単一半導体マイクロ結晶の光共振器特性の詳細評価と発振特性の解明
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22K04895
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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 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
酒井 優 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10371709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東海林 篤 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40392724)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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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 | WGM発振 / マイクロディスク / GaNマイクロディスク |
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| Outline of Research at the Start |
窒化ガリウムの六角形状マイクロディスク結晶は、光共振器構造を有する利得媒質であることから、共振器に起因するレーザー発振が観察され、微小レーザー光源としての応用が期待されている。しかし、発振モードやモード選択の詳細は明らかになっていない。本研究では、ナノ光プローブ等を用いた複数の測定法を有機的に組み合わせることで光共振器特性を評価し、マイクロ結晶特有の発振モードの解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶成長で作られる窒化ガリウムの六角形ディスク状マイクロ結晶は、それ自身が結晶面により構成される正確な六角形構造に起因する光共振器特性を有することに加え、利得媒質であることから微小レーザー光源としての応用が期待されている。これまでの研究で、共振器に起因するレーザー発振が観察されているが、発振モードやモード選択の詳細は明らかになっていない。本研究では、単一半導体マイクロ結晶であるGaNマイクロディスクにおいて観察される光共振器発振について、新しい測定手法を導入して多方面から評価することでその詳細を解明することを目的としている。令和5年度は、令和4年度に引き続き、周回方向測定、偏光測定、FDTD計算を行った。
周回方向測定及び偏光測定では、六方晶及び立方晶の自己形成六角形状GaNマイクロディスクに対して光励起発振の評価を行った。周回方向測定においては、立方晶マイクロディスクにおける周回型光共振器発振を詳細に観察した。また偏光測定においては、六方晶及び立方晶の光発振における偏光特性が群論に基づくGaNの発光選択則を反映していることを確認するとともに、立方晶マイクロディスクにおいては周回方向測定の結果との相関を明らかにするべく詳細な測定を行った。
一方FDTD計算では、周回方向が偏る起源について、発振の種となる自然放出光のマイクロディスク内での位置が発振における周回方向に寄与している可能性について知見が得られた。令和6年度はこの計算結果の妥当性を検証すべく、実験を行う予定である。
以上のように、本研究は順調に進展している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、①温度依存性測定、②散乱型SNOM測定、③周回方向測定、の3つを柱に、④FDTD計算を組み合わせながら研究を推進する計画で、これらの測定手法を有機的に組み合わせることで、GaNマイクロディスクにおけるWGM発振の発振モード及び基本的な物理を明らかにすることを目指している。
令和4～5年度は、①温度依存性測定、③周回方向測定、④FDTD計算を実施し、多くの測定結果が得られていることに加え、当初計画には無かった⑤偏光測定を発案して実施することが出来、③周回方向測定の測定結果を強力にサポートする知見が得られた。
一方で、②散乱型SNOM測定は現在使用しているサンプルでは実施が困難である可能性が高いことが次第に明らかになってきたため、令和6年度は散乱型SNOM測定に適したサンプルを調達することを検討している。
以上より、当初計画とはやや異なるが、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、複数の測定手法を組み合わせて、GaNマイクロディスクにおけるWGM発振の発振モード及び基本的な物理を明らかにすることを目指している。測定手法としては、当初計画していた①温度依存性測定、②散乱型SNOM測定、③周回方向測定、④FDTD計算、と令和4年度に着手した⑤偏光測定の計5つを計画している。
令和6年度は、令和4～5年度に実施できなかった②散乱型SNOM測定に優先的に取り組み、5つの測定手法を有機的に組み合わせた解析が実現できる測定基盤の構築を目指す。
特に最終年度である令和6年度は、1つのマイクロディスクに対して複数の測定手法を用いて多方面から光共振器特性を評価し、マイクロ結晶特有の発振モードの解明につなげることを目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
