研究課題/領域番号 |
19H02176
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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研究機関 | 名城大学 |
研究代表者 |
宮嶋 孝夫 名城大学, 理工学部, 教授 (50734836)
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研究分担者 |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
今井 大地 名城大学, 理工学部, 准教授 (20739057)
成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 教授 (80282680)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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キーワード | 超短パルス / GaAs系半導体 / 無反射コート / バイセクション構造 / 半導体レーザ / 斜め導波路 / 半導体増幅器 / モードロック / SCOWA / コンタクト比抵抗 / ビーム品質 / 分光エリプソメトリー法 / 相関測定 / ガリウムヒ素系半導体 |
研究開始時の研究の概要 |
“2光子顕微鏡を使った蛍光バイオイメージング”は、生体深部のがん細胞などの特定細胞を標識し、「生きたまま」高分解能で可視化することで、その活動状況を観察できることから、がん根絶につながる本態解明をはじめとした病気の原因究明、生命現象の理解に対する強力な手法である。しかしながら、メンテフリーな小型光源が欠如しているために、その利用は一部の研究機関に限られている。そこで、これまでに確立した光パルス発生技術と、コンパクトディスク用光源として利用されているガリウムヒ素系半導体レーザの作製技術を融合することで、生体深部の蛍光タンパク質を励起可能な発振波長800nmの小型パルス光源の要素技術を開発する。
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研究成果の概要 |
臨床現場で利用可能な蛍光バイオイメージング用超短パルス半導体レーザの実現に向けて、構造設計、作製及び発生する光パルスの特性評価を行った。分子線エピタキシー法でGaAs系半導体レーザを作製し、電流注入によるレーザ発振(波長:828 nm)を確認する一方で、有機金属気相成長法による成長を外部研究機関に依頼し、再現性のある3インチ径ウェハーを使ってプロセス検討を行うことを可能にした。オーミック電極の改良や無反射コートの成膜は可能になったが、安定したリッジ形成に問題が発生し、電流注入による光パルスの発生には課題を残した。一方で、ビーム品質を低減させることなくピークパワーを増強する手法を提案した。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で実用化を目指している蛍光バイオイメージング用超短パルスレーザは、その基本材料としてGaAs系半導体を利用している。これを利用した半導体レーザはコンパクトディスクプレーヤーの光源として、1980年代には実用化されている。したがって、その成長や作製プロセスは既に確立されており、2000年以降に実用化されたGaN系半導体レーザに比べれば平易である。しかしながら、実用化されたGaAs系半導体レーザの研究や製造は急速に減少している。本研究では、これらの技術を継承して有効利用しつつ、日本が直面している少子高齢化における健康寿命を延ばすことに貢献できると考える。
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