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窒化物半導体を用いたテラヘルツ量子カスケードレーザの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21246005
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

平山 秀樹  独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, チームリーダー (70270593)

研究分担者 寺嶋 亘  独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 基幹研究所研究員 (30450406)
池田 典明  独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ量子素子研究チーム, 研究員 (90267477)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)
2011年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2010年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2009年度: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円)
キーワードテラヘルツ / 量子カスケードレーザ / 窒化物半導体 / 金属プラズモン導波路 / 分子線エピタキシー / サブバンド間遷移 / 自然放出光 / 電流注入 / MBE結晶成長 / 超格子
研究概要

GaN/AlGaN系窒化物半導体超格子を用いることにより、これまで未開拓周波数領域であった5-12THz帯量子カスケードレーザの開発を行った。原子層レベルで平坦なヘテロ界面を有するGaN/AlGaN系量子カスケード構造の作製を行い、世界で始めて窒化物半導体からのTHz周波数のバンド内遷移自然放出発光を実現すると共に、発光の偏波依存性などから発光の起源を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (30件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Threshold current density reduction by utilizing high-Al-composition barriers in 3.7 THz GaAs/AlGaAs quantum cascade lasers2011

    • 著者名/発表者名
      T. T. Lin, L. Ying and H. Hirayama
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: Vol.5 ページ: 12101-12101

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of terahertz quantum cascade laser based on III-nitride semiconductors2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 雑誌名

      The Review of Laser Engineering

      巻: Vol.39, No.10 ページ: 769-774

    • NAID

      10029790290

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxy growth of GaN/AlGaN quantum cascade structure using droplets elimination by thermal annealing technique2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi A

      巻: Vol.1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous emission from GaN/AlGaN terahertz quantum cascade laser grown on GaN substrate2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi C

      巻: Vol.8 ページ: 2302-2304

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Threshold current density reduction by utilizing high-Al-composition barriers in 3.7 THz GaAs/AlGaAs quantum cascade lasers2011

    • 著者名/発表者名
      T.T.Lin, L.Ying, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: Vol.5 ページ: 12101-12101

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxy growth of GaN/AlGaN quantum cascade structure using droplets elimination by thermal annealing technique2011

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi A

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Utility of Droplet Elimination by Thermal Annealing Technique for Fabrication of GaN/AlGaN Terahertz Quantum Cascade Structure by Radio Frequency Molecular Beam Epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: Vol.3

    • NAID

      10027618617

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Utility of Droplet Elimination by Thermal Annealing Technique for Fabrication of GaN/AlGaN Terahertz Quantum Cascade Structure by Radio Frequency Molecular Beam Epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 3

    • NAID

      10027618617

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and fabrication of terahertz quantum cascade structure based on III-Nitride semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi C

      巻: Vol.6 ページ: 614-617

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and fabrication of terahertz quantum cascade structure based on III-Nitride semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) 6

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] pontaneous emission from GaN/AlGaN terahertz quantum cascade laser grown on GaN substrate

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi.

      巻: (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recent progress of THz quantum cascade lasers(invited)2011

    • 著者名/発表者名
      H. Hirayama
    • 学会等名
      The 4th Japan-Korea Joint Workshop on Terahertz Technology
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Terahertz intersubband electroluminescence from GaN/AlGaN quantum cascade laser structure on AlGaN template2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U. S. A
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Significant reduction of threshold current density of GaAs/AlGaAs terahertz quantum cascade lasers by using high-Al-content AlGaAs barrier2011

    • 著者名/発表者名
      T. T. Lin, L. Y. Ying and H. Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U. S. A
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Au/Al-Metal Bonding Conditions for Double Metal Waveguide on GaN based Terahertz Quantum Cascade Laser Structure2011

    • 著者名/発表者名
      S. Matsumoto, W. Terashima, T. Yasuda and H. Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U. S. A
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Temperature dependence of threshold current density of GaAs/AlxGa(1-x) As terahertz quantum cascade lasers with different Al composition2011

    • 著者名/発表者名
      T. T. Lin and H. Hirayama
    • 学会等名
      ITQW 2011
    • 発表場所
      Badesi, Italy
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Terahertz electroluminescence from intersubband levels in quantum cascade laser based on III-Nitride semiconductors2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 学会等名
      ITQW 2011
    • 発表場所
      Badesi, Italy
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 2.67-2.82 THz intersubband emission from GaN/AlGaN quantum cascade structure2011

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 学会等名
      ICNS-9
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Terahertz electroluminescence from intersubband levels in quantum caseade laser based on III-Nitride semiconductors2011

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 学会等名
      ITQW2011
    • 発表場所
      Badesi, Italy
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Temperature dependence of threshold current density of GaAs/Al_xGa_(1-x)As terahertz quantum cascade lasers with different Al composition2011

    • 著者名/発表者名
      T.T.Lin, H.Hirayama
    • 学会等名
      ITQW2011
    • 発表場所
      Badesi, Italy
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz intersubband electroluminescence from GaN/AlGaN quantum cascade laser structure on AlGaN template2011

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Significant reduction of threshold current density of GaAs/AlGaAs terahertz quantum cascade lasers by using high-Al-content AlGaAs barrier2011

    • 著者名/発表者名
      T.T.Lin, L.Y.Ying, H.Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Au/Al-Metal Bonding Conditions for Double Metal Waveguide on GaN based Terahertz Quantum Cascade Laser Structure2011

    • 著者名/発表者名
      S.Matsumoto, W.Terashima, T.Yasuda, H.Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2011
    • 発表場所
      Houston, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Recent progress of THz quantum cascade lasers2011

    • 著者名/発表者名
      H.Hirayama
    • 学会等名
      The 4th Japan-Korea Joint Workshop on Terahertz Technology
    • 発表場所
      Nagoya, Japan(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] GaN系THz-QCLからの電流注入による自然放出光の観測2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第69回研究会(招待講演)
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター東京
    • 年月日
      2010-05-07
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] GaN系THz-QCLからの電流注入による自然放出光の観測2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第69回研究会
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター東京
    • 年月日
      2010-05-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体を用いた未踏周波数領域テラヘルツ帯量子カスケードレーザの開発研究2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      財団法人光科学技術振興財団平成19年度研究助成成果報告講演会(招待講演)
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2010-03-04
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体を用いた未踏周波数領域テラヘルツ帯量子カスケードレーザの開発研究2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      財団法人光科学技術振興財団平成19年度研究助成成果報告講演会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2010-03-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] First Observation of Spontaneous Emission on Injection Current from GaN/AlGaN Terahertz-Quantum Cascade Laser2010

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 学会等名
      IWN2010
    • 発表場所
      Florida, U. S. A
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] GaN/AlGaN THz-QCLからの電流注入による自然放出光の観察2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous Emission from GaN/AlGaN based Terahertz Quantum Cascade Laser Structure grown on GaN Substrate2010

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima and H. Hirayama
    • 学会等名
      IRMMW-THz 2010
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] RF-MBE Growth of Terahertz Quantum Cascade Structure on GaN Substrate using Droplets Elimination by Thermal Annealing Technique2010

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima, S. Matsumoto and H. Hirayama
    • 学会等名
      ISGN3
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] First Observation of Spontaneous Emission on Injection Current from GaN/AlGaN Terahertz-Quantum Cascade Laser2010

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H.Hirayama
    • 学会等名
      IWN2010
    • 発表場所
      Florida, U.S.A.
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] GaN/AlGaN系THz帯量子カスケードレーザ構造の作成と評価2009

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、應磊瑩、平山秀樹
    • 学会等名
      H21年度共同プロジェクト研究会「量子カスケードレーザの高性能化と応用に関する研究」(招待講演)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2009-11-04
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] GaN/AlGaN系THz帯量子カスケードレーザ構造の作成と評価2009

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、應磊瑩、平山秀樹
    • 学会等名
      H21年度共同プロジェクト研究会「量子カスケードレーザの高性能化と応用に関する研究」
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2009-11-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of device structure for GaN/AlGaN terahertz quantum cascade laser2009

    • 著者名/発表者名
      W. Terashima, L. Ying and H. Hirayama
    • 学会等名
      8^<th> International Conference on Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-10-22
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Ag-metal bonding conditions for low-loss double-metal waveguide for terahertz quantum cascade laser2009

    • 著者名/発表者名
      L. Ying, N. Ikeda and H. Hirayama
    • 学会等名
      The 34^<th> International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 2009
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Agを用いた両面金属導波路を有するTHz量子カスケードレーザの作製2009

    • 著者名/発表者名
      應磊瑩、堀内典明、寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      エクストリームフォトニクスシンポジウム
    • 発表場所
      和光本所
    • 年月日
      2009-05-20
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体を用いたTHzカスケードレーザの構造設計と素子作製2009

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、應磊瑩、平山秀樹
    • 学会等名
      エクストリームフォトニクスシンポジウム
    • 発表場所
      和光本所
    • 年月日
      2009-05-20
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Agを用いた両面金属導波路を有するTHz量子カスケードレーザの作製2009

    • 著者名/発表者名
      應磊瑩、堀内典明、寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      エクストリームフォトニクスシンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所(和光本所)
    • 年月日
      2009-05-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 窒化物半導体を用いたTHzカスケードレーザの構造設計と素子作製2009

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、應磊瑩、平山秀樹
    • 学会等名
      エクストリームフォトニクスシンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所(和光本所)
    • 年月日
      2009-05-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/lab/THz-device/index.html

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書

URL: 

公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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