ODG

光設計賞

光設計特別賞

超高速中赤外量子カスケード検出器の開発

　　　受賞者　：枝村　忠孝、道垣内　龍男、伊藤　昭生

　　　所属　　：浜松ホトニクス株式会社

授賞理由

　量子カスケード検出器に注目され、中赤外領域における超高速分光検出器を実現されました。従来の常識を覆し、量子カスケード検出器が高速動作することを実証して製品化され、今後の光学技術の発展に大きな貢献が期待できると判断し、光設計特別賞を授与することとしました。

概要

　量子カスケード検出器（Quantum Cascade Detector, QCD）は半導体量子井戸構造中のサブバンド間遷移による光吸収を利用した中赤外領域の検出器であり、サブバンド間遷移を利用することで従来の中赤外領域の検出器では不可能であった超高速動作が期待される。そこで我々は中赤外領域における超高速分光計測という新たな分野を切り拓くキーデバイスとなりうるQCDの開発及び製品化を行なった。通常、室温では上位準位に励起された電子は種々の散乱過程により超高速に下位準位に緩和し、十分な信号を取り出すことができない。そこで、光吸収に利用する井戸の上位準位とカップルするように隣接して薄い井戸を設け、階段状に配置された準位構造の電子輸送領域により、一方向に電子が輸送される結合量子井戸構造を考案、設計し、室温においても十分な信号量を確保することに成功した。また、素子のワイヤ配線を廃したAir-bridge構造により超高速応答を実現、3dBダウンとしたカットオフ周波数は20GHz以上を達成した。ピーク感度波長4.6μm、室温動作、20GHzの超高速検出器として製品化（型番：P16309-01）、販売を開始した。