output power is large and they cannot be used without temperature controllers at temperatures higher than 85℃. Hence commercial lasers require extra energy for cooling and we have studied to fabricate semiconductor lasers operated without temperature controllers. We succeeded in fabricating such lasers on InGaAs ternary substrates. However, high quality substrate area is limited to 10×10mm2 and reproducibility of obtaining high quality area is not sufficient. Here, we studied the method and conditions for obtaining high quality InGaAs substrate with high reproducibility and we also studied scaling up the InGaAs substrates. This year, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) gave intense technical guidance to Furuuchi Chemical Corporation (FCC) for producing high quality InGaAs ternary substrates using the TLZ method which JAXA has developed for producing homogeneous alloy crystals. FCC takes a role of mass production of InGaAs substrates in our research system. As a result, technological capability of FCC is improved to the level of JAXA and FCC can produce homogeneous In0.1Ga0.9As substrates with single crystalline area larger than 30 ×30mm2 reproducibly. We confirmed radial growth in the TLZ method if radial temperature gradient was imposed to the growth interface using model system composed of Si and Ge. The radial growth method is appropriate for mass production because the radial crystal growth unit is easy to be piled up in the axial direction. Thus, milestones of fiscal 2008 year have been achieved.
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