窒化物縦光学フォノン・プラズモン結合モードによるテラヘルツ光源科学の新展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656010
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 石谷 善博 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60291481)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 赤外光 / THz / 量子干渉 / LOフォノン / 界面分極

研究概要

本研究は、周波数30THz以下のテラヘルツ光源についてフォノンを用いたデバイス原理・構造の提案を目的とした。研究の結果，膜厚半波長以下のGaNおよびAlN薄膜において，ヘテロ界面での分極電荷によるｐ偏光の電気双極子吸収が確認された。ストライプ型段差構造ではｓ偏光において効果が確認された。同一振動面に二つのフォノンモードを持つp-GaInPにおけるラマン散乱スペクトルを解析し，価電子帯間の電子遷移による連続準位とLOフォノン2準位との間にファノ効果と同様の量子干渉の成立が確認され，LOフォノン系電磁誘起透明化を用いた光密度閾値のないTHｚコヒーレント光発生が原理的に可能であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Theoretical and experimental study of the optical absorption at longitudinal phonon or phonon-plasmon coupling mode ener gy : An example of GaN (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 112 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrierr ecombinat ion processes in Mg-doped N-polar InN films (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Imai, Y . Ishitani, M. Fujiwara, X. Q. Wang, K. Kusakabe, and A. Yoshikawa
  • 雑誌名: Physica Status Solidi 巻: B249 ページ: 472-475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron and hole scattering in InN films investigated by infrared measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Y . Ishitani, M. Fujiwara, D. Imai, K. Kusakabe, and A. Y oshikawa
  • 雑誌名: Physica Status Solidi A 巻: 207 ページ: 56-64
  • 査読あり
• [学会発表] Carrierr ecombination dynamics of III-nitrides based on infrared spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y . Ishitani
  • 学会等名: AnalytiX
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 20140422-28
  • 招待講演
• [学会発表] p 型 GaInP を用いた 2 種フォノンと連続準位の量子干渉効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕則, 石原一行, 馬蓓, 森田健, 石谷善博
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] InN の非輻射再結合速度決定機構におけるキャリア・フォノン輸送特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井大地, 森田健, 塚原捷生, 馬 蓓, 石谷善博, 王 新強, 草部一秀, 吉川明彦
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] III 族窒化物半導体における光子-フォノン相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八田佳祐, 石谷善博
  • 学会等名: 日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウムテラヘルツ分光法の最先端 VII~どこへ行くテラヘルツ分光~
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 20131028-29
• [学会発表] 窒化インジウムにおけるフォノン放出を伴う非輻射再結合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今井大地, 石谷善博, 王新強, 吉川明彦
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] InN のバンド端発光効率低減過程におけるフォノン輸送特性の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今井大地, 石谷善博, 王新強, 吉川明彦
  • 学会等名: 第74回秋季応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Phonon polariton and infrared absorption effect s in III-nitride thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hatta and Y . Ishitani
  • 学会等名: The 38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 年月日: 20130901-06
• [学会発表] 窒化物半導体における光子-フォノン相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八田佳祐, 石谷善博
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] Infrared measurement s in the study of III-nitrides (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 学会等名: Intensive Discussion on Growth of Nitride Semiconductor
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20121022-23
  • 招待講演
• [学会発表] Interface phonon polariton and infrared optical absorption in nitride thin films (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Sapporo, Japan, oral
  • 年月日: 20121014-19
• [学会発表] Mid and Far -Infrared analysis of the local electron-lattice dynamics on carrier recombinat ion processes of InN films (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Imai, Y . Ishitani, M. Fujiwara, X. Wang, K. Kusakabe, and A. Y oshikawa
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012
  • 発表場所: Sapporo, Japan, oral
  • 年月日: 20121014-19
• [学会発表] InN のキャリア再結合における局所的電子 ・ 格子ダイナミクスの影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 今井大地, 石谷善博, 王 新強, 草部一秀, 吉川明彦
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Carrier scattering processes in p and n type InN fims by infrared spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, Y .Ishitani, X.Q.Wang, D.Imai, K.Kusakabe, and A.Y oshikawa
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Characteristics of carrier recombination processes in n-type and p-type InN films analyzed by infrared spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Imai, Y .Ishitani, X.Q. Wang, K.Kusakabe, and A.Yoshikawa
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Effect s of Carrier Transport and Local Lattice Temperature on Nonr adiat ive Recombination processes in InN Films (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Imai, Y . Ishitani, X . Wang, K. Kusakabe, and A. Yoshikawa
  • 学会等名: 10th International Symposium on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Washington, USA, oral
  • 年月日: 20120825-30
• [学会発表] Analysis of non-radiative carrier recombination processes in InN films by mid-infrared spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Imai, Y . Ishitani, M. Fujiwara, X. Wang, K. Kusakabe, and A. Y oshikawa
  • 学会等名: Electronic Material Symposium
  • 発表場所: State College, P A, USA, oral
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] 近・中赤外域分光による InN の輻射・非輻射再結合過程解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 今井大地, 石谷善博, 王 新強, 草部一秀, 吉川明彦
  • 学会等名: 第4回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 20120427-28
• [学会発表] InN のバンド端発光の低減におけるフォノン放出による非輻射性再結合過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 学会等名: 第22回格子欠陥フォーラム・励起ナノプロセス研究会・理研シンポジウム合同シンポジウム
  • 発表場所: マホロバマインズ三浦
  • 年月日: 2012-09-22
  • 招待講演
• [備考] ホームページ
  • URL: http://photonics.te.chiba-u.jp