光源集積型波長変換による深紫外レーザの超小型化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26600082
• 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: 大阪大学 (2016); 東北大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 片山 竜二 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40343115)
• 研究分担者: 横山 弘之 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60344727) ; 窪谷 茂幸 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70583615) ; 谷川 智之 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (90633537)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 非線形光学 / 第二高調波発生 / 窒化アルミニウム / 酸化ジルコニウム / パルスレーザ堆積 / 反応性スパッタリング / 光導波路 / パルスレーザー堆積

研究成果の概要

近年実用化された青色半導体レーザよりも短波長にあたる深紫外域の半導体レーザは、半導体微細加工や医療分野でのニーズが高いにも関わらず、未だ実現されていない。これに対し本研究では、従来とは全く原理の異なる深紫外光の発生方法を提案した。AlNの強い光学非線形性を利用して青色半導体レーザの波長を変換し、深紫外波長域にあたる第二高調波を発生するための素子作製・設計と光学測定の要素技術を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Homogeneity improvement of N-polar InGaN/GaN multiple quantum wells by using c-plane sapphire substrate with off-cut-angle toward a-sapphire plane (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanako Shojiki, Takashi Hanada, Tomoyuki Tanikawa, Yasuhiko Imai, Shigeru Kimura, Ryohei Nonoda, Shigeyuki Kuboya, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 (5S) 号: 5S ページ: 05FA09-05FA09
  • DOI: 10.7567/jjap.55.05fa09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanometer scale fabrication and optical response of InGaN/GaN quantum disks (2016)
  • 著者名/発表者名: Yi-Chun Lai, Akio Higo, Takayuki Kiba, Cedric Thomas, Shula Chen, Chang Yong Lee, Tomoyuki Tanikawa, Shigeyuki Kuboya, Ryuji Katayama, Kanako Shojiki, Junichi Takayama, Ichiro Yamashita, Akihiro Murayama, Gou-Chung Chi, Peichen Yu, Seiji Samukawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 27 号: 42 ページ: 425401-425401
  • DOI: 10.1088/0957-4484/27/42/425401
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ga‐polar GaN film grown by MOVPE on cleaved ScAlMgO4 (0001) substrate with millimeter‐scale wide terraces (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Iwabuchi, Shigeyuki Kuboya, Tomoyuki Tanikawa, Takashi Hanada, Ryuji Katayama, Tsuguo Fukuda, Takashi Matsuoka
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: － 号: 9 ページ: 1600754-1600754
  • DOI: 10.1002/pssa.201600754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarity control of GaN grown on pulsed-laser-deposited AlN/GaN templates by metalorganic vapor phase epitaxy (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama, and T. Matsuoka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 (5S) 号: 5S ページ: 05FA04-05FA04
  • DOI: 10.7567/jjap.55.05fa04
  • NAID: 210000146483
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Mg/Ga and V/III source ratios on hole concentration of N-polar p-type GaN grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Nonoda, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, R. Katayama, and T. Matsuoka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 (5S) 号: 5S ページ: 05FE01-05FE01
  • DOI: 10.7567/jjap.55.05fe01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Stokes-like shift in N-polar (000-1) InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diodes (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tanikawa, K. Shojiki, S .Kuboya, R. Katayama, and T. Matsuoka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 (5S) 号: 5S ページ: 05FJ03-05FJ03
  • DOI: 10.7567/jjap.55.05fj03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red to blue wavelength emission of N-polar (000-1) InGaN light-emitting diodes grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shojiki, T. Tanikawa, J.H.Choi, S. Kuboya,T. Hanada, R. Katayama, and T. Matsuoka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 8 (6) 号: 6 ページ: 061005-061005
  • DOI: 10.7567/apex.8.061005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Suppression of metastable-phase inclusion in N-polar (000-1) InGaN/GaN multiple quantum wells grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shojiki, J.H.Choi, T. Iwabuchi, N. Usami, T. Tanikawa, S. Kuboya,T. Hanada, R. Katayama, and T. Matsuoka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 106 (22) 号: 22
  • DOI: 10.1063/1.4922131
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ワイドギャップ半導体の量子光学素子応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片山竜二
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会 シンポジウム 金属酸化物の結晶物性に迫る
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] AlN系窒化物半導体のウェハ接合技術の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋 一矢、篠田 涼二、岩谷 素顕、竹内 哲也、上山 智、服部 友一、赤崎 勇、片山 竜二、上向井 正裕
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 高次結合ディープエッチDBRレーザの作製と単一モード発振 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下 諒大、上向井 正裕、片山 竜二
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 極性ワイドギャップ半導体の量子光学応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片山竜二
  • 学会等名: IEEE Photonics Society Kansai Chapter 講演会
  • 発表場所: 伊勢市観光文化会館（三重県・伊勢市）
  • 年月日: 2017-01-18
  • 招待講演
• [学会発表] 窒化物半導体極性制御特異構造の非線形光学素子応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片山竜二
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会 シンポジウム 窒化物半導体特異構造の科学 ～新機能の発現と理解～
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] ワイドギャップ半導体の 量子光学応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片山竜二
  • 学会等名: 第９回 窒化物半導体の成長・評価に関する夏期セミナー
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県・草津市）
  • 年月日: 2016-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] ワイドギャップ半導体研究の新展開 量子光学デバイス・システム開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片山竜二
  • 学会等名: 第１回 電子材料若手研究会
  • 発表場所: 広島大学（広島県・東広島市）
  • 招待講演
• [学会発表] Design of the Transverse Quasi-Phase Matched AlN Waveguides for Deep-UV Second Harmonic Generation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Mitani, R. Katayama, J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya and T. Matsuoka
  • 学会等名: The 34th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: La-Foret Biwako, Shiga, Japan
  • 年月日: 2015-07-15 – 2015-07-17
• [学会発表] J. Yoo, K. Shojiki T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama and T. Matsuoka (2015)
  • 著者名/発表者名: Polarity-controlled MOVPE growth of GaN on PLD-AlN/GaN templates
  • 学会等名: The 34th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: La-Foret Biwako, Shiga, Japan
  • 年月日: 2015-07-15 – 2015-07-17
• [学会発表] Polarity-controlled MOVPE growth of GaN on PLD-AlN templates (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama and T. Matsuoka
  • 学会等名: The 34th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖、滋賀県守山市
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] 横型擬似位相整合AlN導波路を用いた深紫外第二高調波発生素子の設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三谷悠貴, 片山竜二, 劉陳燁, 正直花奈子, 谷川智之, 窪谷茂幸, 松岡隆志
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会 第7回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-05-07 – 2015-05-08
• [学会発表] Polarity control of MOVPE-grown GaN on AlN/GaN templates (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama and T. Matsuoka
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会 第7回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-05-07 – 2015-05-08
• [学会発表] Polarity control of MOVPE-grown GaN on AlN/GaN templates (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama and T. Matsuoka
  • 学会等名: 日本結晶成長学会 ナノ構造エピタキシャル成長分科会 第7回 窒化物半導体研究会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール、宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-05-07
• [学会発表] 横型疑似位相整合AlN導波路を用いた深紫外第二高調波発生素子の設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三谷 悠貴，片山 竜二，劉 陳燁，正直 花奈子，谷川 智之，窪谷 茂幸，松岡 隆志
  • 学会等名: 日本結晶成長学会 ナノ構造エピタキシャル成長分科会 第7回 窒化物半導体研究会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール、宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-05-07
• [学会発表] MOVPE Growth of GaN onto PLD-Grown AlN Interlayer on GaN Templates (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yoo, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Hanada, R. Katayama and T. Matsuoka
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications (LEDIA ’15)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2015-04-22 – 2015-04-23
• [学会発表] Accurate Determination of Modal Dispersion in Nonlinear Optical TiOx/GaN Waveguide by Spectroscopic m-line Technique (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Katayama, N. Yoshinogawa, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya and T. Matsuoka
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wrocław Congress Center, Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] Investigation of Modal Dispersion in Nonlinear Optical TiOx/GaN Waveguide by m-line Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshinogawa, R. Katayama, K. Shojiki, T. Tanikawa, S. Kuboya and T. Matsuoka
  • 学会等名: The 33rd Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: La-Foret Shuzenji, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-07-09 – 2014-07-11