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半導コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 08555081
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関東京大学

研究代表者

荒川 泰彦  東京大学, 国際産学共同研究センター, 教授 (30134638)

研究分担者 平川 一彦  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097)
榊 裕之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
藤井 陽一  日本大学, 理工学部, 教授 (00013110)
今井 元  富士通研究所, マルチメディア研, 部門長代理
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
17,400千円 (直接経費: 17,400千円)
1997年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
1996年度: 12,100千円 (直接経費: 12,100千円)
キーワード量子ドット / 微小共振器 / 量子井戸 / テラヘルツ電磁波 / 量子ナノ構造 / MOCVD / 量子細線 / 量子箱 / レーザ / 化合物半導体 / 光デバイス
研究概要

情報通信技術の発達はさまざまな電磁波領域の開拓を必要としてきている。これは単に情報量の増大のみならず、さまざまな情報のやりとりを実現するために要請されてきている。
本試験研究では、21世紀のテラビット級情報ネットワーク構築をめざした基礎技術として、コヒーレント・テラヘルツ電磁波発生のための半導体集積デバイスの開発研究を行い、テラヘルツもしくはフェムト秒テクノロジーという研究分野の実用化に寄与することをはかった。まず、絶縁性GaAs基板上にGaAsを低温成長しその表面および基板裏面に光導伝ダイポールアンテナを集積化し、フェムト秒レーザパルスを用いたポンププローブ法により、テラヘルツの発生と検出を行った。その結果感度を2.5倍向上させることができた。この結果は本素子の有効性を示すものである。さらに新しい原理のデバイスとして、半導体微小共振器と多重量子井戸を面型に組み合わせたしたコヒーレント・テラヘルツ電磁波発生用半導体集積デバイスを提案し素子設計を行った。また、これにもとづきMOCVD結晶成長により素子の試作を行った。その基礎実験を行った。本素子は、半導体量子井戸を有する微小共振器においてわれわれが1992年に世界に先駆けて見い出した励起子ポラリトン効果(量子井戸中の励起子と微小共振器中の光子のコヒーレント相互作用による真空ラビ振動)を利用したものである。フェムト秒分光システムによりポンプ・プローブ法により反射スペクトルを観測することにより、光を搬送波とする2テラヘルツ程度のテラヘルツ振動を観測することに成功した。
本研究により、集積テラヘルツ電磁波発生システムの基礎付けが行われ、マイクロ波フォトニクスにおける新たな展開をもたらす可能性を示唆することができた。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] 橘浩一、染谷隆夫、荒川泰彦: "GaN上へのInGaN量子ドットの自然形成" 電子情報通信学会論文誌. Vol.J81-C-I No.8. 474-475 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamanaka,K.Suzuki,S.Ishida,and Y.Arakawa: "Light Emission from Individual Self-assembled InAs/GaAs Quantum Dots Excited by Tunneling" Current injection",Appl.phys.Lett.Vol.73,No.11. 1460-1462 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Saito,J.N.Schulman, ^* and Y.Arakawa: "Strain-energy Distribution and elctronic structure of InAs Pyramidal Quantum Dots with Uncovered Surfaces:Tight-binding Analysis" Phys.Rev.B.Vol.57. 13016-13019 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Toda,S.Shinomori,K.Suzuki,and Y.Arakawa: "Near-field Magneto-optical Spectroscopy of Single Self-assembled InAs Quantum Dots" Appl,Phys.Lett.Vol.73,No.4. 517-519 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Toda,S.Shinomori,K.Suzuki,and Y.Arakawa: "Polarized Photoluminescence Spectroscopy of Single Self-assembled InAs Quantum Dots" Phys.Rev.B.,. Vol.58,No.16. (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Xin-Qi Li and Yasuhiko Arakawa: "Anharmonic Decay of Confined Optical Phonons in Quantum Dots" Phys.Rev.B.Vol.57. 12285-12290 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Yamanaka, K.Suzuki, S.Ishida, and Y.Arakawa: "Light Emission from Individual Self-assembled InAs/GaAs Quantum Dots Excited by Tunneling" Current injection", Appl.phys.Lett.Vol.73, No.11. 1460-1462 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Saito, J.N.Schulman, ^* and Y.Arakawa: "Strain-energy Distribution and elctronic structure of InAs Pyramidal Quantum Dots with Uncovered Surfaces : Tight-binding Analysis" Phys.Rev.B.Vol.57. 13016-13019 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Toda, S.Shinomori, K.Suzuki, and Y.Arakawa: "Near-field Magneto-optical Spectroscopy of Single Self-assembled InAs Quantum Dots" Appl.Phys.Lett.Vol.73, No.4. 517-519 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Toda, S.Shinomori, K.Suzuki, and Y.Arakawa: "Polarized Photoluminescence Spectroscopy of Single Self-assembled InAs Quantum Dots" Phys.Rev.B.Vol.58, No.16. (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Xin-Qi Li and Y.Arakawa: "Anharmonic Decay of Confined Optical Phonons in Quantum Dots" Phys.Rev.B.Vol.57. 12285-12290 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Xin-Qi Li and Y.Arakawa: "Ultrafast Energy Relaxation in Quantum Dots through Defect States, A Lattice Relaxation Approach" Phys.Rev.B.Vol.56. 10423 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Suzuki, R.A.Hogg, K.Tachibana and Y.Arakawa: "Density of Control of GaSb/GaAs Self-assembled Quantum Dots (-25nm) Grown by Molecular Beam Epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.37, No.2B. L-20 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Ishida and Y.Arakawa: "Selective Self-assembling GaAs Quantum Dots Grown in Two-dimentional V-grooves by Selective Metal Organic Chemical Vapor Deposition" Appl.Phys.Lett.Vol.72. 800 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Xin-Qi and Y.Arakawa: "Uitrafast Energy Relaxation in Quantum Dots through Defect States : A Lattice Relaxation Approach" Rhys.Rev.Lett.B56. 10423 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Saito, J.N.Schulman, and Y.Arakawa: "Strain distribution and electronic structure of InAs quantum dots on GaAs : Atomic Scale calculations" Physics of Low-Dimensional Structures. 11/12. 19-26 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Suzuki, R.A.Hogg, K.Tachibana and Y.Arakawa: "Density Control of GaSb/GaAs Self-assembled Quantum Dots (-25nm) Grown by Molecular Beam Eqitaxy" Jpn.J.Appl-Phys.Vol.37 No.2B. L-203 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ishida and Y.Arakawa: "Seeded Self-assembling GaAs Quantum Dots Grown in Two-dimensional V-grooves by Selective Metal Organic Chemical Vapor Deposition" Appl.Phys.Lett.72(7). 838-840 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Kamata, K.Hoshino, J.Uchida, K.Yamada, M.Nishioka and Y.Atokawa: "Sensitive Detection of Below-Gop States by Two-Wavelength Excitation Spectroscopy in Single-Photon-Counting Region" J.Luminescence. 72-74. 797-798 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Kamata, K.Hoshino, J.Uchida, K.Yamada, M.Nishioka and Y.Atokawa: "Up-Conversion Luminescence Via a Below-Gap State in GaAs/AlGaAs Quantum Wells" Super lattices and Microstructures. 22. 521-528 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ando, Y.Arakawa, et.al.: "Mesoscopic Physics and Electronics" Springer, 271 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Toda,M.Kouroji,M.Ohtsu,Y.Nagamune,and Y.Arakawa: "Spatially and spectrally resolved imaging of GaAs guantum dot structures using near-filed optical techmigve" Appl.Phys.Lett.69. 2315 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] H.Watabe,Y.Nagamine,F.Sogawa and Y.Arakawa: "Time and Spatial Resolved Photo luminescence from a Single Quantum Dot" Solid State Electronics. 40. 537 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Hatori,T.Makahara,Y.Hayashi,N.Ohnoki,A.Mizutani,F.Kayama and K.Iga: "Design and fabrication of InGaAs/GaAs quantum wires for Vevtical-cavity Surfau-emitting lasers" Jpr.J.Appl.Phiysics. 35・3. 1777-1778 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Hatori,T.Mukaihara,M.Abe,N.Ohnoki,A.Mizutani,A.Matsutani,F.Koyama and K.Iga: "Characterization of Residual Stress in Active Regiondue to AlAs Native Oxide of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers" Jpr.J.Appl.Physics.(1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Inoshita,A.Shimizu,Y.Kuramoto,H.Sakaki: "Correlated Electron Tronsport throuigh a Real-Life Quaunton Dot" Physics of Senriconductors. 22. 1931 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.Shimizu and M.Yamanishi: "Photon-energy dissipation caused by an external electric circuit in “virtual" Photo-excitation processes" Phys.Rev.Lett.72. 3343-3346 (1994)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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