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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Single Photon Source and Qubits Based on Lanthanide Doped GaN

Research Project

Project/Area Number 16K17507
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology

Principal Investigator

佐藤 真一郎  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員(定常) (40446414)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords窒化ガリウム / ランタノイド元素 / 単一光子発生
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、窒化ガリウム(GaN)中の単一プラセオジム(Pr)の単一光子発生を観測するため、Prイオン注入したGaNの共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡(CLSM)による発光観測を行った。現在保有するCLSMでは検出感度やS/N比の観点から、単一Prの観測は困難であると判断し、最小1μm四方の微小領域へのPr注入を行い、観測可能な最小アンサンブル数が100~1000個程度であることを明らかにした。また、励起光波長を532nmではなく405nmに変更すると、発光強度が10倍近く増大することを明らかにした。波長可変レーザーを用いて最適な直接励起波長を見出すことにより、単一Pr観測が可能であるという見通しを得た。また、PrドープGaNの光検出磁気共鳴(ODMR)に挑戦し、300MHz付近に発光強度のコントラストが発生し、それが外部磁場によって変化することを見出した。このコントラストが3価Prにおける4f殻電子のどの準位の共鳴に起因するかは、現在検討中である。
一方、注入したPrの活性化率を更に向上させるため、Si3N4被覆と高温熱処理を組み合わせた手法により、昨年度実績よりも約3倍の活性化率向上に成功した。加えて、高温イオン注入についても更に詳しく検討を行い、今回の条件においては、高温でイオン注入するほど活性化率が低下するという結果を得たことから、高温イオン注入よりも、室温でのイオン注入後に1300℃以上の高温で熱処理する方が効果的であると結論づけた。

  • Research Products

    (3 results)

All 2018 2017

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 窒化ガリウム半導体に高温イオン注入したプラセオジム(Pr)の発光観測2018

    • Author(s)
      佐藤真一郎、出来真斗、中村徹、大島武
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 窒化ガリウム中の単一希土類元素からの発光観測を目指したイオン注入法および熱処理条件の検討2017

    • Author(s)
      佐藤真一郎、岡田浩、出来真斗、若原昭浩、大島武
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Optimization of Praseodymium (Pr) Implanted GaN for Single-Photon Emission2017

    • Author(s)
      Shin-ichiro Sato, Hiroshi Okada, Manato Deki, Akihiro Wakahara, Takeshi Ohshima
    • Organizer
      29th International Conference on Defects in Semiconductors
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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