微細構造計測に向けた小型深紫外レーザー光源の開発

久志本 真希

東海国立大学機構名古屋大学 大学院工学研究科 電子工学専攻
講師

久志本 真希

※ 所属・役職等は応募時点の内容です

研究概要

久志本氏は、微細化が進む半導体業界の技術革新を支える高分解能・高精細な測定システムに搭載が期待できる小型の深紫外半導体レーザー※1の実証と、室温での連続波発振の実現に成功した。レーザー光は、非接触・非破壊な光学的分析・計測手法で使用されている。特に、波長が短いほど微細な構造を捉えるため、短波長のレーザー光源はますます重要性を増している。その中でも、半導体レーザーは小型で高効率かつ低コストな光源として、検査システムなどに広く利用されているが、長年にわたり、深紫外光を発する半導体レーザーの実現には多くの課題が存在していた。そこで、単結晶AlN(窒化アルミニウム)基板※2を用いたAlGaN(窒化アルミニウムガリウム)結晶※3の欠陥低減と、従来手法とは異なる伝導性制御技術を用いて、パルス電流注入※4による深紫外半導体レーザーの実証を行った。さらに、多角的な評価のための測定システム構築を行い、デバイス性能の低下は欠陥形成が主な原因であることを明らかにした。そこで、レーザー結晶の形状制御による剪断応力※5の集中抑制手法を提案し、結晶欠陥抑制によって当初の1/10の電力で動作し、室温で連続波発振するレーザーを実現した。この成果は、深紫外半導体レーザー光源の実用化に大いに貢献するものである。

1 深紫外半導体レーザー: 波長が紫外線よりもさらに短い光を発する半導体レーザー。紫外線により微細な構造の観察や特定の光応用技術に使用される。
2 単結晶AlN基板: 窒化アルミニウムを単結晶として成長させた基板。高品質な半導体デバイスの作製に使用される。
3 AlGaN結晶:アルミニウム(Al)と窒素(N)とガリウム(Ga)から構成される化合物。
4 パルス電流注入: 電流を短いパルス(パルスは一時的な電流の変化)で注入すること。デバイス内部で特定の効果や反応を引き起こすことができる。
5 剪断応力:物体や材料に力がかかったときに、その物体内部の層同士が相対的にずれる力。
1 深紫外半導体レーザー: 波長が紫外線よりもさらに短い光を発する半導体レーザー。紫外線により微細な構造の観察や特定の光応用技術に使用される。
2 単結晶AlN基板: 窒化アルミニウムを単結晶として成長させた基板。高品質な半導体デバイスの作製に使用される。
3 AlGaN結晶:アルミニウム(Al)と窒素(N)とガリウム(Ga)から構成される化合物。
4 パルス電流注入: 電流を短いパルス(パルスは一時的な電流の変化)で注入すること。デバイス内部で特定の効果や反応を引き起こすことができる。
5 剪断応力:物体や材料に力がかかったときに、その物体内部の層同士が相対的にずれる力。

研究内容紹介動画