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デュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー

国内特許コード P150011371
整理番号 S2013-0200-N0
掲載日 2015年2月20日
出願番号 特願2012-276273
公開番号 特開2014-120692
出願日 平成24年12月18日(2012.12.18)
公開日 平成26年6月30日(2014.6.30)
発明者
  • 宗片 比呂夫
  • 西沢 望
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 デュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー
発明の概要 【課題】従来型のダイオードが抱える問題に鑑み、円偏光を簡便に切り替えるとともに、切り替えを高速化する。
【解決手段】磁化の向きが互いに反平行な一対の磁性金属電極が、発光ダブルヘテロ構造を有するスピン発光ダイオードのバリヤー層の上面に形成されていることを特徴とするデュアル電極型スピン発光ダイオード。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



現在、光の偏光や位相を扱う光学技術の発展が目覚しく、円偏光を直接発する光源として、磁性体と半導体とを組み合わせた円偏光半導体レーザーが提案されている(特許文献1~4、参照)。





特許文献1には、「活性領域を有するpn接合又はpin接合構造の半導体素子の上部又は下部又はその両方に磁性体電極を設け、該磁性体電極により活性領域にスピン偏極した電子又は正孔を注入するようにした光半導体素子」が開示されている。





上記素子を用いる光学装置では、磁性体電極上に、導体コイル(外部光学機器)を重ね合わせ、該導体コイルに電流パルスを流して磁性体電極の磁化の方向を切り替え、右回り円偏光と左回り円偏光を切り替えている。





特許文献2及び3には、同様に、「ヘテロ接合を形成する半導体層に、磁性体層を通してスピン偏極電子を注入して、スピン偏極キャリアを再結合させて円偏光を発信する光半導体装置」が開示されている。この光半導体装置においては、外部磁場(外部機器)による磁性体の磁化反転によって円偏光を変調する。





特許文献4には、非磁性半導体層からなる発光ダブルヘテロ構造と、該構造の障壁層に近接、又は、隣接して、バンドギャップの小さい磁性半導体層を備え、外部印加電圧により、円偏光度(右回りと左回り)を高速で変調して、円偏光を出力できるp-i-n型円偏光変調発光半導体素子が開示されている。





しかし、上記いずれの円偏光発光半導体素子も、円偏光度の変調制御に外部磁場の変調を利用しているので、変調の高速化には限界がある。

産業上の利用分野



本発明は、二つの電極を備え、電流を流す電極を切り替えることで、円偏光の偏光方向を高速(GHz級以上)で切り替えることができるスピン発光ダイオード及びレーザーに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
磁化の向きが互いに反平行な一対の磁性金属電極が、発光ダブルヘテロ構造を有するスピン発光ダイオードのバリヤー層の上面に形成されていることを特徴とするデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項2】
前記一対の磁性金属電極が強磁性電極であることを特徴とする請求項1に記載のデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項3】
前記強磁性電極が、Fe電極又はGd-Fe電極であることを特徴とする請求項1又は2に記載のデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項4】
前記発光ダブルヘテロ構造が端面発光型構造であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項5】
前記磁化の向きが互いに反平行な一対の磁性金属電極が、互いに櫛状に入れ込んだ構造の電極であることを特徴とする請求項4に記載のデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項6】
前記発光ダブルヘテロ構造が面発光型構造であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のデュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項7】
前記一対の磁性金属電極に交互に電流を流し、円偏光の偏光方向を高速で切り替えることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載デュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。

【請求項8】
前記一対の磁性金属電極に同時に電流を流し、直線偏光又は楕円偏光を発光させることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載デュアル電極型スピン発光ダイオード及びレーザー。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012276273thum.jpg
出願権利状態 公開
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