非同軸配置のパラメトリック増幅法による真空紫外超短パルスレーザー開発

• 研究課題/領域番号: 16032216
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 猿倉 信彦 分子科学研究所, 分子制御レーザー開発研究センター, 教授 (40260202)
• 研究分担者: 小野 晋吾 分子科学研究所, 分子制御レーザー開発研究センター, 助手 (40370126)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円); 2005年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2004年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
• キーワード: 紫外レーザー / 高出力レーザー

研究概要

本研究の目的は、領域研究の目標に則した真空紫外領域における高出力光源の実現にある。今年度は、複合フッ化物を用いた電流注入型真空紫外発光素子開発を目的とした研究を行った。真空紫外発光素子の材料として選択した複合フッ化の光学特性に関しては、いまだ詳細な研究がなされておらず、バンドギャップなどのデータが十分に存在しないため、西松らにより報告されているペロブスカイト型複合フッ化物の局所密度近似に基づいたab initio計算によるバンド構造やバンドギャップなどのパラメータを用いて計算を行った。発光材料として選択した混晶複合フッ化物は、毒性がなく、しかも化学的に安定なLi_<(1-x)>K_xBa_<(1-y)>Mg_yF_3である。この材料の組成比の関数として記述されるバンドギャップ及び格子定数をLiBaF_3、LiMgF_3、KBaF_3、KMgF_3の4種類の複合フッ化物のバンド構造、バンドギャップ、格子定数から求めた。4種類の複合フッ化物の中で直接遷移型を示すものはLiBaF_3のみであり、組成比によって混晶は間接遷移型を示す。この材料をベースとしたダブルヘテロ構造発光素子を設計するには、発光素子として効率の高い直接遷移型(Γ領域)であり、さらに基板と格子整合する組成が必要である。この条件を満たす組成はLiBaF_3を基板に用いる場合には、Li_<0.875>K_<0.125>Ba_<0.876>Mg_<0.124>F_3であり、KMgF_3の場合には、Li_<0.870>K_<0.130>Ba_<0.847>Mg_<0.153>F_3となり、n-LiBaF_3/Li_<0.875>K_<0.125>Ba_<0.876>Mg_<0.124>F_3/p-LiBaF_3もしくはn-KMgF_3/Li_<0.870>K_<0.130>Ba_<0.847>Mg_<0.153>F_3/p-KMgF_3の構造を持つ発光素子の可能性を示唆することが出来る。これら2つの発光素子の動作波長はともに198nm(6.25eV)であると予測される。

研究成果

• [雑誌論文] Ce^<3+>-doped LiCaAlF_6 crystals as a solid-state ultraviolet saturable absorber and role of excited state absorption (2005)
  • 著者名/発表者名: L.H.Hai, N.D.Hun A.Quema, G.Diwa, H.Murakami, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 44 ページ: 7984-7986
  • NAID: 10016871217
• [雑誌論文] Band-structure design of fluoride complex materials for deep-ultraviolet light-emitting diodes (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Ono, R.E.Ouenzerti, A.Quema, H.Murakami N.Sarukura, T.Nishimatsu, N.Terakubo, H.Mizuseki, Y.Kawazoe, A.Yoshikawa, T.Fukuda
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 44 ページ: 7285-7290
  • NAID: 130004765993
• [雑誌論文] Generation of terahertz radiation using zinc oxide as photoconductive material excited by ultraviolet pulses (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Ono, H.Murakami A.Quema, G.Diwa, N.Sarukura, P.Nagasaka, Y.Ichikawa, H.Ogino, E.Ohshima, A.Yoshikawa, T.Fukuda
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 87 ページ: 261112-261112
• [雑誌論文] Broadband Terahertz Radiation Emitter Using Femtosecond-Laser-Irradiated n-Type InAs under Magnetic Field (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 43・2A
  • NAID: 10012039178
• [雑誌論文] Teflon Photonic Crystal Fiber as Terahertz Waveguide (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Goto, A.Quema, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 43・2B
  • NAID: 10012039597
• [雑誌論文] Growth and charge transfer luminescence of Yb^<3+>-doped YAIO_3 single crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: J.B.Shim, A.Yoshikawa, T.Fukuda, J.Pejchal, M.Niki, N.Sarukura, D.H.Yoon
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 95・6 ページ: 3063-3068
• [雑誌論文] Terahertz radiation from InAs with various surface orientations under magnetic field irradiated with femtosecond optical pulses at different wavelengths (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.Sakai, A.Quema, S.Ono, N.Sarukura, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 95・9 ページ: 4545-4550
• [雑誌論文] Optical, infrared and EPR spectroscopy of CaF2:Ce3+ crystals co-doped with Li+ or Na+ (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Yamaga, S.Yabashi, Y.Masui, M.Honda, H.Takahshi, M.Sakai, N.Sarukura, J.-P.R.Wells, G.D.Jones
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 108・1-4 ページ: 307-311
• [雑誌論文] Onset detection of solid-state phase transition in estrogen-like chemical via terahertz transmission spectroscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Quema, M.Goto, M.Sakai, G.Janairo, R.E.Ouenzerfi, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 85・17 ページ: 3914-3916
• [雑誌論文] Design principle of wide-gap fluoride hetero-structures for deep ultraviolet optical devices (2004)
  • 著者名/発表者名: R.E.Ouenzerfi, S.Ono, A.Quema, M.Goto, M.Sakai, N.Sarukura, T.Nishimatsu, N.Terakubo, H.Mizuseki, Y.Kawazoe, H.Sato, A.Yoshikawa, T.Fukuda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 96・12 ページ: 7655-7659
• [雑誌論文] Design Consideration of Laser Diode and Light Emitting Diode in Vacuum Ultraviolet Based on Perovskite-Like Fluoride Crystals (2004)
  • 著者名/発表者名: R.E.Ouenzerfi, S.Ono, A.Quema, M.Goto, N.Sarukura, T.Nishimatsu, N.Terakubo, H.Mizuseki, Y.Kawazoe, A.Yoshikawa, T.Fukuda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 43・9A-B