希土類元素添加の精密制御による物性・機能性の開拓

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19GS1209
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 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, 講師 (90360049) ; 西川 敦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60417095) ; 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) ; 長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528) ; 江村 修一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90127192) ; 周 逸凱 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60346179) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 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

研究概要

原子レベルで制御可能な超精密結晶成長技術を用いてIII-V族半導体への希土類元素添加を行い、発現する発光機能や磁気機能について調べた。発光機能に関しては、半導体母体を介した超高速なエネルギー伝達機構を明らかにするとともに、電流注入による新しい窒化物半導体赤色発光デバイスを世界に先駆けて開発した。一方、磁気機能に関しては、キャリア誘起室温強磁性を実証するとともに、光・磁気融合デバイスの実現可能性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Eu luminescence center created by Mg codoping in Eu-doped GaN (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Lee, A. Nishikawa, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 ページ: 171904/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.4704920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and magnetic properties in epitaxial GdN thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshitomi, S. Kitayama, T. Kita, O. Wada, M. Fujisawa, H. Ohta, and T. Sakurai
  • 雑誌名: Physical Reviews B 巻: 83 ページ: 155202/ 1-7
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.155202
  • 査読あり
• [雑誌論文] ESR study of photoluminescent material GaAs : Er, O-Er concentration effect- (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fujisawa, A. Asakura, F. Elmasry, S. Okubo, H. Ohta, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 109 ページ: 053910/ 1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.3556453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy structure of Er-2O center in GaAs : Er, O studied by high magnetic field photoluminescence measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Katsuno, H. Ohta, O. Portugall, N. S. Ubrig, M. Fujisawa, F. Elmasry, S. Okubo, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 131 ページ: 2294-2298
  • DOI: DOI:10.1063/1.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation of Eu3+ in gallium nitride epitaxial layers : Majority versus trap defect center (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Woodward, J. Poplawsky, B. Mitchell, A. Nishikawa, Y. Fujiwara, and V. Dierolf
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 98 ページ: 011102/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice site location of optical centres in GaN : Eu LED material grown by organometallic vapor phase epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Lorenz, E. Alves, I. S. Roqan, K. P. O' Donnell, A. Nishikawa, Y. Fujiwara, and M. Bockowski
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 97 ページ: 111911/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3489103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved luminescence properties of Eu-doped GaN light-emitting diodes grown by atmospheric-pressure organometallic vapor phase epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, N. Furukawa, T. Kawasaki, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 97 ページ: 051113/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3478011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希土類添加半導体の現状と将来展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原康文、西川敦、寺井慶和
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 79 ページ: 25-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-temperature red emission from a p-type/ europium-doped/ n-type gallium nitride light-emitting diode under current injection (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nishikawa, T. Kawasaki, N. Furukawa, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 2 ページ: 071004/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.2.071004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast carrier-capturing in GaInP/ Er, O-codoped GaAs/ GaInP laser diodes grown by organometallic vapor phase epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Hidaka, K. Fujii, S. Takemoto, M. Tonouchi, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 93 ページ: 231117/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3046784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large magnetization in high Gd concentration GaGdN and Si-doped GaGdN grown at low temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. K. Zhou, S. W. Choi, S. Emura, S. Hasegawa, and H. Asahi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 92 ページ: 062505/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.2841657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz radiation from Er, O-codoped GaAs surface grown by organometallic vapor phase epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimada, Y. Terai, S. Takemoto, K. Hidaka, Y. Fujiwara, M. Suzuki, and M. Tonouchi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 92 ページ: 111115/ 1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.2901025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er, O-codoped GaAs revealed by pump and probe technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, S. Takemoto, K. Nakamura, K. Shimada, M. Suzuki, K. Hidaka, Y. Terai, and M. Tonouchi
  • 雑誌名: Physica B 巻: 401-402 ページ: 234-237
  • DOI: DOI:10.1016/j.physb.2007.08.155
  • 査読あり
• [学会発表] Recent Progress in Red LEDs with Eu-doped GaN (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, A. Nishikawa, and Y. Terai
  • 学会等名: Optical Society of America Topical Meeting on Advances in Optical Materials(AIOM), ITh5B. 4
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] Rare-earth doped III-nitride semiconductors for semiconductor spintronics (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Asahi, S. Hasegawa, Y. K. Zhou, and S. Emura
  • 学会等名: 2011 European Materials Research Society Fall Meeting(E-MRS2011_Fall), IX3
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] Growth and characterization of GaN-based dilute magnetic semicondcutors and their nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa, Y. K. Zhou, S. Emura, and H. Asahi
  • 学会等名: 2011 Villa Conference on Interactions Among Nanostructures, Red Rock Red Rock Casino, Resort and Spa, Las Vegas
  • 発表場所: Nevada, USA
  • 年月日: 2011-04-21
• [学会発表] Red light-emitting diodes with Eu-doped GaN grown by organometallic vapor phase epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, A. Nishikawa, and Y. Terai
  • 学会等名: 15th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence & 2010 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting & XVIII Advanced Display Technologies International Symposium, St
  • 発表場所: Petersburg, Russia
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] Organometallic vapor phase epitaxial growth of Eu-doped GaN and its application to red light-emitting diodes operating at room temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, A. Nishikawa, and Y. Terai
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Growth of III-Nitrides(ISGN3), WE4-2
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Electron spin resonance study on Er, O-codoped GaAs (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ohta, M. Fujisawa, M. Yoshida, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: 2008 Materials Research Society Fall Meeting(MRS2008_Fall), D1. 1
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Injection-type 1. 5. m light-emitting diodes with Er, O-codoped GaAs exhibiting extremely temperature-stable emission wavelength (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara
  • 学会等名: 3rd International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications
  • 発表場所: Edmonton, Canada
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] Ultrafast carrier-trapping in Er-doped and Er, O-codoped GaAs revealed by pump and probe transmission technique (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, S. Takemoto, M. Suzuki, K. Shimada, K. Hidaka, Y. Terai, and M. Tonouchi
  • 学会等名: 24th International Conference on Defects in Semiconductors(ICDS24), TO4-4
  • 発表場所: Albuquerque, USA
  • 年月日: 2007-07-24
• [図書] Materials Research Society Symposium Proceedings Vol.1342, Rare-Earth Doping of Advanced Materials for Photonic Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Dierolf, Y. Fujiwara, T. Gregorkiewicz, and W. M. Jadwisienczak
  • 総ページ数: 119
  • 出版者: (Cambridge University Press, New York
• [図書] Materials Research Society Symposium Proceedings Vol.1111, Rare-Earth Doping of Advanced Materials for Photonic Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: V. Dierolf, Y. Fujiwara, U. Hommerich, P. Ruterana, and J. M. Zavada
  • 総ページ数: 297
  • 出版者: Materials Research Society, Pennsylvania
• [備考] 藤原康文:平成23年国立大学法人大阪大学功績賞(研究部門)(大阪大学)、2011年8月1日受賞
• [備考] 朝日一:平成23年国立大学法人大阪大学功績賞(研究部門)(大阪大学)、2011年8月1日受賞
• [備考] 西川敦、川崎隆司、古川直樹、寺井慶和、藤原康文:第32回応用物理学会優秀論文賞(応用物理学会)、2010年9月14日受賞
• [備考] H. Asahi : IPRM Award(IEEE Photonics Society)、2010年6月1日受賞
• [備考] 藤原康文:平成21年度国立大学法人大阪大学教育・研究功績賞(大阪大学)、2010年2月16日受賞
• [備考] H. Ohta : 2008 International EPR Society Silver Medal for Instrumentation(International EPR Society)、2008年7月16日受賞
• [備考] 「光るレアアース赤色LED見えた」、読売新聞朝刊(科学欄)、2011年10月24日新聞報道
• [備考] 「世界で初、新型赤色LED」、朝日小学生新聞、2009年7月4日新聞報道
• [備考] 「毒性ない赤色LED阪大作製、世界で初成功」、毎日新聞、2009年7月1日新聞報道
• [備考] 「世界初赤色LED成功阪大教授ら窒化ガリウムから」、読売新聞、2009年7月1日新聞報道
• [備考] 「赤色LED青・緑と同材料で試作阪大チーム既存の技術利用」、日経産業新聞、2009年7月1日新聞報道
• [備考] 「阪大、赤色LED作製3ボルトの電圧で発光窒化物半導体を使用」、日刊工業新聞、2009年7月1日新聞報道
• [備考]
  • URL: http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse6/gakujyutsu.html
• [産業財産権] 赤色発光半導体素子とその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 藤原康文、西川敦、寺井慶和
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-268143
  • 出願年月日: 2011-12-07
• [産業財産権] 赤色発光半導体素子とその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 藤原康文、西川敦、寺井慶和
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-268141
  • 出願年月日: 2011-12-07
• [産業財産権] 赤色発光素子および赤色発光素子の製造方法 (2009)
  • 発明者名: 西川敦、藤原康文、寺井慶和、川崎隆志、古川直樹
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-112535
  • 出願年月日: 2009-05-07