【手続補正書】
【提出日】平成26年1月29日(2014.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と該一対の電極に挟まれている半導体超格子構造とを備える量子カスケードレーザー素子であって、
該半導体超格子構造は、前記一対の電極間に電圧が印加された際にＴＨｚ領域の電磁波を放出する活性領域を備えており、
該活性領域は、交互に積層されたウェル層とバリア層をいくつか含むある厚みの単位構造を該厚みの向きに繰り返して有しており、
該ウェル層は、ＡｌＡｓとＧａＡｓとの混晶であるＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ただし、０＜ｘ＜１）からなるものであり、
前記半導体超格子構造の材質は、前記半導体超格子構造の内部に励起されうる縦光学フォノンのエネルギーＥＬＯが、上位レーザー準位の最小エネルギー値Ｅ３と下位レーザー準位の最小エネルギー値Ｅ２との差であるＥ３２との間で、前記電圧が印加された際に、
ＥＬＯ＞ｋＢＴ＋Ｅ３２
を満足する材質とされており、
前記半導体超格子構造は、下位レーザー準位の最小エネルギー値Ｅ２と引き抜き準位の最小エネルギー値Ｅ１との差であるＥ２１が、前記電圧が印加された際に、
Ｅ２１＜ＥＬＯ
をさらに満足するように構成されている、ただし、Ｔは動作温度（単位Ｋ）、ｋＢはボルツマン定数である、
量子カスケードレーザー素子。
【請求項２】
前記半導体超格子構造の材質は、前記電磁波を放出する動作時の電圧が印加された際に、
ＥＬＯ＞ｋＢＴｅｌｅｃｔｒｏｎ＋Ｅ３２
ただし、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎは電子温度（単位Ｋ）
を満足するように決定されており、
これにより、前記上位レーザー準位において熱励起された電子が、縦光学フォノンとの間における電子−フォノン散乱により媒介されて前記上位レーザー準位から前記下位レーザー準位へと非発光遷移する確率が低減されている
請求項１に記載の量子カスケードレーザー素子。
【請求項３】
前記半導体超格子構造の内部に励起されうる縦光学フォノンのエネルギーである前記ＥＬＯが、該半導体超格子構造の前記ウェル層がＧａＡｓから構成されている場合の縦光学フォノンのエネルギーに比べて大きな値である
請求項１に記載の量子カスケードレーザー素子。
【請求項４】
前記半導体超格子構造が、ＡｌＡｓからなるエネルギーバリア層
を有するものである
請求項１に記載の量子カスケードレーザー素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ＬＯフォノン散乱アシストタイプのＴＨｚ−ＱＣＬとして、特許文献１には、誘導放出に関与する活性領域に、１段階分の誘導放出を生じさせるための構造（以下、単に「単位構造」という）を繰り返し配置する半導体超格子構造が開示されている。その単位構造は発光領域と注入領域を含んでいる。その単位構造におけるポテンシャルエネルギーつまりバンドは、発光領域においては発光効率が高まるように作り込まれているのに対し、注入領域においては反転分布の形成を助けるように作り込まれている。これらの設計を実現するために、ＬＯフォノン散乱アシストタイプのＴＨｚ−ＱＣＬにおける活性領域は、ウェル層がＧａＡｓにより、バリア層がＡｌｘＧａ１−ｘＡｓにより作製されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
［１−１  ＴＨｚ−ＱＣＬの動作原理］
図１は、本実施形態のＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００の構成の概要を示す斜視図（図１（ａ））、拡大断面図（図１（ｂ））およびさらなる部分拡大断面図（図１（ｃ））である。典型的なＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００（図１（ａ））は、概して、一対の電極２０、３０と、その間に形成された半導体超格子構造であるＱＣＬ構造１００とにより構成されている。電極２０、３０は、ＱＣＬ構造１００に対し電界を形成するための電圧と放出（発光）のための電流とを受けるために利用される。また、電極２０、３０は、表面プラズモンによるキャビティ構造を利用する光閉じ込めの作用をも発揮する。ＱＣＬ構造１００は活性領域１０を備えている。ＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００は、一対の電極２０、３０の間に電圧が印加された際に活性領域１０に形成される一のサブバンドからそれより下位のエネルギーを有する別のサブバンドに電子が遷移することによりＴＨｚ領域の電磁波２０００を放出するように動作する。図１のＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００は、レセプター基板４０（以下、「レセプター４０」という）に電極３０が形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
活性領域１０（図１（ｂ））は、上記動作のために、交互に積層されたウェル層１０Ｗおよびバリア層１０Ｂをいくつか含むある厚みの単位構造１０Ｕをその厚みの向きに繰り返し有している。このうち、ウェル層１０Ｗは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ただし、０＜ｘ＜１）からなり、バリア層１０Ｂは、本実施形態においては、ＡｌＡｓとＧａＡｓとの混晶であるＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ただし、ｘ＜ｙ≦１）からなる。ここで、ｘ＜ｙとすることにより、バリア層１０Ｂの伝導帯（conduction band）の作るポテンシャルがウェル層１０Ｗの伝導帯に対するポテンシャルのバリアとなる。なお、単位構造１０Ｕそれぞれには複数のウェル層１０Ｗおよびバリア層１０Ｂが含まれている。このため、必要に応じ個別のバリア層１０Ｂを区別する場合には、基板５０側から順にバリア層１０Ｂ１〜１０Ｂ５と区別する。ウェル層１０Ｗについても同様に、ウェル層１０Ｗをウェル層１０Ｗ１〜１０Ｗ４と区別する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ＱＣＬ構造１００（図１（ａ））は、半導体超格子構造１００Ａ（図１（ｂ））の層構造の広がりの外形をトリミングし形成される。半導体超格子構造１００Ａにおいて、（００１）面方位のＧａＡｓ基板５０（以下「基板５０」と記す）には後述するＡｌＧａＡｓを６００ｎｍ積層したエッチングストッパー層６０（「ＥＳ層６０」）が形成される。そして、ＥＳ層６０の面に接して高ドープｎ型ＧａＡｓ層１２０（電子密度約３×１０１８ｃｍ３）が８００ｎｍ厚に形成され、さらに、活性領域１０が形成されている。そして、形成された活性領域１０の面には、高ドープｎ型ＧａＡｓ層１４０（電子密度約３×１０１８ｃｍ３）が５０ｎｍ厚に形成される。そして、１ｎｍ厚ＧａＡｓ層とＳｉのδドープ層の組合せ１０セットからなるδドープＧａＡｓ層１６０が形成され、最後に、５ｎｍの低温成長させたＧａＡｓ層（ＬＴＧ−ＧａＡｓ層）１８０が形成される。なお、図１（ｂ）は、成膜時に基板５０の一方の面に積層される膜構成を積層順に紙面の下方から並べ示している。図１（ｂ）に記載の半導体超格子構造１００Ａは図１（ａ）のＱＣＬ構造１００と上下反転した関係に示されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図２は、ＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００に形成されるＱＣＬ構造１００の単位構造１０Ｕにおける電子に対するポテンシャルおよび電子のサブバンドを説明するため説明図である。図２（ａ）は電子に対するポテンシャルのＺ軸方向の変化である。動作時にＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００に印加される電圧のためにポテンシャルは全体に傾斜している。ポテンシャルの各凸部および凹部には、図１（ｃ）に示した単位構造１０Ｕの各層と対応させる符号を付している。また、図２（ｂ）は、単位構造１０Ｕにおける電子のエネルギー準位を、ｘｙ面（図１）の面内の波数ｋ空間に対して示す分散関係（dispersion relationship）の説明図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
放出過程を電子の動きに着目し説明すると、電子は、ともにウェル層１０Ｗ４またはウェル層１０Ｗ３に高い存在確率を有する準位Ｌ３から準位Ｌ２に遷移する。その遷移の際に、光学場と結合し光学遷移による電磁波を放出する。その放出後の電子の準位である準位Ｌ２は、ウェル層１０Ｗ２にも存在確率を持つ。そのため、準位Ｌ２の電子はバリア層１０Ｂ３をトンネルする。次に、主にウェル層１０Ｗ２において、準位Ｌ２の電子がＬＯフォノンとの間で電子−フォノン散乱を起こし準位Ｌ１に遷移してゆく。準位Ｌ１の電子は、ｚ軸の負の方向の次の単位構造１０Ｕの準位Ｌ３（図示しない）に注入される。このため、ウェル層１０Ｗ４およびウェル層１０Ｗ３の領域は、電磁波の放出が生じる発光領域といえる。また、ウェル層１０Ｗ２は、準位Ｌ２の電子の分布をＬＯフォノンの散乱を利用した電子の引き抜きを起こさせるフォノンウェル層となる。そして、ウェル層１０Ｗ１は、準位Ｌ１の電子を次段の単位構造１０Ｕへの注入領域となる注入ウェル層となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
一つは、熱励起電子のフォノン媒介リークと呼ぶ機構である。図３は、その熱励起電子のフォノン媒介リークを示す説明図である。図３は、図２（ｂ）と同様に描いた単位構造１０Ｕにおける電子のエネルギー準位の図である。できるだけ少ない電流で、または、できるだけ高い温度でレーザー発振するためには、図３に示すように、レーザー上位準位である準位Ｌ３の電子は、可能な限り多くが準位Ｌ２との間で電磁波の放出に寄与することが望ましい。ところが、実際には、ＬＯフォノンが関与する別の遷移機構により、発光を伴わずに準位Ｌ３から準位Ｌ２に電子が遷移してしまう非発光遷移（nonradiative transition）が生じる。この非発光遷移には、準位Ｌ３の電子のうち熱励起されてある程度以上高いエネルギーを持つものが関与する。図３において準位Ｌ３にある電子は熱励起によりｘｙ面内でも運動しており、波数ｋが０ではなく、その運動エネルギー分だけ最低エネルギーＥ３より高いエネルギーをもつものを含む。熱励起の程度は、電子温度Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎの関数として、ｋＢＴｅｌｅｃｔｒｏｎとなる（ｋＢはボルツマン定数）。数値例を挙げれば、Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎが１００Ｋの場合、ｋＢＴｅｌｅｃｔｒｏｎは約８．６ｍｅＶ程度である。ここで、準位Ｌ３の最低エネルギーＥ３と準位Ｌ２の最低エネルギーＥ２との差Ｅ３２は、放出される電磁波のフォトンとしてのエネルギーであり例えば１５ｍｅＶ程度である。また、ＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯは、例えばほとんどがＧａＡｓである組成では３６ｍｅＶ程度である。したがって、準位Ｌ３の電子のうち、準位Ｌ２の最低エネルギーＥ２を基準にＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯだけ高いエネルギーつまりＥ２＋ＥＬＯやそれを超える電子（図のハッチングの領域のエネルギーを持つ電子）は動作時には多数生じ、しかも、電子温度Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎに応じ増加する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
もう一つのＬＯフォノンの作用は、準位Ｌ１から準位Ｌ２に対し電子が熱統計的に励起され、反転分布をキャンセルしてしまう現象である。この現象をサーマルバックフィリングと呼ぶ。図４は、サーマルバックフィリングを説明する説明図である。この機構は、準位Ｌ２から準位Ｌ１に引き抜かれた電子に、統計的な確率により、準位Ｌ２の最低エネルギーＥ２と準位Ｌ１の最低エネルギーＥ１との差であるエネルギー差Ｅ２１を超える電子が含まれることによる。エネルギー差Ｅ２１は、ＬＯフォノンによる電子の引き抜きの機構上、エネルギーＥＬＯとほとんど同じか、ごくわずか（たとえば１ｍｅＶ以内）小さく設定される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
［１−２−２  サーマルバックフィリングの低減］
上述したＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯの値を単に増大させるだけでは、サーマルバックフィリングには特段影響がない。これは、準位Ｌ１から準位Ｌ２に励起される電子に対し直接的にはＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯが影響しないためである。ところが、準位Ｌ２と準位Ｌ１の最小エネルギーの差Ｅ２１を、ＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯとの間で、準位Ｌ２から準位Ｌ１に電子引き抜きを良好に行なうための条件を満たすように維持することにより、このサーマルバックフィリングによる影響を低減することが可能となる。すなわち、サーマルバックフィリングは、準位Ｌ１から準位Ｌ２への熱的な電子の励起によるものであるため、ＥＬＯの増大に応じＥ２１も増大するようにＱＣＬ構造１００の設計を変更することにより、サーマルバックフィリングを低減することが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
つまり、レーザー発振に必要な反転分布のため、準位Ｌ１への準位Ｌ２からの引き抜きの確率を高くするように設定される。典型的には、電圧が印加された状態において、準位Ｌ２の最小エネルギーＥ２と準位Ｌ１の最小エネルギーＥ２の差Ｅ２１が、ＬＯフォノンのエネルギーＥＬＯとの間で、
ＥＬＯ≧Ｅ２１
の関係を満足するようにＱＣＬ構造１００が構成されている。従来のＴＨｚ-ＱＣＬ（図示しない）であれば、ＥＬＯは約３６ｍｅＶ（ＧａＡｓの値）付近である。このＬＯフォノンによる準位Ｌ２からの電子の引き抜きは、準位Ｌ２を占有している電子を可能な限り素早く準位Ｌ１に遷移させる作用により実現される。本実施形態のＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００においても、この目的のために、準位Ｌ２と準位Ｌ１との間のエネルギー差Ｅ２１をＱＣＬ構造１００におけるフォノンのエネルギーＥＬＯに一致させるように、または、ＥＬＯよりわずかに小さくなるように、半導体超格子構造１００Ａの設計が変更または調整される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図６を参照しこの点をさらに説明する。図６は、その電子の緩和機構を説明するエネルギーチャートである。図６（ａ）は、ウェル層／バリア層が、ＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓという組成の場合を、エネルギーＥＬＯが約３６ｍｅＶとして示したものであり、図６（ｂ）はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ≦１）という組成の場合をエネルギーＥＬＯが約４４ｍｅＶとして示したものである。このエネルギーＥＬＯは、上記ｘ、ｙの具体的な数値に応じて例えば約３６ｍｅＶ〜４４ｍｅＶの範囲において変化する。準位Ｌ１の最低エネルギーＥ１は、図２（ａ）にて示したように、縮退した二つの準位のエネルギーを記載している。また、各準位間には生じる遷移の寿命の表現を付記している。準位Ｌ３と準位Ｌ２の間には、３．６ＴＨｚの周波数の電磁波のフォトンが持つ１５ｍｅＶのエネルギーを設けた場合を例示している。また説明のため、Ｅ２１すなわちＥ２−Ｅ１はＥＬＯに一致させることとする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図６（ａ）に示すＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓのウェル層／バリア層の場合、準位Ｌ３の最低エネルギーＥ３から２１ｍｅＶだけ高いエネルギーを持つ電子、つまり、約２４０Ｋ程度の電子温度Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎに相当するだけ熱励起された電子は、そのほとんどが準位Ｌ２に非発光遷移してしまう。つまり、準位Ｌ３において電子が分布することが可能なエネルギーの上限は、Ｅ３から２１ｍｅＶ増大させた位置となる。これに対し、図６（ｂ）に示すＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ≦１）では、準位Ｌ３の最低エネルギーＥ３から２９ｍｅＶの位置に上記上限が位置することとなり、エネルギーＥＬＯが４４ｍｅＶであるとき８ｍｅＶ分つまり約９０Ｋ分だけ電子温度Ｔｅｌｅｃｔｒｏｎの上昇可能な上限が拡がる。もちろん、ＧａＡｓをすべてＡｌＡｓとするわけではないものの、ＧａＡｓにＡｌを導入することにより、熱励起電子のフォノン媒介リークに対する余裕が改善される。これが、熱励起電子のフォノン媒介リークに対する対策となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
数１の閾値電流密度Ｊｔｈの表現におけるτ３２については、
【数２】
2013033867.tif 000001
が成り立つ。ここで、τｅ−ｅは電子−電子散乱の時定数（または平均寿命、以下「散乱時間」と記す）であり、τｔｈｅｒｍａｌＬＯは、熱励起電子のフォノン媒介リークの散乱時間である。そして、ＧａＡｓにＡｌを導入する材料系では、τｅ−ｅは無視しうるほど長いのに対しτｔｈｅｒｍａｌＬＯは短いため、準位Ｌ３から準位Ｌ２への寿命については、熱励起電子のフォノン媒介リークのτｔｈｅｒｍａｌＬＯにより支配される。そしてτｔｈｅｒｍａｌＬＯは、
【数３】
2013033867.tif 000002
により与えられる。ここで、τＬＯは、運動エネルギーがＥＬＯ−Ｅ３２であるような電子に対するＬＯフォノン散乱の散乱時間である。τｅｌｅｃｔｒｏｎおよびτＬＯは、理論曲線が実験結果を説明するように決定されるフィッティングパラメータとされる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
［１−４−２  理論計算結果］
次に、レート方程式によるレーザー動作の計算結果について説明する。数値計算の内容は、（１）バリア層のみにＡｌを増加させた材質変更と（２）ウェル層とバリア層の両方にＡｌを増加させた材質変更とのそれぞれに対する各温度での閾値電流密度Ｊｔｈである。閾値電流密度Ｊｔｈを各温度で求めれば、閾値電流密度Ｊｔｈの組成依存性ばかりか、最高動作温度Ｔｍａｘについての情報も得られるためである。図７は、活性領域１０の組成を変更した場合の閾値電流密度Ｊｔｈの数値計算結果の詳細なグラフである。変更した活性領域１０の組成を、ウェル層１０Ｗ／バリア層１０Ｂの組成により示すと、図７（ａ）は、ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓにおいて、Ａｌの組成比ｘを、ｘ＝０．１５〜０．９５の範囲で０．１刻みに変化させたもの、およびｘ＝１としたものであり、図７（ｂ）は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ／ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓにおいて、ｙ＝ｘ＋０．２を保ってＡｌの組成比ｘをｘ＝０．２〜０．８の範囲で０．１刻みに変化させたものである。各図において、凡例ラベルは、（ウェル層におけるＡｌ原子％）−（バリア層におけるＡｌ原子％）としている。図７（ａ）および図７（ｂ）の横軸は、ヒートシンク温度すなわちＴｌａｔｔｉｃｅであり、縦軸は、ウェル層１０Ｗ／バリア層１０Ｂの組成がＧａＡｓ／Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓである場合の４Ｋでの値を１とするように正規化した閾値電流密度Ｊｔｈの高温域の各温度における値である。すなわち、各曲線は、各組成に対して上記のシミュレーション手順を実行し、第２ステップの時点における閾値電流密度Ｊｔｈをプロットしたものである。また、図８は、図７の数値計算結果から読み取った最高動作温度Ｔｍａｘの組成依存性を示すグラフである。この図８は、上記のシミュレーション手順を実行し、第３ステップの時点で数５のＴＨｚ−ＱＣＬ素子１０００に流すことができる電流密度の最大値Ｊｍａｘが与えられる温度を温度Ｔｍａｘとして各組成に対してプロットしたものである。なお、Ｊｍａｘは、組成や温度に依存しないため、図７においてＪｍａｘに直線として明示している。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
［１−５−３  サンプルの測定結果とシミュレーション結果の対比］
次に、上述したように作製した実施作製例のサンプルにより、各温度での正規化した閾値電流密度Ｊｔｈを測定した。また、図７と同様の手法により求めた理論計算も行なった。図１１は、実施作製例のサンプルの測定結果を示すグラフである。図１１は、ＴＨｚ−ＱＣＬ素子の活性層のウェル層／バリア層の組成ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓにおいて、ｘ＝０．１５としたサンプルを実際に動作させた際の電流放出特性（図１１（ａ））と、放出される電磁波のスペクトル（図１１（ｂ））である。また、図１２は、アルミニウムの組成比ｘを変更し作製したＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓの構成の実施作製例のサンプル（ｅｘｐ．）の特性と理論計算（ｓｉｍ．）の結果を示すグラフである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
＜第１実施形態：変形例＞
［２  他の具体的構成］
上述した本実施形態におけるウェル層１０Ｗやバリア層１０Ｂの材質は、ウェル層１０Ｗ１〜１０Ｗ４、およびバリア層１０Ｂ１〜バリア層１０Ｂ４のそれぞれで同一としているが本発明がこのような材質の組合せに限定されるものではない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
なお、各サンプルから確認された最高動作温度Ｔｍａｘは、ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓのｘ＝０．１５において１４３Ｋ、ｘ＝０．２５において１３２Ｋ、ｘ＝０．３５において１２０Ｋであった。この結果のみに注目すると、現時点では、Ａｌの導入量を増大させる手法によって、最高動作温度Ｔｍａｘが高められているとは言いがたい。実際のサンプルにおいてこのような最高動作温度Ｔｍａｘの振る舞いが得られた原因については現時点では不明である。ただし、本願の発明者らは、理論計算の結果と実験との整合性が全般的に良好であることを確認している。つまり、Ａｌの導入量を増大させることにより閾値電流密度Ｊｔｈを低減しうることについての理論的予測の正しさを、高温（１００Ｋ程度以上）の領域において実験により確認している。したがって、その理論的予測に基づき、最高動作温度Ｔｍａｘを高めることも、実験的な困難を解決することにより必ずや確認されるものと確信している。また、上記実験は、バリア層１０Ｂの組成においてのみＡｌを増大させている。ウェル層１０ＷにＡｌを導入しまたその組成比を増大させられる実験を行なうことにより、図７（ｂ）および図８（ｂ）の計算結果により示唆されるような閾値電流密度Ｊｔｈの低減と最高動作温度Ｔｍａｘの向上が達成されるものと確信している。