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窒化物半導体を用いたTHz帯量子カスケードレーザによる未踏周波数領域の開拓研究

研究課題

研究課題/領域番号 22760258
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードQuantum cascade laser / III-Nitride semiconductors / Intersubband / THz / DETA technique / 量子カスケードレーザ / テラヘルツ / 窒化物半導体 / 分子線エピタキシ法 / 自然放出光 / サブバンド間遷移 / 電流注入
研究概要

我々はテラヘルツ帯量子カスケードレーザ(THz-QCL)における未踏周波数領域5-12 THz帯の開拓を目指して、III族窒化物半導体を用いたTHz-QCLの開発研究を行った。本課題において、RF-MBE法によって熱処理によるドロップレット除去(DETA)法を用いたGaN/AlGaN系QCL構造を作製し、その構造特性及び発光特性を評価した。その結果、DETA法を適用することでQC構造の多周期化が可能になり、かつ構造特性・結晶性が改善することが分かった。また、この方法を用いて作製したTHz-QCL構造の電流注入において、1.4~2.8 THzのサブバンド間遷移発光に初めて成功した。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (25件) 備考 (1件)

  • [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: 8 ページ: 2302-2302

    • 関連する報告書
      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: 208 ページ: 1187-1187

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「量子カスケードレーザー」特集号、「窒化物半導体系テラヘルツ帯量子カスケードレーザーの開発」2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: Vol.39, No.10 ページ: 769-774

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaN系THz帯量子カスケードレーザ構造の作製と自然放出光の観察2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      ページ: 131-134

    • NAID

      10031104241

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [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, H.Hirayama
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi C

      巻: 8 号: 7-8 ページ: 2302-2304

    • DOI

      10.1002/pssc.201000878

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 窒化物半導体系テラヘルツ帯量子カスケードレーザーの開発2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 雑誌名

      レーザ研究

      巻: 39 ページ: 769-774

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 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
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2010 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
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi (A)

      巻: (in press)

    • 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: 3 ページ: 125501-125501

    • 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
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 3 ページ: 125501-125501

    • NAID

      10027618617

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] GaN系THz帯量子カスケードレーザ構造の作製と自然放出光の観察2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会、レーザ・量子エレクトロニクス(LQE)研究会
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 年月日
      2011-11-18
    • 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
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2011)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Houston, Houston, Texas, USA
    • 年月日
      2011-10-05
    • 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
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2011)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Houston, Houston, Texas, USA
    • 年月日
      2011-10-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [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, H Hirayama
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Intersubband Transitions in Quantum Wells (ITQW 2011)
    • 発表場所
      Le Dune Resort & Spa, Badesi, Sardinia, Italy
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] GaN系THz-QCLにおける両面金属導波路構造作製に向けたAl/Auメタルボンディング条件の探索2011

    • 著者名/発表者名
      松本壮太、寺嶋亘、安田隆、平山秀樹
    • 学会等名
      2011年秋季第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
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 2.67-2.82THz intersubband emission from GaN/AlGaN quantum cascade structure2011

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima, H Hirayama
    • 学会等名
      9th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-9)
    • 発表場所
      Scottish Exhibition and Conference Centre (SECC), Glasgow, Scotland, UK
    • 年月日
      2011-07-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] GaN系THz帯量子カスケードレーザ構造の作製と自然放出光の観察2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会、レーザ・量子エレクトロニクス(LQE)研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 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
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves(IRMMW-THz 2011)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Houston, Houston, Texas, USA
    • 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
      36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves(IRMMW-THz 2011)
    • 発表場所
      Hyatt Regency Houston, Houston, Texas, USA
    • 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
      The 11th International Conference on Intersubband Transitions in Quantum Wells(ITQW 2011)
    • 発表場所
      Le Dune Resort & Spa, Badesi, Sardinia, Italy
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] GaN系THz-QCL構造における発光起源の解明2011

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 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] GaN系THz-QCLにおける両面金属導波路構造作製に向けたAl/Auメタルボンディング条件の探索2011

    • 著者名/発表者名
      松本壮太、寺嶋亘、安田隆、平山秀樹
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 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
      9th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-9), Scottish Exhibition and Conference Centre(SECC)
    • 発表場所
      Glasgow, Scotland, UK
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] GaN系QCLからのTHz帯自然放出光の観察2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘
    • 学会等名
      窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会「GaN系プラネットコンシャスデバイス・材料の現状」
    • 発表場所
      東北大学 片平さくらホール、仙台
    • 年月日
      2010-11-04
    • 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 Laser.2010

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride semiconductors 2010 (IWN2010)
    • 発表場所
      Marriott Tampa Waterside Hotel & Marina, Tampa, Florida, USA.
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [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
    • 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、長崎
    • 年月日
      2010-09-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous Emission from GaN/AlGaN based Terahertz Quantum Cascade Laser Structure grown on GaN Substrate.2010

    • 著者名/発表者名
      W.Terashima
    • 学会等名
      35^<th> International Conference on Infrared and Millimeter Waves, 18^<th> International Conference on Terahertz Electronics (IRMMW-THz 2010).
    • 発表場所
      Angericum Univ., Rome, Italy.
    • 年月日
      2010-09-05
    • 関連する報告書
      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
    • 学会等名
      The 3^<rd> International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN3).
    • 発表場所
      Corum, Montpellier, France
    • 年月日
      2010-07-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 「テラヘルツ・超高周波デバイス、QCLの進展」"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
      日本学術振興会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(田町)
    • 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
    • 学会等名
      日本学術振興会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「テラヘルツ・超高周波デバイス、QCLの進展」
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター東京(田町)
    • 年月日
      2010-05-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] GaN系QCLからのTHz帯自然放出光の観察2010

    • 著者名/発表者名
      寺嶋亘、平山秀樹
    • 学会等名
      窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター講演会「GaN系プラネットコンシャスデバイス・材料の現状」
    • 発表場所
      東北大学片平さくらホール
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [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
      International Workshop on Nitride semiconductors 2010(IWN2010)
    • 発表場所
      Marriott Tampa Waterside Hotel & Marina, Tampa, Florida, USA
    • 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
  • [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
      35^<th> International Conference on Infrared and Millimeter Waves, 18^<th> International Conference on Terahertz Electronics(IRMMW-THz 2010)
    • 発表場所
      Angericum Univ., Rome, Italy
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [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
      The 3^<rd> International Symposium on Growth of III-Nitrides(ISGN3)
    • 発表場所
      Corum, Montpellier, France
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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