半導体自然超格子ヘテロ界面における光の波長変換

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750018
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 喜多 隆 神戸大学, 工学部, 助手 (10221186)
• キーワード: オーダリング / 混晶半導体 / アップコンバージョン / アンチストークスシフト

研究概要

本研究は半導体へテロ界面での光励起キャリアの輸送と終状態の制御による新しい光の波長変換(アップコンバージョン)に関する研究である。異なるバンドギャップを持つ半導体のヘテロ界面において小さいバンドギャップの半導体で生成されたキャリアを有効に大きなバンドギャップの半導体側に輸送できれば、大きなバンドギャップ半導体での発光波長は励起光に比べ短波長に変換さてることになる。具体的にはAlGaInP/GaAS系における赤外光のアップコンバージョンを実現し、緑色から青色にわたる光生成を試み、波長変換機構とその規則化パラメターによる制御をを行い、以下のような計画で研究を推進している。
(1)自然超格子における準安定電子状態の解明(平成9年度)
(2)アップコンバージョン機構の理論計算との比較(平成9年度)
(3)フェムト秒時間分解分光によるアップコンバージョンのダイナミックス(平成10年度)
(4)原子オーダリングによるアップコンバージョン光の制御(平成10年度)
平成9年度は、GaAs(001)基板上にOMVPE法によって基板温度、V/III族ガス供給比、基板のオフアングルなどさまざまに変えて成長したAlGaInP混晶半導体結晶を用いた。(a)自然超格子の原子の規則化に関係して連続的に変化する物理量について下記のような系統的な一連の研究を行い、半導体自然超格子ヘテロ界面での光アップコンバージョン現象を明確に観測でき、赤外光の可視化に成功した。また、2光子励起過程とオージェ励起過程をモデルにした波長変換機構を理論的に検討し、実験との比較から2光子励起過程が重要であることを突き止めた。平成10年度はこれらの成果をもとにダイナミックプロセスの観測を行い、オーダリングによるアップコンバージョン光の制御を試みる。

研究成果

• [文献書誌] K.Yamashita, T.Kita, H.Nakayama T.N.shino: "Plntolumivescon co from imeta Stalb atates in lony-rangl ordeved (Alo-sGaos) _<051> Ino_<49>P" Physical Review B. vol.55 No.7. 4411-4416 (1997)
• [文献書誌] K.Yamashita, T.Kita H.Nakayama, T.Nishino: "Role of carrier locoliztion in onergy op-unversion at (AlosGnos) _<051>Ino_<49>P/GaAs heterointertace" Proc Elestironic Materi als Symposium. 16th. 101-103 (1997)
• [文献書誌] H.Nakayama, A.Furuichi, T.Kita, T.Nishino: "Stochastic growth theory of mcloculan becnn apitoxy ural atom aovvelation abbecti : A Monte-Carlo master eqaation metlod" Applied Surltre Science. vol113/114. 631-637 (1997)
• [文献書誌] K.Yamashita, T.Kita, T.Nishino: "Higb efficiency up-conversion induced by camier lccalozotin in ovdereof (Alos Gacu) ois In osP/GcAs lwterointorface" ProC.Eeoctronic Matericls Conterence. 39th. 35-35 (1997)