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Optical properties and functionalities of dense excitonic systems in singularity structures

Planned Research

Project AreaMaterials Science and Advanced Elecronics created by singularity
Project/Area Number 16H06428
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Yamada Yoichi  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00251033)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 倉井 聡  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (80304492)
Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥50,700,000 (Direct Cost: ¥39,000,000、Indirect Cost: ¥11,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2017: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2016: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
Keywords励起子分子 / 励起子 / 励起子工学 / 混晶半導体 / 窒化物半導体 / 量子井戸 / 局在化 / 低次元化 / 結晶特異構造 / 混晶不均一系 / 低次元不均一系 / 局在効果 / 内部量子効率 / 半導体物性 / 光物性 / 励起子多体効果 / 局在系
Outline of Final Research Achievements

We have clarified the huge binding energy of biexcitons in AlGaN-based quantum wells by means of photoluminescence excitation spectroscopy in the deep ultraviolet spectral range. We successfully evaluated the effect of localization on the biexciton binding energy separately from the effect of quantum confinement. In addition, we observed deep ultraviolet stimulated emission on the higher-energy side of spontaneous emission by optical pumping. Based on the temperature dependence of the threshold excitation carrier density for stimulated emission, we clarified that the formation of optical gain was excitonic in origin even at room temperature.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

AlGaN量子井戸構造を対象とした深紫外誘導放出特性の評価により、室温においても光学利得の生成機構への励起子の寄与を見出すことができた。この光学利得の生成機構への励起子の寄与はAlGaN量子井戸構造では初めての実験結果であり、励起子デバイスの実現性を示す重要な知見である。今後、励起子光物性に関する基礎研究と発光デバイスに関する応用研究との融合が進み、励起子工学に関する研究開発分野の飛躍的な発展が期待できることから、その学術的意義は大きいものと考える。

Report

(6 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (91 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (74 results) (of which Int'l Joint Research: 20 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] External Quantum Efficiency of 6.5% at 300 nm Emission and 4.7% at 310 nm Emission on Bare Wafer of AlGaN-Based UVB LEDs2020

    • Author(s)
      Khan M. Ajmal、Itokazu Yuri、Maeda Noritoshi、Jo Masafumi、Yamada Yoichi、Hirayama Hideki
    • Journal Title

      ACS Applied Electronic Materials

      Volume: 2 Issue: 7 Pages: 1892-1907

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00172

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    • Author(s)
      Murotani Hideaki、Miyoshi Hiroyuki、Takeda Ryohei、Nakao Hiroki、Ajmal Khan M.、Maeda Noritoshi、Jo Masafumi、Hirayama Hideki、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 128 Issue: 10 Pages: 105704-105704

    • DOI

      10.1063/5.0015554

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    • Author(s)
      Murotani Hideaki、Tanabe Ryohei、Hisanaga Keisuke、Hamada Akira、Beppu Kanta、Maeda Noritoshi、Khan M. Ajmal、Jo Masafumi、Hirayama Hideki、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 117 Issue: 16 Pages: 162106-162106

    • DOI

      10.1063/5.0027697

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    • Author(s)
      Khan M. Ajmal、Takeda Ryohei、Yamada Yoichi、Maeda Noritoshi、Jo Masafumi、Hirayama Hideki
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 45 Issue: 2 Pages: 495-498

    • DOI

      10.1364/ol.376894

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    • Author(s)
      Murotani Hideaki、Shibuya Kazunori、Yoneda Ayumu、Hashiguchi Yuki、Miyoshi Hiroyuki、Kurai Satoshi、Okada Narihito、Tadatomo Kazuyuki、Yano Yoshiki、Tabuchi Toshiya、Matsumoto Koh、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: SC Pages: SCCB02-SCCB02

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab040b

    • NAID

      210000155631

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      Satoshi Kurai, Ayumu Wakamatsu, Yoichi Yamada
    • Journal Title

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      Volume: 58 Issue: SC Pages: SCCB13-SCCB13

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0cfb

    • NAID

      210000155949

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    • Author(s)
      Khan M. Ajmal、Maeda Noritoshi、Jo Masafumi、Akamatsu Yuki、Tanabe Ryohei、Yamada Yoichi、Hirayama Hideki
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 143-152

    • DOI

      10.1039/c8tc03825b

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      Sugimoto Kohei、Okada Narihito、Kurai Satoshi、Yamada Yoichi、Tadatomo Kazuyuki
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      Volume: 57 Issue: 6 Pages: 062101-062101

    • DOI

      10.7567/jjap.57.062101

    • NAID

      210000149112

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      S. Kurai, N. Imura, L. Jin, H. Miyake, K. Hiramatsu, Y. Yamada
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      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 6 Pages: 60311-60311

    • DOI

      10.7567/jjap.57.060311

    • NAID

      210000149104

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    • Author(s)
      H. Murotani, Y. Hayakawa, K. Ikeda, H. Miyake, K. Hiramtsu, Y. Yamada
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 123 Issue: 20 Pages: 205705-205705

    • DOI

      10.1063/1.5023996

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    • Author(s)
      Kurai Satoshi、Okawa Kohei、Makio Ryoga、Nobata Genki、Gao Junji、Sugimoto Kohei、Okada Narihito、Tadatomo Kazuyuki、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 124 Issue: 8

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      10.1063/1.5043578

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      Murotani Hideaki、Yamada Yoichi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: 1 Pages: 011003-011003

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aaec8e

    • NAID

      210000135243

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      H. Murotani, K. Ikeda, T. Tsurumaru, R. Fujiwara, S. Kurai, H. Miyake, K. Hiramatsu, and Y. Yamada
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      Physica Status Solidi B

      Volume: - Issue: 5 Pages: 1700374-1700374

    • DOI

      10.1002/pssb.201700374

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      Nakamura, K; Fukuno, T; Miyake, H; Hiramatsu, K; Yamada, Y
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      APPLIED PHYSICS EXPRESS

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: 51003-51003

    • DOI

      10.7567/apex.10.051003

    • NAID

      210000135831

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    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: - Issue: 5

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      10.1002/pssb.201700322

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      Satoshi Kurai, Shota Higaki, Nobuto Imura, Kohei Okawa, Ryoga Makio, Narihito Okada, Kazuyuki Tadatomo, and Yoichi Yamada
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      Physica Status Solidi B

      Volume: - Issue: 5

    • DOI

      10.1002/pssb.201700358

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      H. Murotani, K. Nakamura, T. Fukuno, H. Miyake, K. Hiramatsu, and Y. Yamada
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      Applied Physics Express

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 21002-21002

    • DOI

      10.7567/apex.10.021002

    • NAID

      210000135746

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      H. Murotani, K. Hisanaga, R. Tanabe, A. Hamada, N. Maeda, M. Jo, H. Hirayama, and Y. Yamada
    • Organizer
      13th International Conference on Nitride Semiconductors
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    • Author(s)
      M. Ajmal Khan, R. Takeda, H. Miyoshi, Y. Yamada, S. Fujikawa, N. Maeda, M. Jo, and H. Hirayama
    • Organizer
      4th International Workshop on Ultraviolet Materials and Devices
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  • [Presentation] Radiative and nonradiative recombination rates of excitons and their effects on internal quantum efficiency of AlGaN-based UV-B MQWs2019

    • Author(s)
      H. Murotani, H. Miyoshi, R. Takeda, M. A. Khan, N. Maeda, M. Jo, H. Hirayama, and Y. Yamada
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
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      S. Kurai, K. Okawa, R. Makio, J. Gao, G. Nobata, N. Hayashi, K. Sugimoto, N. Okada, K. Tadatomo, and Y. Yamada
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
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    • Author(s)
      武田椋平 三好博之 中生拓希 室谷英彰 倉井聡 M. A. Khan 前田哲利 定昌史 平山秀樹 山田陽一
    • Organizer
      2019年度応用物理学会中国四国支部学術講演会
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      2019年度応用物理学会中国四国支部学術講演会
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      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      槇尾凌我 高俊吉 林直矢 湯浅翔太 倉井聡 岡田成仁 只友一行 矢野良樹 田渕俊也 松本功 山田陽一
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      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      赤松勇紀 池田和貴 藤原涼太 久永桂典 田邉凌平 室谷英彰 倉井聡 三宅秀人 平松和政 山田陽一
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      倉井聡 大川康平 槇尾凌我 高俊吉 野畑元喜 岡田成仁 只友一行 山田陽一
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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      山田陽一
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      日本学術振興会ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第102回研究会・光電相互変換第125委員会第235回研究会
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      上智大学(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-02
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    • Organizer
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      H. Murotani, K. Ikeda, T. Tsurumaru, R. Fujiwara, S. Kurai, H. Miyake, K. Hiramatsu, and Y. Yamada
    • Organizer
      12th International Conference on Nitride Semiconductors
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      12th International Conference on Nitride Semiconductors
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      12th International Conference on Nitride Semiconductors
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      S. Kurai, R. Mihara, G. Nobata, K. Okawa, N. Okada, K. Tadatomo, Y. Yano, T. Tabuchi, K. Matsumoto, and Y. Yamada
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      H. Murotani, Y. Hayakawa, H. Miyake, K. Hiramatsu, and Y. Yamada
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      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      第77回応用物理学会秋季学術講演会
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      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
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      2016-09-14
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      倉井聡 三原練磨 野畑元喜 大川康平 岡田成仁 只友一行 矢野良樹 田渕俊也 松本功 山田陽一
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
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      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-14
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Published: 2016-07-04   Modified: 2022-01-27  

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