| 研究課題/領域番号 |
18K04296
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
林 宗澤 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (40585155)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | QCL / THz / 量子カスケードレーザー / テラヘルツ |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、高出力向けの発光層設計最適化に着目する、非平衡グリーン関数（NEGF）法に基づいた第一原理計算によって、THz QCL発光層のサブバンド準位設計から新規リーク電流の起源を明らかにし、そのリーク電流の低減方法を考案する。高温動作でも高い光利得を得る可変Al組成の障壁井戸発光層構造を始めて提案します。上位発振準位から高エネルギー準位経由の横方向リーク電流の減少と上位発振準位への注入電流の増大により、高い光利得の発光層を実現します。メタマテリアル構造の面発光THz QCLsの導波路を解析します。4.1THzのピーク出力1.3W、平均出力55mWの高出力THz QCLを実現しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
テラヘルツ量子カスケードレーザー(THz QCL) は狭線幅のサブバンド間遷移発光を利用した単極性の電流注入型半導体デバイスであり、発光層超格子の膜厚と材料の組成を制御することによってサブバンド間遷移エネルギー(発振周波数)を自由に設計することが出来るため、連続動作可能な小型半導体テラヘルツ光源として、分光、リアルタイムイメージング、ローカル超高速大容量無線通信など幅広い産業への応用が期待されている。本研究は高温動作および高出力動作に大きく影響する新規のリーク電流を解析しました。達成したワット級高出力THz QCLは実際のTHz応用について、手軽く使用できる光源になりました。
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