研究課題
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
窒化ガリウム(GaN)にイオン注入した希土類元素（Pr・Nd）の発光を利用した量子センサーを実証することが本研究の目的である。まず、共鳴励起条件を明らかにし、効率的にPr・Ndを励起・発光させることに成功した。更に効率的な発光を目指すため、GaN表面にナノピラー構造（高さ500 nm）を形成し、ナノピラー中Prの発光特性を調べた。その結果、直径200 nmの円柱ナノピラーにおいて20倍を超える発光強度の増強が得られた。また、希土類を使った周辺外部温度の計測が可能であることを実証した。計測系の高感度化により、原理的には1個の希土類元素で量子センシングが実現できると考えられる。
量子センサーは、原子1個の大きさで温度や磁場、電場といった外部環境を計測する「世界最小のセンサー」であり、生命科学研究やデバイス異常診断技術のブレイクスルーをもたらすものとして期待されている。しかし、量子センシングを実現できる系（材料）は限られていることが課題のひとつであった。今回の成果は、新たな系（窒化ガリウム中の希土類元素）での量子センシングを実現したものであり、量子センシングの可能性を拡げるとともに、近年開発が進められている窒化ガリウム半導体パワーデバイスの診断技術にも利用できる可能性がある。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)
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