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フォトニック結晶レーザの高性能化と新機能探求

Research Project

Project/Area Number 03J04417
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 応用光学・量子光工学
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

冨士田 誠之  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsフォトニック結晶 / レーザ / 発光素子 / 発光制御 / フォトニックバンド / 化合物半導体 / 有機材料 / 微細加工 / 光制御 / GaInAsP / 光共振器 / モード制御
Research Abstract

従来にはない光の制御を可能にするナノ構造光機能材料として注目を集めているフォトニック結晶を用いたレーザの高性能化および新機能の探求を本研究の目的としている.フォトニック結晶の高性能化にはまず,高精度な微細加工の確立が必要と考えた.昨年度までに,一般的にレーザに用いられる化合物半導体に対し,高純度ヨウ化水素ガスを用いた誘導結合プラズマ法を適応することで,既に加工技術が確立されているシリコンフォトニック結晶に迫る高精度なフォトニック結晶の作製に成功した.今年度はこの技術をフォトニック結晶レーザの基本形となる薄膜スラブにガリウムインジウムヒ素燐半導体量子井戸発光層を導入した構造に適用することを試みた.作製したフォトニック結晶を,チタンサファイアパルスレーザで励起し,光電子増倍管を含む光学システムにて発光の時間応答特性を測定した.量子井戸からの発光の減衰寿命がフォトニック結晶のない場合と比較して約5倍に増大した.これは,フォトニック結晶の効果によってレーザ発振現象の源となる自然放出が原理的に制御された結果を示しており,高精度な化合物半導体加工結果を反映している.(この成果はフォトニック結晶による発光制御の基本原理が実証された成果として米国の著名な科学誌サイエンスに掲載され,多くのメディアでも報道された)本研究では一方でフォトニック結晶レーザの新機能探求の目的で新たな発光材料を用いたフォトニック結晶発光素子の作製も試みている.今年度は昨年度に引き続きフレキシブルな大面積素子への展開の可能性がある有機材料を用いた.ナノインプリント法という大面積を一括形成可能な微細加工技術を適応することで約1億個の微細孔からなるフォトニック結晶を作製した.2ミリ角という大きな発光面積フォトニック結晶有機発光素子の動作を確認し,将来の大面積有機フォトニック結晶レーザの作製技術の基礎を築いた.

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (11 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Direct fabrication of photonic crystal on glass substrate by using nanoimprint lithography2006

    • Author(s)
      K.Ishihara
    • Journal Title

      Japanese Journal of Appllied Physics 45・7

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Simultaneous inhibition and redistribution of spontaneous light emission in photonic crystals2005

    • Author(s)
      M.Fujita
    • Journal Title

      Science 308・5726

      Pages: 1296-1298

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Optical and electrical characteristics of organic light-emitting diodes with two-dimensional photonic crystals in organic/electrode layers2005

    • Author(s)
      M.Fujita
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6A

      Pages: 3669-3677

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Reduction of operating voltage in organic light-emitting diode by corrugated photonic crystal structure2005

    • Author(s)
      冨士田誠之
    • Journal Title

      Pioneer R & D 15・2

      Pages: 50-55

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] フォトニック結晶による自然放出制御2005

    • Author(s)
      冨士田誠之
    • Journal Title

      オプトロニクス 24・11

      Pages: 121-126

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation of spontaneous emission from quantum dots embedded in a two-dimensional photonic-crystal slab2005

    • Author(s)
      K.Kounoike
    • Journal Title

      Electronics Letters 41・25

      Pages: 1402-1403

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Introduction of photonic crystal structure into organic light-emitting diode2005

    • Author(s)
      Masayuki Fujita
    • Journal Title

      SPIE's Proceeding of Asia-Pacific Optical Communications (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Optical and electrical characteristics of organic light-emitting diodes with two-dimensional photonic crystals in organic/electrode layers2005

    • Author(s)
      Masayuki Fujita
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fabrication of indium phosphide compound photonic crystal by hydrogen iodide/xenon inductively-coupled-plasma etching2004

    • Author(s)
      Masayuki Fujita
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43・11A

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Reduction of operating voltage in organic light-emitting diode by corrugated photonic crystal structure2004

    • Author(s)
      Masayuki Fujita
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 85・23

      Pages: 5769-5771

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fine Fabrication of GaInAsP-InP Photonic Crystal by HI/Xe ICP Etching using Electron Beam Resist Mask2004

    • Author(s)
      Masayuki Fujita
    • Journal Title

      Proceeding of International Microprocesses and Nanotechnology Conference

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマによる半導体微細加工の方法2004

    • Inventor(s)
      冨士田 誠之, 野田 進
    • Industrial Property Rights Holder
      冨士田 誠之, 野田 進
    • Industrial Property Number
      2004-251313
    • Filing Date
      2004-08-31
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujita, Y.Akahane, A.Sugitatsu, T.Asano, S.Noda: "Lasing Characteristics of two-dimensional photonic crystal slab lasers with a modified linear shaped defect"Technical Digest of Conference Laser and Electro-Optics Pacific Rim. 5・1. 167 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujita, T.Ueno, T.Asano, S.Noda, H.Ohata, T.Tsuji, H.Nakada, N.Shimoji: "Organic light-emitting diode with ITO/organic photonic crystal"Electronics Letters. 39・24. 1750-1752 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Fujita, T.Ueno, H.Uemura, T.Asano, S.Noda, H.Ohata, T.Tsuji, H.Nakada, N.Shimoji: "Organic light-emitting diode with ITO-patterned 2D photonic crystal"Technical Digest of International Symposium on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures. 5. 20 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2024-03-26  

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