量子ドットを用いた面型多層膜半導体超高速光スイッチの研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360035
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 井須 俊郎 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 特任教授 (00379546)
• 研究分担者: 北田 貴弘 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 特任准教授 (90283738) ; 森田 健 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 特任講師 (30448344)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 光エレクトロニクス / 超高速全光スイッチ

研究概要

InGaAs格子緩和層内に埋め込んだInAs量子ドットを含むGaAs/ AlAs多層膜共振器構造をGaAs基板上に分子線エピタキシー法により作製し、その非線形光学応答特性を明らかにした。ErドープによりInAs量子ドットの超高速キャリア緩和が実現できることを明らかにし、1ピコ秒程度の応答時間の共振器構造において量子ドットを用いることにより2桁以上の大きな非線形光学応答が得られることを検証した。

研究成果

• [雑誌論文] GaAs/ AlAs Multilayer Cavity with Er-Doped InAs Quantum Dots Embedded in Strain-Relaxed InGaAs Barriers for Ultrafast All-Optical Switches (2012)
  • 著者名/発表者名: Hyuga Ueyama, Tomoya Takahashi, Yoshinori Nakagawa, Ken Morita, Takahiro Kitada, Toshiro Isu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.51 ページ: 04DG06-1-4
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.04DG06.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marked reduction in photocarrier lifetime by erbium doping into self-assembled InAs quantum dots embedded in strain-relaxed InGaAs barriers (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kitada, T. Takahashi, H. Ueyama, K. Morita, T. Isu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol.323 ページ: 241-243
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcrysgro.2010.10.120.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Kerr Signals Markedly Enhanced by Increasing Quality Factor in a GaAs/ AlAs Multilayer Cavity (2011)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, Tomoya Takahashi, Takahiro Kitada, Toshiro Isu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.50 ページ: 04DG02-1-4
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.50.04DG02.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation wavelength dependence of photo-carrier relaxation in Si-doped InAs quantum dots with strain-relaxed InGaAs barriers (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kitada Akair Mukaijo, Tomoya Takahashi, Takuya Mukai, Ken Morita, Toshiro Isu
  • 雑誌名: physica status solidi c 巻: Vol.8 ページ: 334-336
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.201000452.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doping effect on photocarrier lifetime in InAs quantum dots with strain-relaxed InGaAs barriers grown by molecular beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kitada, Akari Mukaijo, Tomoya Takahashi, Takuya Mukai, Ken Morita, Toshiro Isu
  • 雑誌名: Physica E, 巻: Vol.42 ページ: 2540-2543
  • DOI: DOI:10.1016/j.physe.2009.11.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large optical Kerr signal of GaAs/ AlAs multilayer cavity with InAs quantum dots embedded in strain-relaxed barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, Tomoya Takahashi, Toshiyuki Kanbara, Shinsuke Yano, Takuya Mukai, Takahiro Kitada and Toshiro Isu
  • 雑誌名: Physica E 巻: Vol.42 ページ: 2505-2508
  • DOI: DOI:10.1016/j.physe.2009.12.035.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical anisotropy of two-photon absorption in GaAs/ AlGaAs quantum wells measured by photoluminescence (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, Nobuyoshi Niki, Takahiro Kitada, Toshiro Isu
  • 雑誌名: physica status solidi c 巻: Vol.7 ページ: 2482-2485
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.200983884.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Kerr signals of GaAs/ AlAs multilayer cavities with two-photon resonant quantum wells in the half-wavelength layer (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Isu, Toshiyuki Kanbara, Tomoya Takahashi, Ken Morita, Takahiro Kitada
  • 雑誌名: physica status solidi c 巻: Vol.7 ページ: 2478-2481
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.200983872.
  • 査読あり
• [雑誌論文] GaAs/ AlAs Multilayer Cavity with InAs Quantum Dots Embedded in Strain-Relaxed Barriers for Planar-Type Optical Kerr Gate Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Takahashi, Takuya Mukai, Ken Morita, Takahiro Kitada, and Toshiro Isu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.49 ページ: 04DG02-1-5
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.04DG02.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Optical Kerr Signal of GaAs/ AlAs Multilayer Cavity with InAs Quantum Dots Embedded in Strain-Relaxed Barriers (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, Tomoya Takahashi, Takahiro Kitada, and Toshiro Isu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.2 ページ: 082001-1-3
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.2.082001.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Kerr signals of GaAs/ AlAs multilayer cavities for a short pulse (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Morita, T. Kanbara, S. Yano, T. Kitada and T. Isu
  • 雑誌名: physica status solidi c 巻: Vol.6 ページ: 1420-1423
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.200881522.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marked Enhancement of Optical Kerr Signal in Proportion to the Fourth Power of Quality Factor of a GaAs/ AlAs Multilayer Cavity (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kitada, Toshiyuki Kanbara, Shinsuke Yano, Ken Morita, Toshiro Isu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.48 ページ: 080203-1-3
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.48.080203.
  • 査読あり
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットを1層有するGaAs/ AlAs多層膜共振器のMBE成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上山日向, 他
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加したInAs量子ドットをもつGaAs/ AlAs多層膜光共振器による超高速全光スイッチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田健, 他
  • 学会等名: 電子情報通信学会・光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館(東京)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] GaAs/ AlAs多層膜結合共振器構造によるテラヘルツ発光素子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井須俊郎, 他
  • 学会等名: レ-ザー学会学術講演会第32回年次大会
  • 発表場所: TKP仙台カンファレンスセンター(仙台)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] A GaAs/ AlAs multilayer cavity with Er-doped InAs quantum dots embedded in strain-relaxed InGaAs barriers for ultrafast all-optical switches (2011)
  • 著者名/発表者名: Hyuga Ueyama, et al.
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: ichi Industry & Labor Center(Nagoya)
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 超高速光スイッチに向けたGaAs/ Air共振器構造の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 張ミン, 他
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会,
  • 発表場所: 山形大学(山形)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットを有するGaAs/ AlAs多層膜共振器の作製と光学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上山日向, 他
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Optical properties of Er-doped InAs quantum dots embedded in strain-relaxed barriers for an all-optical switch with a multilayer cavity structure (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ueyama, dt al. T
  • 学会等名: 第30回電子材料シンポジウム
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖(守山)
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットの作製とその光学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上山日向, 他
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(厚木)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Marked reduction in photocarrier lifetime by erbium doping into self-assembled InAs quantum dots embedded in strain-relaxed InGaAs barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kitada, et al.
  • 学会等名: 16th International Conference on Molecular Beam Epitaxy(MBE2010)
  • 発表場所: bcc Berlin Congress Center, Berlin(Germany)
  • 年月日: 20100822-27
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットにおける高速キャリア緩和 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北田貴弘, 他
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会2010年1月研究会
  • 発表場所: 京都大学(京都)
  • 年月日: 20100128-29
• [学会発表] Remarkable Enhancement of Optical Kerr Signal by increasing Quality Factor in a GaAs/ AlAs Multilayer Cavity (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, et al.
  • 学会等名: 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Univ. Tokyo(Tokyo)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットの電気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上山日向, 他
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Optical Kerr gate switching in InAs-dot-buried GaAs/ AlAs multi-layer cavity using a wavelength restricted pico-second laser pulse (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Morita, et al.
  • 学会等名: 29th Electronic Materials Symposium(EMS-29)
  • 発表場所: Laforet Shuzenji(Izu)
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Excitation Wave-length Dependence of Photocarrier Relaxation in Si-Doped InAs Quantum Dots with Strain-Relaxed InGaAs Barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kitada, et al.
  • 学会等名: The 37th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Takamatsu Symbol Tower(Takamatsu)
  • 年月日: 2010-05-31
• [学会発表] Strong optical Kerr gate signal in InAs-dot-buried GaAs/ AlAs multilayer cavity using a picosecond laser pulse (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita, et al.
  • 学会等名: The 6th International Conference on Quantum Dots
  • 発表場所: East Midlands Conference Center, Nottingham(UK)
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] ピコ秒パルスを用いたInAs量子ドットを有するGaAs/ AlAs多層膜共振器構造の光カー信号 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田健, 他
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだEr添加InAs量子ドットにおける高速キャリア緩和 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北田貴弘, 他
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(平塚市)
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] A GaAs/ AlAs multilayer cavity with InAs quantum dots embedded in strain-relaxed barriers for planar-type optical Kerr gate switches (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Takahashi, et al.
  • 学会等名: International conference on solid state devices and materials
  • 発表場所: Sendai Kokusai Hotel,(Sendai)
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] InAs量子ドットを有するGaAs/ AlAs多層膜共振器における光カー信号の励起光強度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森田健, 他
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 歪緩和バリア層に埋め込んだSiドープInAs量子ドットにおけるキャリア緩和の励起波長依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 北田貴弘, 他
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Optical anisotropy of two-photon absorption in GaAs/ AlGaAs quantum wells measured by photoluminescence (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken Morita., et al.
  • 学会等名: The 36th International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS2009)
  • 発表場所: University of California Santa Barbara(USA)
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] Optical Kerr signals of GaAs/ AlAs multilayer cavities with two-photon resonant quantum wells in the half-wavelength layer (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Isu, et al.
  • 学会等名: The 36th International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS2009)
  • 発表場所: University of California Santa Barbara(USA)
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxy of InAs Quantum Dots Embedded in Strain-Relaxed InGaAs Layers (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Takahashi, et al.
  • 学会等名: Second International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures(SemicoNano2009)
  • 発表場所: Annan National College of Technology(Annan)
  • 年月日: 2009-08-11
• [学会発表] Optical Kerr Signals of a GaAs/ AlAs Multilayer Cavity with InAs Quantum Dots Embedded in Strain-Relaxed InGaAs Layers (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Isu, et al.
  • 学会等名: Second International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures(SemicoNano 2009)
  • 発表場所: Annan National College of Technology(Annan)
  • 年月日: 2009-08-11
• [学会発表] 歪穏和バリア層に埋め込んだInAs量子ドットを有するGaAs/ AlAs多層膜共振器 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋朋也, 他
  • 学会等名: 応用物理学会中国四国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島大学(東広島)
  • 年月日: 2009-08-01
• [学会発表] Strong optical Kerr signal of GaAs/ AlAs multilayer cavity with InAs quantum dots embedded in strain-relaxed barriers (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Morita, et al
  • 学会等名: The 14th International on Modulated Conference Semiconductor structures
  • 発表場所: Kobe International Conference Center, Kobe
  • 年月日: 2009-07-20
• [備考]
  • URL: http://www.frc.tokushima-u.ac.jp/frc-nano/