2020 Fiscal Year Annual Research Report
フォノン科学による特異構造3次元分光評価と応用欠陥物性
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06425
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石谷 善博 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60291481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠塚 雄三 和歌山大学, 学内共同利用施設等, 名誉教授 (30144918)
MA BEI 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (90718420)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | フォノン / 顕微ラマン分光 / GaN / 中赤外発光 / 励起子ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フォノンに着目した結晶欠陥を中心とする結晶構造解析およびフォノン制御を行う特異構造の提案、キャリアダイナミクス評価・制御方法提案を目的としており，202020年度は以下の進展があった。
励起子ダイナミクスでは、フォノン過程を取り入れた励起子ダイナミクス計算により励起子輻射速度の温度依存性が残留電子と励起子準位のエネルギー広がりによる実効的束縛エネルギーの低下によることが分かった。またGaN表面の金属半導体ストライプ構造において局所的励起子とフォノンの相互作用が変化することが分かり，応用の可能性があると考えらえる。
共焦点ラマン分光による構造評価では，532nmと325nmのレーザの同時照射により熱発生個所とラマン信号プローブ箇所を空間的に一致させた測定により，界面近傍のミスフィット転位にけるフォノン輸送の低下や横方向に20um程度の輸送が評価できることが分かった。また，532nmパルスレーザから２倍波266nm光を生成するシステムが構築され，測定時間を限定したラマン散乱分光によるS/N向上に目途がついた。また高密度SiドープGaN試料中の歪状態について詳細な空間分解がラマン分光と赤外分光の組み合わせにより可能であること，高密度ドープにより最終的に立方晶領域が発生することが示された。
金属-半導体表面ストライプ構造では，間接遷移型半導体GaPやGaNなど様々な材料でLOフォノンエネルギー近傍における赤外輻射が起こることが分かった。輻射強度のメサ高さ・ストライプ幅依存性について一定の理解が進んだ。
以上のように，ラマン散乱分光と赤外分光を合わせて3次元的フォノン物性評価がなされ，また表面のマイクロ構造の作製により励起子とフォノンの相互作用制御の可能性が示された。
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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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[Presentation] Analysis of LO phonon properties in III-nitrides: interaction with carriers and microscopic analysis2021
Author(s)
Y. Ishitani, K. Oki, M. Chizaki, S. Okamoto, T. Nakayama, B. Lin, B. Ma, K. Morita, H. Miyake , D. Iida , and K. Ohkawa
Organizer
SPIE, Photonic West
Int'l Joint Research / Invited
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