ＧａＳｅによる超広帯域・超狭線幅ＴＨｚ連続波発生

• 研究課題/領域番号: 23360025
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小山 裕 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80169367)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2012年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2011年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: テラヘルツ / 半導体 / 結晶成長 / ストイキオメトリ制御 / 非線形光学 / ストイキオメトリ / 点欠陥 / レーザー / 化合物半導体 / ストイキオメトリ組成制御

研究概要

独自の液相成長法を初めて適用し、低温かつ一定の成長温度でストイキオメトリ制御されたGaSe層状半導体結晶成長を実現した。低温成長により、イプシロン単相の単結晶を得た。ストイキオメトリ組成制御により、IR及びTHz光吸収特性が向上した。電気的測定評価を行い、市販ブリッジマン結晶と比較して、本結晶では内因性点欠陥が少ない事が分かった。自由キャリア吸収を低減する目的で、遷移金属元素添加を行ない、深い準位を形成することが出来た。これらの結晶を用いて、差周波混合原理によるテラヘルツ波発生に成功した。最大発生出力は、約3ｍWであり、市販ブリッジマン結晶より約10倍程度高い発生効率を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Liquid phase growth of bulk GaSe crystal implemented with the temperature difference method under controlled vapor pressure (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahide Onai, Yuki Nagai, Hikari Dezaki, Yutaka Oyama
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 380 ページ: 18-24
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.05.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide Frequency Tunable GaSe Terahertz Emitter under Collinear Phase Matching (2012)
  • 著者名/発表者名: Hikari Dezaki, Tadao Tanabe, Jin Haiyan, Yutaka Oyama
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 500 ページ: 58-61
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.500.58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuously Tunable Ultra Broadband Terahertz Generation Implemented with 1.2 mu m NIR Pumping of GaSe (2011)
  • 著者名/発表者名: Dezaki Hikari, Tanabe Tadao, Oyama Yutaka
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS 巻: 75(5) ページ: 315-319
  • 査読あり
• [学会発表] 液相成長法によるGaSe結晶のFe 添加によるディープレベル形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康平, 長井悠輝、渡辺淳志、前田健作、小山裕
  • 学会等名: 第12回日本金属学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 名取市文化会館 (ポスター)
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] 温度差液相成長法により育成したGaSe結晶の電気的特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田健作, 長井悠輝 、出崎光、小山裕
  • 学会等名: 第154回日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス (Oral)
• [学会発表] 温度差液相成長法により育成したＧａＳｅ結晶の電気的特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田健作
  • 学会等名: 第154回日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 液相成長法によるGaSe結晶の電気的特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長井悠輝, 出崎光、前田健作、小山裕
  • 学会等名: 第68回応用物理学会東北支部会
  • 発表場所: 山形大学工学部キャンパス (Oral)
• [学会発表] バルク状GaSe 結晶の液相成長と特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長井悠輝, 出崎光、小山裕
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季大会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス (ポスター)
• [学会発表] バルク状GaSe結晶の液相成長と特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長井悠輝
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季大会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
• [学会発表] 液相成長法によるＧａＳｅ結晶の電気的特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長井悠輝
  • 学会等名: 第68回応用物理学会東北支部会
  • 発表場所: 山形大学工学部キャンパス
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法によるGaSe結晶の結晶成長と光吸収特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内、長井、金、出崎、斉藤、小山
  • 学会等名: 第150回日本金属学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法による層状半導体GaSe のバルク結晶成長と結晶評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内駿英, 長井悠輝、出崎光、齊藤恭介、小山裕
  • 学会等名: 応用物理学会東北支部
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所 (Oral)
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法によるGaSe結晶成長と光吸収特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内駿英、長井悠樹、齊藤恭介、小山裕
  • 学会等名: 第151回日本金属学会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] E-type-GaSe,半導体の結晶成長と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長井悠樹、小内駿英、齊藤恭介、小山裕
  • 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
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法によるＧａＳｅ結晶の結晶成長と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内駿英、長井悠樹、範、斉藤恭介、小山裕
  • 学会等名: 日本結晶成長学会 第1回結晶工学未来塾＆研究ポスター発表会
  • 発表場所: 学習院大学創立百周年記念会館
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法による層状半導体GaSeのバルク結晶成長と結晶評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内駿英、長井悠樹、出崎光、齊藤恭介、小山裕
  • 学会等名: 応用物理学会 東北支部講演会
  • 発表場所: 東北大学金研
• [学会発表] 差周波混合によるGaSeを用いた広帯域THzパルス波発生特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金海燕、出崎光、齊藤恭介、田邉、小山
  • 学会等名: 第66回応用物理学会東北支部会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 層状半導体GaSeのストイキオメトリ制御温度差液相成長と結晶評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小内、小山
  • 学会等名: 第66回応用物理学会東北支部会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 蒸気圧制御温度差液相成長法によるGaSe結晶の結晶成長と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小内、渡辺、田邉、小山
  • 学会等名: 第149回日本金属学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Se蒸気圧制御液相成長によるバルク状GaSe結晶成長と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小内、小山
  • 学会等名: 第41回結晶成長国内会議
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Wide Frequency Tunable GaSe Terahertz Emitter under Collinear Phase Matching Condition (2011)
  • 著者名/発表者名: 出崎、田邉、金海燕、小山
  • 学会等名: AMMO2011
  • 発表場所: クアラルンプール、マレーシア
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] GaSe結晶による1.2μm励起パルステラヘルツ波発生特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出崎、田邉、金、小山
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Material science and technology as a basis for device realization for THz (2011)
  • 著者名/発表者名: 出崎光,田邊匡生、小山裕
  • 学会等名: Materials Science and Engineering 2011
  • 発表場所: Nanyang Technological University, Singapore (Oral)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] Material science and technology as a basis for device realization for THz (2011)
  • 著者名/発表者名: 出崎、田邉、小山
  • 学会等名: Joint Symposium on Materials Science and Engineering 2011
  • 発表場所: Nanyang Technological University Singapore
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] Wide Frequency Tunable GaSe Terahertz Emitter under Collinear Phase Matching Condition (2011)
  • 著者名/発表者名: 出崎光, 田邊匡生、金海燕、小山裕
  • 学会等名: AMMO2011
  • 発表場所: KualaLumpur(Malaysia) (Oral)
• [学会発表] 液相成長法によるＧａＳｅ結晶のFe添加によるディープレベル形成
  • 著者名/発表者名: 鈴木康平
  • 学会等名: 第12回日本金属学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 名取市文化会館
• [備考] 東北大学 小山研究室 HP ホームページ
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~denko/index.html
• [備考] 受賞 2013 年度 KDDI 財団賞 ホームページ
  • URL: http://www.kddi-foundation.or.jp/award/kenkyu
• [備考] 小山研究室ホームページ
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~denko/lab.html
• [備考] 東北大学ホームページ 受賞・成果
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/
• [備考] 東北大学 工学研究科ホームページ 受賞・成果
  • URL: http://www.eng.tohoku.ac.jp/news/news3/
• [備考] KDDI財団賞授賞式
  • URL: http://www.kddi-foundation.or.jp/about/news/140328.html
• [備考] 東北大学 工学研究科 知能デバイス材料学専攻 小山研究室
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~denko/lab.html
• [備考]
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~denko/lab.html