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量子干渉を用いたフォノン系テラヘルツ光源の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 15K13345
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 結晶工学
研究機関千葉大学

研究代表者

石谷 善博  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60291481)

連携研究者 森田 健  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30448344)
馬 ベイ  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (90718420)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードLOフォノン / THz発光 / 界面フォノンポラリトン / THz吸収 / 量子干渉 / THz / 中赤外 / 輻射 / LOフォノン共鳴 / 電磁誘起透明化 / ファノ効果 / 金属半導体複合構造 / フォノンポラリトン / 電気双極子 / 縦光学フォノン / テラヘルツ波
研究成果の概要

量子カスケードレーザ等で困難な室温以上かつ10THz程度の連続レーザ発振実現のため,狭帯域のフォノン・光相互作用幅に着目して半導体のLOフォノンやLOフォノン-プラズモン結合モードに共鳴する電気双極子輻射生成と光学利得をもたらす電磁誘起透明化の発現を研究目的とした。その結果多くの半導体で表面に金属ストライプを作製した構造でLO共鳴の電気双極子生成が確認され,GaAsでは約280/cmで半値幅13/cmの発光を628Kで観測した。GaInPでは2種LOフォノン生成と価電子帯間遷移の量子干渉により吸収スペクトル制御が可能であることが分かり,LOフォノン系での低閾値レーザの可能性が示された。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electric-dipole absorption resonating with longitudinal optical phonon;-plasmon system and its effect on dispersion relations of interface phonon polariton modes in metal/semiconductor-stripe structures2017

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sakamoto, Eito Takeuchi, Kouki Yoshida, Ken Morita, Bei Ma, and Yoshihiro Ishitani
    • 雑誌名

      Journal of Physics D

      巻: 51

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Raman study of the quantum interference of multiple discrete states and a continuum of states in the phonon energy region of semiconductors: examples of p-type Ga0.5In0.5P films2016

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sakamoto, Bei Ma, Ken Morita and Yoshihiro Ishitani
    • 雑誌名

      Journal of Physics D

      巻: 49

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Depth profile characterization technique of electron density in GaN films by infrared reflection spectra2016

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Kamijoh, Bei Ma, Ken Morita, and Yoshihiro Ishitani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 5S ページ: 05FH02-05FH02

    • DOI

      10.7567/jjap.55.05fh02

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Optical absorption and emission in THz-mid infrared region of metal-semiconductor composites2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ishitani
    • 学会等名
      Nano ST
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体/金属ストライプ構造における電気双極子形成に伴う誘電関数変化2018

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ,森田健, 石谷善博
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] AlN/金属ストライプ構造のラマン散乱スペクトルにおけるA1-E1選択則の崩れに関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ, 森田健,石谷善博
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜. 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属/半導体複合構造におけるLOフォノン-プラズモン結合モード共鳴赤外光吸収とポラリトン損失2017

    • 著者名/発表者名
      竹内映人,坂本裕則,馬ベイ, 森田健,石谷善博
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜. 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Interface phonon polariton propagation and LO phonon-resonant absorption of infrared light in AlN/metal-composites2017

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sakamoto, Bei Ma, Ken Morita and Yoshihiro Ishitani
    • 学会等名
      International conference on nitride semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dielectric interaction of infrared light and electron-phonon coupling system in metal/semiconductor composites2017

    • 著者名/発表者名
      E. Takeuchi, H. Sakamoto, B. Ma, K. Morita, and Y. Ishitani
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Photonic function based on longitudinal optical phonon modes of semiconductors: infrared absorption control of composite materials and destructive quantum interferences2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishitani, H. Sakamoto, B. Ma, and K. Morita
    • 学会等名
      EMN Optoelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AlN/金属ストライプ構造における表面、界面ポラリトンモード観測2017

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ, 森田健, 石谷善博
    • 学会等名
      第9 回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] AlN薄膜を用いたLOフォノン共鳴電気双極子形成および表面ポラリトン伝搬2017

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則, 馬ベイ, 森田健, 石谷善博
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体における電子‐フォノン相互作用と結晶性2017

    • 著者名/発表者名
      石谷善博,坂本裕則,馬ベイ,森田健
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁場下赤外反射分光によるInN電子有効質量の解析2017

    • 著者名/発表者名
      松本大,馬ベイ,森田健,福井一俊,木村真一,飯塚拓也
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜. 横浜
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Phonon Engineering of Semiconductors in THz frequency region2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ishitani, Hironori Sakamoto, Eito Takeuchi, Bei Ma, and Ken Morita
    • 学会等名
      International Conference on Science and Engineering
    • 発表場所
      Yangon, Myanmar
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] p 型Ga0.5In0.5P における高濃度p型ドープ試料におけるフォノン系電磁誘起透明化のスペクトル計算2016

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ,森田健,石谷善博
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Carrier dynamics and related electronic band properties of InN films2016

    • 著者名/発表者名
      石谷善博
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum interference of three LO modes in p-type Ga0.5In0.5P: Contribution of a trigonal phonon mode2016

    • 著者名/発表者名
      Hironori Sakamoto, Bei Ma, Ken Morita and Yoshihiro Ishitani
    • 学会等名
      43rd International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラマン散乱スペクトルにおけるファノ干渉を用いた窒化物半導体の正孔濃度評価モデルの検討2016

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ,森田健,石谷善博
    • 学会等名
      第8回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス,京都市
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] P型Ga0.5In0.5Pにおける複数種LO準位と電子遷移系の量子干渉効果2016

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則、馬 ベイ、森田健、石谷善博
    • 学会等名
      2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤外反射分光によるGaN薄膜の電子特性深さ分解評価手法2016

    • 著者名/発表者名
      上條隆明、馬ベイ、森田健、石谷善博
    • 学会等名
      2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] p-Ga0.5In0.5Pにおける複数種LOフォノン系量子干渉効果および、フォノン系電磁誘起透明化のスペクトル計算2016

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則,馬ベイ,森田健,石谷善博
    • 学会等名
      第5回結晶成長未来塾
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス,小金井市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Depth profile characterization technique of electron density in GaN films by infrared reflection spectra2015

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Kamijoh, Bei Ma, Ken Morita, and Yoshihiro Ishitani
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-6),
    • 発表場所
      Act City Hamamatsu, Hamamatsu, Japan
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LO フォノン-価電子帯間遷移の量子干渉におけるキャリア分布の影響2015

    • 著者名/発表者名
      坂本裕則、馬 ベイ、森田健、石谷善博
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤外反射分光による GaN の電子深さ特性評価手法2015

    • 著者名/発表者名
      條 隆明、馬 ベイ、森田 健、石谷 善博
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Mid-infrared absorption at the LO phonon energy of metal/GaN-composite structure2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishitani, K. Hatta, E. Takeuchi, B. Ma, and K. Morita
    • 学会等名
      11th International Symposium on Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      Beijin, China,
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Infrared absorption at the LO phonon energy of metal/semiconductor/metal composite materials2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishitani, E. Takeuchi, B. Ma, and K. Morita
    • 学会等名
      40th International Conference on Infrared and Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Hong-Kong, China
    • 年月日
      2015-08-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interference of 2LO phonon and continuum inter-valence band transition in p-GaInP film2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sakamoto,Y.Ishitani, K. Morita, B. Ma
    • 学会等名
      40th International Conference on Infrared and Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Hong-Kong, China
    • 年月日
      2015-08-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 赤外反射分光によるGaNの電子密度深さ不均一性評価手法2015

    • 著者名/発表者名
      上條 隆明, 馬 ベイ, 森田 健, 石谷 善博
    • 学会等名
      2015年 第7回窒化物半導体結晶成長講演会(プレISGN-6)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 量子デバイス物性研究室

    • URL

      http://photonics.te.chiba-u.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 千葉大学量子デバイス物性研究室ホームページ

    • URL

      http://photonics.te.chiba-u.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学 工学部 電気電子工学科 光エレクトロニクス研究室

    • URL

      http://photonics.te.chiba-u.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [産業財産権] 赤外光素子2016

    • 発明者名
      石谷善博
    • 権利者名
      石谷善博
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-144974
    • 出願年月日
      2016-07-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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