SiC基板は高性能AlGaN系深紫外レーザーの優れた候補基板である。金属有機化学気相成長法(MOCVD)を用いて4H-SiC基板上に深紫外AlGaN/AlN多重量子井戸構造(MQWs)を成長させ、MQWsの成長パラメータが深紫外レーザー構造の自発放射および誘導放射特性に与える影響を体系的に検討した。MQWsの表面形態と発光性能の総合的な解析により、NH₃流量の増加と成長温度の上昇に伴い、MQWsの表面粗さは低減し、内部量子効率が向上することが分かった。最適化によりMQWsの内部量子効率は74.1%に達し、室温における発振閾値光パワー密度と線幅はそれぞれ1.03 MW/cm²および1.82 nmで、発光波長は248.8 nmであった。これは主に高いNH₃流量と成長温度が活性領域内の炭素不純物の取り込みを抑制し、キャリアの放射再結合効率と材料利得を増加させたためである。一方で成長速度が低下し、MQWs構造の表面形態を改善し、界面散乱損失を低減した。乾式エッチングと湿式腐食の複合プロセスにより滑らかで急峻な共振器が作製され、レーザーの共振器面損失が低減され、閾値光パワー密度と線幅がそれぞれ889 kW/cm²および1.39 nmにさらに低減した。

AlGaN;SiC;光励起レーザー;V/III比;成長温度