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2007 年度 実績報告書

希土類元素添加の精密制御による物性・機能性の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19GS1209
研究機関大阪大学

研究代表者

藤原 康文  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)

研究分担者 寺井 慶和  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90360049)
市田 秀樹  大阪大学, 先端科学イノベーションセンター, 助教 (50379129)
朝日 一  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90192947)
江村 修一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90127192)
太田 仁  神戸大学, 自然科学研究系先端融合研究環分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (70194173)
キーワード希土類元素 / オプトロニクス / スピントロニクス / 半導体物性 / 先端機能デバイス
研究概要

本研究では、希土類元素の添加母体としてIII-V族半導体を取り上げ、新機能デバイス創製は勿論のこと、原子レベルで制御された希土類ドーピング技術の構築や励起・緩和に係わるエネルギー伝達機構の解明を行う。また、磁気機能にも着目し、発光機能と磁気機能を有する新しいスピントロニクス材料としての可能性を明らかにする。また、そこで得られた精密制御技術とエネルギー伝達機構を基にして、安定で高効率な希土類添加窒化物半導体からなる新規蛍光体の創製を目指す。
1.ポンプ-プローブ光反射率測定によりEr,O共添加GaAs(GaAs:Er)における光励起キャリアダイナミクスを調べ、ピコ秒の時間軸で発現する特徴的な励起機構を明らかにした。また、新たに構築したポンプ・プローブ光透過率測定系によりEr添加特有の早い緩和成分を見出し、Er発光強度と強い相関を示すことを明らかにした。
2.Er添加濃度が極めて低いGaAs:Er,Oを作製し、光励起によるEr発光特性の測定温度依存性を調べた。低温域で発現する新奇な発光挙動を観測し、Cの関与したオージェ過程によることを明らかにした。また、それを活性層としたレーザ構造を作製し、希土類添加半導体を母体として初めて電流注入下でGaAsバンド端レーザ発振を観測することに成功した。
3.Er濃度が異なる複数のGaAs:Er,Oに対しX-band電子スピン共鳴(ESR)測定を行い、ESR吸収のEr濃度依存性を初めて見出した。
4.300℃の低温成長により2次相のないGd濃度13%のGaGdN強磁性半導体の成長が可能となることを明らかとした。これにより飽和磁化の大幅な増大を確認した。また、Siの同時ドーピングにより更なる飽和磁化の増大を観測した。XAFS測定により低温成長GaGdNでは磁性不純物GdはGaサイトを置換していることを明らかにした。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanism of excitation and relaxation in Er,O-codoped GaAs for 1.5μm light-emitting devices with extremely stable wavelength2008

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(a) 205

      ページ: 64-67

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low temperature molecular-beam epitaxy growth of cubic GaCrN2008

    • 著者名/発表者名
      S. KIMURA
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 310

      ページ: 40-46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large magnetization in high Gd concentration GaGdN and Si-doped GaGdN grown at low temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      Y. K. ZHOU
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 92

      ページ: 6062505-1-6062505-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence properties of GaInP/GaAs:Er, O/GaInP double heterostructurelight-emitting diodes at low temperature2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERMI
    • 雑誌名

      Optical Materials (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organometallic vapor phase epitaxy of Er, O-codoped GaAs using trisdipivaloylmethanatoerbium2008

    • 著者名/発表者名
      Y. TERAI
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast photoexcited carrier dynamics in GaAs: Er, O by pump and probe transmission spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonradiative processes at low temperature in Er, O-codoped GaAs grown by oreanometallic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      A. FUJITA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GaAs emission from GaInP/Er, O-codoped GaAs/GaInP laser diodes grown by organometallic vapor Phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. FUJII
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and characterization of InCrN and (In, Ga, Cr) N2008

    • 著者名/発表者名
      S. KIMURA
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Gd concentration GaGdN grown at low temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      Y. K. ZHOU
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity and Novel Magnetism (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terahertz radiation from Er, O-codoped GaAs surface grown by organometallic vapour phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. SHIMADA
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of picosecond-scale energy-transfer processes in Er, O-codoped GaAs by pump-probe reflection technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physics of Semiconductors, AIP Conference Proceedings 893

      ページ: 245-246

    • 査読あり
  • [雑誌論文] TEGa, TBAsを用いた有機金属気相エピタキシャル法による低温GaAsの作製2007

    • 著者名/発表者名
      日高圭二
    • 雑誌名

      材料 56

      ページ: 880-885

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er, O-codoped GaAs revealed by pump and probe technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 雑誌名

      Physica B 401-402

      ページ: 234-237

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and Characterization of Ferromagnetic Cubic GaCrN: Structural and magnetic properties2007

    • 著者名/発表者名
      S. KIMURA
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 301-302

      ページ: 651-655

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular-beam epitaxy growth and characterization of ferromagnetic cubic GaCrN on GaAs substrate2007

    • 著者名/発表者名
      S. KOBAYASHI
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 308

      ページ: 58-62

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cr atom alignment in Cr-delta-doped GaN2007

    • 著者名/発表者名
      S. KIMURA
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 882

      ページ: 410-412

    • 査読あり
  • [学会発表] 希土類添加半導体の新展開:秩序制御と量子機能能2008

    • 著者名/発表者名
      藤原康文
    • 学会等名
      第2回東京理科大学ポリスケールテクノロジーワークショップ
    • 発表場所
      東京理科大学(野田市)
    • 年月日
      2008-03-07
  • [学会発表] New development in rare-earth doped semiconductors: quantum properties revealed by control of atomic configuration2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      第12回「半導体スピン工学の基礎と応用」研究会【招待講演】
    • 発表場所
      大阪大学(吹田市)
    • 年月日
      2007-12-21
  • [学会発表] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er, O-codoped GaAs revealed by pump and probe transmission technique2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      24th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS24)【招待講演】
    • 発表場所
      アルバカーキー(米国)
    • 年月日
      2007-07-24
  • [学会発表] Injection-type light-emitting devices fabricated by atomically controlled doping of Er to GaAs2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      2nd Workshop on Photoluminescence in Rare Earths: Photonic Materials and Devices (PRE'07)【招待講演】
    • 発表場所
      トレント(伊国)
    • 年月日
      2007-06-01
  • [学会発表] MBE growth and characterization of rare-earth doped nitride semiconductors for spintronics2007

    • 著者名/発表者名
      H. ASAHI
    • 学会等名
      2007 European Materials Research Society Spring Meeting (E-MRS2007) 【招待講演】
    • 発表場所
      ストラスブール(仏国)
    • 年月日
      2007-05-31
  • [学会発表] New approach to Er, O-codoped GaAs based light-emitting devices with extremely stable wavelength2007

    • 著者名/発表者名
      Y. FUJIWARA
    • 学会等名
      2007 European Materials Research Society Spring Meeting (E-MRS2007) 【招待講演】
    • 発表場所
      ストラスブール(仏国)
    • 年月日
      2007-05-29
  • [備考]

    • URL

      http://www.mat.eng.Osaka-u.ac.jp/mse6/MSE6-HomeJ.htm

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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