| 研究課題/領域番号 |
19K04532
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
和田 修 神戸大学, 産官学連携本部, 非常勤講師 (90335422)
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| 研究分担者 |
小島 磨 千葉工業大学, 工学部, 教授 (00415845)
海津 利行 京都大学, 産官学連携本部, 特定研究員 (00425571)
原田 幸弘 神戸大学, 工学研究科, 助教 (10554355)
北田 貴弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 特任教授 (90283738)
南 康夫 日本大学, 生産工学部, 准教授 (60578368)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | InAs量子ドット / 量子ドット超格子 / 低温成長GaAs / 光伝導アンテナ（PCA） / 超高速キャリア緩和 / 光Hall効果 / 光電流特性 / 電場増強構造 / テラヘルツ波発生 / テラヘルツ波デバイス / THｚ発生・検知 / 光導電型デバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
テラヘルツ波特有の伝搬特性を利用して、通信、センシング、イメージングの高性能化や新機能の実現ができると期待されている。光導電型(PCA)デバイスはテラヘルツ波発生・検知に必須であるが、将来システムに向けた高性能化が不可欠である。
本研究は、我々独自の量子ドット超格子材料を導入することにより、従来の性能を大幅に凌駕する新しいPCAデバイスを実現するものである。この目的を達成するために、光励起下における光導電の物理機構、特にその超高速現象の詳細を明らかにするとともに、光入射部電界増強効果を考慮した新規量子ドット超格子PCAデバイス構造を生み出すことによって、超高性能デバイスの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
テラヘルツ(THz)波発生および検知デバイスとして有用な光導電性アンテナ(PCA)の広範な応用に向けて、光通信波長帯励起での動作が望まれる。本研究では、InAs/GaAs量子ドット(QD)超格子構造を持つPCAを作製し、光導電特性の詳細と1550 nm励起PCA動作の検討を行った。その結果、暗電流は極めて低く、一方1550 nm励起下で強励起域まで増加する光電流が得られること、また光電流には正孔電流の寄与が大きいこと、かつサブピコ秒の超高速緩和が見込まれること、などPCA動作に向けて有利な特性が得られた。さらにTHz波発生実験により本QD構造PCAの1550nm励起動作が実証された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案したInAs/GaAs QD超格子構造においては構造中のミッドギャップ準位に起因して1550 nm励起下でもPCA動作が期待できる大きな光電流が確認された。さらに、光Hall効果測定からは、光電流には高易動度の正孔電流が寄与していること、また、光電流の励起強度依存性評価からは、高励起域でキャリア再結合過程が現れること、など本構造の物理特性に関する新たな学術的知見が得られた。また、1550 nm励起によるPCA動作の実証は、成熟した光通信用光源の活用が可能で、かつ高性能・安価なTHz発生・検知素子の実現を可能とし、ひいてはTHzシステムの広範な応用を促すものとして社会的意義が大きい。
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