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2018 年度 実績報告書

高品質InAs薄膜を利用した高強度テラヘルツパルス光源の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06326
研究機関大阪工業大学

研究代表者

佐々 誠彦  大阪工業大学, 工学部, 教授 (50278561)

研究分担者 小山 政俊  大阪工業大学, 工学部, 講師 (30758636)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードテラヘルツ放射 / ヘテロ構造 / InAs / GaSb/InAs
研究実績の概要

高強度テラヘルツ発光素子を開発するため,従来バルク基板で発光強度が高いとされる InAs 基板より放射強度が高い InAs 薄膜を基準として,ヘテロ接合を利用することで,放射強度増大の検討を行なった.InAs 薄膜の放射メカニズムは PhotoDember 効果が主であると考えられている.その場合には,キャリアの拡散を増強することで放射強度の増大が達成されると考えた.InAs のような狭バンドギャップ半導体では,励起光から得る過剰エネルギーの多寡が初期の拡散速度を決めると考えられる.そこで,GaSb/InAsヘテロ接合を形成し,キャリアの励起を GaSb 中で行い,ヘテロ接合の大きな伝導帯不連続を利用して,GaSb から InAs に電子が移動する際に,大きな過剰エネルギーを電子に与え,拡散速度の増強が起こることを期待した.
(1) GaSb/InAs 構造で GaSb 層の厚さを変化させて放射強度の測定を行なった結果,強度は GaSb 層の厚さが増えるに従い,単調に減少した.また,InAs 薄膜を超える放射強度を得ることはできなかった.
(2) 放射強度が低い原因を考慮し,GaSb 表面のピニング効果が重要であるとの結論に至り,InAs cap 層を導入して,このピニング効果の解消を試みた.その結果,GaSb 層の厚さが 5 nm の試料では,InAs 薄膜に比べて 1.4 倍の放射強度を実現することができ,本研究課題の目標を実現することができた.
この結果は,ヘテロ接合を利用したキャリアの加速が有効であることを示している.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] GaSb/InAsヘテロ接合を用いたテラヘルツ波の放射強度増強の検討 II2018

    • 著者名/発表者名
      巽 雅史,木下耀平,小山政俊,前元利彦,佐々誠彦,寳田智哉,川山 巌,斗内政吉
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Enhanced Terahertz Radiation from GaSb/InAs Heterostructures2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sasa, M. Tatsumi, Y. Kinoshita, M. Koyama, T. Maemoto, I. Kawayama, and M. Tonouchi
    • 学会等名
      43 rd Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 2018
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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