| 研究課題/領域番号 |
14205057
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・機器工学
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
岸野 克巳 上智大学, 理工学部, 教授 (90134824)
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| 研究分担者 |
菊池 昭彦 上智大学, 理工学部, 助手 (90266073)
野村 一郎 上智大学, 理工学部, 助手 (00266074)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
54,340千円 (直接経費: 41,800千円、間接経費: 12,540千円)
2004年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2003年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2002年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
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| キーワード | 量子準位間遷移 / ガリウムナイトライド / アルミニウムナイトライド / 分子線エピタキシー / 光通信 / 多重量子井戸 / 光集積回路 / ポンププローブ法 / 超格子 |
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| 研究概要 |
本研究では窒化物半導体の量子準位間遷移(ISBT)現象を、光通信用超高速デバイスなどへ応用するための基礎技術に関する研究を行った。ISBT結晶の成長には、薄膜制御性に優れるrfプラズマ支援分子線エピタキシー(RF-MBE)法を用い、AINバッファ層の成長条件を精査することで、サファイア基板上に原子レベルで平坦なAIN層を成長する技術を確立し、GaN/AIN-MQWの成長条件を最適化して、高品質ISBT結晶の成長技術を確立した。ISBT吸収スペクトル半値全幅とGaN井戸幅の面内分布、表面粗さを系統的に評価し、ISBT半値全幅を低減する方向性を見出した。また、GaN/AIN系ISBT緩和過程の観測と理論解析を行い、緩和は140フェムト秒の超高速散乱過程の他に1.3ピコ秒の遅い成分が存在し、これがキャリア冷却過程であることを見出した。非縮退ポンププローブにおいても縮退と同程度の非線形性が得られることを見出し、信号光と制御光の波長を大きく離すことができるというデバイス応用上の利点が期待されることを示した。さらには、GaN/AlN系ISBT導波路デバイスを作製し、紫外線でISBT吸収を誘起して波長1.55μmのレーザ光の強度を制御することに成功した。一方、ISBTデバイスの新展開を求め、GaN/AIN-MQWを内在した自然形成GaNナノコラム結晶を作製し、ナノ結晶において光通信波長帯ISBT吸収の観測に初めて成功した。しかし、光デバイス応用においては、自然形成ナノコラムは直径や高さ、位置のばらつきが生じ易く、ISBT吸収波長のブロード化やランダムな光散乱をもたらすという問題がある。そこで、GaNナノコラムの選択成長技術の開発に着手し、AlナノパターンやTiマスクを用いるナノコラムの選択成長技術を開発し、GaNナノコラムの直径や位置を数十nmの精度で制御することに成功した。また、GaNやGaN/AIN-MQWナノコラム結晶のラマン散乱による物性評価、InGaN/GaN活性層を有するpn接合ナノコラムLEDによる電流注入型デバイス構造の作製、新しいISBT材料の可能性を有する高In組成InGaN結晶の成長条件の把握等、窒化物系ISBT結晶の物性評価とデバイス応用およびその新展開へ向けた研究成果を得た。
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