2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an intense terahertz pulse source using high-quality InAs thin films
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16K06326
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐々 誠彦 大阪工業大学, 工学部, 教授 (50278561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 政俊 大阪工業大学, 工学部, 講師 (30758636)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テラヘルツ放射 / ヘテロ構造 / InAs / GaSb/InAs |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度テラヘルツ発光素子を開発するため，従来バルク基板で発光強度が高いとされる InAs 基板より放射強度が高い InAs 薄膜を基準として，ヘテロ接合を利用することで，放射強度増大の検討を行なった．InAs 薄膜の放射メカニズムは PhotoDember 効果が主であると考えられている．その場合には，キャリアの拡散を増強することで放射強度の増大が達成されると考えた．InAs のような狭バンドギャップ半導体では，励起光から得る過剰エネルギーの多寡が初期の拡散速度を決めると考えられる．そこで，GaSb/InAsヘテロ接合を形成し，キャリアの励起を GaSb 中で行い，ヘテロ接合の大きな伝導帯不連続を利用して，GaSb から InAs に電子が移動する際に，大きな過剰エネルギーを電子に与え，拡散速度の増強が起こることを期待した．
(1) GaSb/InAs 構造で GaSb 層の厚さを変化させて放射強度の測定を行なった結果，強度は GaSb 層の厚さが増えるに従い，単調に減少した．また，InAs 薄膜を超える放射強度を得ることはできなかった．
(2) 放射強度が低い原因を考慮し，GaSb 表面のピニング効果が重要であるとの結論に至り，InAs cap 層を導入して，このピニング効果の解消を試みた．その結果，GaSb 層の厚さが 5 nm の試料では，InAs 薄膜に比べて 1.4 倍の放射強度を実現することができ，本研究課題の目標を実現することができた．
この結果は，ヘテロ接合を利用したキャリアの加速が有効であることを示している．
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