| 研究課題/領域番号 |
15H02019
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
岩谷 素顕 名城大学, 理工学部, 准教授 (40367735)
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| 研究分担者 |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
竹内 哲也 名城大学, 理工学部, 教授 (10583817)
松本 貴裕 名古屋市立大学, 芸術工学研究科(研究院), 教授 (10422742)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 窒化アルミニウムガリウム / 紫外レーザ / 電子線励起 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、未踏領域波長である330nm以下の電子線注入型・深紫外窒化物半導体レーザの実現を目指して研究を行う。深紫外レーザは医療、環境分野、殺菌、化学分析や3Dプリンター等の工業的な応用も期待でき実現できれば学術的および産業的な価値は極めて大きい。本研究グループは2000年前後から電流注入型・紫外半導体レーザの検討を進めてきており、発振波長が350nmの紫外線レーザの発振実績を持っている。その一方で、高い自由正孔濃度を持つp型AlGaNの実現が現状されていないことから、発振波長の短波長化が困難な状況となってきている。本研究課題では、それを打破するために電子線励起という窒化物半導体系では本グループのみが報告している方法を適用し、未踏領域波長の深紫外レーザを実現させる。初年度は、その研究目標を実現するために、特に2つの課題に関して検討を行った。
1つ目の検討としてAlGaN系材料を用いたレーザ構造の作製技術において結晶成長およびデバイスプロセス技術の観点から最適化を進めた。具体的には、MOVPE法を用いて最適な層構造さらにはドーピング濃度などの最適化を進めること、さらには光共振器の作製技術に関して詳細な検討を行った。その結果として光励起測定によって閾値パワー密度を算出した結果として、世界最高レベルの低閾値光励起紫外レーザを実現可能であることを見出した。
2つ目の検討として、電子線源の納入を進めた。納入メーカーと10回以上の検討を進めた結果、短パルスかつハイパワー励起が可能な電子線源の導入を実現した。平成28年度はこれらの電子線源およびAlGaNレーザ構造を用いて当初の目的を達成することを目標に研究を推進する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題では、当初の予定通り電子線源の導入を行い、また光励起による低閾値AlGaN系レーザの作製技術を確立した。これらの検討にはデバイスシミュレータの活用が重要であるとして、その検討を進めてきたが、デバイスシミュレータが当初の予定以上に検討が順調に進んだため、素早く最適な構造を作製することが可能となった。また光共振器に関しても、同様に当初劈開法によって同共振器を作製する予定であったが、ドライエッチング法とウェットエッチング法を組み合わせることによって、再現性良くかつ高性能な光共振器を作製することが可能となった。これらの多くは当初の予定では、平成28年度に実施するべき内容で、当初の計画以上に進展しているとしてよいと判断した。
平成28年度は、電子線励起レーザの発振を確認することに加え、当初平成29年度に実施すべき縦モード・横モードの解析や低閾値化の検討を進めたいと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度の取り組みを引き続き実施する。具体的には、端面発光型・面発光型の光励起レーザの結果を比較検討し、どちらの構造を最適化するかを検討する。さらに、横モード・縦モードの制御をおこない、レーザ発振パワー密度の低閾値化、さらにはレーザビームのクォリティーを向上させることを検討する。さらに、光励起のグループと電子線励起のグループの連携によって、電子線励起・深紫外レーザの物理を探求し、同分野の学問的な理解を進める。
また、研究の進め方として、本研究課題では1か月に1回の頻度でグループミーティング、1年に1回の全体報告会を行い、そこで研究計画の見直し進める。また平成28年度の最後の全体報告会では、研究の進捗状況を確認し、この段階で研究の方向性を調整する。
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