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窒化物半導体の非線形光学定数の精密評価と内部電界による制御

Research Project

Project/Area Number 19032003
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

近藤 高志  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60205557)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 須田 淳  京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00293887)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000)
Fiscal Year 2008: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
Keywords非線形光学材料 / 窒化物半導体 / 非線形光学定数 / 第2高調波発生 / 疑似位相整合 / 波長変換 / 内部電界 / 電場誘起第2高調波発生
Research Abstract

バルク試料を用いた回転型メーカーフリンジ法とウェッジ法とを併用することでSiCとGaNのintrmsicな非線形光学定数(d=x^<(2)>/2)の精密測定をおこなった。また, MBE法によるGaN周期極性反転構造の作製と導波路作製に取り組んだ。
1. SiCの非線形光学定数精密測定
GaNエピタキシャル薄膜の非線形光学定数をはかる準備として, 基板材料となるSiCの非線形光学定数評価をおこなった。その結果は以下のとおり。6H-SiCの非線形光学定数は, d_<31>=6.7pm/V, d_<15>=6.5pm/V, d_<33>=-12.5pm/V。4H-SiCの非線形光学定数は, d_<31>=6.5pm/V, d_<15>=6.7pm/V, d_<33>=-11.7pm/V。両者は測定誤差の範囲内で一致しているが, 4H-SiCのd_<33>が若干小さく, 理想的四面体構造に対して予想されるd_<33>/d_<31>=-2からのずれが大きい。これは, 4H-SICが6H-SiCと比較して格子の歪みが大きいことを反映している。
2. GaNの非線形光学定数精密測定
液相成長のバルク試料とエピタキシャル成長自立基板を試料として用い, GaNのintrinsicな非線形光学定数の精密測定をおこない, 以下の結果が得られた。d_<31>=2.4pm/V, d_<15>=2.5pm/V, d_<33>=-3.8pm/V。GaNは理想的四面体構造からの歪みが大きく, その結果, d_<33>/d_<31>=-2の関係から大きくずれている。また, この結果は, エピタキシャル薄膜試料を用いて測定された既報の値と比較してかなり小さく, これまでの測定に内部電界と3次非線形光学効果の影響が混入していたことをうかがわせる。
3. 周期極性反転GaN導波路の作製
MBEによるGaNエピタキシャル膜の格子極性制御の再現性を確認した上で, 疑似位相整合波長変換デバイス作製に不可欠な周期極性反転GaNの作製をおこなった。また, 導波路デバイス作製プロセス開発の第一段階としてリフトオフによるリブ構造作製が可能であることを示した。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Accurate measurements of second-order nonlinear-optical coefficients of silicon carbide2009

    • Author(s)
      H. Sato, I. Shoji, J. Suda, and T. Kondo
    • Journal Title

      Materials Science Forum 615-617

      Pages: 315-318

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comprehensive analysis of multiple-reflection effects on rotational Maker-fringe experiments2008

    • Author(s)
      M. Abe, I. Shoji, J. Suda, and T. Kondo
    • Journal Title

      J. Opt. Soc. Am B 25

      Pages: 1616-1624

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] GaNの2次非線形光学定数精密測定2009

    • Author(s)
      阿部真, 佐藤弘章, 吉村政志, 北岡康夫, 森勇介, 庄司一郎, 近藤高志
    • Organizer
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2009-03-31
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 分極反転材料における非線形光学定数の精密測定2009

    • Author(s)
      庄司一郎, 近藤高志
    • Organizer
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2009-03-30
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] MBE法を用いたGaN格子極性反転構造の作製2009

    • Author(s)
      片山竜二, 福原裕次郎, 近藤高志, 尾鍋研太郎
    • Organizer
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2009-03-30
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Accurate Measurement of Nonlinear Optical Coeffcients of 6H Silicon Carbide by Rotational Maker-Fringe Technique2008

    • Author(s)
      M. Abe, H. Sato, J. Suda, I. Shoji, and T. Kondo
    • Organizer
      2008 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2008)
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2008-09-25
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Accurate Measurements of Second-Order Nonlinear-Optical Coefficients of Silicon Carbide2008

    • Author(s)
      H. Sato, I. Shoji, J. Suda, and T. Kondo
    • Organizer
      7th European Conference on Silicon Carbide and Related Materiak
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2008-09-07
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ウェッジ法を用いたSiCの2次非線形光学定数精密測定2008

    • Author(s)
      佐藤弘章, 袴田真史, 庄司一郎, 須田淳, 近藤高志
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 回転型メーカーフリンジ法を用いた6H-SiCの2次非線形光学定数精密測定2008

    • Author(s)
      阿部真, 佐藤弘章, 須田淳, 庄司一郎, 近藤高志
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2008-09-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重反射効果を考慮した回転型メーカーフリンジ精密解析I2008

    • Author(s)
      佐藤弘章, 阿部真, 丸山晃市, 田中宏昌, 須田淳, 庄司一郎, 近藤高志
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大船橋
    • Year and Date
      2008-03-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重反射効果を考慮した回転型メーカーフリンジ精密解析II2008

    • Author(s)
      阿部真, 佐藤弘章, 丸山晃市, 田中宏昌, 須田淳, 庄司一郎, 近藤高志
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日大船橋
    • Year and Date
      2008-03-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Accurate Determination of Nonlinear Optical Coefficients of Hexagonal Silicon Carbide of Polytype 6H2007

    • Author(s)
      M. Abe, K. Maruyama, H. Sato, H. Tanaka, J. Suda, I. Shoji, T. Kondo
    • Organizer
      Nonlinear Optics: Materials Fundamentals and Applications
    • Place of Presentation
      ハワイ(米国)
    • Year and Date
      2007-08-01
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] 光学材料の屈折率制御技術の最前線(分担執筆。「屈折率測定法」を担当)2009

    • Author(s)
      近藤高志
    • Total Pages
      326
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Book] 薄膜ハンドブック 第2版 (「非線形光学薄膜」を担当)2008

    • Author(s)
      近藤 高志(分担執筆)
    • Publisher
      オーム社
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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