Exploration of Fabrication Technology, Design of Physical Property and Functionality of Polarity-Controlled Nitride Semiconductor Singular Structure
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
19H04543
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
片山 竜二 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40343115)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | 窒化物半導体 / エピタキシャル成長 / 非線形光学 / 第二高調波発生 / 光パラメトリック下方変換 |
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| Outline of Research at the Start |
深紫外帯域で発光する材料の導電性制御は困難であり、電流注入とは原理の異なる深紫外光の発生方法の開発が急務である。かたや情報分野においては、現在提案されている光量子計算機は依然として系が巨大で調整困難なうえ安定性が乏しく、その小型化が求められる。上記背景を踏まえ本研究では、窒化物半導体の「極性反転」という特異構造の更なる理解と制御技術の確立を行い、深紫外第二高調波発生と量子もつれ光子対発生の実証を行う。これにより、結晶工学的な学術的知見の掘り下げ、工業・医療分野への応用や、室温動作・高安定な光導波路型量子計算機の実用化などの各分野への貢献を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、窒化物半導体の「極性反転」という特異構造の形成技術の深化とその物性・機能の制御、ならびにこれを利用した波長変換による新規光源の開発を目的とした。深紫外帯域で発光するAlGaNは導電性制御が本質的に困難であり、高効率レーザは実現されておらず、単なる電流注入とは原理の異なる深紫外光の発生方法の開発が急務である。かたや情報分野においては、光を用いた量子計算機が提案されているが、依然として系が巨大で調整困難なうえ安定性が乏しく、量子光源の小型化が求められる。上記背景を踏まえ本研究ではこの特異構造の更なる理解、制御技術の確立と積極活用を進め、青色レーザ励起による深紫外第二高調波発生と量子もつれ光子対発生を実証する。これにより結晶工学的な学術的知見の掘り下げや新規素子提案に加え、半導体微細加工・医療分野への応用や室温動作・高安定な光導波路型量子計算機の実用化などの各分野への貢献を目指すことを目的とした。
これらの目的のもと、まず一つ目の研究項目である極性反転構造形成技術の深化としては、高品質AlN・GaN薄膜成長と表面活性化ウエハ接合条件の最適化による極性反転構造及び素子形成プロセスの収率改善に成功した。また二つ目の研究項目である波長変換素子の非線形光学特性評価としては、エピタキシャルに極性反転させたAlN・GaNチャネル導波路の形成と青紫色帯域のSHGの実証に成功し、また深紫外SHG及びOPDCによる量子相関光子対発生の測定系構築などの成果が得られた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(64 results)
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[Journal Article] Monolithic microcavity second harmonic generation device using low birefringence paraelectric material without polarity-inverted structure2021
Author(s)
T. Nambu, T. Nagata,S. Umeda, K. Shiomi, Y. Fujiwara, T. Hikosaka, A. Mannan, D. Bagsican, K. Serita, I. Kawayama, M. Tonouchi, M. Uemukai, T. Tanikawa and R. Katayama
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: -
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[Presentation] Second harmonic generation devices with transverse quasi-phase-matched polarity-inverted stacked AlN waveguide2020
Author(s)
A. Yamauchi, T. Komatsu, K. Ikeda, K. Uesugi, K. Shojiki, H. Miyake, T. Hikosaka, S. Nunoue, T. Morikawa, Y. Fujiwara, M. Uemukai, T. Tanikawa and R. Katayama
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SPIE Photonics West 2020
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[Presentation] Design of Deep Ultraviolet Second Harmonic Generation Device with Double-Layer Polarity-Inverted AlN Waveguide2019
Author(s)
A. Yamauchi, T. Komatsu, K. Ikeda, K. Uesugi, K. Shojiki, H. Miyake, T. Hikosaka, S. Nunoue, T. Morikawa, Y. Fujiwara, M. Uemukai, T. Tanikawa and R. Katayama
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APWS2019
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[Presentation] Design of Deep Ultraviolet Second Harmonic Generation Device with Double-Layer Polarity-Inverted AlN Waveguide2019
Author(s)
A. Yamauchi, T. Komatsu, K. Ikeda, K. Uesugi, K. Shojiki, H. Miyake, T. Hikosaka, S. Nunoue, T. Morikawa, Y. Fujiwara, M. Uemukai, T. Tanikawa and R. Katayama
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第38回 電子材料シンポジウム EMS38
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[Presentation] Raman Scattering Evaluation of Strain Evolution During Surface-Activated Bonding of GaN and Removal of Si Substrate2019
Author(s)
R. Tanabe, N. Yokoyama, M. Uemukai, T. Hikosaka, S. Nunoue, K. Shojiki, H. Miyake, M. Kushimoto, H. Cheong, Y. Honda, H. Amano and R. Katayama
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第38回 電子材料シンポジウム EMS38
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[Presentation] InGaN Laser Pumped Nitride Semiconductor Transverse Quasi-Phase-Matched Waveguide Second Harmonic Generation Devices2019
Author(s)
M. Uemukai , S. Yamaguchi, A. Yamauchi, D. Tazuke, A. Higuchi, R. Tanabe, T. Tanikawa, T. Hikosaka, S. Nunoue, Y. Hayashi, H. Miyake, Y. Fujiwara and R. Katayama
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第7回 半導体ナノ構造のエピタキシャル成長と基礎物性に関する国際ワークショップ SEMICONNANO2019
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[Presentation] Raman Scattering Investigation of Strain Evolution during Surface-Activated Bonding of GaN and Removal of Si Substrate2019
Author(s)
R. Tanabe, T. Onodera, M. Uemukai, T. Hikosaka, S. Nunoue, K. Shojiki, H. Miyake, M. Kushimoto, H.J. Cheong, Y. Honda, H. Amano and R. Katayama
Organizer
第7回 発光素子とその産業応用に関する国際学会 LEDIA'19
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