希釈窒化物半導体光源を用いた誘電体ロッド型フォトニック結晶レーザの創出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 愛媛大学 (2013); 大阪大学 (2011-2012)
• 研究代表者: 石川 史太郎 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (60456994)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 分子線エピタキシー / フォトニック結晶 / ナノワイヤ / 化合物半導体 / 希釈窒化物半導体

研究概要

希釈窒化物半導体ナノ構造を用いた、新しい誘電体ロッド型フォトニック結晶レーザー実現の可能性について、分子線エピタキシー成長とフォトニック結晶展開を軸に検討した。
GaAsNナノワイヤの成長では、コアーシェル型ナノワイヤの成長に成功した。さらに、窒素導入量の制御から、発光波長を950nmの赤外域まで長波長化できた。一方、伸張歪型のGaInNAsを活性層とし、試料表面にフォトニック結晶を配置させたレーザテスト試料を作製したところ、フォトニックバンド端で未加工時のおよそ１０倍となる発光強度の増強を観測し、同材料のレーザー応用への有効性を示すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Studying the formation of nitrogen d-doped layers on GaAs(001) using reflection high-energy electron diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimoto, M. Kondow, and F. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: Vol. 32 ページ: 02C121-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of dilute nitride GaAsN/GaAs heterostructure nanowires on Si substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Araki, M. Yamaguchi, F. Ishikawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol. 24 ページ: 065601-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of minibands on superlattice structure with periodically arrangedδ-doped nitrogen into GaAs (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sumiya, M. Morifuji, Y. Oshima, and F. Ishikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol. 6 ページ: 041002-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of small microfabrication damage on optical characteristics of laser structure with GaInNAs quantum well (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Goto, F. Ishikawa, M. Morifuji, and M. Kondow
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 52 ページ: 105502-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Over 1.5m Deep Dry Etching of Al-Rich AlGaAs for Photonic Crystal Fabrication (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kitabayashi, M. Mochizuki, F. Ishikawa, and M. Kondow
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 52 ページ: 04CG07-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the oxide film obtained by wet oxidation of Al-rich AlGaAs (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirai, T. Yamada, M. Kondow, F. Ishikawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 51 ページ: 02BG10-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrogen delta-doping for band engineering of GaAs-related quantum structures (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa, S. Furuse, K. Sumiya, A. Kinoshita, and M. Morifuji
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol. 111 ページ: 053512-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular beam epitaxial growth and characterization of nitrogen delta-doped AlGaAs/GaAs quantum wells (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Furuse, K. Sumiya, M. Morifuji, F. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: Vol. 30 ページ: 02B117-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-induced composition limitation in nitrogenδ-doped (In,Ga)As/GaAs quantum wells (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Gargallo Caballero, E. Luna, F. Ishikawa, A. Trampert
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 100 ページ: 171906-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band gap engineering with sub-monolayer nitrogen insertion into InGaAs/GaAs quantum well (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa, M. Morifuji, K. Nagahara, Uchiyama, K. Higashi, M. Kondow
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol. 323 ページ: 30-34
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of III-V semiconductor/oxide heterostructure nanowires on Si and their extention to buried entire structure (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hibi, N. Ahn, M. Kondow, M. Yamaguchi, F. Ishikawa
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20131201-06
• [学会発表] Investigations on the Growth Mechanism of GaAs Nanowires on Si(111) : Impact of Growth Interruption, As and Ga flux, and Nitrogen Plasma Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Ahn, Y. Araki, H. Hibi, M. Kondow, M. Yamaguchi, F. Ishikawa
  • 学会等名: The 30th North American Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 20131005-11
• [学会発表] Reflection High Energy Electron Diffraction Study for the Development of Nitrogen delta-doped Layer on GaAs(001) Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishimoto, M. Kondow, F. Ishikawa
  • 学会等名: The 30th North American Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 20131005-11
• [学会発表] GaAs-Related Heterostructure Nanowires with Nitrogen and Oxygen Formed on Si(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa, H. Hibi, N. Ahn, Y. Araki, and M. Yamaguchi
  • 学会等名: 4th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • 発表場所: Lake Arrowhead, USA
  • 年月日: 20130929-1004
• [学会発表] Introduction of Tensile-Strained Dilute Nitride Quantum Wells For Its Application to Dielectric-Rod Type Photonic Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa, H. Goto, M. Morifuji
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130924-27
• [学会発表] Low-dimensional dilute nitride semiconductor heterostructures with delta-doping and nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR 2013)
  • 発表場所: Jeju, South Korea
  • 年月日: 20130624-28
  • 招待講演
• [学会発表] Morphological and chemical properties of N delta-doped GaAs/(Al,Ga)As quantum wells (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Luna, R. Gargallo-Caballero, S. Furuse, F. Ishikawa, A. Trampert
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Kobe, Tokyo
  • 年月日: 20130519-23
• [学会発表] Wet Oxidation of GaAs/AlGaAs core-shell nanowire for the fabrication of oxide heterostructure nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hibi, N. Ahn, Y. Araki1, M. Kondow, M. Yamaguchi, F. Ishikawa
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Kobe, Tokyo
  • 年月日: 20130519-23
• [学会発表] 希釈窒化物半導体ナノワイヤのフォトニック結晶レーザー展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川史太郎
  • 学会等名: 第33回レーザー学会年次大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20130128-30
  • 招待講演
• [学会発表] Epitaxial Growth of Dilute Nitride Semiconductor Nanostructures :δ-doping Quantum Structures and Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Ishikawa
  • 学会等名: The Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • 発表場所: Orland, USA
  • 年月日: 20121211-14
  • 招待講演