引張ひずみを持つGeSn合金における超低しきい値の連続波レーザー発振とパルスレーザー発振

ひずみを有するGeSn合金は、IV族元素のみに基づく発光体の実現に有望である。今回我々は、SiN_xストレッサー層で封入して引張ひずみを生じさせたGeSnマイクロディスクレーザーについて報告する。成長時には間接遷移半導体であった厚さ300 nmのGeSn層（Sn含有量5.4 at％）が、引張ひずみを加えることによって、レーザー発振する直接遷移半導体に変換されている。この方法では、Sn濃度が低いときに欠陥操作を改善でき、引張ひずみによって、軽い正孔バンドである価電子バンド端における状態密度が低くなる。我々は、最高70 Kの温度で超低しきい値連続波レーザー発振、最高100 Kの温度で超低しきい値パルスレーザー発振を観測した。波長2.5 μmで動作するレーザーのしきい値は、ナノ秒パルス光励起の場合で0.8 kW cm⁻²、連続波光励起の下で1.1 kW cm⁻²である。今回の結果は、Siフォトニクス・プラットフォーム上へのIV族レーザー光源のモノリシック集積化への道を開くものである。