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量子ドット閉じこめ励起子分子を用いた発光素子の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 10305025
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関京都大学

研究代表者

藤田 茂夫  京都大学, 工学研究科, 教授 (30026231)

研究分担者 川上 養一  京都大学, 工学研究科, 助教授 (30214604)
藤田 静雄  京都大学, 工学研究科, 助教授 (20135536)
船戸 充  京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70240827)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
30,400千円 (直接経費: 30,400千円)
2000年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
1999年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
1998年度: 14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
キーワードワイドギャップ半導体 / 励起子 / 励起子分子 / 低次元構造 / 局在 / 時間分解分光 / 発光ダイナミクス / ZnCdSe / InGaN / 量子ドット / 多体効果 / 局在化
研究概要

本研究は,ZnSe系II-VI族,GaN系III-V族半導体低次元構造のにおけるミクロスコピックな構造とマクロスコピックな光物性との相関に関する詳細な評価を時間分解フォトルミネッセンス法により行い,励起子および励起子分子の輻射,非輻射再結合機構解明のための基礎光物性研究を遂行することを目的としている。
1.紫外域対応の光学顕微鏡とピコ秒パルスレーザーおよびストリークカメラシステムを組み合わせた時間・空間分解レーザー顕微分光法を開発し,ZnSe(110)基板上に自己成長させたCdSe量子ドットの発光ダイナミクスを詳細に測定した。その結果,発光スペクトルのみならず,発光寿命も励起場所によって著しく異なることがわかった。これは,閉じ込めの空間的な大きさが場所によって異なるために,それに対応して振動子強度の異なる光学遷移が観測されたものと理解できる。
2.InGaN量子井戸系LDにおける高密度キャリアダイナミクスおよび光ゲインスペクトルの過渡特性を評価するために,白色光ポンプ-プローブ法による過渡吸収スペクトル測定を行った。再生増幅装置によるパルス光(波長:800nm,繰り返し:1kHz,パルス幅:150fs)をOPAによって370nmの紫外光に波長変換しこれをポンプ光として用いた。一方,再生増幅器からのパルス光の一部を重水に照射することにより白色パルスを生成し,これをプローブ光として用いた。(a)In_<0.1>Ga_<0.9>N-LDでは,ポンプ光(3.35eV)により生成したキャリアは,100fs以内の高速で井戸の底(E_<exlhh>)に緩和し光利得を生成すること,光利得が10000cm^<-1>まで飽和せず光励起エネルギー密度にほぼ比例して増加することが明らかにされた。さらに,(b)In_<0.2>Ga_<0.8>N-LDおよび(c)In_<0.3>Ga_<0.7>N-LDの試料では,井戸の底に緩和したキャリアーが深い局在準位に到達するまでに数psの時間が必要であることが分かった。しかも,(c)In_<0.3>Ga_<0.7>N-LDの試料では,光利得が2000cm^<-1>程度で飽和することが観測され,局在効果による状態密度の低下に起因しているものと考察された。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] H.C.Ko, Y.Kawakami,Sz.Fujita,Sg.Fujita 他: "Localized excitonic emissions of ZnCdSe/ZnSe quantum wells grown on a GaAs(110) cleaved surface"Applied Physics Letters. 73・19. 1388-1390 (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
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamaguchi,Y.Kawakami,Sz.Fujita,Sg.Fujita 他: "Role of localized excitons in the stimulated emission in ultra-thin CdSe/ZnSe/ZnSSe single quantum-well structures"Superlattices and Microstructures. 23・6. 1189-1195 (1998)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Narukawa,Y.Kawakami,Sg.Fujita 他: "Recombination dynamics in In_xGa_<1-x>N multiple-quantum-well based laser diodes under high photoexcitation"Physica Status Solid (a). 176. 39-43 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamaguchi,Y.Kawakami,Sz.Fujita,Sg.Fujita 他: "Effect of degree of localization and confinement dimensionality of exitons on their recombination process in CdSe/ZnSe/ZnS_xSe_<1-x> single quantum well structures"Physical Review B. 61・15. 10303-10313 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okamoto,Y.Kawakami,Sg.Fujita 他 : "Time-space-resolved photoluminescence from (Zn,Cd)Se-based quantum structures"Journal of Crystal Growth. 214/215. 639-645 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kawakami,Y.Narukawa,Sg.Fujita 他 : "Dynamics of optical gain in In_xGa_<1-x>N multi-quantum-well-based laser diodes"Applied Physics Letters. 77・14. 2151-2153 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kawakami(分担執筆): ""INTRODUCTION TO NITRIDE SEMICONDUCTOR BLUE LASERS AND LIGHT EMITTING DIODES""TAYLOR & FRANCIS. 165-170 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.C.Ko, Y.Kawakami, Sz.Fujita, Sg.Fujita et al.: "Localized excitonic emissions of ZnCdSe/ZnSe quantum wells grown on a GaAs (110) cleaved surface"Applied Physics Letters. 73 19. 1388-1390 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamaguchi, Y.Kawakami, Sz.Fujita, Sg.Fujita et al.: "Role of localized excitons in the stimulated emission in ultra-thin CdSe/ZnSe/ZnSSe single quantum-well structures"Superlattices and Microstructures. 23 6. 1189-1195 (1998)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Narukawa, Y.Kawakami, Sg.Fujita et al.: "Recombination dynamics in In_xGa_<1-x>N multiple-quantum-well based laser diodes under high photoexcitation"Physica Status Solid (a). 176. 39-43 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamaguchi, Y.Kawakami, Sz.Fujita, Sg.Fujita et al.: "Effect of degree of localization and confinement dimensionality of exitons on their recombination process in CdSe/ZnSe/ZnS_xSe_<1-x> single quantum well structures"Physical Review B. 61 15. 10303-10313 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okamoto, Y.Kawakami, Sg.Fujita et al.: "Time-space-resolved photoluminescence from (Zn, Cd) Se-based quantum structures"Journal of Crystal Growth. 214/215. 639-645 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kawakami, Y.Narukawa, Sg.Fujita et al.: "Dynamics of optical gain in In_xGa_<1-x>N multi-quantum-well-based laser diodes"Applied Physics Letters. 77 14. 2151-2153 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kawakami,Y.Narukawa,Sg.Fujita 他: "Dimensionality of excitons in InGaN-based light emitting devices "Physica Statuds Solidi (a). 178. 331-336 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamaguchi,H.Kurusu,Y.Kawakami 他: "Degree of localization and dimensionality of exitons in CdSe/ZnSe/ZnS_xSe_<1-x> SQWs"Physical Review B. 61. 10303-10313 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kawakami,Y.Narukawa,K.Omae 他: "Dynamics of optical gain in In_xGa_<1-x>N multi-quantum-well-based laser diodes"Applied Physics Letters. 77. 2151-2153 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Narukawa,Y.Kawakami,Sg.Fujita 他: "Dimensionality of excitons in lesar-diode stuctures composed of In_xGa_<1-x> N MQW_s"Physical Review B. 59. 10283-10288 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Narukawa,Y.Kawakami,Sg.Fujita 他: "Recombination dynamics in In_xGa_<1-x> N MQW based LDs under high photoexcitation"Physica Statuds Solidi (a). 176. 39-43 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okamoto,H.C.Ko,Y.Kawakami 他: "Time-space resolved photoluminescence from (Zn, Cd) Se-based quantum structures"Journal of Crystal Growth. (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kawakami,Y.Narukawa,Sg.Fujita 他: "Dimensionality of excitons in InGaN-based light emitting devices"Physica Statuds Solidi (b). (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田茂夫: "Self-formed ZnCdSe ridge and island structures on GaAs(110)surface" Physica E. 4. 32-36 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田静雄: "Growth of InGaN thin films on indium tin oxide/glass substrates by RF plasma enhanced chemical vapor deposition" Thin Solid Films. 338. 9-12 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 川上養一: "Radiative and nonnradiative recombination processes in ultraviolet InGAN light-emitting diodes" Proceedings of 2nd International Symposium on Blue Laser and Light Emitting Diodes. 288-291 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 船戸 充: "Relation between GaAs surface morphology and incorporation of hexagonal GaN into cubic GaN" Journal of Crystal Growth. 196. 41-46 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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