| Project/Area Number |
22K04245
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
Maeda Koji 宮崎大学, 工学部, 教授 (50219268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 剛 法政大学, 理工学部, 教授 (70557660)
荒井 昌和 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 超格子 / 中赤外発光 / フォトルミネッセンス / バンド構造計算 / MOCVD / 発光遷移 / 温度依存性 / 励起強度依存性 / バンド構造 / 超格子構造 / 中赤外光源 / MOVPE法 / バンド計算 / 励起光強度依存性 / エネルギーバンド計算 / 発光の温度-励起強度ダイアグラム / 発光遷移図 / PLスペクトル / MOVPE / InAs/GaSb / 中赤外線 |
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| Outline of Research at the Start |
中赤外線領域（2-10 μm）は、分子の吸収が近赤外領域より桁違いに大きく、微量物質の検出などで最適の波長帯である。量産性の高い有機金属気相成長法を用いた超格子構造を作製し、これまでにない広帯域発光光源を実現する。従来の発光デバイスは、超格子に由来する量子準位間の最低のエネルギーであるバンドギャップ付近の発光を中心に利用していた。本課題で取り組む新しい方法は、超格子構造より計算で求めた電子の状態密度と電子占有状態に基づいて、広範囲の準位からの発光も利用する。これにより、これまで実現されていない約3 μm幅を持つ非熱的高効率広帯域 中赤外発光光源の開発を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The goal of this research is to create a device capable of emitting infrared light over a wide range of wavelengths. First, band structure calculations revealed that a design between higher energy levels was more important than between the lowest levels for strong light emission at room temperature. Next, materials were fabricated based on that design, but the luminescence was weaker than expected. Therefore, we improved the intensity by devising protective and buffer layers, which were not taken into account in the calculations. From the luminescence details, it was found that the emission tended to match the predicted spectral shape at low temperatures and in weak light, but that there were wavelength differences and a decrease in intensity in strong light. Although luminescence over a wide wavelength range was achieved at room temperature, due to the decrease in luminescence intensity with increasing temperature, we will aim to reduce defects in the future.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
室温で励起強度を変化させて発光強度やスペクトル形状まで計算し、その構造を実際に作製し計算と実験のスペクトルを比較したことは、学術的に意義がある。まだ、発光強度は強くないが計算上中赤外領域で広い発光波長範囲をもつtype II超格子が実現できる可能性を示せたことは、実現する上で意義がある結果となった。
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