2015 Fiscal Year Research-status Report
表面プラズモンと半導体量子ドットの相互作用制御と電流駆動型発光デバイス応用
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26390043
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
山本 直克 国立研究開発法人情報通信研究機構, 光ネットワーク研究所光通信基盤研究室, 室長 (60328523)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ドット / プラズモニクス / 光デバイス / ナノ材料 / 光増幅器 / 半導体レーザ / ホーリーファイバ / フォトニックナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子ドットの高品質化技術として開発したサンドイッチサブナノ層間分離技術を用いて、今年度、波長1.0～1.3ミクロン帯で動作する量子ドット半導体光増幅デバイスの作製とその特性評価を行った。GaAs基板上にInAs量子ドットを作製し、量子ドット積層構造を活性層とするコアクラッド型の光導波路構造を作製した。この量子ドット光増幅デバイスはファイバカップリングの際に発生する数十dBの結合損失を補償できる程度の高い光増幅特性を有することが確認された。増幅帯域も1260～1310nm程度と広い帯域が確保されている。また、波長1.0ミクロン帯のInGaAs量子ドット光増幅器でも同様に、レンズ系のカップリング損失を改善できる程度の高い光増幅特性を得ることに成功し、さらにこの波長1.0ミクロン帯の量子ドットからの発光はSi系イメージングデバイスで観測できることが確認された。この結果は、今後、表面プラズモンの挙動を観測する上で可視化が重要となる時、Si系CMOSセンサーによるカメラ撮影の可能性が期待できる。また、プラズモン観測用の顕微実験系の設計・構築を行い、ある程度の観測システムの構築が行われた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、主として量子ドットの高品質化と、そのゲイン特性の観測および特性改善に注力した。プラズモン観測用光学系については、顕微鏡システムを含め順次に構築を進めている。本年度に量子ドットから発生した光と金属プラズモンのカップリングによる光を顕微システムで観測することを実施する予定であったが、既存のカメラシステムとの接合や量子ドットサンプルの設置方法等のメカニカルな問題のため、その達成まで至っていない。しかしながら、高品質量子ドットの作製方法や、それを用いた光ゲインデバイスに関する研究成果が認められ、Asia Photonics Conference (APC2015・中国・香港)の招待講演として、本プロジェクトの中核である量子ドット光増幅デバイスとナノフォトニクスに関連する研究成果を発表した。以上の進捗と成果創出の状況を鑑み、自己評価としては「やや遅れている」としたい。今後、実験装置上の問題を速やかにクリアし、プロジェクトを推進したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、作製した量子ドット光増幅デバイスをもとに、顕微鏡システムによる金属表面プラズモン散乱光観測および、光スペクトル観測を実施する予定である。また、FDTDシミュレーションを併用し、金属プラズモンの基礎的な数値解析を実施する。量子ドットの発光とプラズモンの相互作用に関しては、量子ドットのシンプルなLED状構造を作製し、それと金属プラズモンによる発光増強を観測することを目標としている。プラズモン発生の金属構造として、細線状の金属薄膜の他に金属ナノ粒子も検討対象として研究開発を推進する予定である。また、実際の実験実施では、当初の計画通りに引き続き、東京電機大学の学生に協力頂く予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究プロジェクトにおいて、量子ドット作製のための材料・半導体基板や実験系の光学部材の購入を予定していたが、研究進捗の状況を鑑み次年度使用とすることとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用となっているが、量子ドット作製のための材料・半導体基板や実験系の光学部材の購入、また論文投稿費用等の当初計画していた使途で変更なく使用したい。
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