非発光再結合準位のエネルギー分布測定が可能な革新的蛍光顕微鏡の開発

• 研究課題/領域番号: 25600087
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 結晶工学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 鎌田 憲彦 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50211173)
• 連携研究者: イズラム トウヒドゥル 埼玉大学, 理工学研究科, 研究員 (90646358)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: フォトルミネッセンス / 非発光再結合準位 / 光学評価 / 結晶工学 / 禁制帯内励起

研究成果の概要

発光材料、素子の内部量子効率や寿命の劣化をもたらす非発光再結合（NRR）準位を検出し、それらの成因を解明して低減化する必要がある。これまでBGE光照射によるPL強度変動の観測により、非接触非破壊でのNRR準位検出と評価を進めて来た。新たにLD安定化Xeランプを加えたBGE光源による蛍光分光装置を整備し、GaN系半導体、中間バンド型材料のGaPN、LED励起蛍光体等のNRR準位の検出と評価を進めた。
その結果、GaNの黄色発光帯が浅いドナーから価電子帯より1eV上の深い準位への遷移であることを実証し、GaPN（N濃度0.56%）の中間バンドの上下に複数のNRR準位を分離検出することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Nonradiative centers in deep-UV AlGaN-based quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, A. Z. M. Touhidul Islam, M. Julkarnain, N. Murakoshi, T. Fukuda, and H. Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi B 巻: 252 号: 5 ページ: 936-939
  • DOI: 10.1002/pssb.201451582
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dominant nonradiative centers in InGaN single quantum well by time-resolved and two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, N. Murakoshi, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Fukuda, N. Kamata, and Y. Arakawa
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi B 巻: 252 号: 5 ページ: 952-955
  • DOI: 10.1002/pssb.201451499
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoluminescence Characterization of Nonradiative Recombination Centers in Light Emitting Materials by Utilizing Below-Gap Excitation, A Mini Review of Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, Abu Zafor Md. Touhidul Islam
  • 雑誌名: Rajshahi University Journal of Science and Engineering 巻: 43 ページ: 1-9
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct growth and controlled coalescence of thick AlN template on micro-circle patterned Si substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: B. T. Tran, H. Hirayama, N. Maeda, M. Jo, S. Toyoda and N. Kamata
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 5 号: 1 ページ: 14734-14734
  • DOI: 10.1038/srep14734
  • 査読あり
• [雑誌論文] A direct evidence of allocating yellow luminescence band in undoped GaN by two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Julkarnain, T.Fukuda, N. Kamata and Y. Arakawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 107 号: 21
  • DOI: 10.1063/1.4936243
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trap and nonradiative centers in Ba3Si6O12N2:Eu2+phosphors observed by thermoluminescence and two-wavelength excited photoluminescence methods (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Li, N. Kamata, Y. Kotsuka, T. Fukuda, Z. Honda and T. Kurushima
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Below-gap emission bands in undoped GaN and its excitation density dependence (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, T. Fukuda, N. Kamata. and Y. Arakawa
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 1-3 号: 5-6 ページ: 10190-10190
  • DOI: 10.1002/pssc.201510190
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 深紫外LEDの光取出し効率の向上に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山秀樹、定昌史、前田哲利、鹿嶋行雄、鎌田憲彦
  • 雑誌名: 月刊OPTRONICS 11月号特集「深紫外LEDの効率向上と市場展開への期待」 巻: 34 ページ: 101-105
• [雑誌論文] Optical detection of nonradiative recombination centers in AlGaN quantum wells for deep UV region (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Z. M. Touhidul Islam, Naoki Murakoshi, Takeshi Fukuda, Hideki Hirayama, and Norihiko Kamata
  • 雑誌名: Phys. Status Soldi C 巻: 11 ページ: 832-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] MOCVDを用いたGaN/ALGaNテラヘルツ量子カスケードレーザー（THz-QCL）の作製と7THz発振動作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田史朗, 寺嶋亘, 鎌田憲彦, 平山秀樹
  • 雑誌名: 電子情報通信学会, 信学技報 巻: ED2014-84 ページ: 1-3
• [雑誌論文] 「第14回照明の科学と技術に関する国際シンポジウム（LS14）に参加して」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大森信哉,明石行生,鎌田憲彦,神野雅文
  • 雑誌名: 照明学会誌論文号 巻: 99 ページ: 90-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Detection of Nonradiative Recombination Centers in AlGaN Quantum Wells for Deep UV Region (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Z. M. Touhidul Islam, N. Murakoshi, T. Fukuda, H. Hirayama and N. Kamata
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. C 巻: １１ ページ: 832-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] (Zn1-xMx)3V2O8蛍光体の作製とフォトルミネッセンス評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 李 廷廷, 本多 善太郎, 福田 武司, 羅 交;蓮, 鎌田 憲彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 112 ページ: 33-36
• [学会発表] Non-radiative Recombination Centers in AlGaN Quantum Well Characterized by Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, T. Fukuda, N. Kamata and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Symp. on Compound Semiconductors 2016
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Characterization of Carrier Recombination Processes in GaPN by Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Suetsugu, *N. Kamata, S. Yagi, H. Yaguchi, T. Fukuda, F. Karlsson and Per-Olof Holtz
  • 学会等名: Int. Symp. on Compound Semiconductors 2016
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Two-Wavelength Excited Photoluminescence in 4H-SiC Substrate -Dependence on BGE Power Density- (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, N. Kamata, S. Yagi, H. Yaguchi, T. Fukuda and Z. Honda
  • 学会等名: Int. Symp. on Compound Semiconductors 2016
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Progress of AlGaN Deep-UV LEDs (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, M. Jo, N. Maeda and N. Kamata
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting (LS-15)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Below-gap radiative and nonradiative channels in undoped GaN epilayers -Growth temperature dependence of buffer layer (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, N. Kamata, T. Fukuda and Y. Arakawa
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting (LS-15)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Two Wavelength Excited Photoluminescence in K2SiF6:Mn4+ Phosphor (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kotsuka, T. Fukuda, Z. Honda, N. Kamata, M. Kaneyoshi
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting (LS-15)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Progress of AlGaN Deep-UV LEDs (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, M. Jo, N. Maeda and N. Kamata
  • 学会等名: Int. Symp. on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nano Materials / Int. Conf. on Plasma-Nano Technology & Science (IS-Plasma 2016 / IC-PLANTS2016)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Precise Growth Control for AlGaN/GaN Superlattices by MBE and MOCVD for Developing GaN-based THz Quantum Cascade Lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: Energy Materials and Nanotechnology Collaborative Conference on Crystal Growth (EMN3CG) 2015
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Terahertz Qunatum-Cascade Laser based on III-nitride Semiconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: Int. Symp. on Growth of III-Nitrides (ISGN-6)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THz Quantum Cascade Lasers using Nitirde Semiconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: Workshop on Physics and Technologies of Semiconductor Lasers
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] Progress of THz Quantum Cascade Laser Using Nitride Semiconductor (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: Int. Conf. on Nitride Semiconductors (ICNS 2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Below-Gap Emission Bands in Undoped GaN and Its Excitation Density Dependence (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, T. Fukuda, N. Kamata and Y. Arakawa
  • 学会等名: Int. Conf. on Nitride Semiconductors (ICNS 2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Nonradiative recombination pathway via the intermediate band in GaP1-xNx studied by below-gap excitation (2015)
  • 著者名/発表者名: ・M. Suetsugu, M. Eriksson, K. F. Karlsson, P. O. Holtz, N. Kamata, S. Yagi and H.Yaguchi
  • 学会等名: Int. Conf. on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
  • 発表場所: Espoo, Finland
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Below-gap recombination channels in GaN revealed by two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, T. Fukuda, N. Kamata and Y. Arakawa
  • 学会等名: Int. Conf. on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
  • 発表場所: Espoo, Finland
  • 年月日: 2015-07-27
• [学会発表] Trap centers and photostimulated-luminescence in Ba3Si6O12N2:Eu2+ phosphor revealed by below-gap excitation (2015)
  • 著者名/発表者名: ・T. Li, Y. Kotsuka, N. Kamata, T. Fukuda, Z. Honda and T. Kurushima
  • 学会等名: Int. Conf. on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
  • 発表場所: Espoo, Finland
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Optical study on solution-processed organic thin films of energy donor-acceptor pair molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, T. Ohtake, Y. Ishimaru and T. Fukuda
  • 学会等名: Int. Conf. on Defects in Semiconductors (ICDS-2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Photoluminescence Characterization of Nonradiative Recombination Centers in Light Emitting Materials by Utilizing Below-Gap Excitation, : A Mini Review of Two-Wavelength Excited Photolumineascemce (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata and A. Z. M. T. Islam
  • 学会等名: ICMEIE-2015
  • 発表場所: Rajshahi,Bangladesh
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progress of GaN-based THz Quantum Cascade Lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hirayama, W. Terashima, S. Toyoda and N. Kamata
  • 学会等名: Asian Pacific Workshop on Nitride Semiconductors (APWS 2015)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 特異構造結晶の導入による高効率深紫外デバイスとTHz-QCLの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山 秀樹、前田 哲利、定 昌史、寺嶋 亘、豊田 史朗、鎌田 憲彦
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会（シンポジウム講演）
  • 発表場所: 14p-B1-6, 東海大学
  • 年月日: 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] ウェットエッチングによるサファイア表面加工基板(PSS)を用いた深紫外LED用高品質AlNテンプレートの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金沢 裕也、豊田 史朗、大島 一晟、鎌田 憲彦、鹿嶋 行雄、松浦 恵里子、嶋谷 聡、小久保 光典、田代 貴晴、大川 貴史、上村 隆一郎、長田 大和、平山 秀樹
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 12p-B1-5, 東海大学
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Ba3Si6O12N2:Eu2+蛍光体の２波長励起PL測定ーAGEの前照射時間依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高塚 洋右、李 延延、福田 武司、本多 善太郎、来島 友幸、鎌田 憲彦
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 11a-A25-4, 東海大学
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Microscopic Configuration of Energy Donor-Acceptor Pairs in Organic Thin Films Studied by Selectively excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Otake, Y. Ishimaru, N. Kamata, and T. Fukuda
  • 学会等名: International Conference Materials Science and Technology
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] 二波長励起PL法によるBa3Si6O12N2:Eu2+の非発光再結合準位評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李廷廷，福田武司，本多善太郎，鎌田憲彦，来島友幸
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 18p-PB8-8，北海道大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] エネルギードナー・アクセプター発光による有機薄膜中の分子凝集の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大竹隆明，鎌田憲彦，福田武司
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 17a-PA1-7，北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Nonradiative Centers in Deep-UV AlGaN-Based Quantum Wells Revealed by Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, A. Z. M. T. Islam, M. Julkarnain, N. Murakoshi, T. Fukuda and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [学会発表] Dominant Nonradiative Centers in InGaN Single Quantum Well by Time-Resolved and Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, N. Murakoshi, A. Z. M. T. Islam, T. Fukuda, N. Kamata and Y. Arakawa
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [学会発表] MOCVD Growth and Characterization of THz Quantum Cascade Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Toyoda, W. Terashima, N. Kamata, H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [学会発表] Luminescence and Quenching Properties in GaPN Revealed by Below-Gap Excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Suetsugu, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Hanaoka, T. Fukuda, N. Kamata, S. Yagi,and H. Yaguchi
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Nonradiative Recombination Process in AlGaN Quantum Well and Its Excitation Density Dependence (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Fukuda, N. Kamata, and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] 267 nm AlGaN UVC LED using p-AlGaN superlattice transparent hole-spreading contact layer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanazawa, J. Yun、S. Toyoda, N. Maeda, N. Kamata and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Nonradiative and Trap Centers in Ba3Si6O12N2:Eu2+Phosphors Observed by Thermal and Below-Gap Excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Li, N. Kamatam, T. Fukuda, and T. Kurushima
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Optical Detection of Nonradiative Recombination Centers in AlGaN Quantum Wells for Deep UV Region (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Z. M. Touhidul Islam, N. Murakoshi, T. Fukuda, H. Hirayama and N. Kamata
  • 学会等名: 10th Int.ernational Conference on Nitride Semiconductors 2013
  • 発表場所: Washington DC, USA
• [学会発表] 二波長励起PL 法を用いたInAlGaNの非発光再結合準位評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村越尚樹，イスラム トウヒドル，福田武司，鎌田憲彦，平山秀樹
  • 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
• [学会発表] Directing a Spotlight on to Nonradiative Recombination Centers (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata
  • 学会等名: Special Lecture Series
  • 発表場所: 国立台湾大学
  • 招待講演
• [図書] 新編「照明専門講座テキスト」第31期 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田憲彦,池田紘一, 稲森真, 入倉隆, 上谷芳昭, 鵜川浩一, 宇山徹, 垣谷勉,河合悟, 木下忍, 坂本政佑, 佐藤孝, 神野雅文, 田淵義彦, 長篤志, 土井正, 橋本和明, 八田章光, 松島公嗣, 村上克介
  • 総ページ数: 374
  • 出版者: 一般社団法人照明学会
• [図書] 新編「照明専門講座テキスト」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田憲彦,池田紘一, 稲森真, 入倉隆, 上谷芳昭, 鵜川浩一, 宇山徹, 垣谷勉,河合悟, 木下忍, 坂本政佑, 佐藤孝, 神野雅文, 田淵義彦, 長篤志, 土井正, 橋本和明, 八田章光, 松島公嗣, 村上克介(分担執筆)
  • 出版者: 一般社団法人照明学会
• [図書] ヤリ―ヴ‐イェー 「光ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ展開編」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多田邦雄, 神谷武志(監訳), 鎌田憲彦, 石川卓也, 板谷太郎, 伊藤文彦, 岡田至崇, 土屋昌弘, 中野義昭, 中林隆志, 林秀樹（共訳）
  • 出版者: 丸善出版株式会社
• [図書] 薄膜の評価技術ハンドブック (2013)
  • 著者名/発表者名: 金原粲監修, 吉田貞史他編集（鎌田分担執筆）
  • 総ページ数: 620
  • 出版者: テクノシステム
• [備考] 鎌田研究室
  • URL: http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/kamata_l/index.html
• [備考] 鎌田研究室HP
  • URL: http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/kamata_l/index.html