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磁場下偏光反射・偏光フォトルミネッセンス測定によるAlNの励起子状態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26886007
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 結晶工学
研究機関京都大学

研究代表者

石井 良太  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60737047)

研究期間 (年度) 2014-08-29 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
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)
キーワードワイドギャップ半導体 / 励起子 / 光物性 / 結晶工学 / 窒化物半導体 / 摂動下分光法
研究実績の概要

現在,窒化アルミニウム(AlN) の励起子状態に強く関わる電子正孔交換相互作用について,2 つのグループ(一方は我々)から正反対の解釈が提唱されており,AlN の励起子状態に関する統一見解が得られていない.AlN の励起子状態の正確な理解は,歪みや低次元量子効果による振動子強度エンジニアリングを可能とし,紫外発光ダイオードの高効率化や,未だ実現されていない深紫外レーザダイオードの作製に向けて重要な知見を与える.そこで本研究の目的を,低温強磁場下における偏光反射・偏光フォトルミネッセンス測定を行うことにより,AlNの励起子状態を完全に解明することと設定した.

本年度は,まず低温強磁場下における深紫外分光測定系の構築を行った.具体的には,現有している15 Tまで磁場を印加できるクライオスタットに対して,ArFエキシマレーザ(193 nm)を導入できる励起光学系およびAlNの励起子発光(205 nm)を観測できる検出光学系の構築・設計を行った.He-Neレーザを用いて光学系の最適化を行い,He-Neレーザを分光器付属のCCDで検出できる状態よう光学調整に取り組んだ.また,本研究助成で特注の深紫外1/4波長板を購入し,上記光学測定系への組込みを図った.以上により,AlNに対して低温強磁場下における偏光反射・偏光フォトルミネッセンス測定を行う準備が整った.

並列して,AlNのc軸(結晶主軸)に磁場を平行に印加したときの励起子ハミルトニアンを不変量の理論を用いて構築し,実験結果の予測を行った.これにより,実験結果を理論的に考察可能となった.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effects of strong electron-hole exchange and exciton-phonon interactions on the exciton binding energy of aluminum nitride2014

    • 著者名/発表者名
      R. Ishii, M. Funato, and Y. Kawakami
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 号: 9 ページ: 091001-091001

    • DOI

      10.7567/jjap.53.091001

    • NAID

      210000144422

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (Al,Ga)N系半導体の物性予測に向けたGaNとAlNの物性定数の同定2014

    • 著者名/発表者名
      石井良太,船戸充,川上養一
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌

      巻: 41 ページ: 138-145

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 窒化物半導体の発光機構解明と制御2014

    • 著者名/発表者名
      川上養一,船戸充,石井良太
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AlNのPLスペクトルにおける特異なピークの起源II2014

    • 著者名/発表者名
      石井良太,船戸充,川上養一
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-09-09   更新日: 2016-06-01  

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