Si上に成長させた直接バンドギャップGeSn合金のレーザー発振

オプトエレクトロニクスの大規模集積は、Siやそれと化学的によく摘合するGeが間接バンドギャップ半導体であるため、Siが効率良く発光できないことから制限されている。この欠点を克服するため、全光Siラマンレーザーや、直接バンドギャップIII–V族レーザーのSi上への異種集積など、いくつかの方法が追求されている。今回我々は、機械的にひずみを導入せずにGeとSnを合金化して得られた直接バンドギャップIV族系のレーザー発振を報告する。温度の低下とともに直接遷移によって生じるフォトルミネセンスが強く増強されることは、基本的な直接バンドギャップ半導体の特徴である。90K以下の温度で、線幅が著しく狭まることや一貫した縦共振器モードパターンとともに、入射光パワーを増大すると発光強度に閾値が観測されることから、明確なレーザー動作が明らかになった。従って、直接バンドギャップIV族材料は、Siフォトニック回路と相補型金属酸化物半導体（CMOS）技術のモノリシック集積への経路となる可能性がある。