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希土類添加半導体を基盤とした光ナノ共振器の作製と発光特性の評価

研究課題

研究課題/領域番号 19656082
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関大阪大学

研究代表者

藤原 康文  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)

研究分担者 寺井 慶和  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90360049)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2007年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード希土類元素 / 光ナノ共振器 / 秩序制御 / フォトニック結晶 / 発光機能
研究概要

本研究の目的は「電流注入による希土類発光準位を介する誘導放出」を用いた波長超安定新規半導体レーザの実現に向けて、未だ着手されていない「希土類添加半導体」と「フォトニック結晶」の組み合わせを取り上げ、フォトニック結晶により形成された高フォトン場に置かれた希土類イオンの光学的振る舞いを明らかにすることにある。具体的には、Er原子局所構造がEr-20配置に秩序制御され、世界最高のEr発光輝度を示すEr,O共添加GaAs(GaAs: Er, O)と、世界最高の閉じ込め効果を有するフォトニック結晶からなる光ナノ共振器を作製し、Erイオンからの誘導放出実現可能性を検証することに当面の目標を設定する。
1.フォトニック結晶内で15μmでのEr-20発光を操るために、半絶縁性GaAs基板上にGaAsバッファー層、Ga_<0.48>In_<0.52>P層、無添加GaAs層、GaAs: Er, O層、無添加GaAs層からなる多層ヘテロ構造を有機金属気相エピタキシャル法により作製した。また、Er原料をEr(i-PrCp)_3に変更することにより、十分なEr-20発光強度を示すGaAs: Er, O層を得ることに成功した。
2. GaAs: Er, OにおいてVariable Stripe Length(VSL)法を用いて光励起下での光学利得を求めた。低温域で観測された光学利得はSiO_2中のErに比べて、4桁程度大きな値であった。また、その温度依存性を調べたところ、低温域でほぼ一定の値を示したが、150Kを超える温度領域では測定温度の増加とともに減少した。その振る舞いはEr発光強度の測定温度依存性と強い相関を示しており、励起状態にあるEr濃度を反映するものと考えられる。また、観測される光学利得はEr濃度の高い試料において、大きな値が得られた。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 22件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Optical properties of GalnP/GaAs : Er. O/GalnP laser diodes on p-typeGaAs substrates grown by organometallic vapor phase epitaxy2009

    • 著者名/発表者名
      Y. OTA
    • 雑誌名

      IOP Conference Series : Materials Science and Engineering 1

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence properties of GalnP/GaAs : Er, O/GaInP doubleheterostructure light-emitting diodes at low temperature2009

    • 著者名/発表者名
      Y. TERM
    • 雑誌名

      Optical Materials (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescence properties in Er, O-codoped GaAs light-emitting deviceswith double excitation mechanism2009

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proceedings (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of new-type 1.5 μm light-emitting devices based on Er, O-codoped GaAs2009

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metalorganic chemical vapor deposition of Er-doped ZnO thin filmswith 1.54 μm photoluminescence2009

    • 著者名/発表者名
      K. YAMAOKA
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz radiation from Er, O-codoped GaAs surface grown byorganometallic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 92

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast carrier-capturing in GaInP/Er, O-codoped GaAs/GalnP laserdiodes grown by organometallic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERM
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 93

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaAs emission from GaInP/Er, O-codoped GaAs/GalnP laser diodesgrown by organometallic vapor Phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. FUJII
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) 5

      ページ: 2716-2718

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast photoexcited carrier dynamics in GaAs : Er. O by pump andProbe transmission spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) 5

      ページ: 2861-2863

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonradiative processes at low temperature in Er, O-codoped GaAsgrown by organometallic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      A. FUJITA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) 5

      ページ: 2864-2866

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organometallic vapor phase epitaxy of Er, 0-codoped GaAs usingtrisdipivaloylmethanatoerbium2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERM
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 106

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 希土類添加GaAs結晶の原子レベル制御成長と新規発光デバイスへの応用2008

    • 著者名/発表者名
      藤原康文
    • 雑誌名

      オプトロニクス 27

      ページ: 157-163

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of excitation and relaxation in Er, O-codoped GaAs for 1.5μm light-emitting devices with extremely stable wavelength2008

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (a) 205

      ページ: 64-67

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence properties of GaInP/GaAs: Er, O/GaInP double heterostructure light-emitting diodes at low temperature2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERAI
    • 雑誌名

      Optical Materials (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organometallic vapor phase epitaxy of Er, O-codoped GaAs using trisdipivaloylmethanatoerbium2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERAI
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast photoexcited carrier dynamics in GaAs: Er, O by pump and probe transmission spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonradiative processes at low temperature in Er,O-codoped GaAs grown by organometallic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      A. FUJITA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaAs emission from GaInP/Er, O-codoped GaAs/GaInP laser diodes grown by organometallic vapor Phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. FUJII
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz radiation from Er,O-codoped GaAs surface grown by organometallic vapour phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of picosecond-scale energy-transfer processes in Er, O-codoped GaAs by pump-probe reflection technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physics of Semiconductors, AIP Conference Proceedings 893

      ページ: 245-246

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TEGa, TBAsを用いた有機金属気相エピタキシャル法による低温GaAsの作製2007

    • 著者名/発表者名
      日高圭二
    • 雑誌名

      材料 56

      ページ: 880-885

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er, O-codoped GaAs revealed by pump and probe technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physica B 401-402

      ページ: 234-237

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 希土類添加半導体の新展開 : 秩序制御と高次量子機能の発現2009

    • 著者名/発表者名
      藤原康文
    • 学会等名
      科学技術による地域活性化戦略」ワークショップ【招待講演】
    • 発表場所
      兵庫県民会館(神戸市)
    • 年月日
      2009-02-21
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electron spin resonance study on Er, O-codoped GaAs2008

    • 著者名/発表者名
      H. OHTA
    • 学会等名
      2008 Materials Research Society Fall Meeting【招待講演】
    • 発表場所
      ボストン(米国)
    • 年月日
      2008-12-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Injection-type 1.5μm light-emitting diodes with Er, O-codoped GaAsexhibiting extremely temperature-stable emission wavelength2008

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      3rd Int. Conf. on Optical, Optoelectronic andPhotonic Materials and Applications 【招待講演】
    • 発表場所
      エドモントン(加国)
    • 年月日
      2008-07-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Quantum properties revealed by precise control of atomic configurationin rare-earth doped semiconductors2008

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      MRS International Materials /Research Conference【招待講演】
    • 発表場所
      重慶(中国)
    • 年月日
      2008-06-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] New development in rare-earth doped semiconductors: quantum properties revealed by control of atomic configuration2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      第12回「半導体スピン工学の基礎と応用」研究会【招待講演】
    • 発表場所
      大阪大学(吹田市)
    • 年月日
      2007-12-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er,O-codoped GaAs revealed by pump and probe transmission technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      24th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS24) 【招待講演】
    • 発表場所
      アルバカーキー(米国)
    • 年月日
      2007-07-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Injection-type light-emitting devices fabricated by atomically controlled doping of Er to GaAs2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      2nd Workshop on Photoluminescence in Rare Earths: Photonic Materials and Devices (PRE'07)【招待講演】
    • 発表場所
      トレント(伊国)
    • 年月日
      2007-06-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] New approach to Er, O-codoped GaAs based light-emitting devices with extremely stable wavelength2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      2007 European Materials Research Society Spring Meeting (E-MRS2007)【招待講演】
    • 発表場所
      ストラスブール(仏国)
    • 年月日
      2007-05-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse6/MSE6-HomeJ.htm

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse6/MSE6-HomeJ.htm

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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