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InN/GaN短周期超格子による窒化物半導体レーザー導波光制御構造の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 17K06360
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関名城大学

研究代表者

今井 大地  名城大学, 理工学部, 助教 (20739057)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード窒化物半導体 / 半導体レーザー / 1分子層InN / 短周期超格子 / 秩序混晶 / InGaN混晶 / 分光エリプソメトリー / 1分子層InN
研究成果の概要

本研究では、InN/GaN短周期超格子(SPS)からなる擬似InGaN混晶により、窒化物系半導体レーザー(LD)の新しい導波光制御構造を提案し、その素子応用にむけた基盤的技術の開拓を目的とした。そこで、InN/GaN-SPSおよびその基礎構造である1分子層(ML)-InNの物性制御方法の解明に取り組んだ。SPSは同等のバンドギャップをもつInGaN混晶に対しバンドエネルギー揺らぎに由来する発光素子の損失を低減できる可能性をもつこと、SPSおよび単一1ML-InN量子井戸のバンド構造や発光機構についての知見を得た。SPSによりLDの発光層や光導波路の高機能化が十分可能であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

擬似InGaN混晶による半導体レーザー導波光制御構造の有効性の実証は、窒化物系半導体レーザー動作特性の更なる向上と、発振波長の長波長側拡大に資する新しいデバイス設計手法の構築に繋がり、省エネルギー化を推進する現代社会においてその研究意義は大きいと考えている。また擬似InGaN混晶の物性は、依然未解明な点が多く、本研究を通して光学的物性の解明が進んだことは学術的にも意義のあることであると考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 学会発表 (24件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [学会発表] 大型放射光施設SPring-8のX線マイクロビームを用いた単一Ga1-xInxN/GaN量子殻の局所構造評価2020

    • 著者名/発表者名
      市川 貴登,近藤 剣,安田 信広,今井 康彦,中尾 知代,荒井 重勇,後藤 七美,上山 智,今井 大地,宮嶋 孝夫
    • 学会等名
      2020年<第67回>春季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] xInxN混晶におけるバンド端近傍のポテンシャル揺らぎと光学定数2019

    • 著者名/発表者名
      今井大地,山路知明,三好実人, 竹内哲也, 宮嶋孝夫
    • 学会等名
      2019年<第66回>応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Pendeo成長GaNを下地とした3次表面グレーティンを有する横結合分布帰還型 GaN系半導体レーザの設計と作製2019

    • 著者名/発表者名
      高木健太,安藤壮,森岡佳紀,上向井正裕,片山竜二,今井大地,宮嶋孝夫
    • 学会等名
      2019年<第66回>応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] パルスレーザによるGaNにイオン注入したMgアクセプターの活性化2019

    • 著者名/発表者名
      宮嶋孝夫, 山田祐輔, 市川貴登, 今井大地, 鮫島俊之
    • 学会等名
      2019年<第66回>応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放射光を使ったGaN系混晶半導体とGaN系量子殻の局所構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      宮嶋孝夫,清木良麻,近藤剣,市川貴登,伊奈稔哲,新田清文,宇留賀朋哉,鶴田一樹,隅谷和嗣,今井康彦,木村滋,安田伸広,三好実人,今井大地,竹内哲也,上山智
    • 学会等名
      2019年<第66回>応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optically Pumped GaN-Based Laterally Coupled Distributed-Feedback Semiconductor Lasers with 3rd-Order Surface Gratings Grown on Pendeo-Epitaxy GaN2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ando, K. Takagi, Y. Morioka, M. Uemukai, R. Katayama, D. Imai and T. Miyajima
    • 学会等名
      13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Potential Fluctuations and Optical Constants in Al1-xInxN Alloys Grown on C-Plane GaN Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      D. Imai, T. Yamaji, M. Miyoshi, T. Takeuchi and T. Miyajima
    • 学会等名
      13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pulsed-Laser Activation of Implanted Mg Acceptors in GaN Grown on a GaN Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Miyajima, Y. Yamada, T. Ichikawa, D. Imai and T. Sameshima
    • 学会等名
      13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of the Optical Constants in Al1-xInxN Alloys Grown on a c-Plane freestanding GaN Substrate; The effect of the potential fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      Daichi Imai, Tomoaki Yamaji, Makoto Miyoshi, Tetsuya Takeuchi and Takao Miyajima
    • 学会等名
      1st International Workshop on AlGaN based UV-Laserdiodes
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of Ga1-xInxN/GaN five-quantum wells grown on side-walls of GaN nano-wires by using an X-ray nano-beam from synchrotron radiation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kondo, T. Ichikawa, H. Akasaka, K. Uno, R. Kobayashi, Y. Imai, K. Sumitani, S. Kimura, N. Goto, D. Imai, S. Kamiyama and T. Miyajima
    • 学会等名
      Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 分子線エピタキシー法で成長したGaAs 系バイセクションレーザの設計と作製2019

    • 著者名/発表者名
      川裕介,荒川亮太,神林大介,成塚重弥,今井大地,宮嶋孝夫
    • 学会等名
      2019年<第88回>応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] X線マイクロビーム回折を用いた単一Ga1-xInxN/GaN量子殻の局所構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      市川貴登,近藤剣,安田信広,隅谷和嗣,今井康彦,中尾知代,荒井重勇,後藤七美,上山智,今井大地,宮嶋孝夫
    • 学会等名
      第7回応用物理学会スチューデントチャプター東海地区学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 半導体レーザーに応用されている窒化物系混晶半導体の光学特性解析2019

    • 著者名/発表者名
      今井 大地
    • 学会等名
      第6回ニューフロンティアリサーチワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射光を使ったGaN系混晶半導体とGaN系量子殻の局所構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      宮嶋 孝夫、清木 良麻、近藤 剣、市川 貴登、伊奈 稔哲、新田 清文、宇留賀 朋哉、鶴田 一樹、隅谷 和嗣、今井 康彦、木村 滋、安田 伸広、三好 実人、今井 大地、竹内 哲也、上山 智
    • 学会等名
      第66回春季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Al1-xInxN混晶におけるバンド端近傍のポテンシャル揺らぎと光学定数の解析2019

    • 著者名/発表者名
      今井 大地、山路 知明、三好 実人、竹内 哲也、宮嶋 孝夫
    • 学会等名
      第66回春季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスレーザによるGaNにイオン注入したMgアクセプターの活性化2019

    • 著者名/発表者名
      宮嶋 孝夫、山田 祐輔、市川 貴登、今井 大地、鮫島 俊之
    • 学会等名
      第66回春季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Pendeo成長GaNを下地とした3次表面グレーティングを有する横結合分布帰還型GaN系半導体レーザの設計と作製2019

    • 著者名/発表者名
      高木 健太,安藤 壮,片山 竜二,上向井 正裕,今井 大地,竹内 哲也,宮嶋 孝夫
    • 学会等名
      第66回春季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of Potential Fluctuations and Optical Constants in Al1-xInxN Alloys Grown on C-Plane GaN Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Daichi Imai, Tomoaki Yamaji, Makoto Miyoshi, Tetsuya Takeuchi, and Takao Miyajima
    • 学会等名
      ICNS-13 (2019) 13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pulsed-Laser Activation of Implanted Mg Acceptors in GaN Grown on a GaN Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Takao Miyajima, Yusuke Yamada, Takato Ichikawa, Daichi Imai, and Toshiyuki Sameshima
    • 学会等名
      ICNS-13 (2019) 13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optically Pumped GaN-based Laterally Coupled Distributed-feedback Semiconductor Lasers with 3rd-order Surface Gratings Grown on Pendeo-epitaxy GaN2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Andou, Kenta Takagi, Yoshiki Morioka, Masahiro Uemukai, Ryuji Katayama, Daichi Imai, and Takao Miyajima
    • 学会等名
      ICNS-13 (2019) 13th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of m-plane Ga1-xInxN/GaN multi-quantum wells grown on GaN nano-wires by using 1 -1 0 0 reflection of X-ray nano-beam2018

    • 著者名/発表者名
      Tsurugi Kondo, Ryoma Seiki, Yasuhiko Imai, Kazushi Sumitani, Shigeru Kimura, Kenta Takagi, Nanami Goto, Daichi Imai, Satoshi Kamiyama, and Takao Miyajima
    • 学会等名
      2018 International Workshop on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線ナノビームによる1-100反射を用いたGaNナノワイヤ側壁上m面Ga1-xInxN/GaN量子井戸の構造評価2018

    • 著者名/発表者名
      近藤 剣 、清木 良麻 、今井 康彦、隅谷 和嗣、木村 滋2、高木 健太 、後藤 七美 、市川 貴登 、今井 大地 、上山 智 、宮嶋 孝夫
    • 学会等名
      第79回秋季応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] (InN)1/(GaN)n短周期超格子による秩序InGaN混晶の物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      今井大地, 草部一秀, 吉川明彦
    • 学会等名
      第10回窒化物半導体の成長・評価に関する夏季ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical Characterization of Ordered InGaN Ternary Alloys Based on (InN)1/(GaN)n Short-period Superlattices Grown by Dynamic Atomic Layer Epitaxy (D-ALEp)2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Imai, Kazuhide Kusakabe, and Akihiko Yoshikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Semiconductor Light Emitting Devices 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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