| 研究課題/領域番号 |
19GS1209
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤原 康文 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10181421)
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| 研究分担者 |
寺井 慶和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90360049)
朝日 一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90192947)
長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
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)
大久保 晋 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, 助教 (80283901)
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| キーワード | 希土類元素 / オプトロニクス / スピンエレクトロニクス / 半導体物性 / 先端機能デバイス |
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| 研究概要 |
本研究では、希土類元素の添加母体として、物性がよく調べられており、原子層レベルでの結晶成長が可能なIII-V族半導体(GaAs,GaN系)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、ディスプレイや照明に適用可能な、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.Eu添加GaNを活性層とした窒化物半導体赤色LEDにおいて、活性層成長時の反応管圧力を大気圧とすることによりEu発光強度が10倍程度増大し、その結果として、20mA時の光出力として17μW(外部量子効率:0.04%)を実現した。励起波長を連続的に変化させてEuイオンを直接励起するCombined Excitation-Emission Spectroscopyにより、8種類のEu発光中心が共存すること、その内、いくつかのEuイオンには母体からのエネルギー伝達が生じないことを明らかにした。
2.InGaGdN/GaN多重量子井戸(MQW)構造ではInGaGdN単層膜に比べて磁化が増大した。GaN層からキャリアがInGaGdN層に流れ込むことによるキャリア誘起強磁性と理解される。GaN層にSiを添加した場合には更に磁化が増加することが確認された。InGaGdN/GaN MQW層を活性層とした円偏光発光デバイス構造を成長し、PL発光を観測した。
3.Er,O共添加GaAsにおける電子スピン共鳴(ESR)の解析より、Er同士が酸素を介して反強磁性的交換相互作用で結ばれたEr-20局所構造モデルを新たに提唱した。また、Er-20発光への強磁場印加効果を解析し、Er-20センターへの最近接Asサイトの歪み効果を明らかにした。GdN薄膜の磁気測定を行い、Arottプロットより強磁性転移温度を曖昧さなく決定することに成功した。
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