特許7480987IP Force 特許公報全文掲載

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量子カスケードレーザー（ＱＣＬ）素子に関する。さらに詳細には近赤外を放射する４ウェル構造をもつＱＣＬ素子

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、近赤外波長域でのＱＣＬのレーザー発振動作は達成されていない。近赤外ＱＣＬ素子の主な困難は、非常に大きな光子エネルギーのために活性領域の設計において大きな伝導帯オフセットが必要になる点にあり、例えば、伝導帯オフセットが１ｅＶを上回らなくてはならならない。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明者は、バリア高さを調整しやすく波長範囲も広げやすいＧａＮ／ＡｌＧａＮ系材料を用いるＱＣＬ素子において実用性の高い構造を見いだした。すなわち、本開示では、一対の導電部に挟まれた半導体超格子構造を有する量子カスケードレーザー素子であって、該半導体超格子構造が、動作のために該一対の導電部を通じ印加される外部電圧の下で近赤外領域のある波長の電磁波を放出する活性領域となり、該活性領域は、繰り返し・・・　続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本開示のいずれかの態様では、近赤外で発光しうる実用的なＱＣＬ素子が提供される。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 図１は、波長域に対してバンド間遷移を利用する従来のレーザーダイオード素子と、本開示のＧａＮ／ＡｌＧａＮ系材料に基づくＱＣＬ素子を含むカスケード動作つまりサブバンド間遷移（ＩＳＢＴ）を用いるＱＣＬ素子とにおいて、活性領域を構成する材料系と発光波長域の関係を示す説明図である
【図2】 本発明の実施形態のＱＣＬ素子の構成の概要を示す斜視図（図２Ａ）、拡大断面図（図２Ｂ）、およびさらなる部分拡大断面図（図２Ｃ）である。
【図3】 図３は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例における動作状態について計算により求められた伝導帯電子に対するポテンシャルである伝導帯ダイアグラムと電子の存在確率分布の典型例を層厚方向の位置に対して示すグラフである。
【図4】 図４は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例における動作状態について計算により求められた電子の束縛状態における電子密度をエネルギーと層厚方向の位置に対して示すマップである。
【図5】 図５は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例における動作状態について計算により求められた波長に対する光学ゲインを示す特性図である。
【図6】 図６は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例における動作状態について計算により求められたフォトンエネルギーに対する光学ゲインを層厚方向の位置に対して示すマップである。
【図7】 図７は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例において、各波長に適合させた設計での光学ゲインのピークを算出した特性図である。
【図8】 図８は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のエピタキシャル成長により得られる製造方法と構造を示す構成図である。
【図9】 図９は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子の放射面の断面を示す構成図である。
【図10】 図１０は、本開示の実施形態のＱＣＬ素子のある設計例におけるインデックスガイド構造とその光学モードの閉じ込め強度の計算値を示すグラフである。

代表図 図1本件の代表的な図

１０００ ＱＣＬ素子 １００ ＱＣＬ構造（半導体超格子構造） １０Ｂ、１０Ｂ１～１０Ｂ５ バリア層 １０Ｗ、１０Ｗ１～１０Ｗ４ ウェル層 １０Ｕ 単位構造 ２０ 導電部（ＴＣＯ層） ２２、３２ 金属接点 ２４ パシベーション膜 ３０ 導電部（ＡｌzＧａ1-zＮ層） ４０ サファイア基板 ４２ ＡｌＮ層 ２０００ 電磁波 ＵＬＬ 上位レーザー準位 ＬＬＬ 下位レーザー準位

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