2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on organic semiconductor laser using AlGaN/GaN nano-optical resonator
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16K14260
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
菊池 昭彦 上智大学, 理工学部, 教授 (90266073)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光デバイス / 有機半導体レーザ / 有機半導体 / 窒化物半導体 / 光共振器 / 有機単結晶 / ナノ構造 / 酸化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電流注入型有機半導体レーザの実現を目指し、窒化物半導体(GaN)ナノ構造光共振器と単結晶有機半導体発光層を組合わせた有機無機複合型デバイス構造の提案と要素技術の開発を行った。以下に年度毎の成果を記す。
2016年度：GaNの水素支援熱分解を利用する独自の低損傷極微細加工技術である水素雰囲気異方性熱エッチング（HEATE）法を用いて六角形AlGaNマクロディスク共振器構造を作製し、光励起発振の観測とモード解析を行い、光共振器構造としての有効性を確認した。静電塗布と低蒸気圧液膜を用いる板状有機単結晶成長技術である静電塗布液膜法を開発し、板状結晶の析出が困難な有機分子（Alq3等）において大型板状単結晶の成長に成功した。
2017年度：可視域のGaNフォトニック結晶（PhC）光共振器の作製に向け、薄膜SiO2マスクとアンモニア添加HEATE法による高精度高垂直性エッチング技術を開発した。狭空隙に板状有機単結晶を析出させるマイクロギャップ法で成長させた有機単結晶(PBD)からの光励起誘導放出の観測に成功した。また、静電塗布液膜法を用いた薄膜有機単結晶への濃度制御分子ドーピングに成功した。
2018年度：HEATE加工法により可視領域に適用可能な高アスペクトホール型PhC、ピラー型PhCおよび横型多層膜反射鏡等の多様なGaN光共振器構造の作製を実証した。また、蛍光性低分子材料であるo-MSBやC6をドープした薄膜ワイドギャップ有機半導体（PBD）単結晶を成長し、ドーパント分子からの青色と緑色の光励起誘導放出に成功した。
本研究により、HEATE法による高精度GaN光共振器作製技術が格段に進展し、板状有機単結晶薄膜の成長と分子ドーピング技術が開発され、低コスト高効率な可視域レーザ光源として期待される電流注入型有機半導体レーザの実現に向けた基盤技術の新しい方向性が示された。
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