2013 Fiscal Year Annual Research Report
室温動作ポラリトンレーザ構造のヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシャル形成
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22246037
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
秩父 重英 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80266907)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宗田 孝之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90171371)
上殿 明良 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (20213374)
羽豆 耕治 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30367057)
古澤 健太郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40392104)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 電子・電気材料 / ヘリコン波励起プラズマスパッタ / 酸化亜鉛 / 微小共振器 / ポラリトンレーザー |
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| Research Abstract |
半導体中の励起子と微小共振器の光モードを強結合させ、半導体レーザとは異なる原理によってコヒーレント光を得る微小共振器結合励起子ポラリトンレーザを実現するため以下の項目を実行し、室温において結合モードによると思われる発光増強を確認した。
(1)水熱合成ZnOターゲットを高真空型ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシー(HWPSE)装置に装填してスパッタし、水熱合成Zn極性ZnO基板上へのZnOホモエピタキシャル成長を行った。ZnOホモエピタキシャル層の表面はテラス幅1マイクロメートル程度の単分子層ステップが観測できるほど平坦に形成されており、従来から用いていた気相合成ターゲットよりも不純物濃度が低い高品位エピタキシャル層の形成に成功したといえる。低温において励起子ポラリトンに起因する発光ピークも観測された。 (2)有機金属気相成長法により成長されたSi添加AlGaN/AlGaN構造の構造・光学特性評価を行い、電子状態計算結果と合わせて界面の及ぼす影響について吟味を行った。また、DBR構造の最適化計算を行った。 (3)ターゲットにSiおよびZr金属を用いた反応性ヘリコン波励起プラズマスパッタ(R-HWPS)モードにて、各膜厚をその場観測・制御しながらSiO2/ZrO2誘電体分布ブラッグ反射鏡(DBR)の形成を行った。ほぼ理論値に近い中心波長と高反射率をもち、干渉波長において反射率がゼロ近くになるDBRの形成に成功した。また、このDBR ２枚の中にZnO活性層を挟む構造を形成し、キャビティーモードによる室温発光強度の増強を観測した。 (4)MgZnO/ZnO量子井戸を組み込んだ構造のポラリトン分散計算を詰めるため、精密な反射率計測による振動子強度導出を定式化した。また、特定の電磁波伝搬方向にて、規約表現Γ1の励起子とΓ5の励起子の混成モードが発生することが明らかになった。 (5)DBRを透過しての局所的強励起を可能とする、電子線を用いた発光観測系の整備を行い、実測に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Excitonic emission dynamics in homoepitaxial AlN films studied using polarized and spatio-time-resolved cathodoluminescence measurements2013
Author(s)
S. F. Chichibu, K. Hazu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, T. Ohtomo, K. Furusawa, A. Uedono, S. Mita, J. Xie, R. Collazo, and Z. Sitar
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 103
Pages: 142103 1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Effects of Si-doping on the recombination dynamics of excitons in AlGaN alloys studied by time-resolved cathodoluminescence
Author(s)
S. F. Chichibu, H. Miyake, Y. Ishikawa, M. Tashiro, T. Ohtomo, K. Hazu, K. Furusawa, K. Hiramatsu, A. Uedono
Organizer
European Materials Research Society, 2013 Spring Meeting, Session L: Group III nitrides
Place of Presentation
Strasbourg, France
Invited
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[Presentation] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on AlN epitaxial films grown on low dislocation density bulk AlN substrates prepared by the physical vapor transport method
Author(s)
S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, M. Tashiro, K. Furusawa, K. Hazu, S. Mita, J. Xie, R. Collazo, Z. Sitar
Organizer
The 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
Place of Presentation
Washington, DC,USA
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