モジュレーションバリア構造を用いたTHz QCLs の動作高温化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15K18059
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 林 宗澤 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (40585155)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 量子カスケードレーザー / テラヘルツ

研究成果の概要

同時に実現困難の期待される別々の注入、発光と引き抜き三機構をより高い設計自由度のモジュレーション発光層（変動的な高さバリアと井戸）を用いて、一つの構造の統合を実現する。発光バリアは他のバリアより低く設計すると同じ振動子強度維持する同時に表面ラフネス（IR）散乱が減少します。細高いエクステンションバリアを用いて、下発振準位から引き抜き準位振動子強度増やすとIR散乱を利用する、効率よく引き抜きを実現します。上発振準位から引き抜き準位空間的の分離もできる、高温のリーク電流を減少する。本研究は初めての高温動作実験デモを報告しました。高出力の素子（ピーク250mWと平均2.2mW）も実現しました。

研究成果

• [雑誌論文] テラヘルツ量子カスケードレーザーの進展 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平山 秀樹，寺嶋 亘，林 宗澤
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 44 ページ: 520-526
  • NAID: 130007957296
  • 査読あり
• [雑誌論文] The improvement of output power characteristics of THz QCLs in 77 K Dewar condenser (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤 , 寺嶋 亘 , 平山 秀樹
  • 雑誌名: 信学技報, IEICE technical report 巻: 115 ページ: 37-40
• [雑誌論文] テラヘルツ量子カスケードレーザーの進展と今後の展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山 秀樹、寺嶋 亘、林 宗澤、佐々木 美穂
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 84 ページ: 918-923
  • NAID: 10031104445
  • 査読あり
• [学会発表] 高出力THz QCLの進展 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤、 平山 秀樹
  • 学会等名: NICT理研合同テラヘルツ研究交流会
  • 発表場所: NICT小金井本部 3号館1階（東京都小金井市）
  • 年月日: 2017-02-27
• [学会発表] Recent Progress of GaN-based Terahertz Quantum Cascade Lasers (2016)
  • 著者名/発表者名: Wataru Terashima, Tsung-Tse Lin and Hideki Hirayama
  • 学会等名: 5th Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THz quantum cascade lasers toward high output power near liquid nitrogen temperature operation with Dewar condenser (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin, Wataru Terashima, and Hideki Hirayama
  • 学会等名: The 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Progress of THz Quantum Cascade Lasers using Nitride Semiconductor (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, T. -T. Lin, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: 74th Device Research Conference
  • 発表場所: Newark, Delaware, USA
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Modulation Active Structure Design Indirect Injection Sheme THz QCLs (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin, Hideki Hirayama
  • 学会等名: EMN meeting on terahertz
  • 発表場所: San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2016-05-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 77 K動作THz-QCLの高出力化の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤, 寺嶋 亘,平山 秀樹
  • 学会等名: 第63回 春季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 東工大（東京、目黒）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 77 KデュワータイプTHz-QCLの高出力化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤, 平山 秀樹
  • 学会等名: 電子デバイス研究会(ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム)
  • 発表場所: 東北大（宮城、仙台）
  • 年月日: 2015-12-21
• [学会発表] Indirect injection scheme THz QCLs with high operation temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin, Hideki Hirayama
  • 学会等名: EMN meeting on Vacuum Electronics
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-11-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 間接注入機構を用いたTHz QCL高温動作の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤、平山 秀樹
  • 学会等名: 理研シンポジ ウム第3回「光量子工学研究」
  • 発表場所: 理研（埼玉、和光）
  • 年月日: 2015-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] モジュレーションバリア構造を用いた3.7THz 145 K量子カスケードレーザ (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤, 平山 秀樹
  • 学会等名: 第76回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知、名古屋）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Modulation barrier design AlxGa1-xAs/GaAs terahertz quantum cascade lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin, Hideki Hirayama
  • 学会等名: The 13th International Conference on Intersubband Transitions in Quantum Wells
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] AlGaAs/GaAs quantum cascade lasers with modulation Al composition barriers design lasing at 3.7 THz, 145 K (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin, Hideki Hirayama
  • 学会等名: The Second International Symposium on Frontiers in THz Technology
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] テラヘルツ量子カスケードレーザの最近の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宗澤, 寺嶋 亘, 平山 秀樹
  • 学会等名: 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 長崎大（長崎、長崎）
  • 年月日: 2015-08-26
• [図書] "(chapter) THz QCLs Design Toward Real Applications"Quantum Cascade Lasers (QCLs): Types and Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.
• [図書] "(chapter) THz QCLs Design Toward Real Applications" Quantum Cascade Laser (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsung-Tse Lin
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: InTech Publishers, Inc.