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光渦レーザープロセスによる不純物ドープZnO結晶球の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H03888
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 光工学・光量子科学
研究機関九州大学

研究代表者

中村 大輔  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (40444864)

研究協力者 岡田 龍雄  
池上 浩  
尾松 孝茂  
MAMIDANNA SRI RAMACHANDRA Ramachandra Rao  
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
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
キーワード微小共振器 / ウィスパリングギャラリーモード / 光渦レーザープロセス / 微小光共振器
研究成果の概要

本研究では,光渦レーザープロセスによる半導体マイクロドロップレットのサイズ制御および飛翔方向制御技術を確立し,紫外ウィスパリングギャラリーモード(WGM)レーザー発振する酸化亜鉛(ZnO)マイクロ結晶球の合成と制御に成功した.さらに,マグネシウムやホルミウムといった不純物をドープしたZnO結晶球合成にも成功し,微小レーザーや高感度センサ等へ応用する上で重要となる紫外WGMレーザー発振波長の制御や,単一結晶球から紫外WGMと可視WGMが得られることを世界に先駆けて実証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年,光渦レーザーを材料加工に応用する研究が注目されてきている中で,本研究ではマイクロサイズの半導体結晶球を大気中にて合成し,そのサイズおよび飛翔方向を制御可能であることを実験的に明らかにした点において学術的意義がある.合成した不純物ドープZnO結晶球は,紫外から可視領域においてWGMスペクトルが得られるため,微小レーザーや高感度センサ応用が期待できる.また,ZnOは生体適合性の高い材料でもあるため,バイオセンサ等へも応用が期待できる.

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

    (37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 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 13件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology, Madras/Indian Institute of Technology, Indore(インド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology, Madras/Indian Institute of Technology, Indore(India)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology, Madras/Indian Institute of Technology, Indore(India)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] ボトムアップ/トップダウンレーザー加工による半導体ナノ・マイクロ結晶合成2019

    • 著者名/発表者名
      中村大輔
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 30 ページ: 38-42

    • NAID

      40021765909

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Room temperature WGM resonances in the red spectral range from Ho3+ activated ZnO micro-spherical cavities2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fabitha, F. Nagasaki, Y. Fujiwara, Y. Wakiyama, D. Nakamura, M. S. Ramachandra Rao
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 26 ページ: 262102-262102

    • DOI

      10.1063/1.5031838

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-speed observation of semiconductor microsphere generation by laser ablation in the air2018

    • 著者名/発表者名
      R. Tasaki, M. Higashihata, A. Suwa, H. Ikenoue, D. Nakamura
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 124 号: 2 ページ: 161-161

    • DOI

      10.1007/s00339-018-1596-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and magnetic characterization of transition metal ion doped ZnO microspheres synthesized via laser ablation in air2017

    • 著者名/発表者名
      Parvathy Anitha Sukkurji, Yuki Fujiwara, Nilesh Jayantilal Vasa, M. S. Ramachandra Rao, Mitsuhiro Higashihata, Daisuke Nakamura
    • 雑誌名

      Proceeding of SPIE

      巻: 10090 ページ: 100901X-100901X

    • DOI

      10.1117/12.2253560

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Spherical ZnO Microcrystals by Laser Ablation in Air2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Toshinobu Tanaka, Tatsuya Ikebuchi, Takeshi Ueyama, Mitsuhiro Higashihata, Tatsuo Okada
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: 99 号: 10 ページ: 58-63

    • DOI

      10.1002/ecj.11874

    • NAID

      210000160504

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of P-, Sb-, and Mg-Doped ZnO Spherical Microcrystals by Laser Ablation in Air2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Toshinobu Tanaka, Takeshi Ueyama, Tatsuya Ikebuchi, Yuki Fujiwara, Fumiaki Nagasaki, Shuhei Takao, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Tatsuo Okada
    • 雑誌名

      Journal of Laser Micro / Nanoengineering

      巻: 11 号: 3 ページ: 337-340

    • DOI

      10.2961/jlmn.2016.03.0010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of Sb-doped ZnO microspheres by pulsed laser ablation2016

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Nagasaki, Tetsuya Shimogaki, Toshinobu Tanaka, Tatsuya Ikebuchi, Takeshi Ueyama, Yuki Fujiwara, Mitsuhiro Higashihata, Daisuke Nakamura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 8S3 ページ: 08RE07-08RE07

    • DOI

      10.7567/jjap.55.08re07

    • NAID

      210000147037

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] レーザーを用いたHoドープZnOマイクロ結晶球の合成2019

    • 著者名/発表者名
      中村 大輔,脇山 祐一朗,大島 広暉,東畠 三洋,池上 浩,N. J. Vasa,M. S. R. Rao
    • 学会等名
      レーザー学会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of multicomponent semiconductor microspheres by laser ablation in air2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Yuichiro Wakiyama, Hiroki Oshima, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Nilesh J. Vasa, M. S. R. Rao
    • 学会等名
      Photonics West 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Oxide Semiconductor Nano/Micro Crystals for Optoelectronic Application2019

    • 著者名/発表者名
      D. Nakamura, Y. Wakiyama, K. Fabitha, H. Oshima, M. Higashihata, H. Ikenoue, N. J. Vasa, M. S. R. Rao
    • 学会等名
      The 30th Annual General Meeting of MRSI and the First Indian Materials Conclave
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光渦パルスによるSiドロップレット飛翔の挙動観察2019

    • 著者名/発表者名
      大島 広暉,脇山 祐一朗,川本 実季,東畠 三洋,池上 浩,中村 大輔
    • 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] On-Demand Fabrication of Semiconductor Microspherical Crystal by Laser Ablation2018

    • 著者名/発表者名
      D. Nakamura
    • 学会等名
      International Workshop on Frontiers in Lasers and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of ZnO nano/micro crystals by laser ablation-based technique2018

    • 著者名/発表者名
      D. Nakamura, Y. Wakiyama, M. Higashihata, H. Ikenoue, I. A. Palani, N. J. Vasa, M. S. R. Rao
    • 学会等名
      Indo-Japan Bilateral Symposium in Futuristic Materials and Manufacturing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザーアブレーション法による不純物ドープZnOマイクロ結晶球の作製2018

    • 著者名/発表者名
      脇山 祐一朗,東畠 三洋,諏訪 輝,池上 浩,Nilesh. J Vasa,M. S. Ramachandra Rao,中村 大輔
    • 学会等名
      レーザー学会九州支部学生講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Blueshift of whispering-gallery-mode lasing peaks from ZnMgO spheres2018

    • 著者名/発表者名
      脇山 祐一朗,東畠 三洋,諏訪 輝,池上 浩,Nilesh J. Vasa,M. S. Ramachandra Rao,中村 大輔
    • 学会等名
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会(国際セッション)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光渦を利用したZnOマイクロドロップレットの飛翔制御2018

    • 著者名/発表者名
      大島 広暉,脇山 祐一朗,川本 実季,東畠 三洋,中村 大輔
    • 学会等名
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Semiconductor Microspherical Crystal Whispering Gallery Mode Lasers2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Ryohei Tasaki, Yuichiro Wakiyama, Sho Kawagoe, Hiroki Oshima, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Nilesh J. Vasa, M. S. R. Rao
    • 学会等名
      The International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 不純物添加によるZnOマイクロ結晶球のレーザー発振波長制御2018

    • 著者名/発表者名
      脇山 祐一朗,東畠 三洋,諏訪 輝,池上 浩,Nilesh J. Vasa,M. S. Ramachandra Rao,中村 大輔
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レーザーアブレーションによる半導体結晶球の合成と制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村 大輔,田崎 涼平,脇山 祐一朗,東畠 三洋,池上 浩
    • 学会等名
      レーザー学会第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple fabrication of semiconductor microspheres by laser ablation in air2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Ryohei Tasaki, Yuichiro Wakiyama, Sho Kawagoe, Hiroki Oshima, Mitsuhiro Higashihata, Nilesh J. Vasa, Hiroshi Ikenoue
    • 学会等名
      Photonics West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 混晶によるZnOマイクロ結晶球WGMレーザーの短波長化2018

    • 著者名/発表者名
      脇山祐一郎、田崎涼平、東畠三洋、諏訪輝、池上浩、N. J. Vasa、M. S. R. Rao、中村大輔
    • 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] Synthesis of Semiconductor Microspheres by Laser Ablation2017

    • 著者名/発表者名
      D. Nakamura, R. Tasaki, M. Higashihata, A. Suwa, H. Ikenoue
    • 学会等名
      18th International Symposium on Laser Precision Microfabrication
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed observation of semiconductor microsphere generation by laser ablation in the air2017

    • 著者名/発表者名
      R. Tasaki, M. Higashihata, A. Suwa, H. Ikenoue, D. Nakamura
    • 学会等名
      International Conference On Laser Ablation 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気中レーザーアブレーションによるHoドープZnOマイクロスフィアの作製2017

    • 著者名/発表者名
      脇山祐一郎、田崎涼平、東畠三洋、諏訪輝、池上浩、N. J. Vasa、M. S. R. Rao、中村大輔
    • 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] Generation dynamics of semiconductor microsphere by laser ablation in the air2017

    • 著者名/発表者名
      R. Tasaki, M. Higashihata, A. Suwa, H. Ikenoue, N. J. Vasa, D. Nakamura
    • 学会等名
      第70回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大気中レーザーアブレーションによるZnMgOマイクロスフィアの作製2017

    • 著者名/発表者名
      脇山祐一郎、田崎涼平、東畠三洋、諏訪輝、池上浩、N. J. Vasa、M. S. R. Rao、中村大輔
    • 学会等名
      第70回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Semiconductor Nano/Micro Crystals by Laser Ablation2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Koji, Oda, Ryohei Tasaki, Yuichiro Wakiyama,Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, N. J. Vasa and M. S. R. Rao
    • 学会等名
      International Conference on Laser Deposition 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] Semiconductor Nano/Micro Crystals for Optoelectronic and Laser Applications2017

    • 著者名/発表者名
      D. Nakamura, K. Oda, R. Tasaki, Y. Wakiyama, M. Higashihata, H. Ikenoue, I. A. Palani, N. J. Vasa, M. S. R. Rao
    • 学会等名
      The Conference on Precision Engineering (COPEN 10)
    • 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] 大気中レーザーアブレーションによる半導体マイクロ結晶球生成の挙動観察2017

    • 著者名/発表者名
      田崎 涼平, 藤原 優輝, 永嵜 史明, 諏訪 輝, 池上 浩, 中村 大輔, 岡田 龍雄
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High-speed observation of ZnO microspherical crystals produced by laser ablation2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Ryohei Tasaki, Yuki Fujiwara, Fumiaki Nagasaki, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Tatsuo Okada
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気中レーザーアブレーションによる半導体マイクロ球生成と制御2017

    • 著者名/発表者名
      田崎 涼平, 東畠 三洋, 中村 大輔, 諏訪 輝, 池上 浩
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Bandgap engineering of semiconductor droplet for micro-cavity laser2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Yuki Fujiwara, Fumiaki Nagasaki, Ryohei Tasaki, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Tatsuo Okada
    • 学会等名
      EMN droplet 2016
    • 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] Fabrication and doping of ZnO spherical crystal by laser ablation2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Nakamura, Toshinobu Tanaka, Takeshi Ueyama, Tatsuya Ikebuchi, Yuki Fujiwara, Fumiaki Nagasaki, Shuhei Takao, Mitsuhiro Higashihata, Hiroshi Ikenoue, Tatsuo Okada
    • 学会等名
      17th International Symposium on Laser Precision Microfabrication
    • 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] レーザアブレーションによる酸化亜鉛マイクロ結晶球生成の挙動観察2016

    • 著者名/発表者名
      田崎 涼平, 永嵜 史明, 藤原 優輝, 東畠 三洋, 池上 浩, 中村 大輔
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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