Development of three dimensional spectroscopy of crystal singularity and defects and its application based on phonon science

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity
• Project/Area Number: 16H06425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Ishitani Yoshihiro 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60291481)
• 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)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: フォノン / 励起子ダイダイナミクス / 顕微ラマン分光 / THz輻射 / 縦光学モード / フォノン輸送

Outline of Final Research Achievements

We have developed methodology of electron-phonon interaction analysis in crystal with singularity, and established a basis of analysis of phonon-electron-photon system in surface structures and defective fields. (1) For physical properties of phonons, a vehicle for three-dimensional phonon transport analysis has been established by Raman imaging using double lasers. Using this method the effects of misfit dislocation in the vicinity of heterointerface on phonon transport has been revealed. (2) Theoretical analysis method of phonon-exciton-radiation system has been established. Experimental analysis using phonon replica emission has been conducted, and a methodology to analyze emission dynamics of carriers has been proposed.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は，熱的効果による半導体デバイス動作特性の制限に対して，キャリア‐フォノンの全エネルギー種を対象として発光ダイナミクス・キャリアダイナミクスに関する学術体系を再構築するものである。窒化物半導体で比較的多い結晶欠陥の存在する場におけるフォノン輸送統制の評価手法が開拓され，その解明が進められ，また表面マイクロ構造など特異な場における新たな物性の発現がなされた。本研究はフォノン制御を考慮した新しいデバイス設計概念の創出への基盤となる研究と位置付けられる。熱制御の観点から持続可能社会創成へ向けて，電子・光デバイスの熱制御を含んだ設計概念の構築へつながる研究としての意義を持つと考えている。