名城大ら，縦型AlGaN系UV-B半導体レーザー開発

名城大学，三重大学，ウシオ電機，西進商事は，高光出力深紫外半導体レーザー実現に必要不可欠である縦型AlGaN系深紫外（UV-B）半導体レーザーを開発した（ニュースリリース）。

半導体レーザーの光出力は，その効率と注入電流に依存する。デバイスへの電流注入を増加させるには，デバイスのサイズを大きくする必要があるが，現在のAlGaN系紫外半導体レーザーは，高品質の結晶を確保するためにサファイアやAlNなどの絶縁材料を使用しており，デバイス内で薄膜のn型AlGaNを横方向に電流が流れる横型デバイスのため，電流を均一に流すことが難しく，したがって大型化しても注入電流を増加させることが困難。

縦型AlGaN系深紫外半導体レーザーを実現するためには，①絶縁性の基板を剥離する技術の開発，②半導体プロセスの開発，および③光共振器の形成技術の3つの技術革新が必要だった。研究グループは，3つのブレークスルーによってその実現に成功した。

①絶縁性の基板を剥離する技術は，固体パルスレーザーを使用してAlNとAlGaN界面の結晶を分解し，デバイス構造のみを剥離する手法，GaN系青色LEDで広く使用されるレーザーリフトオフ法を開発した。しかし，AlGaNではAlドロップレットが形成され，これが結晶の破壊を引き起こす致命的な欠点があった。

そこで研究グループはAlNナノピラーを使用し，パルス固体レーザーを採用することで，この課題を克服し，再現性の高い絶縁性のサファイアおよびAlNの剥離する技術の開発とそのメカニズムの解明に成功した。

②半導体プロセスの開発に関しては，電極や絶縁層，電流狭窄構造などを設計通りに製造する技術を開発し，レーザー発振に必要なデバイス構造の実現に成功した。

③光共振器の形成技術については，ブレードを用いたへき開法を開発し，優れた光共振器を形成した。

これらの技術を結集して作製した縦型AlGaN系深紫外半導体レーザーは，室温・パルス駆動で動作させると，非常に鋭い発光スペクトル，TE偏光特性，スポット状の発光パターン，そしてしきい値電流の確認など，レーザー特有の特性を示すことを確認した。

この結果から，作製した縦型AlGaN系深紫外半導体レーザーは波長298.1nmのUV-B領域に相当する深紫外レーザー光を放射することを確認した。

縦型AlGaN系深紫外半導体レーザーはデバイス・サイズを大きくしても均一に電流を流すことができるため，1素子から1Wを超えるレーザーが期待できる。研究グループはこれらを集積化することにより数十W~数百Wの超小型レーザー光源が期待できるとしている。