Exploring optoelectronic nanostructures for the enhancement and inhibitation of luminescence

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26706003
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小島 一信 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30534250)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 発光量子効率

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、去年度に引き続き絶対輻射量子効率測定系を用いて、ワイドギャップ半導体を中心に、半導体単結晶の量子効率測定の深化を進めた。結晶の効率評価を丹念に進めた結果、本来発光が生じにくいはずの間接遷移材料の一部において、大きな量子効率が観測されることが見いだされた。これは当初予定していなかった結果であると言えるため、今後の研究にてより切り込んでいくべきと考えられる。また、連続光励起およびパルス光励起のそれぞれの条件にて効率と発光寿命の相関を調べる実験についても進め、材料によらず見いだされる傾向が存在することが明らかになってきた。これにより、結晶の品質に応じて存在する非発光過程の速度を基準として、発光の増強/抑制の制御指針を立てることが望ましいという結論を得た。
一方、光ナノ構造については作製条件の探索がほぼ完了し、構造の作製に取り組んだ。また、このような微小構造の光学特性を詳しく調べるために必須の、深紫外領域から赤外領域まで、幅広い波長領域に対応できる顕微フォトルミネセンス系を立ち上げ動作確認が完了した。
以上の通り、発光効率を基準とした発光の増強・抑制に関する研究を推進し、次のような成果を上げた：①発光を抑制する非発光再結合中心を低減させた窒化ガリウム結晶において2 nsを超える極めて長い発光寿命を室温にて観測、②結晶の絶対発光量子効率を精密に評価する手法を提案、実際に測定系を構築しデモンストレーション、③窒化アルミニウムガリウム量子井戸の構造を最適化することで発光の増強（効率の増加と発光寿命の加速）が生じることを実証、④光ナノ構造を作製し、特性の評価に必要な測定系を構築。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。