東大、ナノワイヤ量子ドットレーザの室温動作に成功

東京大学(東大)は、ナノワイヤ量子ドットレーザの室温(300K)での動作に成功したと発表した。

同成果は、同大ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構の荒川泰彦 教授、舘林潤 特任助教らによるもの。詳細は「Nature Photonics」に掲載された。

ナノワイヤレーザは、従来の半導体レーザと同様の動作原理ながら、1万～10万分の1の体積でレーザ発振が可能なほか、出力先の方向・形状を制御しやすいため、次世代半導体技術として期待される光電子融合集積回路へオンチップで実装することが可能だ。これまで、さまざまな材料系でのレーザ発振が報告されてきたが、それらのほとんどがバルク材料の光利得を用いてきたが、今回、研究グループでは、量子ドットを活性層に持つナノワイヤレーザ(ナノ量子ドットレーザ)を作製し、共振器構造の最適化を行うことで室温でのレーザ発振を実現したとする。

実際にデバイスの評価を実施した結果、光励起による室温発振を確認。性能の指標となる特性温度は133Kと、従来のナノワイヤレーザに比べても高く、これについて研究グループでは、量子ドット導入によるキャリアの効率的な閉じ込めが起きていることが示唆されると説明する。

なお研究グループでは今後、ナノレーザ光源の高性能化や多機能化が見込めることから、成長・プロセス・評価技術のさらなる開発による低しきい値動作化や長波長化、実用化に向けた電流駆動によるレーザ発振動作を目指すとしいている。