| 研究領域 | 特異構造の結晶科学：完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス |
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| 研究課題/領域番号 |
17H05335
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
片山 竜二 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40343115)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 表面活性化ウエハ接合 / 非線形光学 / 波長変換素子 / 第二高調波発生 / 光パラメトリック下方変換 / 極性反転構造 / エピタキシャル成長 / ウエハ接合 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では窒化物半導体の「極性反転」という特異構造の形成機構解明と形成技術確立ならびにこれを利用した波長変換型新規光源の開発を目的とした。深紫外帯域で発光するAlGaNは導電性制御が本質的に困難であり、レーザ実現には単なる電流注入とは原理の異なる深紫外光の発生方法の開発が急務である。かたや情報分野においては、光を用いた量子計算機が提案されるが、依然として系が巨大で調整が困難なうえ安定性が乏しく、量子光源の小型化が求められる。上記背景を踏まえ本研究ではこの特異構造を理解しその制御技術を確立し、青色レーザ励起による深紫外第二高調波発生と量子もつれ光子対発生に向けた波長変換の原理実証を行うことで、結晶工学的な学術的知見の掘り下げや新規素子提案に加え、半導体微細加工・医療分野への応用や室温動作・高安定な光導波路型量子計算機の実用化などの各分野への貢献を目指した。
実績として、(i)表面活性化ウエハ接合による(Ga,Al)N極性反転構造の作製と基板剥離による同構造の転写に成功し、接合可否に影響する表面平坦性とウエハ湾曲の諸条件について系統的な知見が得られた。(ii)またその接合界面を透過型電子顕微鏡、エネルギ分散型X線分光により評価し、積層の乱れた中間層形成や不純物偏析が認められないことを確認した。(iii)加えて本研究では、基本波基底モードと高調波高次モード間で速度整合し、後者の節にあたる層厚で極性反転し電磁界の重なりを最大化させる、新規な疑似位相整合構造を提案し、実際にチャネル導波路型デバイス構造の作製と第二高調波発生に世界で初めて成功した。これらは本研究の目的である波長変換素子のみならず、これまでエピタキシャル成長では実現し得なかった、結晶方位や格子定数が大きく異なる層からなる新奇ヘテロ構造デバイスの開発に適用可能な技術であり、当初計画以上の成果が得られたと言える。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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