2014 Fiscal Year Annual Research Report
高品質半導体ナノ構造光デバイスの「ものづくり」と基礎物理研究
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14F04907
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
秋山 英文 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40251491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KIM Changsu 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 半導体 / 光デバイス / 半導体レーザー / 太陽電池 / 分子線エピタキシー / 電子ビーム蒸着 / 有限要素法計算 / クーロン相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、短パルス発生半導体レーザー、高効率太陽電池などに代表される高品質半導体ナノ構造光デバイスを、低次元性とキャリア間多体クーロン相互作用などの基礎物理効果を踏まえて設計・作製・評価し、同時に新しいフィラメントセルを用いたドーピングやへき開再成長など半自家製のMBE装置の各部の改造や手法開発を進め活用することで、外国人特別研究員と代表者研究室メンバーが共同で、基礎物理に基づいた「ものづくり」を探究することを目的としている。
H26年度には、光励起短パルス発生用半導体レーザー、太陽電池デバイス、テラヘルツ分光用バルク・量子井戸試料を設計し、MBE結晶成長を行った。半導体レーザー試料については、有限要素法を用いて縦励起用ダブルコアレーザー構造の計算コードを作製したうえで設計し、リッジ導波路構造作製プロセスを行い、低しきい値縦型光励起レーザーを発振させることができた。さらに、ストリークカメラを用いた時間分解計測が進んでいる。次に、電流注入用ドーピングを含めて設計・結晶成長した半導体レーザーウエハに対して、オーミック電極加工を行って、研究室で初めて低温連続波発振と室温パルス発振に成功した。太陽電池用減反射コーティングや、半導体レーザーの端面高反射コーティングを行うため、電子ビーム蒸着法による酸化シリコンと酸化チタンの多層膜形成を試した。平面基板試料のほか端面ファセットのエッジ近傍への蒸着についても、自家製の顕微反射計測装置を用いて評価を行い、ほぼ設計通りの性能の多層膜が得られていることが確認した。その他、機械研磨とウエットエッチングを用いて基板除去の試料プロセスを行い、透過型の光学実験用試料の作製を行い、国内の複数の共同研究グループへの試料提供も行った。
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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
研究は計画に沿った形で順調に進んだ。外国人特別研究員と代表者研究室メンバーが共同で設計を行い、研究員本人がMBE結晶成長、電子ビーム蒸着、試料加工、評価計測を行い、代表者研究室メンバーが詳細な物理計測を行うという形で、共同研究も順調に進み、多くの論文や学会発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度末に、MBE成長装置のオープン・メンテナンス作業を行い、MBEチャンバー内の清掃、クライオポンプのメンテナンス、材料チャージ、リードスクリーン更新などに加え、ｎ型とp型のドープ制御のための自家製のフィラメント型ドーパントセルの改良を試みた。H27年度に試用を行う予定である。学外のテラへルツ分光、超高速分光の研究グループからも、試料提供の依頼が来ているので、試料の設計・結晶成長・加工・基礎評価を順次進め供給を行いたい。
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[Presentation] Nonlinear Excitonic Interaction of GaAs Quantum Wells with Novel Narrowband Terahertz Waves in Nonperturbative Regime2015
Author(s)
Kento Uchida, Hideki Hirori, Takao Aoki, Christian Wolpert, Koichiro Tanaka, Toshimitsu Mochizuki, Masahiro Yoshida, Hidefumi Akiyama, Loren Pfeiffer, and Ken West
Organizer
Optical Terahertz Science & Technology Conference
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
2015-03-08 – 2015-03-13
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[Presentation] Time-resolved observation of excitonic dynamics under coherent terahertz excitation in GaAs quantum wells2015
Author(s)
Kento Uchida, Hideki Hirori, Takao Aoki, Christian Wolpert, Yu Mukai, Koichiro Tanaka, Toshimitsu Mochizuki, Changsu Kim, Masahiro Yoshita, Hidehumi Akiyama, Loren N. Pfeiffer, Kenneth W. West
Organizer
SPIE Photonics West San Francisco
Place of Presentation
San Francisco, USA
Year and Date
2015-02-07 – 2015-02-12
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[Presentation] 二次元電子ガスの空間不均一性の光学測定2014
Author(s)
中前秀一,中村考宏,伊藤隆,望月敏光,金昌秀,吉田正裕,秋山英文, Loren N. Pfeiffer,Ken W. West
Organizer
日本物理学会2014年秋季大会
Place of Presentation
中部大学（愛知県春日井市）
Year and Date
2014-09-07 – 2014-09-10
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