可視光通信のための超高速発光・受光デバイスの実証

• 研究課題/領域番号: 24360140
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2012年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: GaN / LED / フォトセンサー / 可視光通信 / PLZT / 光取り出し効率 / 高速変調 / カー効果 / ITO / 光変調器 / ペロブスカイト / フォトディテクタ

研究成果の概要

本研究では、窒化物系青色LEDにおける高効率動作の実現と、可視光通信に求められる高速変調を実現するために、外部光変調器の超高速光変調動作を実証すること、および同じく青色に感度を持つ超高速フォトセンサーの動作確認を最終目標とした。青色LEDではモスアイパターン形成サファイア基板を適用することで、光取り出し効率70%を実現した。外部変調器としてPLZTのカー効果による光変調が可能となることを理論的に実証し、実験的にペロブスカイト型PLZTの成膜条件を確立できた。一方、高速変調可能な超高感度のHFET型フォトセンサーの実証を行い、従来のpin型フォトダイオードより4桁高い受光感度を確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Advantages of the moth-eye patterned sapphire substrate for the high performance nitride based LEDs (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, T. Kitano, A. Suzuki, M. Mori, K. Naniwae, S. Kamiyama, M. Iwaya, T. Takeuchi and I. Akasaki
  • 雑誌名: physica status solidi (c) 巻: 11 ページ: 771-774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitride-based hetero-field-effect transistor-type photosensors with extremely high photosensitivity (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishiguro, K. Ikeda, M. Mizuno, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, and I. Akasaki
  • 雑誌名: Physica Status Solidi RRL 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Efficiency Component Estimation of 405 nm Light Emitting Diodes from Electroluminescence and Photoluminescence Intensities (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Aoyama, A. Suzuki, T. Kitano, S. Kamiyama, T. Takeuchi, M. Iwaya, and I. Akasaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52
  • NAID: 210000142741
  • 査読あり
• [学会発表] MOVPE選択成長によるGaNナノコラムのマスクパターン依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野尚之、加藤嵩裕、上山智、竹内哲也、岩谷素顕、赤崎勇
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 高キャリア濃度Siドープn型Al0.03Ga0.97N上のAg電極を用いた高反射電極の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河合俊介、飯田大輔、岩谷素顕、竹内哲也、上山智、赤﨑勇
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] r面サファイア基板上におけるa面GaN成長に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤 貴久、水野 尚之、伊藤弘晃、飯田 大輔、藤井高志、福田承生、上山 智、竹内 哲也、岩谷 素顕、赤﨑 勇
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 窒化物系LED作製のレーザー加工による光取り出し効率向上の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 花井駿、鈴木敦志、北野司、飯田大輔、加藤貴久、岩谷素顕、竹内 哲也、上山智、赤﨑勇
  • 学会等名: 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] High sensitivity group III nitride semiconductor based heterostructure field effect transistor type photosensors (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Iwaya, M. Ishiguro, M. Mizuno, K. Ikeda, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
  • 学会等名: The Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • 発表場所: Cuncun, Mexico
  • 招待講演
• [学会発表] Moth-eye Patterned Sapphire Substrate technology for cost effective high performance LED (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, T. Kitano, A. Suzuki, M. Mori, K. Naniwae, S. Kamiyama, T. Takeuchi , M. Iwaya, and I. Akasaki
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Externally high sensitivity group III nitride semiconductor based heterostructure field effect transistor type photosensors (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishiguro, M. Mizuno, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
  • 学会等名: International Conference on Materials and Applications for Sensors and Transducers
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] High sensitivity extremely nitride-based heterofield-effect-trans is tor-type photosensors (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒真未
  • 学会等名: The International Workshop on Nitride Semiconductors 2012
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] 窒化物半導体を用いた高感度なHFET型光センサー (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒真未
  • 学会等名: 第73回応用物理学会講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] モスアイ加工サファイア基板を用いた窒化物系LEDの性能向上検討
  • 著者名/発表者名: 曽和美保子, 北野司, 近藤俊行, 森みどり, 鈴木敦志, 難波江宏一,上山智, 岩谷素顕, 竹内哲也, 赤﨑勇
  • 学会等名: 応用物理学会 SC東海地区学術講演会
  • 発表場所: 名古屋