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窒素デルタドープによるGaAs基板上InAs量子ドット発光の1.5μm帯長波長化

研究課題

研究課題/領域番号 17K06352
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関神戸大学

研究代表者

海津 利行  神戸大学, 研究基盤センター, 助教 (00425571)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード量子ドット / 窒素ドープ / キャップ成長温度 / 長波長発光 / 発光強度 / InAs量子ドット / 発光強度向上 / GaAsキャップ温度 / 発光波長 / 窒素ドープシーケンス / MBE / 光物性
研究成果の概要

GaAs基板上InAs量子ドットの長波長発光を目指し、量子ドット形成前のGaAs下地層への窒素ドープとGaAsキャップ層埋め込み成長温度変化を組み合わせた量子ドットの発光波長制御手法について研究を行った。窒素ドープによるGaAs下地層から量子ドット内へのGa混入の抑制にともなうas-grownの量子ドットサイズの減少とIn組成の増大、キャップ温度による埋め込み成長過程の量子ドット縮小の3つの効果が重畳して発光波長が決定されることを明らかにするとともに、従来の試料と比較して、高い発光強度での1.3 μm帯発光を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子ドットの発光波長を決定する主な要因であるas-grownの量子ドットサイズとIn組成、キャップ層埋め込み成長過程の量子ドット縮小についての詳細を明らかにすることによって、波長制御手法を確立するための知見を得るとともに、最適な窒素ドープ条件とキャップ温度の組み合わせによって得られる高い発光強度を有する1.3 μm帯発光を光情報通信へ利用することによって、光周波数帯域の有効活用につながる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Polarization-insensitive fiber-to-fiber gain of semiconductor optical amplifier using closely stacked InAs/GaAs quantum dots2020

    • 著者名/発表者名
      Kaizu Toshiyuki、Kakutani Tomoya、Akahane Kouichi、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 3 ページ: 032002-032002

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7060

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide-wavelength-range control of photoluminescence polarization in closely stacked InAs/GaAs quantum dots2019

    • 著者名/発表者名
      Kaizu Toshiyuki、Tajiri Yusuke、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 23 ページ: 234304-234304

    • DOI

      10.1063/1.5096411

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-step photon up-conversion solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Asahi Shigeo、Teranishi Haruyuki、Kusaki Kazuki、Kaizu Toshiyuki、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 14962-14962

    • DOI

      10.1038/ncomms14962

    • NAID

      120006220826

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-step photocurrent generation enhanced by miniband formation in InAs/GaAs quantum dot superlattice intermediate-band solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Sho、Asahi Shigeo、Kada Tomoyuki、Hirao Kazuki、Kaizu Toshiyuki、Harada Yukihiro、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 19 ページ: 193104-193104

    • DOI

      10.1063/1.4983288

    • NAID

      120006318808

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient two-step photocarrier generation in bias-controlled InAs/GaAs quantum dot superlattice intermediate-band solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kada T.、Asahi S.、Kaizu T.、Harada Y.、Tamaki R.、Okada Y.、Kita T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 5865-5865

    • DOI

      10.1038/s41598-017-05494-8

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatially resolved electronic structure of an isovalent nitrogen center in GaAs2017

    • 著者名/発表者名
      Plantenga R. C.、Kortan V. R.、Kaizu T.、Harada Y.、Kita T.、Flatte M. E.、Koenraad P. M.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.155210

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-step photocurrent generation enhanced by the fundamental-state miniband formation in intermediate-band solar cells using a highly homogeneous InAs/GaAs quantum-dot superlattice2017

    • 著者名/発表者名
      Hirao Kazuki、Asahi Shigeo、Kaizu Toshiyuki、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 012301-012301

    • DOI

      10.7567/apex.11.012301

    • NAID

      210000136065

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] One-dimensional electronic states in highly-stacked InAs/GaAs quantum dot superlattices2019

    • 著者名/発表者名
      Kaizu Toshiyuki、Kita Takashi
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarization-insensitive optical gain of highly stacked InAs/GaAs quantum dot semiconductor optical amplifier2019

    • 著者名/発表者名
      Kaizu Toshiyuki、Kakutani Tomoya、Kita Takashi
    • 学会等名
      SmiconNano
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多重積層InAs/GaAs量子ドット光増幅器の偏波無依存光利得2019

    • 著者名/発表者名
      海津 利行、角谷 智哉、喜多 隆
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effects of GaAs-capping Temperature on The Emission Wavelength of InAs Quantum Dots Grown on Nitrogen-doped GaAs(001) Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Uenishi, Toshiyuki Kaizu, and Takashi Kita
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAsキャップ温度による窒素ドープGaAs(001)面上InAs量子ドットの 発光波長への影響2018

    • 著者名/発表者名
      海津 利行,上西 奈緒人,喜多 隆
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Broadband control of polarization characteristics in closely-stacked InAs/GaAs quantum dots2017

    • 著者名/発表者名
      Kaizu T.、Tajiri Y.、Kita. T
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] One-dimensional miniband formation in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattice2017

    • 著者名/発表者名
      Kaizu T.、Kita. T
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドットの 成長温度による電子状態の変化2017

    • 著者名/発表者名
      海津 利行、喜多 隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] AlGaAs障壁層を挿入した 波長制御InAs/GaAs量子ドットの積層成長2017

    • 著者名/発表者名
      海津 利行、小池 孝彰、喜多 隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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