半導体ナノ粒子上の精密電荷制御による単一光子パルス発生器の作製

• 研究課題/領域番号: 22681012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安武 裕輔 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (10526726)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2010年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
• キーワード: 単一光子 / ナノ粒子 / 単一電子 / 単一電子トランジスタ / 結晶欠陥 / 半導体ナノ粒子 / 固浸レンズ / ナノワイヤ / 微細構造 / スピン / シリコン / ゲルマニウム / 量子ドット / 円偏光 / スピン注入

研究概要

本研究では、通信波長域における単一光子源として半導体ナノ粒子、シリコン結晶欠陥、ゲルマニウム直接遷移端に着目し、外部電極による電荷数・屈折率制御による任意の単一光子発生器の創製とスピン能付与を指向して、(1) ナノ粒子とナノギャップ電極による単一電子トランジスタの動作実証(2) シリコン中結晶欠陥の電流励起発光の実証(3)固浸レンズを用いた高NA共焦点顕微鏡の構築(4) 半導体中への光学的スピン注入と検出の実証を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Morphology-driven Stark shift switching in Ge/Si type-II heterointerfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake, Y. Yasutake, and S. Fukatsu
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 893 ページ: 39-44
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.893.39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-induced direct band gap shrinkage in local Ge-on-insulator structures fabricated by lateral liquid-phase epitaxy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Matsue, Y. Yasutake, S. Fukatsu, T. Hosoi, T. Shimura, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 104 号: 3 ページ: 31106-31106
  • DOI: 10.1063/1.4862890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of optical spin injection into Ge-based structure at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake, S. Hayashi, H. Yaguchi, and S. Fukatsu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 号: 24
  • DOI: 10.1063/1.4811495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved electroluminescence of bulk Ge at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Terada, Y.Yasutake, and S.Fukatsu,
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 号: 4 ページ: 41102-41102
  • DOI: 10.1063/1.4789511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Spin Injection in Ge at Room Temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of highly concentrated Bi donors wire-σ-doped in Si (2012)
  • 著者名/発表者名: Koichi Murata, P'eter Lajos Neumann, Tamotsu Koyano, Yuhsuke Yasutake, Kohichi Nittoh, Kunihiro Sakamoto, Susumu Fukatsu, and Kazushi Miki.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 11S ページ: 11PE05-11PE05
  • DOI: 10.1143/jjap.51.11pe05
  • 査読あり
• [雑誌論文] An artificial nonradiative recombination center model created by use of a Si1-xGex/Si quantum-well-inserted pseudomorphic superlattice (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Terada, Y.Yasutake, S.Fukatsu
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 号: 8 ページ: 3365-3368
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.08.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-density G-centers, light-emitting point defects in silicon crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Murata, Y.Yasutake, S.Fukatsu, K.Miki
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 1 号: 3 ページ: 32125-32125
  • DOI: 10.1063/1.3624905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Laser Activation of Highly Concentrated Bi Donors in Wire-δ-Doped Silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Murata, S.Fukatsu, K.Mikim
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 3 号: 6 ページ: 061302-061302
  • DOI: 10.1143/apex.3.061302
  • NAID: 10027015023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular orientation of individual Lu@C82 molecules demonstrated by scanning tunneling microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Iwamoto, D. Ogawa, Y. Yasutake, Y. Azuma, H. Umemoto, K. Ohashi, N. Izumi, H. Shinohara, and Y. Majima
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 14704-14709
• [雑誌論文] Single-electron transistor fabricated by two bottom-up processes of electroless Au plating and chemisorption of Au nanoparticle (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Azuma, Y. Yasutake, K. Kono, M. Kane hara, T. Teranishi, and Y. Majima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49
  • NAID: 40017294700
• [雑誌論文] Interface trap level in top-contact pentacene thin-film transistors evaluated by displacement current measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, Y. Yasutake, and Y. Majima
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 11 ページ: 594-598
• [雑誌論文] A MHz Modulable Si-based LED Afforded by Engineering Light emitting Defects in Si (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Tana-ami
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. 巻: 1195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Laser Activation of Highly Concentrated Bi donors in Wire-δ-Doped Silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Murata
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 巻: 3 ページ: 61302-61302
  • 査読あり
• [学会発表] Morphology-driven Stark shift switching in Ge/Si type-II heterointerfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyaka, Y. Yasutake, and S. Fukatsu
  • 学会等名: 3rd Inter- national Conference on Advanced Materials and Engineering Materials
  • 発表場所: The Penisula Excelsior Hotel Singapore, Singapore
  • 年月日: 2013-12-15
• [学会発表] Bulk Ge Revisited: Toward Group-IV Interband Laser (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Fukatsu, Y. Terada, S. Hayashi and Y. Yasutake
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 伸張歪 Ge-on-Si への室温光スピン注入 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔, 深津 晋
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工大(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Ge の直接遷移蛍光の円偏光度の温度・励起エネルギー依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林 周平, 安武裕輔, 深津 晋
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工大(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Optical spin injection into Ge at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake, S. Hayashi, and S. Fukatsu
  • 学会等名: C18.00001, APS March Meeting 2013 Baltimore
  • 発表場所: Maryland, USA
• [学会発表] Quantum oscillation due to Landau subbands in bulk Ge at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake and S. Fukatsu
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Enhanced direct bandgap photoluminescence from local Ge-on-insulator structures fabricated by lateral liquid-phase epitaxy - Material and strain engineering toward CMOS compatible group-IV photonics- (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Matsue, Y. Yasutake, S. Fukatsu, T. Hosoi, T. Shimura, H. Watanabe
  • 学会等名: The 44th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference
  • 発表場所: Arlington, VA, USA
• [学会発表] Optical spin injection into Ge at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore convention center (アメリカ)
• [学会発表] Quantum oscillation due to Landau subbands in bulk Ge at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore convention center (アメリカ)
• [学会発表] 伸張歪Ge-on-Siへの室温光スピン注入 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安武 裕輔
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
• [学会発表] Geの直接遷移蛍光の円偏光度の温度・励起エネルギー依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林 周平
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
• [学会発表] バルクGeの直接遷移ELと間接遷移ELの直流電場による分離 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺田 陽祐
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
• [学会発表] 高濃度G-center導入Siの蛍光の動的挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大村 史倫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
• [学会発表] Observation of Oscillatory Magnetophotoluminescence of Direct Transition in Ge at Room Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake, S. Hayashi, and S. Fukatsu
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Electroluminescence Transient of Bulk-Ge Light Emitting Device (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Terada, Y. Yasutake, and S. Fukatsu
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Spectral Modulation of Photoluminescence in a Nonspecular Fabry-Perot Silicon Cavity (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Ohmura, Y. Yasutake, and S. Fukatsu
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 磁場円偏光 PL による Ge 直接遷移端の Landau 準位観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔, 深津 晋
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛)
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Ge への光スピン注入の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔, 深津 晋
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Geへの光スピン注入の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 非鏡面ファブリペロ干渉による蛍光スペクトル変調 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村史倫
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Si結晶中の高濃度δドーピング層Bi不純物のレーザアニール法を用いた光学的・電気的活性化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Observation of Oscillatory Magneto-photoluminescence of Direct Transition in Ge at Room Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (アメリカ)
• [学会発表] Electroluminescence Transient of Bulk-Ge Light Emitting Device (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Terada
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (アメリカ)
• [学会発表] Modulation of Photoluminescence in a Nonspecular Fabry-Perot Silicon Cavity (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Omura
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (アメリカ)
• [学会発表] 磁場円偏光 PL による Ge 直接遷移端の Landau 準位観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安武 裕輔
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県、松山市)
• [学会発表] Si(211) 基板上へのBi ドーピング層成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田 晃一
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県、松山市)
• [学会発表] Bulk-Geの速いEL応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺田 陽祐
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県、松山市)
• [学会発表] Bi & Er 重畳δドーピング層のハイブリッドレーザアニール活性化2 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田 晃一
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学(愛媛県、松山市)
• [学会発表] Si結晶中のBi&Er重畳δドーピング層のハイブリッドレーザアニール活性化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] シリコン結晶中の点欠陥;高濃度G-centerドーピング法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 発光欠陥を有する InSb QDs 埋め込み Si構造における光利得のポストアニール依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔, 林 周平, 高野雅也, 深津 晋
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 発光欠陥を有するInSb QDs埋め込みSi構造における光利得のポストアニール依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] An artificial nonradiative recombination center model created by use of a Sil-xGex/Si quantum-well-inserted pseudomorphic superlattice (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Terada
  • 学会等名: 7th International Conference on Si Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: Katholieke Universiteit, Leuven, Belgium
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] シリコン点欠陥由来G-center発光線の光利得の再検証実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大,神奈川
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Si結晶中の高濃度δドーピング層Bi不純物の濃度制御とハイブリッドレーザアニール法による活性化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大,神奈川
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Optical gain on {311} rod-like defects in silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Yasutake, T. Asaba, Y. Terada, N. Tana-ami and S. Fukatsu
  • 学会等名: Material Research Society 2010 Fall Meeting, Symposium AA 5.2
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] Optical Gain on {311} Rod-like Defects in Silicon (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yasutake
  • 学会等名: Materials Research Society Fall meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, MA(米国)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] シリコン結晶欠陥の光利得 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔, 浅場智也, 寺田陽祐, 田名網宣成, 深津 晋
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大(長崎)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] シリコン結晶欠陥の光利得 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] シリコン結晶中の高濃度ビスマス不純物準位からのフォトルミネスセンス (2010)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 光ファイバにおける偏光光学素子フリーな磁気光学計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松村超一郎
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] シリコン結晶中の高濃度δドーピング層ビスマス不純物のハイブリッドレーザアニール法による活性化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村田晃一
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 歪超格子障壁の挿入に起因するSi1-xGex/Si歪量子井戸の特異な励起強度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺田陽祐
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Ge/SiGe多重量子井戸への室温光スピン注入
  • 著者名/発表者名: 安武裕輔，矢口裕之, 深津晋
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
• [学会発表] 横方向液相成長によって作製したGOI構造のフォトルミネッセンス測定
  • 著者名/発表者名: 松江将博，安武裕輔，深津晋，細井卓治，志村孝功，渡部平司
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
• [学会発表] 粗面反射光シミュレーションの検討
  • 著者名/発表者名: 大村史倫，安武裕輔，深津晋
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
• [学会発表] Spin-on dopantを用いたGe表面改質によるPL発光増強
  • 著者名/発表者名: 大澤茜，安武裕輔，深津晋
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(神奈川)
• [学会発表] Ge伝導帯バレーの選択的光学励起法
  • 著者名/発表者名: 坂本哲也，安武裕輔，深津晋
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(神奈川)
• [学会発表] Bulk Ge Revisited: Toward Group-IV Interband Laser
  • 著者名/発表者名: S. Fukatsu, Y. Terada, S. Hayashi, Y. Yasutake
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Photonics and Electronics Convergence
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Morphology-driven Stark shift switching in Ge/Si type-II heterointerfaces
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake, Y. Yasutake, S. Fukatsu
  • 学会等名: 2013 3rd International Conference on Advanced Materials and Engineering Materials
  • 発表場所: The Peninsula Excelsior Hotel Singapore, Singapore
• [備考] ホームページ
  • URL: http://maildbs.c.u-tokyo.ac.jp/~fukatsu/
• [備考] Fukatsu Group
  • URL: http://maildbs.c.u-tokyo.ac.jp/~fukatsu/
• [備考] Fukatsu Group
  • URL: http://maildbs.c.u-tokyo.ac.jp/~fukatsu/