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InAs量子ドットを用いた超広帯域近赤外波長掃引光源の開発とOCTへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H03858
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 結晶工学
研究機関和歌山大学

研究代表者

尾崎 信彦  和歌山大学, システム工学部, 准教授 (30344873)

研究分担者 池田 直樹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (10415771)
久保 隆史  和歌山県立医科大学, 医学部, 准教授 (30316096)
赤阪 隆史  和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (70322584)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード量子ドット / 分子線エピタキシー / 近赤外光源 / 光コヒーレンストモグラフィー / 近赤外波長掃引光源 / 光コヒーレンストモグラフィー(OCT) / 結晶工学 / 分子線エピタキシー(MBE) / OCT / 波長掃引光源 / 近赤外波長光源 / 医療イメージング / 近赤外広帯域光源 / 分子線エピタキシー(MBE) / MBE
研究成果の概要

本研究は、高分解能かつ高深達度の光干渉断層計(OCT)を実現すべく、自己組織化InAs量子ドット(QD)という半導体ナノ材料を用いた近赤外広帯域光源開発を行った。InAs-QDはGaAs基板上へのInAs成長時に格子歪によって自己組織的に形成されるナノサイズの3次元構造であり、一定のサイズ分布による広帯域な発光および光利得を、生体内透過率の高い近赤外波長帯で示す。この特長を活かし、InAs-QDを光学利得媒体とした広帯域な波長可変レーザー光源を開発し、波長掃引型OCT光源とすることで、高分解能と高深達度を両立するOCTの可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって開発された自己組織化InAs量子ドットベースの波長掃引光源(SS)およびその光源を用いたSS-OCTは、既存のOCTでは困難であった高分解能と高深達度の両立の可能性を示した。この成果により、今後、従来のOCTを超えた性能を有する医療診断ツール開発や、半導体ベースの光源を活かした小型・軽量なOCTの開発などの新たな応用展開が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] University of Glasgow(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] グラスゴー大学(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. of Glasgow/Univ. of Sheffield(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a broadband superluminescent diode based on self-assembled InAs quantum dots and demonstration of high-axial-resolution optical coherence tomography imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Sho Yamauchi, Yuma Hayashi, Eiichiro Watanabe, Hirotaka Ohsato, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Kenji Furuki, Yoichi Oikawa, Kunio Miyaji, David T. D. Childs, and Richard A. Hogg
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      巻: 52 号: 22 ページ: 2251051-9

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ab0ea5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tunable external cavity laser diode based on wavelength controlled self-assembled InAs quantum dots for swept-source optical coherence tomography applications at 1100 nm wavelength band2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, David Childs, Aleksandr Boldin, Daigo Ikuno, Katsuya Onoue,Hirotaka Ohsato, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, and Richard Hogg
    • 雑誌名

      Proc. SPIE

      巻: 10939 ページ: 10939111-6

    • DOI

      10.1117/12.2509984

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Growth of quantum three-dimensional structure of InGaAs emitting at ~1 um applicable for a broadband near-infrared light source2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Shingo Kanehira, Yuma Hayashi, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, and Richard A. Hogg
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 477 ページ: 230-234

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.11.104

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 自己組織化InAs量子ドットを用いた近赤外広帯域光源─高分解能光コヒーレンストモグラフィーへの応用─2017

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 雑誌名

      月刊オプトロニクス

      巻: 36 ページ: 101-106

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tunable external-cavity laser diode based on self-assembled InAs quantum dots for swept-source optical coherence tomography applications at 1100 nm2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, David Childs, Aleksandr Boldin, Daigo Ikuno, Katsuya Onoue, Hirotaka Ohsato, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, and Richard Hogg
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発光波長制御InAs量子ドットを用いた1.1um帯外部共振器型波長可変レーザー2019

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦、David Childs、Aleksandr Boldin、生野 大吾、尾上 克也、大里 啓孝、渡辺 英一郎、池田 直樹、杉本 喜正、Richard Hogg
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DWELL構造におけるInAs量子ドット成長に対するIn偏析の影響2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 直樹、生野 大吾、王 涛、大河内 俊介、尾崎 信彦
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs Layers Grown on GaAs with Optimized Growth Conditions to Obtain Broadband Emission Spectra Centered at 1.05 um2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ozaki, S. Kanehira, S. Ohkouchi, H. Ohsato, E. Watanabe, N. Ikeda, and Y.Sugimoto
    • 学会等名
      20th Int. Conf. Molecular Beam Epitaxy (MBE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of InAs QDs Buried in a Capping Layer by Time-Resolved Reflection High Energy Electron Diffraction Intensity Measurements2018

    • 著者名/発表者名
      D. Ikuno and N. Ozaki
    • 学会等名
      20th Int. Conf. Molecular Beam Epitaxy (MBE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] InAs量子ドットを用いた波長掃引光源開発とSS-OCTへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 学会等名
      第21回光科学若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己組織化InAs/GaAs量子ドットを用いた近赤外広帯域光源デバイス開発と光コヒーレンストモグラフィーへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      尾崎 信彦
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成30年度第1回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] InAs量子ドット波長可変光源を用いたSwept Source-OCTの構築およびOCT画像深達度拡大の検証2018

    • 著者名/発表者名
      山内 翔、尾崎 信彦、大里 啓孝、渡辺 英一郎、池田 直樹、杉本 喜正、古城 健司、宮地 邦男、及川 陽一、David Childs、Richard Hogg
    • 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] 波長掃引光源用InAs量子ドットベース利得チップの作製と特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      尾上 克也、生野 大吾、山内 翔、尾崎 信彦、大里 啓孝、渡辺 英一郎、池田 直樹、杉本 喜正、古城 健司、及川 陽一、宮地 邦男、D. T. D. Childs、R. A. Hogg
    • 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] RHEED強度計測によるキャップ層埋め込みInAs量子ドットの特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      生野 大吾、尾崎 信彦
    • 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] 3次元界面構造を持つInGaAs薄膜からの1um帯高輝度・広帯域発光2017

    • 著者名/発表者名
      兼平 真吾、林 佑真、尾崎 信彦、大河内 俊介、池田 直樹、杉本 喜正、Richard A. Hogg
    • 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
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 量子ドットSLD光源を用いた高分解能OCT画像取得2017

    • 著者名/発表者名
      山内 翔、尾崎 信彦、大里 啓孝、渡辺 英一郎、池田 直樹、杉本 喜正、古城 健司、宮地 邦男、David Childs、Richard Hogg
    • 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
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] As2分子線を用いて成長したInAs量子ドットへのGaAs キャップによる構造変化2017

    • 著者名/発表者名
      林 佑真、尾崎 信彦、大河内 俊介、池田 直樹、杉本 喜正
    • 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
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs quantum dots grown using As2 source in molecular beam epitaxy for near-infrared broadband light source application2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Yuma Hayashi, Shunsuke Ohkouchi, Hirotaka Ohsato, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto
    • 学会等名
      The Collaborative Conference on Crystal Growth (EMN 3CG 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-axial-resolution Optical Coherence Tomography Imaging Using Broadband Superluminescent Diodes Based on Self-assembled InAs Quantum Dots2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamauchi, H. Shibata, N. Ozaki, N. Ikeda, Y. Sugimoto, K. Furuki, Y. Oikawa, K.Miyaji, D. T. D. Childs, and R. A. Hogg
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Comission for Optics (ICO-24)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] InAs量子ドットを用いたスーパールミネッセントダイオードの温度および注入電流依存性評価2017

    • 著者名/発表者名
      尾上 克也, 尾崎 信彦, 渡辺 英一郎, 大里 啓孝, 池田 直樹, 杉本 喜正, D. Childs, R. Hogg
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会平成29年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 成長条件最適化によるGaAs基板上InGaAs薄膜からの1um帯高輝度・広帯域発光の実現2017

    • 著者名/発表者名
      兼平 真吾, 尾崎 信彦, 大河内 俊介, 池田 直樹, 杉本 喜正
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会平成29年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] キャップ層埋め込み時の InAs量子ドットからのRHEED強度計測による特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      生野 大吾, 尾崎 信彦
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門委員会平成29年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] As2分子線を用いて成長したInAs量子ドットへのGaAsキャップの影響2016

    • 著者名/発表者名
      林 佑真、尾崎 信彦、大河内 俊介、池田 直樹、杉本 喜正
    • 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, 新潟市
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High-Intensity and Broadband Emission Centered at ~1 um from InGaAs 3D Nanostructures Formed by High-Temperature Molecular-Beam-Epitaxy Growth2016

    • 著者名/発表者名
      N. Ozaki, S. Kanehira, Y. Hayashi, S. Ohkouchi, N. Ikeda, Y. Sugimoto
    • 学会等名
      19th Int. Conf. Molecular Beam Epitaxy (MBE2016)
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High axial resolution imaging of OCT using a broadband NIR superluminescent diode based on self-assembled InAs quantum dots2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki
    • 学会等名
      The 2016 Int. Symp. Adv. Mat. Res. (ISAMR 2016)
    • 発表場所
      Sun Moon Lake, Taiwan
    • 年月日
      2016-08-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission wavelength variation of InAs quantum dots grown on GaAs using As2 molecules in molecular beam epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      Yuma Hayashi, Nobuhiko Ozaki, Shunsuke Ohkouchi, Hirotaka Ohsato, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, and Yoshimasa Sugimoto
    • 学会等名
      The 43rd Int. Symp. Compound Semiconductor (ISCS2016)
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 和歌山大学システム工学部 光機能・ナノ材料Gr.(尾崎研究室)

    • URL

      http://www.wakayama-u.ac.jp/~ozaki/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 和歌山大学システム工学部 光機能・ナノ材料Gr.(尾崎研究室)

    • URL

      http://www.wakayama-u.ac.jp/~ozaki/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 特許権2018

    • 発明者名
      尾崎信彦、生野大吾
    • 権利者名
      尾崎信彦、生野大吾
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-002667
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 光デバイス及び光デバイスの製造方法2017

    • 発明者名
      尾崎信彦、兼平真吾、林 佑真
    • 権利者名
      国立大学法人和歌山大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-002562
    • 出願年月日
      2017-01-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-03-29  

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