電子スピンを利用する円偏光レーザの開発

• 研究課題/領域番号: 26709027
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 揖場 聡 国立研究開発法人産業技術総合研究所, スピントロニクス研究センター, 研究員 (90647059)
• 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: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2014年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
• キーワード: スピン / 円偏光 / 半導体量子井戸 / 結晶成長 / 発光 / LED / レーザ / 半導体 / 磁性体

研究成果の概要

近年、半導体中の電子スピン自由度をすることで円偏光出力を可能とするレーザ“スピンレーザ”が注目されている。我々は当該デバイスの実現へ向けて基幹構造である活性層の特性向上に取り組んできた。分子線エピタキシー法による系統的な結晶成長実験を通して、(110)面GaAs量子井戸を利用すれば発光特性・スピン特性が大幅に向上することを実証した。本成果により(110)面GaAs量子井戸を利用した高性能なスピンレーザの実現が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Systematic study of surface morphology, photoluminescence efficiency, and spin-detection sensitivity in (110)-oriented GaAs/AlGaAs quantum wells (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Iba, H. Saito, K. Watanabe, Y. Ohno, and S. Yuasa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 11 ページ: 113001-113001
  • DOI: 10.7567/jjap.55.113001
  • NAID: 210000147233
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth condition dependence of photoluminescence polarization in (100)GaAs/AlGaAs quantum wells at room temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, and Shinji Yuasa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 118 号: 8 ページ: 083901-083901
  • DOI: 10.1063/1.4928325
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Ge-based light-emitting diodes with a ferromagnetic metal/insulator tunnel contact (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Iba, H. Saito, S. Yuasa, Y. Yasutake, and S. Fukatsu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 4S ページ: 04DM02-04DM02
  • DOI: 10.7567/jjap.54.04dm02
  • NAID: 210000145074
  • 査読あり
• [学会発表] 円偏光で発振する半導体スピンレーザの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 揖場 聡，齋藤秀和, 大野裕三，湯浅新治
  • 学会等名: ATIスピントロニクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Temperature dependence of spin relaxation time in (110)-oriented GaAs/AlGaAs quantum wells (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Impacts of growth condition on photoluminescence polarization in (100)-oriented GaAs quantum wells at room temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: 13th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-01-11
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of (110)-oriented GaAs/AlGaAs quantum wells for spin-controlled light sources (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: PASPS９
  • 発表場所: 神戸
  • 国際学会
• [学会発表] Development of (110) GaAs quantum wells for emission layers of spin-controlled lasers (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics
  • 発表場所: 東京
  • 国際学会
• [学会発表] Growth condition dependence of carrier and spin lifetimes in GaAs/AlGaAs quantum wells at room temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: 第20回 半導体におけるスピン工学の基礎と応用 PASPS-20
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] スピン面発光レーザの開発へ向けた(110)GaAs/AlGaAs量子井戸の高速MBE成長 (2015)
  • 著者名/発表者名: 揖場 聡，齋藤秀和, 渡辺 健, 大野裕三，湯浅新治
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Growth condition dependence of carrier and spin lifetimes in GaAs-based quantum wells (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, Shinji Yuasa
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2015-08-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of growth conditions on carrier and spin lifetimes in (001) GaAs/AlGaAs quantum wells (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Ken Watanabe, Yuzo Ohno, and Shinji Yuasa
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Fabrication of Ge-based light-emitting diodes with a ferromagnetic electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Iba, Hidekazu Saito, Shinji Yuasa, Yuhsuke Yasutake, and Susumu Fukatsu
  • 学会等名: 2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [産業財産権] 半導体発光素子及びその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 揖場聡、齋藤秀和
  • 権利者名: 揖場聡、齋藤秀和
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-013696
  • 出願年月日: 2016-07-11