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深紫外線波長で巨大な励起子効果を発揮する窒化ボロン半導体の発光ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 16K14222
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

秩父 重英  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80266907)

研究分担者 小島 一信  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30534250)
原 和彦  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80202266)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード半導体物性 / 励起子 / 光電子銃 / 窒化ボロン / フェムト秒電子銃 / BN / フェムト秒レーザ / フェムト秒集束電子線
研究成果の概要

グローバルな水不足問題解決や各種励起光源の小型化のため、安価な固体深紫外線光源の実現が望まれている。本研究では、禁制帯幅波長が深紫外線域にあり、巨大な励起子効果が期待できる六方晶窒化ボロン(h-BN)微結晶・エピタキシャル膜の輻射・非輻射再結合ダイナミクスを明らかにするため、日本に唯一の時間空間同時分解蛍光計測装置を高機能化し、発光寿命や空間分布計測を行った。その結果、h-BNは間接遷移型半導体であるがよく光ること、その原因が巨大な励起子効果(強いフレーリヒ相互作用)により、フォノン散乱を介して運動量保存則を満たせるからであることを明らかにした。また、欠陥による影響も明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Univ. Montpellier II(France)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nearly temperature-independent ultraviolet light emission intensity of indirect excitons in hexagonal BN microcrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Chichibu Shigefusa F.、Ishikawa Youichi、Kominami Hiroko、Hara Kazuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 号: 6 ページ: 065104-065104

    • DOI

      10.1063/1.5021788

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence of h-BN microcrystals2018

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, H. Kominami, and K. Hara
    • 学会等名
      The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Photonics West 2018
    • 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] 六方晶BNの薄膜成長とその深紫外発光評価2018

    • 著者名/発表者名
      原和彦,梅原直己,小島一信,秩父重英
    • 学会等名
      2018年春季応用物理学会, 多元化合物の新規な物性と応用, 多元系化合物・太陽電池研究会 企画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サファイア基板に気相成長させた六方晶BN薄膜の発光スペクトル2018

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,梅原直己,小島一信,原和彦
    • 学会等名
      2018年春季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Luminescence spectra of hexagonal BN thin films grown by chemical vapor deposition on a c-plane sapphire substrate2018

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, N. Umehara, K. Shima, K. Kojima, and K. Hara
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Physics of 2D Crystals (ICP2C3)
    • 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] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on hexagonal BN microcrystals2017

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, Y. Kominami, and K. Hara
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Physics of 2D Crystals (ICP2C2)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatio-Time-Resolved Cathodoluminescence studies of h-BN microcrystals2017

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, Y. Kominami, and K. Hara
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-12)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 六方晶BN微結晶の発光ダイナミクス評価(3)2017

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,石川陽一,小南裕子,原和彦
    • 学会等名
      2017年秋季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 六方晶BN微結晶の発光ダイナミクス評価(4)2017

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,石川陽一,小南裕子,原和彦
    • 学会等名
      2017年秋季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies of hexagonal BN microcrystals2017

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, Y. Ishikawa, H. Kominami, and K. Hara
    • 学会等名
      International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cathodoluminescence characterization of the hexagonal boron nitride thin films grown on c-plane sapphire substrates2017

    • 著者名/発表者名
      N. Umehara, T. Kouno, H. Kominami, K. Kojima, S. F. Chichibu, and K. Hara
    • 学会等名
      International Workshop on UV Materials and Devices (IWUMD) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サファイア基板上に成長した六方晶窒化ホウ素薄膜の深紫外カソードルミネッセンス2017

    • 著者名/発表者名
      原和彦,梅原直己,秩父重英,小島一信,光野徹也,小南裕子
    • 学会等名
      日本結晶成長学会 第46回結晶成長国内会議(JCCG-46)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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