PICSの3Dシミュレーションソフトウェアを用いて、異なるAl組成のAl_xGa_1-xAsスペーサ層を持つ共振周期ゲイン（Resonant Periodic Gain、RPG）アクティブ領域を設計し、940nm垂直共振器面発光レーザー（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、VCSEL）の光電特性を研究し、高出力および高電力変換効率の実現を目指した。シミュレーション結果より、スペーサ層のAl組成が0.1のとき、RPG VCSELのピーク出力は24.32mW、ピーク電力変換効率は51.7%に達した。スペーサ層のバンド構造を解析し、RPG VCSELアクティブ領域内のキャリア輸送特性を研究した。研究結果はAl組成を調整することで、バンド構造を制御し放射再結合確率を制御できることを示し、これによりスペーサ層内の電子および正孔の蓄積が効果的に減少し、非放射再結合が低減された。本研究は、ストレイン補償型量子井戸RPGアクティブ領域のスペーサ材料選択に理論的指針とデータサポートを提供する。

垂直共振器面発光レーザー;高出力;共振周期ゲインアクティブ領域;Al_xGa_1-xAsスペーサ層